轻质抹灰磷建筑石膏性能影响机制研究

采用磷建筑石膏(PBG)、柠檬酸钠(SC)、甲基纤维素(MC)及玻化微珠为原料制备轻质抹灰石膏,并系统地分析了外加剂、轻集料对砂浆性能的影响机制。结果表明,柠檬酸钠可增大砂浆的流动性能, 当掺量为0.8%(掺量均为质量分数)时,样品抗压强度达到16.3 MPa。然而,甲基纤维素降低了砂浆的流动性能,当掺量为0.40%时,样品抗压强度仅为11.3 MPa。玻化微珠会降低砂浆密度及流动性,缩短凝结时间,增大了保水率及硬化体拉伸粘结强度。采用95%磷建筑石膏、5.0%玻化微珠并按磷建筑石膏质量外掺1.0%SC、0.20%MC配制的砂浆样品性能可达到GB/T 28627—2012《抹灰石膏》中的轻质抹灰石膏性能的要求。随着SC掺量的增加,轻质抹灰石膏水化产物二水石膏的形貌向长条、针状转变,晶体结晶度降低、搭接程度增大,从而使得抗折强度增大,抗压及拉伸粘结强度减小;随着MC掺量的增加,轻质抹灰石膏水化产物二水石膏的形貌变成厚板状,晶体间搭接程度及结晶度增大,使得硬化强度增大。     

玻璃纤维和硅酸钠复合对盐石膏性能的影响

盐石膏的水化强度极低,需通过添加外加剂来改善盐石膏的强度,本文通过在盐石膏中单掺玻璃纤维、硅酸钠及两者复合来改善盐石膏的性能.结果 表明,单掺玻璃纤维提高了盐石膏的强度,在纤维掺量为0.20％时,盐石膏的性能较佳;单掺硅酸钠缩短了盐石膏的凝结时间,提高了它的强度,在硅酸钠掺量为3％时,它的抗折强度和抗压强度较高;两者复合可显著改善盐石膏的强度等综合性能.分析表明,玻璃纤维像微钢筋一样穿插于石膏晶体中间,增加了晶体间的搭接;硅酸钠通过在石膏表面形成致密的硅酸钙层,使其硬化体结构变得致密,从而提高了盐石膏的强度.     

苹果酸作为脱硫建筑石膏缓凝剂的研究

研究了苹果酸作为脱硫石膏缓凝剂对石膏的凝结时间、绝干强度、水化热、24h软化系数及水化率的影响。结果表明：苹果酸对脱硫建筑石膏具有显著的缓凝效果,是其高效的缓凝剂;苹果酸在延长石膏凝结时间的同时,也会造成其硬化体的强度出现不同程度的损失,但是并没有从本质上改变石膏的水化过程;掺加苹果酸后,石膏的软化系数会随着苹果酸的掺入而有所降低,其中石膏硬化体抗折软化系数受到的影响要大于抗压软化系数;使用苹果酸作为缓凝剂,在一定掺量下会增大石膏的吸水率,超过一定掺量后,吸水率会逐渐降低,最终趋于稳定。     

功能添加剂对石膏凝胶晶体生长习性影响的研究进展

二水石膏的结晶形态和晶粒大小从宏观上对石膏硬化体的凝结时间、稠度、吸水率、强度、耐水性等影响很大。缓凝剂能抑制石膏晶体晶核的形成和生长,导致晶粒变粗,延长石膏凝结硬化时间;煅烧会导致石膏晶体晶格发生畸变,化学激发剂可促进石膏晶体生长,提高硬石膏水化活性,形成的石膏晶体多呈柱状且晶体间搭接更紧密,使石膏强度增加;除有机硅防水剂外,其它防水剂均会在石膏晶体表面形成一层薄膜,使形成后的晶体细小、搭接紧密,从而提高防水性能;不同减水剂对石膏晶体生长的影响各不相同,但成形石膏晶体之间的搭接均变致密,降低了水膏比。     

提高建筑石膏抗折强度和表面硬度的研究

考察了熟石灰、三聚氰胺、聚乙烯醇、反应助剂等外加剂对建筑石膏制品抗折强度和表面硬度的影响.结果表明,熟石灰添加量在0～10%时,随着熟石灰添加量增加,硬化浆体的抗折强度随之稍有降低,但表面硬度随之增大.三聚氰胺添加量为2%时,建筑石膏硬化浆体的抗折强度最高.三聚氰胺添加量为4%时,建筑石膏硬化浆体的表面硬度最高.聚乙烯醇的适宜添加量为0.8%.反应助剂的添加量大于3%时,建筑石膏硬化浆体抗折强度和表面硬度随反应助剂添加量的增加呈现出相反的变化趋势.SEM表明,外加剂使二水石膏晶体的形貌和排列发生了明显的变化,微观结晶体以针状和柱状为主,晶体间相互紧密搭接构成致密的网状结构,且晶体排列整齐,气孔分布均一,试样抗折强度和表面硬度均比较高.     

