脱硫石膏自流平砂浆的试验研究毕业论文(编辑修改稿)

脱硫石膏自流平砂浆的试验研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

表面均有分布。 用脱硫石膏和天然二水石膏加工成的建筑石膏在性能上存在较大差异，见表 14。 表 14 建筑石膏性能 石膏品种 水膏比 (%) 初凝 (min) 终凝 (min) 抗压强度 (MPa) 抗折强度 (MPa) 脱硫建筑石膏 50 天然建筑石膏 50 脱硫石膏国内外的研究现状 我国石膏分布比较广泛，可如图 所示，随着我国脱硫市场的发展，近年来我国的许多高校和研究单位，如重庆建筑大学林芳辉、彭家惠、丛刚 20 等人率先对脱硫石膏粉煤灰胶结材的制备展开了较为深入的研究，并在此基础上研制了建筑砌块。 桂苗苗 20 等，以脱硫石膏为原料用蒸压法制备半水石膏的研究，胥桂萍  22,21 、吴晓琴 23 等人，采用 常压盐溶液法制备半水石膏。 烟气脱硫石膏的性能及其在水泥缓凝剂、刮墙腻子、石膏砌块、脱硫石膏刨花板、改良强度苏打盐渍土、制备α石膏粉等应用方面进行了研究。 试验结果表明 :烟气脱硫石膏的性能达到或超过天然石膏，可广泛用于水泥缓凝剂、石膏建筑材料等的生产。 图片来源 :中国工业矿物材料网 .( .主要非金属矿山开发利用概况 图 7 烟气脱硫石膏是一种非常好的建材资源，是与天然石膏等效的原材料。 在国外特别是欧洲，绝大部分的脱硫石膏被广泛应用 于建材行业生产建筑石膏粉、α半水石膏粉、水泥缓凝剂、石膏制品、石膏砂浆等石膏建材产品。 国内对脱硫石膏的综合处理和应用已开始起步，但发展却比较缓慢，形成工业化、规模化和专业化生产的企业不多。 但可以预见，脱硫石膏的生产与应用蕴藏着巨大的市场机遇，在不久的将来一定会有人研究脱硫石膏代替天然石膏生产建材制品，特别是对于那些天然石膏广泛而具有脱硫石膏资源的经济发达地区例如浙江省、上海市等省市更加如此。 利用石膏作为基材来制备自流平材料国内由：李东旭、韩永圣、权刘权 31 研究 利用脱硫石膏制备石膏基自留平材料；董兵、岳文海、李明、李祥飞 32 研究一种石膏基自流平地面找平材料及其制备方法，都取得了一定成绩。 日本有很长的应用脱硫石膏的历史，目前脱硫石膏占日本国内石膏总消耗量的约 25%。 脱硫石膏产品主要有 :墙板、建筑灰泥、工业灰泥、粘结剂、石膏天花板以及路基或平整土地所需砂土等 4。 德国在脱硫石膏资源化利用方面具有丰富的经验，目前每年的脱硫石膏用量约为 250 万吨，约占德国石膏需求总量的 50%，主要产品有 凝胶性墙板、水泥、地板衬里和矿物性灰泥 5。 美国是采用烟气脱硫装置最多的国家，脱硫石膏产出量大，但基本上采用抛弃法处理，脱硫石膏仅占需求总量的 %。 美国脱硫石膏主要在水泥的墙板工业中应用，另有少量脱硫石膏在农业上用于改良土壤 6。 此外，英国、荷兰、丹麦以及东欧一些国家也都开发了多种脱硫石膏的资源化利用技术。 石膏基自流平材料的国内外研究 目前，自流平砂浆应用的主要领域是地面工程。 上世纪 50 年代，由于第三次工业革命的影响，人工合成技术、电子工业、工业自动化、新材料、新能源和航空航天工业等领域都得到了创新和发展，西欧和日本的经济也迅速成长起来。 在这种情况下，一些主要的材料生产商如西卡 (SIKA)、麦斯特 MBT(现归于DEGUSSA 旗下 )、日本的 ABC 株式会社、富斯乐 (FOSROC)等均有混凝土地面用水泥基耐磨材料类型产品问世，并且该产品在工业厂房建设中广泛应用。 到 20 世纪 70 年代，由于日本的劳动力紧张和费用高，水泥基自流平材料最先发展起来，在 1982 年开始出现水泥基自流平地面材料，并因其用途广，用量 8 大，质量 稳定，在市场上得到了迅速发展和广泛的认同，其它发达国家也相继推出了各种品牌的水泥基自流平地面材料，特别是以欧美为代表的国家和地区，因其主要追求的是功能性和耐久性，更是以水泥基自流平为主。 1972 年日本住宅公团首先对石膏基材料进行研究，并于 1976 年对采用α 半水石膏为基材的石膏基自流平地面材料进行了施工试验， 1977 年，石膏基自流平产品开始少量用于商业。 