【正文】 型半水石膏加熱脫水而成。而 Ⅰ 型硬石膏在常溫下是不存在的。 （ 2）原始物理狀態(tài)不一樣 :天然石膏是粘合在一起的塊狀，而脫硫石膏以單獨(dú)的結(jié)晶顆粒存在 。 （ 3）雜質(zhì)成分不同 :由于燃燒過程中使用的燃料 (特別是煤 )和洗滌過程中的石灰 /石灰石，在脫硫石膏中常有碳酸鹽、二氧化硅、氧化鎂、氧化鋁、氧化鈉等雜質(zhì)，某些雜質(zhì)超過一定含量會(huì)影響石膏制品的質(zhì)量，如在較潮濕的環(huán)境中會(huì)發(fā) 生“返霜”現(xiàn)象。 （ 4）脫硫石膏的產(chǎn)地優(yōu)勢 :脫硫石膏由于是火電廠的工業(yè)副產(chǎn)品，因此產(chǎn)地在全國分布較均勻，而天然 石膏作為白然界中蘊(yùn)藏的石膏石，會(huì)受到地域限制的影響。 (5)強(qiáng)度提高 :對(duì)用脫硫石膏和天然石膏制作的石膏膠凝材料進(jìn)行試驗(yàn)比較，說明脫硫石膏具有較好的技術(shù)性能，其抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度明顯高于天然石膏，具有良好的可利用潛力。同時(shí)堆密度較大，含水率高、呈濕粉狀等特點(diǎn)。 （ 1）脫硫石膏在水泥工業(yè)上的應(yīng)用 我國研究人員從 20世紀(jì) 90年代起對(duì)脫硫石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。 對(duì)于礦渣水泥，粉煤灰水泥和復(fù)合水泥，脫硫石膏既是緩凝劑，同時(shí)又是混合材水化時(shí)的硫酸鹽激發(fā)劑。同時(shí)，這種激發(fā)作用隨齡期的增長逐漸增強(qiáng)，可大大地提高粉煤灰膠凝材料的技術(shù)性能降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。由于具有良好的保溫隔熱、防火性能、質(zhì)量輕、可取代粘土磚，國內(nèi)應(yīng)用廣泛。如果在這些方面能得到改進(jìn)，脫硫石膏砌塊的應(yīng)用前景會(huì)更加開闊。 ③石膏板 中國新型建筑材料 工業(yè)杭州設(shè)計(jì)研究院、重慶大學(xué)、重慶市建筑科學(xué)研究院等研究機(jī)構(gòu)近年來對(duì)脫硫石膏用于石膏板行業(yè)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究，研究表明脫硫石膏用于制造紙面石膏板、石膏刨花板等可行，且其性能優(yōu)于天然石膏生產(chǎn)的產(chǎn)品 由于我國的脫硫石膏為濕粉狀，含水率較高，其在紙面石膏板的應(yīng)用推廣上受到限制。部分指標(biāo)還優(yōu)于天然石膏紙面石膏板。李東旭等人通過不同品形轉(zhuǎn)化劑處理后的脫硫石膏配制自流平材料，研究對(duì)其性能的影響，并目研究了自流平材料的組成對(duì)其性能的影響和自流平材料的微觀結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)報(bào)道，日本將脫硫石膏與粉煤灰及少量石灰混合形成煙灰材料，作為路基、路面下基層或平整土地所需砂土。 國內(nèi)脫硫石膏資源化利用存在問題 與發(fā)達(dá)國家相比，我國煙氣脫硫石膏的歷史較短，大部分脫硫裝置依靠國外引進(jìn)，對(duì)煙氣脫硫石膏的性能、處理設(shè)備等無系統(tǒng)研究、脫硫石膏高技術(shù)含量少，生產(chǎn)規(guī)模小、市場競爭力不高、需求量不大等瓶頸性障礙需要研究解決。制定配套政策，鼓勵(lì)建材企業(yè)利用脫硫石膏，是各地政府相關(guān)部門的職責(zé)。在含水粉狀脫硫石膏進(jìn)行干燥及高溫鍛燒的設(shè)備上缺乏研究，對(duì)脫硫石膏的完整認(rèn)識(shí)度不夠，相關(guān)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，致使無法對(duì)脫硫石膏進(jìn)行深加工和應(yīng)用。 （ 3）公眾缺乏脫硫石膏再利用的觀念，這是因?yàn)槲覈鴽]有長期利用脫硫石膏的 習(xí)慣、科技水平不高、相關(guān)方面說服力的工作不夠，加之天然石膏儲(chǔ)量豐富，因此拒絕使用脫硫石膏是一種普遍的公眾心理。 脫硫建筑石膏性能影響因素 外加劑對(duì)脫硫建筑石膏強(qiáng)度的影響 石膏的強(qiáng)度主要來源于二水石膏晶體之間的相互交叉連生。