1、脫硫石膏砂漿的制備與研究 畢 業 論 文脫硫石膏砂漿的制備與研究專 業材料科學與工程學 生 姓名王?非班 級 材料 092 班學 號 0910201232指 導 教師 張長森 完 成 日期 2013 年 6 月 鹽城工學院本科生畢業論文 2013 脫硫石膏砂漿的制備與研究摘 要:脫硫石膏是火力發電廠排放的固體廢棄物,2010 年脫硫石膏的年產量超過1300 萬噸。如何有效地處理和利用大量脫硫石膏,是燃煤電廠繼粉煤灰綜合利用之后又一個重要的研究課題。對于國家提出 2013年建筑節能 65%的要求,僅利用現有的外墻外保溫技術很難達到預期的建筑節能 65%目標,而通過脫硫石膏砂漿進行內墻保溫可滿足這

2、一要求。 脫硫石膏砂漿流動性好,不泌水,內部孔隙較高,具有保溫節能效果,是一種良好的內墻砂漿材料。測定了脫硫石膏砂漿的稠度、強度和導熱系數,探討了脫硫石膏砂漿的流動度、力學性能和保溫性能的影響因素,研究了脫硫石膏砂漿流動性能、力學性能和保溫性能,結果表明:jmg型緩凝劑有良好的緩凝效果,萘系、丙酮和聚羧酸三種減水劑對于脫硫石膏減水效果不明顯,其中pca- 聚羧酸高性能減水劑效果相對較好,減小砂率可提高砂漿的高流動性能,綜合考慮脫硫石膏砂漿的強度和導熱系數,脫硫石膏砂漿的最佳配比是石膏:砂:水:緩凝劑: pca- 減水劑1:1:0.78:0.010: 0.0004。關鍵詞 :脫硫石膏;砂漿;配合

3、比;性能 i 脫硫石膏砂漿的制備與研究study on preparation of gypsum mortarabstract:gypsum is a solid waste of thermal power plant emissions. in 2010, the annual production of gypsum more than 13 million tonshow to effectively deal with and use a lot of gypsum, is another important research topic of coal-fired power p

4、lants following the utilization of fly ash .for our country 65% of building energy efficiency requirements in 2013, using only the existing exterior insulation technology is difficult to achieve the desired goal that building will save over 65% of energy , but through interior gypsum mortar insulati

5、on can meet this requirementgypsum mortar fluidity, no bleeding, internal porosity higher, with thermal insulation effect, is a good interior mortar. measured consistency, strength and thermal conductivity of gypsum mortar, discussed fluidity, mechanical properties and thermal properties of gypsum m

6、ortar, studied flow properties, mechanical properties and thermal insulation properties of gypsum mortar, the results showed that: jmg type retarder has good retarding effect, water reducing effect of three kinds of superplasticizernaphthalene, acetone, and polycarboxylateis not obvious for gypsum,

7、and pca- polycarboxylate superplasticizer relatively good, reduce sand ratio can increase flow performance of gypsum mortar, considering the strength and thermal conductivity of gypsum mortar, the best ratio of gypsum gypsum mortar: sand: water: retarder: pca- superplasticizer 1: 1:0.78:0.010: 0.000

8、4 key words:gypsum; mortar; mix; performance ii 鹽城工學院本科生畢業論文2013目 錄摘要.i abstractii 1 緒論.1 1.1 課題提出背景1 1.2 脫硫石膏研究進展.1 1.2.1 脫硫石膏的產生.1 1.2.2 石膏的物化性質.1 1.2.3 脫硫石膏的應用.2 1.3 脫硫石膏砂漿3 1.3.1 意義3 1.3.2 緩凝劑和減水劑.3 2 實驗內容和方法4 2.1 實驗內容.4 2.2 實驗材料.4 2.3 實驗流程.4 2.4 主要儀器設備5 2.5 實驗環境.5 2.6 實驗方法.52.6.1 石膏標準稠度用水量.5 2.

9、6.2 凝結時間測定.62.6.3 緩凝劑用量的確定62.6.4 結晶水含量測定.62.6.5 脫硫石膏砂漿制備62.6.6 稠度測定.7 2.6.7 抗折、抗壓強度測定.7 2.7本章小結7 3 實驗結果9 3.1 脫硫石膏砂漿流動性93.1.1 膠砂比對脫硫石膏砂漿影響.93.1.2 緩凝劑摻量的確定93.1.3 減水劑對脫硫石膏砂漿影響.9 3.2 脫硫石膏砂漿力學性能103.2.1 膠砂比對砂漿強度影響.10脫硫石膏砂漿的制備與研究3.2.2 減水劑對砂漿強度影響.11 3.3 脫硫石膏砂漿導熱系數133.3.1 膠砂比對砂漿導熱系數影響133.3.2 減水劑對砂漿導熱系數影響14 3

