副产石膏制建筑石膏的和易性论文

南京工业大学“石膏专业（技术人才）”研修班结业论文副产石膏制建筑石膏的和易性摘要目前石膏在国内大面积的使用，是一种绿色，环保，低能耗的优质建材产品。副产石膏更是以一种变废为宝的形象出现在市场上。面对天然石膏开采对环境的影响，天然石膏的资源变得紧缺。同时副产石膏在有着高品味的前身下有这代替天然石膏的趋势。但作为建筑材料只有这优异的力学性质显然不满足工地施工的要求。本文简单从天然石膏和副产石膏本身的性质。细度，保水，粘接性，流挂性。以及作用于部分产品中所用的填料如：粉煤灰，灰钙，，水泥，滑石粉，玻化微珠。最后还有外加剂：，胶粉，保水剂，减水剂的使用上探究副产石膏的和易性。关键词：副产石膏和易性Theindustrialby-productgypsum’sworkabilityAbstractAtpresent,gypsumiswidelyusedinChina.Itisakindofgreen,environmentalprotectionandlowenergyconsumptionhigh-qualitybuildingmaterialproduct.Industrialby-productgypsumappearsinthemarketasakindofwasteintotreasure.Facedwiththeimpactofnaturalgypsumminingontheenvironment,naturalgypsumresourcesbecomescarce.Atthesametime,by-productgypsumhasatendencytoreplacenaturalgypsumunderthepredecessorwithhighgrade.However,asabuildingmaterial,onlythisexcellentmechanicalpropertiesobviouslydonotmeettherequirementsofconstructionsite.Thistext,webrieflydiscussthenatureofnaturalgypsumandindustrialby-productgypsumitself.Fineness,waterretention,adhesiveness,flowability.Andthefillersusedinsomeproductssuchasflyash,limecalcium,cement,talcpowder,vitrifiedbeads.Finally,thereareadditives:rubberpowder,waterretainingagent,waterreducingagenttoexploretheeaseoftheuseofby-productgypsum.KeyWords:theindustrialby-productgypsumtheworkability第一章文献综述目录TOC\o"1-3"\u副产石膏的和易性 I摘要 Itheindustrialby-productgypsum’sworkability IIAbstract II第一章 文献综述 31.1前言 31.2天然石膏概况 41.3脱硫石膏的概况 41.4磷石膏的概况 51.5建筑石膏优势 6第二章和易性探究 62.1石膏本身 62.1.1和易性本质 62.1.2副产石膏和易性 72.2填料的影响 82.2.1粉煤灰 82.2.2水泥 82.2.3玻化微珠 82.3外加剂的影响 92.3.1胶粉 92.3.2憎水剂 92.3.3减水剂 10第三章结论 114.1结论 11参考文献 12致谢 14文献综述1.1前言近年来我国石膏制品业高速发展，石膏制品产量大幅度增加，但是高质量、高档次制品少，中低档产品多，每年仍需进口以满足国内高级宾馆装饰装修用。我国医用石膏数量和质量尚不能满足国内市场需求，而市场需求已经推动了建筑石膏和石膏建筑制品的快速发展。