通過改變?nèi)我贿^程的參數(shù)，可獲得不同的微觀結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致石膏硬化體強(qiáng)度的變化。緩凝劑是使用最多的外加劑之一，其目的是為了調(diào)整石膏的凝結(jié)硬化時(shí)間，以滿足施工的需要。減水劑可以在保持石膏漿體流動(dòng)度不變的情況下大幅度降低拌和用水量，提高成型后的密實(shí)度，從而提高強(qiáng)度。 使用環(huán)境的影響 石膏制品的使用環(huán)境 (溫度和濕度 )對(duì)其強(qiáng)度 也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。其原因?yàn)?:第一，石膏漿體硬化時(shí)，晶體在結(jié)晶共生過程中，由于結(jié)晶接觸點(diǎn)不穩(wěn)定易發(fā)生歪曲和變形。第二，石膏硬化體是一個(gè)孔隙率很大的多孔體，晶體界面由微裂縫形成了細(xì)微裂紋的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)遇水后，由于水滲透到微孔內(nèi)形成水分子薄膜，該水膜產(chǎn)生楔入尖劈作用，破壞了石膏晶體結(jié)構(gòu)之間的微單元結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致石膏制品強(qiáng)度的降低。在潮濕環(huán)境中石膏強(qiáng)度會(huì)大大降低。 研究石膏外加劑的必要性 應(yīng)用外加劑是改善石膏基材料性能的重要途徑之一，也是石膏基材料技術(shù)進(jìn)步的主要標(biāo)志之一。半水石膏水化的理論水膏比為 %，但其實(shí)際用水量卻高達(dá) 65%~80%，即使 a 高強(qiáng)石膏也在40%左右。采用減水劑是降低水膏比、提高強(qiáng)度、改善性能的必然選擇。選擇適宜的緩凝劑及其摻量，可實(shí)現(xiàn)對(duì)石膏基材料凝結(jié)時(shí)間的大范圍任意調(diào)節(jié)，滿足不同施工工藝的要求。保水劑可有效解決這一問題，同時(shí)還可提高石膏基材料的粘聚性、均勻性。如同混凝土外加劑技術(shù)引發(fā)了 混凝土材料及其工程的技術(shù)革命，石膏外加劑的深入研究和突破，必將對(duì)石膏工業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生積極而深刻的影響。我國二氧化硫污染日益嚴(yán)重。 我國大氣 SO2的排放中，火電廠煙氣排放占 50%左右，在經(jīng)濟(jì)與環(huán)保節(jié)能之間的矛盾愈發(fā)激化的今天，在“因電廠燃煤每年向大氣中排放的 SO2就占我國 SO2排放總量的 50%，占工業(yè) SO2排放量的 75%左右”這一背景下，如何控制電廠 SO2的排放，有效減少環(huán)境污染，刺痛國人的神經(jīng)，拷問著體制的弊端，同樣也是我們亟待解決的問題。隨 著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的環(huán)保意識(shí)空前提高，綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)保護(hù)、低碳排放已成為各國政府、百姓和媒體關(guān)注的重點(diǎn)。它是目前應(yīng)用最廣泛的二氧化硫控制技術(shù)和脫硫方式。 主要研究內(nèi)容 鑒于上述，本項(xiàng)目重點(diǎn)研究以脫硫建筑石膏為主要 原材料制作現(xiàn)澆墻體的理論和方法，通過不斷調(diào)整原材料和外加劑的配合比，對(duì)脫硫建筑石膏現(xiàn)澆墻體的性能進(jìn)行研究，形成理論體系支持工程應(yīng)用。 （ 1） 新拌脫硫石膏漿體流動(dòng)性的分析 對(duì)于現(xiàn)澆脫硫石膏墻體，施工質(zhì)量是保證墻體強(qiáng)度和墻體質(zhì)量的關(guān)鍵。以凝結(jié)時(shí)間為例，如采用泵送工藝，凝結(jié)時(shí)間過短有可能導(dǎo)致堵泵或堵管，過長則影響模板周轉(zhuǎn)，拖延工期。為此，有必要對(duì)新 拌脫硫石膏漿體性能進(jìn)行深入研究，探索各種因素對(duì)施工性能的影響，主要包括 :脫硫石膏用水量、外加劑 (減水劑、緩凝劑、引氣劑或發(fā)泡劑 )等。 水膏比是影響石膏孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的重要因素，水膏比過小，拌合物流動(dòng)性過低，影響施工。