10、.4 水化硬化過程.15 4 結論17 參考文獻.18 致謝.19 鹽城工學院本科生畢業論文 2013前 言1 緒論1.1 課題提 出的背景隨著人們環保意識的提高和“十一五”期間我國煙氣脫硫的步伐逐步加快,為了實現減少大氣溫室氣體排放,越來越多的燃煤發電廠將相繼安裝煙氣脫硫裝置。 2010年中國環境保護工作報告表示,2009年二氧化硫在重點城市中的年均濃度為0.043毫克/立方米,比2008年下降了10.4%,比2005年下降了24.6%,提前完成了國家“十一五”目標。但產生的脫硫石膏也越來越多,到2010年我國脫硫石膏排放量達到300萬噸。如此大量脫硫石膏存貯堆放,占用大量土地;經太陽暴曬后

11、,石膏會蒸發出刺鼻的酸味;酸性物質揮發后又使酸雨更加嚴重;脫硫石膏經雨水沖刷能夠滲入土地、1農田中,甚至污染地下、地表水 。通過對脫硫石膏性能以及應用途徑的研究,能夠將其資源化地有效利用,不僅可推廣石灰石-石膏法脫硫工藝在我國的應用,控制二氧化硫排放,還對減少脫硫石膏的污染浪費有十分重要的意義。 煙氣脫硫過程中為了有較高的脫硫效率,要求石灰石粉末含有的cao在49%以上,細度要求大于400目,這使得脫硫石膏的成分中caso 含量較高。當脫硫石膏作42為廢料出售時價格較低,當將其作為原料用于生產,經濟效益十分顯著 。許多學者對脫硫石膏及其應用進行了研究。 1.2 脫 硫 石 膏 的 研 究 進

12、展 1.2.1 脫 硫 石 膏 的 產 生 石灰石-石膏法脫硫技術是現在應用最為廣泛的一種火力電廠濕法脫硫技術。在日本、德國和美國, 90%的燃煤發電廠采用的煙氣脫硫設備為濕法脫硫工藝,在我國這種技術較成熟的工藝廣泛地應用于各地燃煤發電廠。石灰石?石膏濕法脫硫是將石灰石粉與水按比例混合配制作為吸收劑,泵入吸收塔和煙氣不斷接觸混合,使二氧化硫和吸收劑中的碳酸鈣、從塔下方鼓進來的空氣充分氧化生成硫酸鈣,在其達到飽和時,形成二水石膏晶體后排出吸收塔,再經過濃縮、脫水,運送到石膏倉存放。產生的煙氣中霧滴通過除霧器吸收,由煙囪排入大氣。由于循環泵反復循環讓吸收劑漿液與煙氣接觸,吸收劑使用效率很高,脫硫效

13、率可以超過 95%。電廠中脫硫石膏在煙氣脫硫的同時產生的。國家發改委要求從 2003 年起新建燃煤電廠經審批,如燃燒煤炭含硫達到 0.7%以上,一定要配置煙氣脫硫設備;并規定對于已建成的火力電廠也要逐漸裝備煙氣脫硫裝置。在 2010年我國已有 4.6億 kw3的火力發電機組安裝了煙氣脫硫裝置 。 1.2.2 石 膏 的 物 化 性 質 脫硫石膏顆粒特征和物理狀態與天然石膏也有較大的差別。脫硫石膏含有1 脫硫石膏砂漿的制備與研究 10%15%附著水,呈濕粉狀。正常脫硫石膏的外觀顏色近乎白色,隨雜質含量變化呈黃白色或灰褐色。條狀痕跡為白色,透明,具有玻璃光澤,解理面具有珍珠光澤,纖維狀集合體具有絲

14、絹光澤。解理非常完全,解理片裂成面夾角是66和114的菱形體。較脆,硬度在1.52,不同方向有略微變化。脫硫石膏與天然石膏化學成分均為二水硫酸鈣。脫硫石膏含有的二水硫酸鈣高4于90%,比天然石膏還要高 。脫硫石膏含有的游離水一般在10%左右,還含飛灰、有機碳、碳酸鈣、亞硫酸鈣及由鈉、鉀、鎂的硫酸鹽或氯化物組成的可溶性鹽等雜質。加熱時排出結晶水階段分為:在105180 時,先排出1個水分子,然后立即排出半個水分子,使得其轉變為熟石膏 caso ?0.5h o,也稱半水石膏。在4 2200220 時 , 排 出 剩 余 的 半 個 水 分 子 , 使 得 其 轉 變 為 型 硬 石 膏caso ?

