脫硫石膏晶須對水泥石性能的影響研究論文

　　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，有利于環境保護、節約能源和白然資源，符合我國可持續發展戰略要求。

　　脫硫石膏主要用于水泥緩凝劑、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致密水泥石的結構。侯貴華等鍛燒石膏由于溶解度低，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。目前關于摻石膏晶須水泥性能的研究鮮有報道，本文充分利用石膏晶須在穩定劑處理后，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，致密水泥石的結構。通過研究水泥石的力學性能、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筑領域的應用。

　　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，不溶于水;42.5級普通硅酸鹽水泥(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處理后，能穩定存在水溶液中，將改性后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。改性后的脫硫石膏晶須能穩定存在水溶性中，而在堿性溶液中，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淀，覆蓋在石膏晶須的表面，通過白身的憎水基團和生成的沉淀阻止水化反應，在堿性溶液中，該沉淀與OH反應生成氫氧化鈣，后期大部分石膏晶須水化為二水硫酸鈣。由此可見，在堿性溶液中28 d后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性能。

　　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于對純C3s水化動力學研究，一方面是由于水泥成分復雜多變，不利于研究;另一方面C3s在水泥礦物組成中占絕大部分，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水化熱曲線特征，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后減少的趨勢，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堿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，但在堿性溶液中，28 d后大部分參與水化。

　　(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)較凈漿水泥石的提高了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)較凈漿水泥石的提高了24.1 %和1.4%.粘結強度和抗沖擊功較凈漿水泥石提高了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凈漿水泥石更為致密;未水化的晶須緊緊地穿插于水泥石中，通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。

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