單位用水量過大，不僅會(huì)使?jié){體嚴(yán)重泌水、分層、流漿，也會(huì)造成強(qiáng)度的大幅度下降。摻加緩凝劑使得脫硫石膏的凝結(jié)時(shí)問延長。掌握了各種因素對(duì)新拌漿體性能的影響規(guī)律，施工中就可以根據(jù)具體條件和要求，對(duì)脫硫石膏的工作性能進(jìn)行控制，保證現(xiàn)澆脫硫石膏均勻、密實(shí)，制備出高質(zhì)量的墻體。脫硫建筑石膏相對(duì)與其他工業(yè)廢渣來說有較好的價(jià)格優(yōu)勢，開發(fā)脫硫建筑石膏有著顯著的社會(huì)效 益和經(jīng)濟(jì)效益。同樣也可以解決石膏板接縫處、鋼或混凝土梁柱、砌塊間的砂漿等部位預(yù)留等問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能建筑與墻體材料的產(chǎn)業(yè)化融合。脫硫建筑石膏用于現(xiàn)澆工藝，對(duì)促進(jìn)石膏工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到重要的推動(dòng)作用，也可減少脫硫建筑石膏的環(huán)境污染以實(shí)現(xiàn)固體廢物資源化。 2 試驗(yàn)原材料，設(shè)備，測定方法和方案 原材料 原材料主要有脫硫建筑石膏、減水劑、緩凝劑、飲用水。 (2)緩凝劑 由于 β 型半水石膏凝結(jié)硬化較快，在加水?dāng)嚢韬蟮膸追昼妰?nèi)便會(huì)快速凝結(jié)，失去流動(dòng)性。那么，添加緩凝劑無疑是調(diào)節(jié)石膏水化進(jìn)程最有效的方法。聚羧酸高效減水劑分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為主鏈上帶有多個(gè)活性集團(tuán)，側(cè)鏈鏈長且數(shù)量多，疏水基的鏈較短，數(shù)量少。這種減水劑為 市售商品。 試驗(yàn)設(shè)備與方法 試驗(yàn)設(shè)備 表 試驗(yàn)用設(shè)備一覽表 儀器設(shè)備 備注 凝結(jié)時(shí)間測定儀 應(yīng)符合 JC/T 727 的要求，見圖 抗折抗壓壓試驗(yàn)機(jī) YAW300C型，見圖 試模 尺寸為 40mm*40mm*160mm 水泥凈漿攪拌機(jī) 見圖 攪拌碗 見圖 截圓錐模 見圖 直尺，鋼尺，刮刀，抹刀 — 稠度儀 見圖 圖 凝結(jié)時(shí)間測定儀 圖 抗壓抗折試驗(yàn)機(jī) 圖 圖 圖 圖 新拌石膏漿體流動(dòng)性的測定 固定水膏比，加入一定量的水后，放入外加劑，使外加劑預(yù)先溶于水中，然后把稱取的石膏倒入攪拌碗中，把稠度儀擦干凈，水平放置于光滑的玻璃板上，將攪拌好的漿體倒入試模中，并將玻璃板上下震動(dòng) 5 次，以排除氣泡。如圖 ，圖 所示。方法是首先把水倒入攪拌碗中，外加劑采用先摻法，即先將外加劑融入水中，然后加入脫硫石膏，攪拌后得到均勻的漿體并倒入試模中，然后將玻璃底板抬高約 l0mm，上下震動(dòng) 5 次。將裝滿料漿的試模連同玻璃底板放在儀器的鋼針下，使針尖與料漿的表面相接觸，且離開試模邊緣大約l0mm。記錄從試樣與水接觸開始到鋼針第一次碰不到玻璃底板所經(jīng)歷的時(shí)間，即試樣的初凝時(shí)間。如圖 所示 圖 凝結(jié)時(shí)間的測定 強(qiáng)度的測定 強(qiáng)度測定按照 GB97762021《建筑石膏》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定。 3d 強(qiáng)度采用自然養(yǎng)護(hù)，試件達(dá)到終凝后拆模。計(jì)算三個(gè)試件抗折強(qiáng)度平均值，精確至 。如果有一個(gè)值與平均值之差大于平均值的 15%，應(yīng)將此值舍去，以其余二個(gè)值計(jì)算平均值 。 對(duì)做完抗折試驗(yàn)的 6 半截試塊進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，最后的強(qiáng)度值取其 6 個(gè)值的平均值。如果測得的 六個(gè)值與它們平均值的差不大于 10％，則用該平均值作為抗壓強(qiáng)度；如果有某個(gè)值與平均值之差大于 10％，應(yīng)將此值舍去，以其余的值計(jì)算平均值；如果有二個(gè)以上的值與平均值之差大于 10％，應(yīng)重做試驗(yàn)。 