行业未来的投资方向主要是调整产品结构，应当研发效率高、质量高、成本低、能耗低的石膏制成品；利用工业废料，开发多种配方，在提高各种石膏制品技术性能和使用性能的同时，降低制造成本；进行系列研发，开发各种规格、形状及性能的产品，形成比较完整的石膏产品系列等。1.2天然石膏概况中国天然石膏资源主要是二水天然石膏和硬石膏，其中硬石膏占总量的60%以上，作为优质资源的特级及一级石膏，仅占总量的8%，其中纤维石膏仅占总量的1.8%。因此，我们是石膏储量大国的同时，又是优质石膏储量的穷国。优质石膏资源主要分布于湖北应城和荆门、湖南衡山、广东三水、山东枣庄、山西平陆等地区，部分矿点已过度开采接近枯竭，部分因与低品位石膏混杂难以分离而造成优质资源浪费。因此，中国实际能够开采并有效利用的优质石膏资源比例更少。中国石膏工业虽然起步较晚，基础较差，但发展很快，1995年石膏产量就猛增至2659万吨，超过美国，成为世界第一石膏消费大国。至2004年，全国石膏原矿年生产3000万吨以上，总计石膏消费量约为3500万吨。中国现有石膏开采矿山500多个，年产量10万吨以上的大中型矿山约50个，其产量占总产量的40%，乡镇小型矿山产量约占总产量的60%。按生产方式分，露天开采约占30%，地下开采约占70%。1.3脱硫石膏的概况脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一样，为二水硫酸钙。烟气脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径约40～60μm，颗粒呈短柱状，径长比在1.5～2.5之间，颜色呈灰、黄，二水硫酸钙含量较高一般都在90%以上，含游离水一般在10％～15%，其中还含飞灰、有机碳、碳酸钙、亚硫酸钙及由钠、钾、镁的硫酸盐或氯化物组成的可溶性盐等杂质。1.4磷石膏的概况磷石膏是生产磷酸、磷肥时排出的固体废弃物，每生产1吨磷酸约产生4~5吨磷石膏。从全世界范围来看，磷石膏的年排放量已达到了280Mt。目前全世界磷石膏的有效利用率仅为4.5%左右，日本、韩国和德国等发达国家磷石膏的利用率相对高一些，其他不发达国家磷石膏的利用率相对很低，一般以直接排放(抛弃)为主，如我国综合利用率只有10%左右。我国磷化工行业每年排放磷石膏量约5000万吨，占工业副产石膏的70%以上，而且以每年15%的速率增长，目前全国磷石膏累计堆存量超过1亿吨，不仅大量占用土地，而且容易造成环境污染，成为困扰磷化工业健康发展的一大难题。利用磷石膏生产石膏建材是磷石膏资源化利用的一个重要的方向。以磷石膏为原材料生产建筑石膏粉及相关建材制品、水泥缓凝剂等，不仅可化害为利，变废为宝，具有良好的经济效益，而且对保护耕地、保护环境、节约建筑能耗有着十分重要的意义。但磷石膏不同于天然石膏，由于它本身含有的杂质和颗粒结构的差异，使其不能直接代替天然石膏用于生产石膏建材。磷石膏中由于含有磷、氟、有机物等多种杂质，使其性能不如天然石膏，不能直接作为石膏建材使用。探明杂质对磷石膏性能的影响规律，对其进行经济有效的预处理以消除有害杂质影响，是磷石膏资源化的关键问题之一。国内外对磷石膏中杂质及其对性能的影响进行了广泛的研究。磷石膏多种杂质中，磷对磷石膏性能影响最大，具体表现为延长磷石膏凝结时间，降低硬化体强度。磷石膏中磷组分主要有可溶磷、共晶磷、沉淀磷三种形态，以可溶磷对性能影响最大。有机物、共晶磷是仅次于可溶磷的有害杂质。可溶性氟使建筑石膏凝结时间缩短。磷石膏因其杂质的影响，要直接用于生产石膏建材，应进行一定的预处理。常用的预处理工艺有水洗、石灰中和、球磨、浮选、筛分、煅烧以及陈化等。在实际利用时不仅要考虑磷石膏中存在的杂质种类及数量，还应考虑其利用途径和经济性，综合各种因素来选择经济而又合理的预处理方式。1.5建筑石膏优势首先建筑石膏具有许多优良性能。其产品性能覆盖了其他建筑材料的所有有点，轻质，防火，隔音，保温，抗震等，天然石膏所制的建筑石膏没有反射性，防水性和强度可以和水泥相近。