15、h o0.060.11。約350 時,使得其轉變為 型石膏 caso 。1120 4 2 45時能夠再轉變為 型硬石膏。脫硫石膏的熔融溫度為1450 。 1.2.3 脫 硫 石 膏 的 應 用 上海礦冶研究總院研究了一種新型防火涂料,采用脫硫石膏作為填料,摻量為15%左右,將復合化學助劑、防火添加劑、無機膠結材料、高溫纖維和無機保溫隔熱材料,按照一定比例混合配制而成。該涂料環保性能、抗裂性能、黏結性、絕緣性能優良,阻燃性能好,耐火性能高于一般的防火涂料,且用比較細的脫硫石膏的2加入,使涂料具有良好的和易性 。 21995到1997年間,沈陽市科委協同有關研究機構,對沈陽市康法的10萬hm 鹽堿

16、地進行了脫硫石膏改造試驗。實驗表明,脫硫石膏能夠促進鹽堿地農作物生長并有增產作用,脫硫石膏加入量為0.5%-1.0%時,具有顯著增加產量的效果。 利用化鐵爐渣作為礦物外加劑與有機外加劑混合均勻配制成主要礦物組成為無定型硅酸鹽的礦物外加劑,與脫硫石膏和火電廠廢棄物混合,制成路基回填料。試2, 6驗結果表明,此回填材料的28d強度可達325號水泥的標準 。在膨脹率、溶出率等影響路基材料的應用性質方面也符合有關要求,這充分利用了脫硫石膏,為修筑道路的回填提供了材料。 侯云芬、黃天勇的研究表明石膏的種類和劑量對復合熟料,石灰石粉和粉煤灰的膠結材料性能的影響較大。在石膏摻量相同的情況下,摻so 含量較高

17、石膏的試樣3抗折強度和抗壓強度大于所摻石膏中so 含量較低試樣。當采用同一品種石膏時,復3合膠凝材料強度隨石膏摻量增加而提高。試驗顯示在配制混合材料摻量較大的復合7膠凝材料時,適當增加so 含量可以促進復合膠凝材料強度的發展 。 3新型石膏保溫砂漿是以化學石膏為膠結材料,保溫效果好、吸水率低、容重小玻化微珠為骨料配制而成。粘結力強,有一定的呼吸功能,可有效調節室內溫度,同時,石膏材料具備殺菌防霉變功效,可有效潔凈空氣、提高生活質量。組成材料主要為化學石膏、玻纖網格布、高分子粘結劑、玻化微珠等。該保溫砂漿在內墻尤其是分戶墻中的使用,不僅有效減少熱能損失,提高能源利用率,而且由于砂漿中8大量采用了

18、工業廢棄物化學石膏,環保意義顯著 。2 鹽城工學院本科生畢業論文 2013 1.3 脫硫石膏砂漿 1.3.1 意義傳統保溫砂漿以水泥為膠凝材料、膨脹聚苯乙烯顆粒為輕骨料,收縮率大,抗裂性差,防火性能差。脫硫石膏砂漿屬無機保溫材料,具有低容重、低收縮、體積穩定性好等特點。同時具有突出的防火性能,非常適用于外墻內保溫系統。該新型保溫砂漿在內墻、分戶墻和樓梯間隔墻中的使用既可以有效解決同一建筑體內單體溫度差異而導致的內流熱損失,還因大量使用了工業廢棄脫硫石膏,在推動環保工9作的同時帶動了綠色建材的發展 。 1.3.2 脫 硫 石 膏 砂 漿 摻 緩凝劑和減 水劑 緩凝劑種類繁多,主要有木質素類、糖類

19、、磷酸鹽、酒石酸鹽、葡萄糖酸鹽、檸檬酸及其鹽類、纖維素及其衍生物等,摻緩凝劑的目的主要有兩方面: 1調節延緩水泥砂漿初、終凝時間,使用低價電解質減少水泥顆粒的凝聚作用,稀釋分散作用加強,相應增加游離水含量,從而改善流動性能和增加流動成型的時間,減少擴展度的經時損失; 2延長初凝時間和終凝時間,增加膨脹過程時間,補償收縮。 要嚴格控制緩凝劑摻入量,在合理的摻入量范圍之內,不會影響早期強度,由10于膠凝材料水化的更加充分使得砂漿后期強度有所提高 。 減水劑實質上是一種表面活性劑,在不減少單位用水量情況下,改善心拌砂漿的和易性;在保持相同流動度下,減少用水量,提高砂漿強度;在保持一定砂漿強度情況下,

20、減少單位膠凝材料用量,節約膠凝材料。一般可將減水劑分為普通減水劑和高效減水劑兩大類。 普通減水劑?要求減水率不小于8%,主要有木質素磺酸鹽減水劑、羥基羧酸鹽減水劑、糖鈣減水劑、腐植酸減水劑等。 高效減水劑?要求減水率不小于14%,主要有萘系減水劑、蒽系減水劑、三聚氰胺系減水劑、氨基磺酸鹽系減水劑、脂肪酸系減水劑等。 商品減水劑除了普通與高效之分外,通常與緩凝劑、引氣劑或早強劑復配,稱為緩凝減水劑、引氣減水劑和早強減水劑。減水劑摻量對石膏砂漿的性能有很大影10響,一般要根據產品說明嚴格掌握摻加量或者通過試驗來確定摻加量 。 3 脫硫石膏砂漿的制備與研究 2 實驗內容和方 法 2.1 研究內容 測