圖 抗壓實(shí)驗(yàn) 圖 抗折實(shí)驗(yàn) 23 試驗(yàn)方案流程圖及方法 材料準(zhǔn)備 外加劑初選 煙氣脫硫建筑石膏物理性質(zhì)測定 新拌石膏漿 體流動(dòng)性 凝結(jié)時(shí)間 強(qiáng)度 流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失 小結(jié) 各種外加劑不同摻量對(duì)煙氣脫硫石膏工作性能試驗(yàn)分析 減水劑對(duì)流動(dòng)經(jīng)時(shí)損失的影響 緩凝劑對(duì)初凝終凝時(shí)間的影響 減水劑，緩凝劑對(duì)強(qiáng)度的影響 作用機(jī)理分析 小結(jié) 試驗(yàn)分析 總結(jié) 3 外加劑對(duì)脫硫建筑石膏影響因素的分析 煙氣脫硫建筑石膏用于墻體材料，要滿足一系列 的性能指標(biāo)，無疑外加劑的添加是改善其性能最有效的途徑。 由于緩凝劑、減水劑受溫度影響較大，以下是在 13℃ ~17℃ 范圍內(nèi)測試的數(shù)據(jù)。初凝時(shí)間表示施工時(shí)間極限，終凝時(shí)間表示漿體強(qiáng)度的開始發(fā)展。影響石膏凝結(jié)時(shí)間的因素很多 :如環(huán)境溫度和濕度，脫硫石膏的品種、組成、比表面積和緩凝劑的摻入。 在諸多影響因素中，無疑緩凝劑的加入是改善新拌脫硫石膏漿體凝結(jié)時(shí)間的最簡單有效的措施。它可用于減慢水化熱的釋放速度，防止水化熱引起的溫度裂縫，也可避免大型連續(xù)施工中形成的裂縫，提高施工質(zhì)量。而優(yōu)質(zhì)的緩凝劑在具備較強(qiáng)緩凝作用的同時(shí)還應(yīng)有較小的強(qiáng)度損失率。工程中使用的主要有以下幾類 :糖類 :如蔗糖、葡萄糖 。羥基羧酸及其鹽類 :如檸檬酸、檸檬酸鹽、酒石酸等 。其他如銨鹽及其衍生物、纖維素醚等。下表 下圖 為多 聚磷酸鈉對(duì)建筑脫硫石膏凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的影響。摻的量越大，緩凝效果越明顯。 緩凝劑對(duì)強(qiáng)度的影響 表 (3d) 摻量 /% 強(qiáng)度 抗折 /Mpa 抗壓 /Mpa 0 — — 圖 多聚磷酸鈉對(duì)脫硫建筑石膏抗折抗壓強(qiáng)度影響 (3d) 從圖 中可以看出，在 %~%之間，緩凝劑摻量的增加，抗折和抗壓強(qiáng)度均有一定程度的提高，摻量超過 %后，其強(qiáng)度均開始降低。因此，可以看出，緩凝劑對(duì)脫硫建筑石膏強(qiáng)度有影響，除在 %左右的摻量外，其摻量越多，石膏的抗折抗壓強(qiáng)度越低，當(dāng)其摻量到達(dá)某一限值時(shí)，石膏的抗壓強(qiáng)度就無法測出。 緩凝劑作用機(jī)理分析 緩凝劑對(duì)脫硫石膏的緩凝機(jī)理主要有吸附理論、絡(luò)鹽理論、沉淀理論。絡(luò)鹽理論是指無機(jī)鹽緩凝劑分子與 鈣離子反應(yīng)生成一種絡(luò)合物，從而延緩水化進(jìn)程和晶體析出。 國內(nèi)相關(guān)學(xué)者認(rèn)為多聚磷酸鈉使石膏的液相過飽和度降低，晶體成核速率降低，延緩了凝結(jié)硬化，同時(shí)改變了晶體的生長習(xí)性，使晶體變成短粗狀，導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)劣化，從而影響到強(qiáng)度的下降。 減水劑 半水石膏在水化過程中的理論用水量僅為 %，施工中為了保證新拌石膏 漿體的和易性，實(shí)際用水量可能達(dá)到 65%~80%，大量多余的游離水停留在漿體中，會(huì)造成脫硫石膏硬化體強(qiáng)度降低，耐久性變差。 流動(dòng)性是指新拌石膏漿體在自重或外力的作用下克服粒子間的作用力而產(chǎn)生流動(dòng)的能力。減水劑分為普通減水劑和高效減水劑。 本課題致力于使脫硫石膏用于現(xiàn)澆工藝，即石膏漿體在施工過程中經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)輸和停放后仍要有較好的流動(dòng)性，以保證拌合物具有足以進(jìn)行澆灌和后續(xù)工序如搗實(shí)、抹面等的能力，否則處理不當(dāng)會(huì)使?jié){體在泵送時(shí)發(fā)生堵管、澆注時(shí)困難的現(xiàn)象，給施工帶來不便。本節(jié)擬在找出一種合適的減水劑，既要在滿足良好的流動(dòng)性能的前 提下，又要使其流動(dòng)經(jīng)時(shí)損失降至最低。 減水劑對(duì)脫硫建筑石膏流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失的影響