石膏制品易于加工，施工为干作业，文明，快捷。同时石膏建材与粘土墙一样，具有很好的呼吸功能，即室内湿度高时，墙体溪水而不显潮湿，室内湿度低时，墙体可以向外释放水分而不显干燥，这种特殊性是其他所有与新型建筑材料所不具备的。其次，石膏建材在拆除时，其石膏建材可以回收作原材料循环使用，即使不回收，作为垃圾处理，也可以自热转入土壤，不会带来环境影响。另外，天然石膏对人体无毒无害，无腐蚀性，加工过程所有参合的材料全是天然无机材料。因此作为见抓住材料十分绿色环保。目前大部分的副产石膏被作用于煅烧半水的建筑石膏。作为产品来说达到国际或者行业标准的指标是最基础也是最低的要求，那对于建筑材料来说除了达到指标要求其次来说就是它的施工应用的便捷性，目前磷石膏或者副产石膏大力推广应用，首先就是要代替掉天然石膏。天然石膏是大自然馈赠给我们的资源，它的性能其本身的保水性，流挂性，流动性都远远好于副产石膏。所以副产石膏需要大量的外加剂来改善这些性能。目前国内对于各种产品的和易性讨论都相当丰富普及，但是就石膏与石膏之间的对比却相当的少。所以本文只能结合各方面的一些产品上的或者石膏本身性质上的一些资料简单讨论一下磷石膏目前和易性的问题。第二章和易性影响分析2.1石膏原材料的影响2.1.1和易性本质和易性本身的概念是作为混泥土上提出的指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能，其含义包含流动性、粘聚性及保水性。2.1.2副产石膏和易性从石膏本身来说为什么天然石膏和易性好可能原因是晶体本身从致密堆积理论出发。磷石膏显微结构与天然石膏存在显著差异,磷石膏中二水石膏晶体以六面板状为主,较天然二水石膏晶体规整、均匀,其尺度是天然石膏的3～5倍,颗粒级配呈正态分布,颗粒分布高度集中。磷石膏这种颗粒特征使其胶结材流动性差,需水量高,硬化体结构疏松,强度较低。改善磷石膏颗粒形貌与级配是磷石膏预处理的重要内容。图2-1为磷石膏晶体结构。图2-1磷石膏晶体结构细度及颗粒级配对石膏的水化有较为明显的影响。颗粒度小，石膏与水接触面积大、溶出速率较快，形成过饱和溶液快，有利于石膏晶体成核，硬化体的强度得以提高。但细度过小，颗粒在液体中团聚程度明显增加而难于分散，拌合用水量也会显著增大，导致石膏硬化体缺陷增加；与此同时，级配的合理与否也直接关系新拌石膏浆体的和易性及施工性。2.2填料的影响2.2.1粉煤灰粉煤灰主要起填充作用，加入粉煤灰会极大降低建筑石膏胶凝材料强度。掺入粉煤灰降低石膏所占比例，优化石膏的“微级配”，且粉煤灰球形颗粒具有一定的“滚珠效应”，可进一步增加砂浆流动度，共同实现降低用水量的目的。微观上，砂浆中可水溶性水化产物二水石膏含量减小，孔隙率下降，孔径分布得到优化，宏观表现为耐水性和耐久性提升。2.2.2水泥掺入水泥也可增加砂浆流动性，掺量过大时，流动度经时损失有增加趋势，初凝和终凝时间均明显缩短。掺入水泥未对早期强度产生明显影响。掺入水泥对砂浆性能影响与粉煤灰有明显不同，这主要是因为水泥自身有很强的水化反应活性，遇水后即可快速反应，加速脱硫石膏水化过程，从而对砂浆拌合物性能产生显著影响。在短时间的情况来看，水泥水化程度非常低，这是力学性能变化不大的主要原因，随着龄期延长，水泥持续水化对砂浆后期力学性能的增长、细化孔径及耐久性改善均会有很大帮助综合考虑砂浆材料施工性能与力学性能。粉煤灰和水泥均可提高砂浆的耐水性，但二者作用机理不同，粉煤灰主要通过“微集料”和“滚珠效应”，以物理作用方式实现；水泥通过自身水化及对石膏的激发作用，对砂浆力学性能和耐久性改善效果更优。2.2.3玻化微珠玻化微珠也是最为石膏中最经常使用的轻骨料。但玻化微珠的参量也是很有讲究，不宜过多也不能太少其原因为：当膨胀珍珠岩掺量较小时，膨胀珍珠岩吸水后，全部分散在浆体溶液中。