21、定脫硫石膏的標準稠度用水量、初凝時間和終凝時間、抗折強度和抗壓強度、結晶水含量,確定緩凝劑用量。 研究膠砂比、減水劑摻量等工藝條件對脫硫石膏砂漿的物理參數的影響,這些參數包括稠度、泌水性、凝結時間、力學強度、保溫系數。 在工藝條件研究基礎上,在滿足稠度、凝結時間和泌水性以及強度指標下確定脫硫石膏砂漿的材料配方。 2.2 實驗 材料 3由脫硫石膏燒制的建筑石膏,取自鹽城富邦建材有限公司,容重900 kg/m 。 3河沙:細度模數2.3,容積密度2620kg/m 。 緩凝劑:唐山市嘉美石膏研究所jmg型緩凝劑。 減水劑:江蘇博特新材料有限公司sbtjm-a萘系高效減水劑、磺化丙酮甲醛聚縮物減水劑、

22、pca-聚羧酸高性能減水劑。2.3 實驗流程脫硫石膏 河砂 緩凝劑 減水劑 水過篩烘干過篩計量拌合混料制漿表觀物理性能 微觀研究 性能測試微 礦 強 導泌 稠 觀 物 熱水度 度 結 組 系性構 成 數 圖2 實驗流 程圖 將脫硫石膏燒制的建筑石膏,過0.22mm篩,與砂及添加劑(緩凝劑、減水劑)混合,經加水均勻攪拌后,制成石膏砂漿。觀察其表面性狀和流動度,主要為泌水4 鹽城工學院本科生畢業論文 2013 性、氣孔、流動度和凝結時間,并測定硬化體的力學性能和保溫性能。實驗流程如圖2。 2.4 主要儀器設備 實驗主要儀器設備見表2-1。 表2-1 實 驗主要儀 器設備 儀器設備 具體說明 行星式

23、水泥膠砂攪拌機 無錫建儀儀器機械有限公司 jj-5型水泥膠砂攪拌機 砂漿稠度測定儀 河北省虹宇儀器設備有限公司 sz145型砂漿稠度儀 水泥膠砂振實臺 無錫建筑材料儀器機械廠 zs-15型水泥膠砂振實臺 dkz-6000型電動數顯抗折試驗機 ye-30型壓力試驗機抗折、抗壓試模由三個水平的磨槽組成,可同時成型三條截面為抗折抗壓儀 40mmx40mm,長160mm的棱形試體。抗折、抗壓試驗機抗壓最大試驗力200kn,加載速度0.6-9.0kn/s。抗折最大試驗力10kn,加載速度0.025?0.075kn/s。示值精度士l%。 10 抗壓強度試驗機用夾具受壓面積為40mm40mm 。 sem 美

24、國fei電子公司 qunta-2000 vantage 環境掃描電子顯微鏡 導熱系數測試儀 湘科drpl-a型導熱系數儀 2.5 實驗環境 11 試驗制備環境條件為:環境溫度252,相對濕度655% 。養護條件為:氣溫202,相對濕度905%。 2.6 實驗方法 2.6.1 石膏 標準稠度用 水量 先用抹布擦凈稠度測試儀筒體和玻璃板,并濕潤其表面,將筒體垂直放置在玻璃板上。再將估計的標準稠度用水倒入攪拌碗。稱量300g石膏5s內倒入水中,用攪拌棒拌合30s,使石膏漿均勻。然后邊攪拌邊迅速把石膏漿倒入筒體內,并用刮刀刮去溢漿,使石膏漿與筒體上邊平齊。試樣與水混合50s時,提升筒體使筒體和漿體分離

25、。待筒體提去后,測定料漿擴展成的試餅兩垂直方向上的直徑,計算其算術平均值。記錄料漿擴展直徑等于180mm15mm時的加水量。脫硫石膏標準稠度用水量為1213所加水的質量和試樣質量的比,以百分數表示 。 結果取二次測定數值的平均值,精確至1%。 5 脫硫石膏砂漿的制備與研究 2.6.2 凝結 時間測定 量取標準稠度用水,并將水倒入攪拌碗中。稱量300g石膏5s內倒入水中,用攪拌棒拌合30s,使石膏漿均勻,倒入放在玻璃底板上的環模中。然后把環模和玻璃底板略微抬起,上下震動幾次,使料漿均勻。用刮刀刮去溢漿,使料漿與環模上端齊平。將裝滿料漿的環模連同玻璃底板平整地放在儀器的底座上,移動鋼針的位置,使鋼

26、針尖和料漿的表面相接觸,固定好鋼針。迅速放松桿上的固定螺絲,使鋼針自由下落,插入料漿。每隔30s重復一次,并且每次都應改變插點,并將針擦凈、校直。記錄石膏與水接觸到鋼針第一次接觸不到底板所用時間,為石膏初凝時間。 記錄石膏與水接觸到鋼針第一次插入料漿的深度不大于1mm所用時間,為石膏終凝時間。 取二次測定結果的平均值,作為該試樣的初凝時間和終凝時間,精確至 12141min 。 2.6.3 緩凝 劑用量的確 定 根據凝結時間測試方法調節石膏中的緩凝劑含量,根據建筑材料行業標準將石15膏初凝時間和終凝時間分別調節至大于1小時和小于8小時 范圍內。 2.6.4 結晶 水含量測定 試驗室樣品中稱取1