硅酸盐水泥提高盐石膏性能及其机理

为提高盐石膏的使用性能,研究了硅酸盐水泥对盐石膏需水量、凝结硬化及其硬化体强度、吸水率的影响,采用红外光谱、差热分析和扫描电镜分析了盐石膏的成分、硅酸盐水泥改善盐石膏性能的机理.结果表明,盐石膏的主要成分为无水CaSO4,硅酸盐水泥的掺入显著提高了盐石膏的强度,降低了它的吸水率,缩短了它的凝结时间,但却会增大它的标稠需水量.机理分析表明,盐石膏-硅酸盐水泥体系主要由二水石膏晶体、细长尖状的钙钒石(AFt)、Ca(OH)2和CaCO3等水化产物组成,AFt、Ca(OH)2和CaCO3相互交织成网状结构,并填充到二水石膏晶体的孔隙中,使它变得密实,增强了石膏网状结构的稳定性,从而提高它的强度.     

缓凝剂改性磷建筑石膏及其机理研究

研究了不同种类缓凝剂对磷建筑石膏凝结时间和力学强度的影响,测试了添加不同种类缓凝剂后磷建筑石膏的绝干密度,水化热.并利用XRD检测了磷建筑石膏的物相组成,运用SEM分析了改性后磷建筑石膏的微观形貌.结果表明:NS、NP和SC对磷建筑石膏均具有一定的缓凝作用,但效果不同,SC缓凝效果优于其他两种;在相同掺量的情况下,SC对磷建筑石膏硬化体强度影响较为明显,并且其对磷建筑石膏硬化体绝干密度的影响也最大.缓凝剂SC可以使磷建筑石膏的水化放热时间推迟,降低了水化放热峰.缓凝剂SC的合适掺量范围为0.1％～0.2％.实验结果为进一步研究磷建筑石膏的缓凝机理提供了参考价值.     

钢渣-磷酸体系对磷建筑石膏凝结性能的调节作用机制

石膏材料的凝结硬化性能对其应用至关重要。本文研究了钢渣-磷酸体系对磷建筑石膏的凝结时间、绝干抗压及抗折强度的影响,提出一种利用石膏浆料初始pH调控石膏凝结性能的方法。结果表明：当磷酸调节石膏浆体初始pH为1.5、钢渣掺量为3%时,磷建筑石膏的初凝时间由空白组的9min延长到119min,绝干抗折强度及抗压强度损失分别为12.68%、23.17%,与添加柠檬酸和多聚磷酸钠的石膏体系相比,力学性能损失显著降低。通过水化温升及水化率变化研究了石膏体系的水化过程,借助XPS及XRD分析水化产物,得出钢渣-磷酸体系对于磷建筑石膏凝结性能的调控作用机制：钢渣中的氧化钙与磷酸反应释放出Ca²⁺,Ca²⁺与HPO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}结合生成磷酸氢钙难溶盐覆盖在二水硫酸钙晶体表面,阻滞了二水石膏晶核的生成及长大,降低了半水石膏的水化速率。SEM分析发现,钢渣-磷酸体系改性石膏水化硬化体的微观结构中空隙较空白组有所增加,晶体形貌仍然呈针棒状,但 尺寸略小。     

不同形态氟对石膏性能的影响

将不同形态氟加入天然石膏中模拟磷石膏,通过DSC/TG同步热分析研究它们对石膏脱水过程的影响,通过测定液相过饱和度、结晶水含量、凝结时间和硬化体强度以及SEM分析方法研究可溶氟对建筑石膏水化进程、宏观物理性能和硬化体微观结构的影响.结果表明:可溶氟和不溶氟对石膏脱水过程没有影响.可溶氟使建筑石膏水化初期液相过饱和度偏低,水化加速期提前,凝结时间缩短;使二水石膏晶体粗化,硬化体强度降低.     