近年来，由于石膏基找平砂浆在硬化过程中不产生形变，可以在机械铺设作业时有很好的流动和易性，而且容易进行无缝大面积浇注，具有很好的经济性等优良特性被业内所认 知。 脱硫石膏基自流平砂浆的研究现状 国内研究脱硫石膏自流平砂浆并申请专利的有上海市建筑科学研究院 (集团 )有限公司的樊均﹑彭明强（专利 CN 102173707 A）研究了脱硫α 半水石膏基自流平砂浆，由下列重量比物质混合搅拌均匀制成 :脱 硫石膏 40～ 60 份，水泥 4～ 6份， 40～ 80 目石英砂 20～ 30 份， 80～ 120 目石英砂 20～ 30 份，缓凝剂 ～ 份，减水剂 ～ 份，保水剂 ～ 份，消泡剂 ～ 份，可再分散胶粉 2～ 3 份，水 22～ 24 份。 本发明的优点是 :早期 强度高，与基底粘结力强；无放射性，二氧化碳排放量低；施工效率高；实现脱硫石膏的资源化利用。 由于脱硫α 半水石膏自流平砂浆的早期强度尤其是拉伸粘结强度明显高于水泥基自流平砂浆，且其生产过程中的 2CO 排放比水泥基自流平砂浆低，在施工过程中被大量利用，也成为更加节能环保的建筑用材。 国内马振义 33 研究了脱硫石膏基自流平砂浆，以 二水脱硫 α 高强石膏作为基材来制备自流平砂浆以及其生产方法 ，为自流平砂浆的应用提供了更多的参考。 自流平地面材料在日本开发的较早，在 1972～ 1973 年首先由日本住宅公团对石膏基、水泥基自流平材料作了基础研究， 1976 年对采用 α 半水石膏为基料的石膏自流平材料进行了施工试验， 1977 年已有石膏基自流平材料商品出售。 随后西德的帕依爱罗公司用Ⅱ型无水石膏生产了强度为 20～ 30MPa，铺设厚度为 10mm 的自流平材料 29。 在国内，冶金部一冶技术开发公司首先研制出以氟石膏为基料的石膏基自流平材料并于 1986 年 12 月在武汉通过了部级技术鉴定。 之后，冶金部建筑材料总院、北京市建筑科研院、北京市建工研究所等单位，对不同基料的石膏基自流平材料进行了研制 30。 由国内外自流平砂浆发展现状，可以看到脱硫石膏自流平砂浆的应用前景和 9 巨大潜力和我国自流平砂浆所面临的问题，这就为本文脱硫石膏自流平砂浆的研究指明了方向。 存在的问题 脱硫石膏粉末材料与水作用后其凝结硬化初凝时间较快，而终凝时间则较缓慢，水化率低，强度不高，耐水性能较差成为脱硫石膏自流平砂浆研究中存在的主要问题。 因而寻找能够充分激发脱硫石膏凝结硬化的方法是解决问题的关键。 关于脱硫石膏的活性激发研究，主要问题有下面几个：①添加化学激发剂，现阶段采用柠檬酸钾作为缓凝剂，柠檬酸钾 的掺入量也要有一定的限制，掺入量过多时不仅提高了成本而且也会降低其 24 小时的抗折和抗压强度；②在后期养护过程中制品膨胀崩裂，造成其破坏；③制品的耐水性差；④制品还不能达到水泥基同样的强度。 如何在保证其前期所要求的缓凝时间以及其强度，水化率，采取有效措施解决以上几个主要问题，成为脱硫石膏研究的难点。 到目前为止自流平砂浆是较复杂砂浆配方之一，使用材料的品种繁多。 公开发表的关于脱硫石膏基自流平材料配比的文章较少，只是在一些特殊的研究单位才有其配比，现阶段国内所申请的专利也仅几篇而已，所以对与一项新材料的研究来说 ，无法找到相同的研究参考资料，只有从现阶段实验观察所出现的问题进行着手解决，另外实验室使用的α 半水石膏由不同的厂家生产，实验结果显示不同厂家的石膏则有不同的强度。 对于使用外加剂，比如缓凝剂柠檬酸钾加入到石膏拌合物中能够使初凝时间延迟，但会引起制品强度降低，要严格控制其掺入量，若采用两种以上化学外加剂则要考虑其内部反应。 论文的研究目标和研究内容 本文针对脱硫石膏本身特性及脱硫石膏基自流平砂浆存在的问题进行了大量试验，旨在寻找有效脱硫石膏活性改善的方法，解决脱硫石膏用于自流平砂浆的工程应用难题，探讨脱 硫石膏活性改善的机理与模型，研究脱硫石膏基自流平砂浆耐久性与流变性能。 达到脱硫石膏基自流平砂浆用于实际工程的目的。 