27、00g石膏,試樣必須充分混勻,細度須全部通過孔徑為0.2mm的方孔篩,然后放在一個封閉的容器中,鋪成最大厚度10mm的均勻層,靜置18-24h,容器中的溫度為20 2 ,相對濕度為65%5%。 試樣在40 4 的烘箱內加熱1h,取出,放入干燥器中冷至室溫,稱量。如此反復加熱、冷卻、稱量,直至恒重.每次稱重之前在干燥器中冷卻至室溫。冷卻后立即測定結晶水的含量。把剩余的試樣保存在密封的瓶子中。 稱量試樣2g,將其放在已經干燥至恒重的稱量瓶中,在230 5 的烘箱內加熱45min過程中保持稱量瓶蓋敞開,加熱后將稱量瓶取出,再蓋上磨口塞不要蓋得太緊,放入干燥器中干燥,并在室溫下冷卻15min,然后將磨

28、口塞塞緊,稱量。最后將稱量瓶蓋敞開并放入烘箱內,230 5 加熱30min,取出后放入干燥器,室溫冷卻15 min。像上面反復加熱、冷卻、稱量,一直到恒重為止。 再重復測定一次。兩次測定結果之差不應大0.15%。 結晶水的百分含量按式計算: wm-m /m 100(2-1)1式中:w? 結晶水,%; m? 加熱前試樣質量,g; 1617m ?加熱后試樣質量,g 。 12.6.5 脫硫 石膏砂漿成 型 先量取試驗設計用水量倒入攪拌器,按實驗設計比例稱取脫硫石膏和外加劑在30s內勻速放入攪拌器內若添加劑的加入方式有特殊要求,則根據要求添加;然后6 鹽城工學院本科生畢業論文 2013 低速拌合,30

29、s內將實驗設計所需的砂子勻速倒入攪拌器;再高速攪拌1min,停止攪拌后30s內用刮刀將攪拌葉和料鍋壁上的不均勻拌和物刮下;最后高速攪拌2min。根據要求進行空氣養護,養護到齡期的試樣進行力學測試。 2.6.6 稠度 測定 將試錐、容器表面用濕布擦凈,將潤滑油涂抹在滑桿上,保證滑桿能夠無阻力落下;再把拌合好的砂漿一次性倒入容器中,倒入量約至低于容器邊口10mm 處,用搗棒在脫硫石膏砂漿中插搗幾次,輕擊容器使砂漿表面平整,立即將容器放置在稠度測定儀的底座上;將試錐調至尖端與砂漿表面接觸,擰緊制動螺絲,使齒條側桿下端剛接觸滑桿上端,并將指針對準零點上。 擰開制動螺絲,使試錐自由落下,將齒條側桿下端接

30、觸滑桿上端,記錄從刻度盤讀出的砂漿稠度值(精確至1mm);倒入砂漿稠度測定儀中的砂漿,只能夠測定一次稠度,重復測定時,必須重新取樣。最后砂漿稠度應以兩次測定的算術平均值為最終結果,計算精確至1mm。兩次測試值之差如大于10mm,應另取攪拌后重新18測定 。 2.6.7 抗折 、 抗壓強度 測定一次調和制備的建筑石膏量,應能填滿制作三個試件的試模,并將損耗計算在內,所需料漿的質量1600g,采用標準稠度用水量,計算出建筑石膏、砂子用量與應該加入的水量。在試模內側和底邊薄薄地用刷子涂上一層礦物油,以便脫模,并可以封閉空隙,防止砂漿露出。先把應該加入量的水倒至攪拌容器中,再把已稱量的建筑石膏倒入其中

31、,靜置1min,然后用拌和棒在30s內攪拌30圈。接著,以3r/min的速度攪拌,使料漿保持懸浮狀態,然后用勺子攪拌至料漿開始稠化即當料漿從勺子上慢慢落到漿體表面剛能形成一個圓錐為止。一邊慢慢攪掙、一邊把料漿舀入試模中。將試模的前端抬起約10mm,再使之落下,如此重復五次以排除氣泡。當從溢出的料漿判斷已經初凝時,用刮平刀刮去溢漿,但不必反復刮抹表面。終凝后,在試件表面作上標記,并拆模。遇水后2h就將作力學性能試驗的試件,脫模后存放在試驗室環境中。抗折強度r按式(2-2)計算。r 6m/b30.00234p (2-2) 折式中:r ? 抗折強度,mpa; 折p? 斷 裂 荷 載,n; m? 彎矩

