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(chǎn)物，我國2012年產(chǎn)量達(dá)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(huán)境保護、節(jié)約能源和白然資源，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)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(chǎn)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(chǎn)物無明顯差別。楊淑珍等研究表明鍛燒硬石膏能促進(jìn)水泥水化和致密水泥石的結(jié)構(gòu)。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(guān)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(wěn)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(jìn)熟料水化，致密水泥石的結(jié)構(gòu)。通過研究水泥石的力學(xué)性能、水化熱、孔隙率、斷面形貌和水化產(chǎn)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(lǐng)域的應(yīng)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(jié)果與討論
2.1脫硫石膏晶須在不同溶液的水化產(chǎn)物
脫硫石膏晶須(CaS040.5H20)在水中可水化為二水硫酸鈣，但經(jīng)過穩(wěn)定劑YS處理后，能穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定劑與石膏晶須反應(yīng)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(yīng)，在堿性溶液中，該沉淀與OH反應(yīng)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(jìn)水化，從而宏觀上提高力學(xué)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(xué)多數(shù)是基于對純C3s水化動力學(xué)研究，一方面是由于水泥成分復(fù)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(xué)的重要手段之一。根據(jù)C3s水化熱曲線特征，通常將其分為水化初期、誘導(dǎo)期、加速期和減速期。
改性脫硫石膏晶須對水泥水化的誘導(dǎo)前期、誘導(dǎo)期影響不明顯，但可提高水泥水化加速期的反應(yīng)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(xiàn)先增加后減少的趨勢，當(dāng)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(nèi)，適量脫硫石膏晶須在堿性環(huán)境下生成較少的AFt，促進(jìn)水泥水化反應(yīng)，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(jié)論
(1)改性脫硫石膏晶須能穩(wěn)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(yǎng)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(jié)強度和抗沖擊功較凈漿水泥石提高了16.8%和27.4% 。
(3)養(yǎng)護28 d摻2%石膏晶須的水泥石主要水化產(chǎn)物為C-S-H凝膠，水泥石的孔結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的破壞作用，部分水化的參與水泥的水化反應(yīng)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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