石膏硬化时，石膏形成连续的骨架结构，膨胀珍珠岩填充在其中，制品具有一定的强度；当膨胀珍珠岩掺量过多时，其体积变大，超过了石膏的包裹面积，不能形成胶凝材料的连续骨架结构，导致制品强度急剧降低。同时，珍珠岩具有强烈的吸水结构，搅拌、成型过程中会吸收大量水分，在养护过程中，水分挥发后会使石膏硬化体留下更多的孔隙结构，也会导致强度下降。2.3外加剂的影响2.3.1胶粉可再分散乳胶粉能够增加石膏基材料的柔性、耐水性、粘结性，甚至还可以提高石膏基拌合物的保水性。厚层石膏基自流平砂浆的初始流动度随着胶粉掺量增加先增大后减小。原因在于胶粉溶解水中具有一定的黏度，当掺量较低时，浆体黏度的提升提高了浆体对填料的悬浮能力，有利于浆体的流动；当胶粉掺量继续增加时，浆体黏度的提升导致浆体黏性增大，流动度呈现下降趋势。胶粉掺量对砂浆的15min流动度几乎没有影响。胶粉作为一种有机粘结剂，强度的发展依赖于浆体水分的蒸发、成膜形成粘结强度，厚层石膏自流平砂浆浇筑24h后仍然具有较高的含水率，胶粉的强度没有得到发展，表现为石膏基自流平砂浆24h强度随着胶粉掺量增加呈现降低趋势。胶粉掺量较低时，砂浆的24h抗折、抗压强度较未掺胶粉的分别下降。绝干状态下石膏基自流平砂浆中水分蒸发，胶粉能形成连续膜，具有了较好的粘结力，表现为石膏基自流平砂浆的绝干强度随着胶粉掺量增加而提高，砂浆的绝干抗折、抗压强度较未掺胶粉的有较大的提升。石膏晶体间即可形成分布均匀且具有一定厚度的胶膜，若超过，可有效提高石膏砂浆柔韧性。若继续增加掺量，则可能会影响石膏砂浆的抗压承载能力。微观分析表明，随胶粉掺量的增加，胶粉成膜量逐渐增加，胶膜厚度逐渐增加，分布更加均匀，掺入胶粉形成胶膜，是石膏柔韧性和粘结力提高的主要原因。2.3.2憎水剂有机硅憎水剂的主要成分为甲基硅醇钠（钾）和高沸硅醇钠（钾）等，是一种小分子水溶性聚合物，易被弱酸分解，与—OH紧密结合在一起形成甲基聚硅酸，然后很快聚合起来，在材料内部的孔隙壁表面形成网状的、表面张力很低的疏水薄膜（甲基硅醚），使水分无法渗入毛细孔中而起到防水作用。有机硅憎水剂在磷石膏中通过防水膜包围在材料的微细粒子上，浸润了各孔隙的端口，在一定长度范围内改变表面能，改变与水接触的角，使水分子凝聚在一起形成液滴，阻止了水的浸入。同时对粒子间的通风性能和排水作用没有影响，它的使用既不影响磷石膏基材料优异的呼吸作用，又能大幅提高材料的耐水性能。单独掺加有机硅憎水剂时，材料的粘接强度会有所提高，保水率也稍有上升，，但在掺憎水剂后初凝时间会有所下降2.3.3减水剂减水剂可显著提高石膏流动性,石膏水化进程、水化产物形貌影响较小,但可明显改善硬化体孔结构,使孔隙率降低,孔径细化,这是减水剂增强的原因所在。我们常用的减水剂一般都是HC系列或者FDN系列的。FDN为平躺吸附（物理吸附）,其分散作用主要依靠夸电位的静电斥力,而g电位则取决于减水剂在石膏颗粒表面的首层吸附量。由于新生成的水化产物对g电位的屏蔽作用和减水剂脱附,静电斥力分散作用的稳定性不好,石膏流动度经时损失较大。HC为梳状吸附（化学吸附）,其分散作用为空间位阻与静电斥力效应协同作用。空间位阻受石膏水化影响较小,其分散作用的稳定性较好,流动度经时损失较小。高性能石膏减水剂应具有空间位阻分散功能。第四章实验结论第三章结论3.1结论1.磷石膏和天然石膏的级配有一定差距，是影响和易性的一个方面。同样石膏本身的晶体结构也是其主要因素。磷石膏显微结构与天然石膏存在显著差异,磷石膏中二水石膏晶体以六面板状为主,较天然二水石膏晶体规整、均匀,其尺度是天然石膏的3～5倍,颗粒级配呈正态分布,颗粒分布高度集中。磷石膏这种颗粒特征使其胶结材流动性差,需水量高,硬化体结构疏松,强度较低。改善磷石膏颗粒形貌与级配是磷石膏预处理的重要内容。2．在对石膏本身的改变无法完全达到良好的和易性效果后，我们采用用一些填料来增加和易性如粉煤灰.水泥.玻化微珠.滑石粉。粉煤灰主要通过“微集料”和“滚珠效应”，以物理作用方式实现；水泥通过自身水化及对石膏的激发作用，对砂浆力学性能和耐久性改善效果更优。3．任何石膏产品都离不开外加剂