32、,n?mm; b? 試件方形截面邊長,b40mm,計算三個試件抗折強度平均值,精確至0.05mpa。如果所測得的三個r值與其平均值之差不大于平均值的15%,則用該平值作為抗折強度值;如果其中一個數值與平7 脫硫石膏砂漿的制備與研究 均數值相差大于平均數值的15%,應將此數值忽略,以其余數值計算平均值;如果有一個以上的值與平均值之差大于平均值的15%,則另用新試件重做試驗。對已完成抗折試驗的不同試件上的三塊半截試件進行試驗。將試件的成型面側過來放置,立于抗壓夾具內,并把抗壓夾具放在夾板的中心處,保證試件在受壓過程中保持各部分受力均勻,并與顯示示數對應。開動抗壓試驗機,使試件在開始加荷約25s時破

33、壞。抗壓強度r按式(2-3)計算。 r p/sp/1600(2-3) 壓式中:r ? 抗壓強度,mpa ; 壓p? 破壞荷載,n; 2s? 試件受壓面積,1600mm 試驗用試件三條。將試件置于抗折試驗機的二根支撐輥上,試件的成型面應側立。試件各棱邊與各輥保持垂直,并使加荷輥與二根支撐輥保持等距。開動抗折試驗機后逐漸增加荷載,最終使試件斷裂。記錄試件的斷裂荷載值或抗折強度值。 計算三塊試件抗壓強度平均值,精確至0.05mpa。如果所測得的三個r值與其平均值之差不大于平均值的15%,則用該平均值作為試樣抗壓強度值;如果有一個值與平均值之差大于平均值的15%,應將此值舍去,以其余二值計算平均值;如

34、果有一個19以上的值與平均值之差大于平均值的15%,則用三塊新試件重做試驗 。 8 鹽城工學院本科生畢業論文 2013 3 實驗結果3.1 脫硫石膏砂漿流動性 脫硫石膏砂漿的物理性能是砂漿材料性能的基礎,是石膏體系是否適合制備砂漿材料的出發點。本章考察脫硫石膏砂漿物理性能,主要研究膠砂比,添加劑對脫硫石膏砂漿的稠度、泌水性等物理性能的影響,初步掌握石膏砂漿的基本性能。 3.1.1 膠砂 比對脫硫石膏 砂漿影響 在沒有外加劑摻入時,石膏砂漿的物理性能取決于其材料本身的性能,例如礦物組成及其化學性能、堆密度的大小、粒徑分布以及顆粒的大小等。 如表3-1所示,在沒有外加劑摻入時,脫硫石膏在膠砂比為0

35、.43時流動性能較好,膠砂比在0.54時可以達到標準稠度。主要原因可能是半水石膏存在水化過程,具有包裹拌合水的能力,這也使得其不易泌水。 表3-1 膠 砂比對脫 硫石膏砂 漿 影響膠砂比 0.430.54 0.670.82 1 稠度 62 73 81 91 97 泌水性 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水實驗說明,具有較好流動性的脫硫石膏砂漿標準稠度70-90mm幾乎都沒有泌水現象,適用于作抹面砂漿。 3.1.2 緩凝 劑摻量的確定 緩凝劑是石膏制品的重要組成,通過稀釋、分散作用減緩石膏砂漿的凝結時間,提高施工操作性能。緩凝劑摻量對凝結時間影響見表3-2。 表3-2 緩 凝 劑摻量 對凝結

36、時 間影響 緩凝劑摻量(%) 0.51 1.5 2 2.5 3 初凝時間(min) 43 81 90 102 111 115 終凝時間(min) 99 187 212 261 346 352由此說明,緩凝劑用量在1%時,達到國家標準要求,有較好操作性。 3.1.3 減水 劑對脫硫石 膏砂漿影響 減水劑往往是砂漿的重要組分,通過分散、減水作用能大幅降低砂漿的需水量,并提高流動度。不同類型減水劑的減水機理有所不同,應用于不同砂漿材料時會產生不同的減水效果。常用的減水劑有:sbtjm-a萘系高效減水劑、磺化丙酮甲醛聚縮物減水劑、pca- 聚羧酸高性能減水劑。 a.在膠砂比0.54條件下,sbtjm-

37、a萘系高效減水劑對脫硫石膏砂漿的影響見表9 脫硫石膏砂漿的制備與研究 3-3。 表3-3 sbtjm-a 萘系 高 效減水 劑 對脫硫 石膏砂漿 的影 響 減水劑摻量g/kg 0 1.0 1.2 1.41.6 1.8 稠度 83 81 838284 82水g 545 535530 525 520 515 泌水性不泌水 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水sbtjm-a萘系高效減水劑摻量從0.10%增加到0.18%,脫硫石膏砂漿的減水率5.5%。b.在膠砂比0.54條件下,磺化丙酮甲醛聚縮物減水劑對脫硫石膏砂漿的影響見表3-4。 表3-4 磺 化丙酮甲 醛聚縮物 減水劑 對 脫硫石膏 砂漿的

