工业副产品石膏在建筑材料中的应用

摘要

工业副产品石膏的资源化利用越来越引起人们关注，本文以柠檬酸渣、钛石膏、烟气脱硫石膏(FGDG)三种工业副产品石膏作为研究对象，通过化学成分分析、热分析和XRD测定等分析了它们的组成及结构，研究了它们在水泥和墙体材料中的应用。
　　 以柠檬酸渣、钛石膏、烟气脱硫石膏分别代替天然石膏作水泥缓凝剂，所配制的水泥SO3含量为1.25％-2.75％，与掺天然石膏的SO3含量相同的水泥物理性能进行了对比。结果表明，掺工业副产品石膏的水泥各项性能均符合相应国家标准；柠檬酸渣代替天然石膏作水泥缓凝剂时，其各龄期强度更高，柠檬酸渣的最佳掺量为4.9％；钛石膏代替天然膏作水泥缓凝剂时，其早期强度较高，但28d强度略低于掺天然石膏的试样强度，钛石膏的最佳掺量为6.7％；烟气脱硫石膏代替天然膏作水泥缓凝剂时，其强度性能略低于掺天然石膏的试样，烟气脱硫石膏的最佳掺量为4.78％。
　　 以工业副产品石膏掺入量、矿渣、矿渣的比表面积为因素，每个因素选取三个水平，选用L9(34)正交试验表。工业副产品石膏三水平为3％,4％，5％；矿渣比表面积三水平为353.8m2/kg,367.9m2/kg,392.3m2/kg；矿渣三水平为15％,20％，25％。探索工业副产品石膏代替天然石膏做水泥缓凝剂的可行性，实验结果表明，柠檬酸渣掺入量为4％、矿渣掺入量为25％、矿渣比表面积为353.8m2/kg时，钛石膏掺入量为4％、矿渣含量为25％、矿渣比表面积为371.9m2/kg时，烟气脱硫石膏掺入量为5％、矿渣掺入量为20％、矿渣比表面积为371.9m2/kg时，各水泥性能最佳。
　　 以工业副产品石膏为主要原料进行了墙体材料制备及性能的试验研究，分别对所得建筑石膏的细度、凝结时间、2h力学强度等性能进行了试验测定，并与市售建筑石膏的性能进行了对比。柠檬酸渣去除自由水后，分别于130℃、140℃、150℃、155℃、160℃下炒制2h以获得建筑石膏，结果表明，在140℃～160℃下炒制2h，均能得到合格的建筑石膏；在150℃～160℃下炒制2h，柠檬酸渣试样强度优于建筑石膏试样；在155℃炒制2h后，其强度达到优等品要求；用柠檬酸渣所炒制得到的建筑石膏的最佳用水量为60％。再以155℃的条件下炒制2h的柠檬酸渣为主要原料，掺入适量的水泥、粉煤灰、矿渣、膨胀珍珠岩制备复合砌块。结果表明，复合砌块的表观密度和强度随珍珠岩掺入量的增加而降低；钛石膏在130℃、140℃、150℃下炒制3h所获得建筑石膏的性能试验，结果表明，所炒制的钛石膏均不合格。以145℃温度下炒制3h获得的建筑石膏为主要原料，加入适量的柠檬酸、水泥、石灰、木钙以改善钛石膏砌块的性能，结果表明，由于钛石膏试样需水量较大，其强度性能无法大幅度提高。烟气脱硫石膏在135℃、145℃、155℃、165℃分别炒制2.5h、3.5h所获得建筑石膏的性能试验，结果表明，其细度均达到优等品要求；标准稠度用水量为70％-74％；135℃-165℃炒制3.5h均能得到优质建筑石膏，其中165℃炒制3.5h所得的建筑石膏性能最佳。再以165℃的条件下炒制3.5h的烟气脱硫石膏为主要原料，以水泥、矿渣、粉煤灰、龄期为因素制备复合砌块。结果表明，复合砌块的最佳配料为水泥10％、矿渣16％、粉煤灰10％、养护时间3d。