主要内容包括以下几个方面 : (1) 脱硫石膏活性激发的研究 研究脱硫石膏不同细度对脱硫石膏凝结时间、早期强度的影响； 通过化学改性，即硫酸盐激发 (如 :硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝钾、锻烧明矾、硫酸锌等 )；还有其他无机盐类的激发等，研究不同激发剂对脱硫石膏的激发效 10果； 优选出激发效果好的单一激发剂，结合其它激发剂，讨论两种或几种激发剂复掺后对脱硫石膏水化硬化的影响，并确定出最优的激发剂及其最佳掺量。 研究激发剂对脱硫石膏水化率、水化进程的影响，对脱硫石膏硬化体组成结构、微观形貌的影响，探讨激发剂的作用机理。 通过不同养护制度、体积稳定性，研究脱硫石膏耐久性。 (2) 脱硫石膏基自流平砂浆的研究 分别研究三聚氰胺类、聚梭酸醚类两种高效粉体减水剂对脱硫石膏流动度、泌水率、物理力学性能的影响，确定减水剂的最佳掺量，并对减水剂的作用机理进行探讨。 在添加减水剂的体系中添加稳定剂，以解决减水剂带来的浆体离析泌水问题，研究稳定剂对脱硫石膏流动度、泌水率、物理力学性能的影响，最终确定稳定剂与减水剂相容性最 佳的掺量并阐明稳定剂的作用机理。 研究脱硫石膏基自流平砂浆流变性能，探讨高效减水剂、稳定剂的作用机理。 通过不同养护制度、体积稳定性，研究脱硫石膏基自流平砂浆耐久性。 本文研究的主要技术路线如图 所示 : 11 图 本文主要技术路线流程 122 试验研究概况 试验原材料 主要原料 1）脱硫石膏 脱硫石膏是由燃煤电厂进行湿法脱硫而产生的以 Ca2SO4•2H2O 为主要成分的工业副产品。 本文脱硫石膏来自西固热电厂，主要化学成分见表 21。 2）普通水泥 甘肃祁连山水泥厂普通硅酸盐水泥 ，表观密度 ，比表面积为 406 m2/kg，主要化学成分见表 21，水泥加水后数小时内，物料逐渐失去流动性、可塑性而变硬是为凝结，而其后经过几年时间强度的进一步发展是为硬化。 3）硫铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥是以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的水泥熟料掺加不同量的石灰石、适当石膏共同磨细制成，具有水硬性胶凝材料。 本文采用郑州中泰集团生产的硫铝酸盐水泥，标号为 ，低碱度硅酸盐水泥。 掺合料 — 粉煤灰 粉煤灰 (Fly ash)，是由燃煤热电站烟 囱收集的灰尘，一般地说，粉煤灰比水泥还细，且含有大量的球状玻璃珠。 粉煤灰的性能变化很大，而且与许多因素有关，例如煤的品种和质量，煤粉细度，燃点，氧化条件，预处理及燃烧前的脱硫，粉煤灰的收集和存贮方法等。 本文粉煤灰来自西固火电厂，主要化学成分见表 21。 粉煤灰对流动度的影响主要从两个方面 : 从物理方面：球状颗粒的粉煤灰对砂浆的流动可以起到滚珠润滑作用。 从化学方面：由于粉煤灰与水泥相比初期水化反应速度较低，因此，其对高效减水剂的吸附较少，这使得高效减水剂能够充分用于提高砂浆的流动度。 13表 21 原材料化学成分 (%) 材料名称 SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SO3 K2O Na2O Loss 普通硅酸盐水泥 — — — 脱硫石膏 32 粉煤灰 2062 1040 145 319 — — 硫铝酸盐水泥 — — 化学外加剂 — 缓凝剂 为了调整石膏基自流平砂浆的硬化时间，以满足施工要求，必须加入缓凝剂。 尽管缓凝剂的作用机理说法不一，但有一点已被证实，缓凝剂可以改变二水石膏晶体形貌，使晶体普遍粗化，从而显著降低石膏硬化体的强度，进而影响到石膏基自流平砂浆的强度，本研究采用柠檬酸钾做缓凝剂。 柠檬酸钾对半水石膏的溶解度影响不大，其影响主要表现在抑制二水石膏晶核的形成与生长方面。 柠檬酸钾通过络合作用吸附在新生成的二水石膏晶胚上，降低晶胚的表面能，增加成核势能垒，晶胚达到临界成核尺寸时间延长，石膏的诱导期相 应地延迟。 同时，由于吸附作用，二水石膏成核机率和数量减少，离子在各晶面的叠合速率降低，晶体生长延缓，晶核有充分的时间和空间发育生长，因此晶体尺寸明显粗化。 水 自来水。 实验仪器及性能测试 (1)称量仪器 电子天平： 沈阳龙腾电子有限公。