38、影響減水劑摻量g/kg 0 1.2 1.4 1.6 1.82.0 2.2 稠度 83 8283 81 82 84 82 水g 545 535 530 525 520 515 510 泌水性 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水 磺化丙酮甲醛聚縮物減水劑摻量從0.12%增加到0.22%,脫硫石膏砂漿的減水率6.4%。 c.在膠砂比0.54條件下, pca- 聚羧酸高性能減水劑對脫硫石膏砂漿的影響見表3-5。 表3-5 pca- 聚羧酸 高性能減 水劑 對脫 硫石膏砂 漿的 影響 減水劑摻量g/kg 0 0.3 0.4 0.5 0.60.7 稠度 83 83 81 8483 80

39、 水g545 530 520 515 513 510 泌水性 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水 不泌水pca- 聚羧酸高性能減水劑摻量從0.03%增加到0.07%,脫硫石膏砂漿的減水率6.4%。由表3-5可知,石膏砂漿不容易泌水,三種減水劑對脫硫石膏砂漿有一定的減水效果。 3.2 脫硫石膏砂漿力學性能 3.2.1 膠砂 比對砂漿強 度影響 固定用水量,設水灰比為0.78,調整膠砂比,測定砂漿的7d強度,配合比和1d強度如表3-6所示。 10 鹽城工學院本科生畢業論文 2013 表3-6 膠 砂比對砂 漿強度影 響 配比 7d強度/mpa 水灰比 膠砂比 抗折 抗壓0.78 0.43 0.

40、85 0.320.78 0.54 0.95 0.88 0.78 1.02 0.920.67 0.78 1.281.200.82 0.78 1.59 3.401 隨著砂摻量的減小,抗折、抗壓強度逐漸升高,且都小于未摻砂時石膏砂漿的強度。膠凝材料含量的增加直接導致了材料抗壓強度的升高。當砂摻量達到50%時,抗折強度低于2mpa,抗壓強度降低于國標4mpa要求。因此,用脫硫石膏制備砂漿時膠砂比應大于1。脫硫石膏砂漿膠砂比與強度的關系如圖3-2。圖3-2 脫 硫石膏砂 漿膠砂比 與強度的 關系 圖3-2可看出抗折強度隨著膠砂比上升而提高,在膠砂比0.67時變化明顯,抗折強度超過1mpa,抗壓強度也隨著

41、膠砂比上升而提高,在膠砂比0.82時強度提升較為明顯,由1.2mpa提高到3.4mpa,但抗折抗壓強度都沒有達到國家標準要求的2mp和4mp。 3.2.2 減水 劑摻量對砂 漿強度影響 (1)在膠砂比1條件下,sbtjm-a萘系高效減水劑對脫硫石膏砂漿的影響見表3-7。1 1 脫硫石膏砂漿的制備與研究 表3-7 sbtjm-a 萘系高 效減水 劑 對脫硫 石膏砂漿 的影 響配比 7d強度/mpa 砂含量(g) 石膏含量 (g) 減水劑摻量g/kg 抗折強度 抗壓強度 1000 1000 1.0 1.703.51 1000 1000 1.2 1.87 3.841000 1000 1.4 2.08

42、 4.20 1000 1000 1.6 2.35 4.83 1000 1000 1.8 2.46 5.12(2)在膠砂比1條件下,磺化丙酮甲醛聚縮物減水劑對脫硫石膏砂漿的影響見表3-8。 表3-8 磺 化丙酮甲 醛聚縮物 減水劑 對 脫硫石膏 砂漿的 影響 配比 7d強度/mpa砂含量(g) 石膏含量 (g) 減水劑摻量g/kg 抗折強度 抗壓強度1000 10001.21.793.711000 1000 1.4 1.92 3.971000 10001.6 2.174.45 1000 10001.8 2.22 4.62 1000 10002.0 2.30 4.751000 1000 2.2 2

43、.41 5.03(3)在膠砂比1條件下, pca- 聚羧酸高性能減水劑對脫硫石膏砂漿的影響見表3-9。表3-9 pca- 聚羧酸 高性能減 水劑 對脫 硫石膏砂 漿的 影響 配比 7d強度/mpa 減水劑摻量g/kg 砂含量(g) 石膏含量 (g) 抗折強度 抗壓強度1000 1000 0.31.83 3.77 10001000 0.4 2.02 4.14 1000 1000 0.52.20 4.641000 1000 0.62.28 4.73 1000 1000 0.7 2.40 5.02 pca- 聚羧酸高性能減水劑摻量與脫硫石膏砂漿強度的關系如圖3-4。12 鹽城工學院本科生畢業論文 2

44、013圖3-4 pca- 聚羧酸 高性能減 水劑 摻量 與 脫硫石 膏砂 漿強度的關 系 圖3-4可看出抗折強度隨著pca- 聚羧酸高性能減水劑摻量增加而提高,在摻量大于0.4g/kg時,抗折強度超過2mpa,抗壓強度也隨著pca- 聚羧酸高性能減水劑摻量增加而提高,在摻量大于0.4g/kg時,抗壓強度超過4mpa,抗折抗壓強度在減水劑摻到0.4g/kg時均達到限定要求。由表3-73-9可知,三種減水劑對砂漿強度提升效果較明顯。這些常用于水泥砂漿中的減水劑對脫硫石膏砂漿對砂漿強度的提高有作用,也說明希望以減水劑來改善脫硫石膏砂漿性能很可能是有效的。其原因主要是減水劑促進了石膏發生水化作用,有化

