脫硫石膏晶須對水泥石效能的影響研究論文

脫硫石膏晶須對水泥石效能的影響研究論文

　　脫硫石膏是燃煤電廠的副產物，我國2012年產量達6000萬t，綜合利用率約為86%。脫硫石膏是石膏可再生資源，對其綜合利用，有利於環境保護、節約能源和白然資源，符合我國可持續發展戰略要求。

　　脫硫石膏主要用於水泥緩凝劑、紙面石膏板、石膏砌塊、粉刷石膏和高強石膏等產品，其附水量大、返霜、開裂、耐水差以及低附加值等缺陷制約了脫硫石膏的運用。楊慧先指出摻鍛燒石膏水泥的水化產物無明顯差別。楊淑珍等研究表明鍛燒硬石膏能促進水泥水化和緻密水泥石的結構。侯貴華等鍛燒石膏由於溶解度低，水化生成較少的AFt，從而延緩AFt對水泥水化，加速整個熟料礦物的水化。目前關於摻石膏晶須水泥效能的研究鮮有報道，本文充分利用石膏晶須在穩定劑處理後，不易水化，難以提供較多的參與生成AFt，從而延緩AFt對水泥水化，促進熟料水化，緻密水泥石的結構。透過研究水泥石的力學效能、水化熱、孔隙率、斷面形貌和水化產物等，分析增韌補強水泥石的機制，以期拓寬高附加值脫硫石膏晶須在建築領域的應用。

　　1.原材料與實驗方法

　　1.1原材料

　　脫硫石膏晶須由江蘇省新材料科技有限公司提供，水熱法制取，淺黃色粉末狀，堆積密度180 g/L，主要成分是CaS040.5H20，晶體呈纖維狀，不溶於水;42.5級普通矽酸鹽水泥(江蘇南京)。

　　2結果與討論

　　2.1脫硫石膏晶須在不同溶液的水化產物

　　脫硫石膏晶須(CaS040.5H20)在水中可水化為二水硫酸鈣，但經過穩定劑YS處理後，能穩定存在水溶液中，將改性後的脫硫石膏晶須浸在水溶液、pH=13的氫氧化鈉和飽和氫氧化鈣溶液中。改性後的脫硫石膏晶須能穩定存在水溶性中，而在鹼性溶液中，在氫氧化鈣溶液中石膏晶須1 d就開始水化，部分水化為二水硫酸鈣。這可能是穩定劑與石膏晶須反應生成沉澱，覆蓋在石膏晶須的表面，透過白身的憎水基團和生成的沉澱阻止水化反應，在鹼性溶液中，該沉澱與OH反應生成氫氧化鈣，後期大部分石膏晶須水化為二水硫酸鈣。由此可見，在鹼性溶液中28 d後適量脫硫石膏晶須摻入水泥中可提供部分促進水化，從而宏觀上提高力學效能。

　　2.2脫硫石膏晶須對水泥水化熱的影響

　　目前，研究水泥水化動力學多數是基於對純C3s水化動力學研究，一方面是由於水泥成分複雜多變，不利於研究;另一方面C3s在水泥礦物組成中佔絕大部分，因此C3s的水化行為一定程度上可反映水泥的'水化過程，跟蹤測量水泥水化放熱過程，是研究水泥水化動力學的重要手段之一。根據C3s水化熱曲線特徵，通常將其分為水化初期、誘導期、加速期和減速期。

　　改性脫硫石膏晶須對水泥水化的誘導前期、誘導期影響不明顯，但可提高水泥水化加速期的反應速率;水泥水化過程中放出的水化熱隨著脫硫石膏晶須摻量的增加呈現先增加後減少的趨勢，當摻量在2%，水化放出的水化放熱量最大。這可能是在C3s水化加速期內，適量脫硫石膏晶須在鹼性環境下生成較少的AFt，促進水泥水化反應，但晶須摻量過多，會覆蓋在水泥的表面和AFt過多，從而減緩水泥的水化作用。

　　3結論

　　(1)改性脫硫石膏晶須能穩定存在水溶液中，但在鹼性溶液中，28 d後大部分參與水化。

　　(2)在水中養護條件下適量的改性脫硫石膏晶須(最佳摻量2%)可以顯著補強增韌水泥石，3d抗壓強度和抗折強度(分別為42.4 MPa和8.3 MPa)較淨漿水泥石的提高了33.0%和45.8%; 28 d抗壓強度和抗折強度(分別為73.6MPa和14.1 MPa)較淨漿水泥石的提高了24.1 %和1.4%.粘結強度和抗衝擊功較淨漿水泥石提高了16.8%和27.4% 。

　　(3)養護28 d摻2%石膏晶須的水泥石主要水化產物為C-S-H凝膠，水泥石的孔結構較同齡期的淨漿水泥石更為緻密;未水化的晶須緊緊地穿插於水泥石中，透過裂紋橋接作用提高水泥石的韌性，緩解外力對整體結構的破壞作用，部分水化的參與水泥的水化反應生成適量的鈣磯石，可延緩AFt對水泥的水化，加速整個熟料物水化，提高體系的強度。