45、學團聚或吸附作用。 3.3 脫硫石膏砂漿導熱系數對于有隔熱保溫效果的石膏砂漿,較低的導熱系數是其優勢之一。通過對脫硫石膏砂漿保溫性能進行研究,來確定砂漿較好組成配方。 3.3.1 膠砂 比對砂漿導 熱系數影響 膠砂比對砂漿導熱系數影響見表3-10。 表3-10 膠 砂比對砂 漿導熱 系數影響膠砂比 0.430.54 0.670.82 1導熱系數w/m?k 0.4435 0.4643 0.5143 0.7252 0.8063 2熱阻k?m /w0.03833 0.03661 0.03305 0.02758 0.02108 導熱系數隨著膠砂比的增大而增大,雖然石膏導熱系數遠遠小于砂石,但單位體積質

46、量增大,孔減少造成的。當膠砂比大于1時,砂漿導熱率會超過國標1w/m?k要求。 脫硫石膏砂漿膠砂比與導熱系數的關系如圖3-3。 13 脫硫石膏砂漿的制備與研究圖3-3 脫 硫石膏砂 漿膠砂比 與導熱系 數的關系 圖3-3可看出導熱系數隨著膠砂比上升而提高,并且在膠砂比0.67時變化明顯。膠砂比1時,脫硫石膏砂漿導熱系數達到0.8w/m?k,由于可知脫硫石膏砂漿的導熱系數在膠砂比大于1時,均大于國標要求1w/m?k。 3.3.2 減水 劑摻量對砂 漿導熱系數 影響 (1)在膠砂比1條件下,sbtjm-a萘系高效減水劑對脫硫石膏砂漿的影響表3-11。 表3-11 sbtjm-a 萘系高效 減水劑

47、對脫硫石 膏砂漿的 影 響 減水劑摻量k/kg 1.0 1.21.4 1.8 導熱系數w/m?k 0.84060.8693 0.9478 1.10772熱阻k?m /w0.02022 0.01956 0.01794 0.01535(2)在膠砂比1條件下,磺化丙酮甲醛聚縮物減水劑對脫硫石膏砂漿的影響見表3-12。 表3-12 磺 化丙酮甲 醛聚縮 物減水劑 對脫硫石 膏砂漿的 影響 減水劑摻量k/kg 1.2 1.41.61.8 2.0 導熱系數w/m?k0.85630.88130.9417 1.0205 1.1237 2熱阻k?m /w 0.01985 0.01928 0.01805 0.01

48、666 0.01513 (3)在膠砂比1條件下,pca- 聚羧酸高性能減水劑對脫硫石膏砂漿的影響見表3-13。 14 鹽城工學院本科生畢業論文 2013 表3-13 pca- 聚羧 酸高性能 減水劑 對 脫硫石膏 砂漿的 影響 減水劑摻量k/kg 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7導熱系數w/m?k 0.8432 0.8751 0.9078 0.9343 0.9634 2熱阻k?m /w 0.02016 0.01942 0.01873 0.01820 0.01764 pca- 聚羧酸高性能減水劑摻量與導熱系數的關系如圖3-5。圖3-5 pca- 聚羧酸 高性能減 水劑 摻量 與 導熱系 數

49、的 關系圖3-5可看出脫硫石膏砂漿的導熱系數也隨著pca- 聚羧酸高性能減水劑摻量增加而提高,整體上升趨勢平穩,pca- 聚羧酸高性能減水劑摻量在0.7g/kg時,脫硫石膏砂漿導熱系數為0.9634w/m?k,脫硫石膏砂漿導熱系數均在標準范圍內。三種減水劑都對砂漿強度提高的同時,增加了砂漿導熱系數,不利于砂漿的保溫隔熱。 3.4 水化硬化過程 脫硫石膏燒制的建筑石膏的水化反應是產生砂漿強度的關鍵,對砂漿微觀結構的觀察,有利于更好地解釋砂漿中各晶體生長對砂漿性能的影響。不同摻量的脫硫石膏砂漿在凝結后28天的顯微形態與結構示于圖3。 圖3-1a是單一脫硫石膏砂漿水化硬化后的顯微結構,在砂漿中清晰顯示出眾多疏松橢圓狀小孔,水化產物較少。 圖3-1b是加入sbtjm-a萘系高效減水劑的脫硫石膏砂漿的情況,在caso 之4間出現針狀二水石膏晶體生成,材料顯示出多孔、強收縮的形態,二水石膏骨架清晰可見,表現出以脫硫石膏水化產物為主的二水石膏為骨架的結構形態。 圖3-1c是加入磺化丙酮甲醛聚縮物減水劑的脫硫石膏砂漿的情況,可以看到大量的柱狀、針狀二水石膏晶體,表明脫硫石膏砂漿在水化硬化過