添加硫酸铝钾煅烧对脱硫石膏制备建筑石膏性能的影响

为了解决脱硫石膏利用率较低的问题,同时提高其高附加值,选用硫酸铝钾（KAS,质量分数分别为0、0.3%、0.6%、1.0%）与脱硫石膏混合,经常压煅烧制备建筑石膏,重点研究煅烧温度及KAS掺量对建筑石膏性能及形貌的影响。结果表明：适当的煅烧温度可改善建筑石膏的性能,但煅烧温度过高时,会使建筑石膏表面裂纹增多,性能下降;添加适量的KAS,不仅可以提高建筑石膏的结晶度,而且能促进水化后新相二水石膏（DH）沿b轴方向生长,延缓沿c轴方向生长,降低DH晶体的长径比,使石膏硬化体逐渐密实化,强度显著增加。脱硫石膏中添加0.3%的KAS,经170℃煅烧2 h,制备的建筑石膏性能最佳,初凝时间和终凝时间分别为11.5 min和14 min,2 h抗折强度和抗压强度分别为3.40 MPa和9.23 MPa,绝干抗折强度和抗压强度分别为6.70 MPa和21.82 MPa,满足GB/T 9776—2022《建筑石膏》3.0等级要求。相比空白组,2 h抗折强度提升了26%,2h抗压强度提高了40%。     

Plaster of Paris activated supersulfated slag cement

Hydration and strength behavior of supersulfated cement produced by activating a granulated Indian blastfurnace slag by plaster of Paris has been investigated. It is shown that plaster of Paris is a better activator than the conventional hard burnt gypsum (anhydrite) at least for a class of blastfurnace slags which are ordinarily considered less than ideal for this purpose. The setting characteristics of the plaster of Paris activated slag were controlled by small additions of a set retarder which does not adversely affect the strength properties of the cement. X-ray analysis and DTA have been used to identify the hydration products, interpret the strength data, and to compare the plaster of Paris activated cement with anhydrite activated slag cement.     

By-product gypsum from the tapioca starch process

By-product gypsum derived from the tapioca starch process was calcined in the laboratory and evaluated for use in the manufacture of plaster of Paris and plaster products. The gypsum had a purity of about 98%, was fine (1 %, + 150μm) and had a low bulk density (600 kg/m³). The laboratory calcined material had a higher than normal water requirement of 120–130 ml/100 g, and a long setting time of 65 min. Specimens cast at a water/solids ratio of 1·0 had a low compressive strength of 2·4–3·4 MPa. However, the mechanical strength could be improved by the addition of water-reducing admixtures, and a strength of 7·6 MPa was obtained at a water/solids ratio of 0·6 and a resulting density of 1190 kg/m³. The waste gypsum derived from the manufacture of tapioca starch appears to be suitable for the manufacture of plaster of Paris and plaster products after the incorporation of water-reducing admixtures into the plaster slurry.     

不同减水剂对高强石膏浆体工作性的影响与作用机理

采用旋转流变仪、微量热仪、环境扫描电子显微镜(ESEM)和X射线衍射仪(XRD)等分析测试方法,系统研究了萘甲醛磺酸盐(NFS)、磺化三聚氰胺甲醛(SMF)和聚羧酸(PC)三种减水剂对高强石膏浆体流变和凝结性能的影响规律和作用机理。结果表明,三种减水剂对高强石膏浆体流动度提升的大小顺序为PC＞SMF＞NFS。减水剂的分散作用促进了半水石膏的溶解,但延缓了二水石膏的析晶成核,同时会使浆体产生分层离析和剪切增稠现象。在饱和掺量下,NFS延缓了二水石膏的析晶成核,但促进了二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,因此对浆体早期水化和凝结时间影响不大;SMF不影响二水石膏的析晶成核,但可以促进二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,从而加速浆体早期水化进程并使凝结时间显著缩短;PC会同时阻碍二水石膏晶体的成核和生长发育,因而会大幅延缓浆体早期水化进程,使凝结时间线性增加。     

电厂脱硫石膏制水泥缓凝剂二水石膏的研究

脱硫石膏作为电厂最大的固体废弃物之一，对其进行研究将其回收利用具有重要的意义。以电厂干法脱硫石膏为原料，采用将亚硫酸钙氧化并重结晶的方法制备二水石膏（CaSO4·2H2O），以用于水泥缓凝剂。考察了溶液pH、液固比（质量比）、催化剂用量、空气流速、反应时间等因素对亚硫酸钙氧化转化率的影响。得到亚硫酸钙氧化为二水石膏的最佳工艺条件：溶液pH为4~5、反应时间为1.5 h、催化剂用量（亚硫酸钙与催化剂的质量比）为7.5、空气流速为0.15 m3/h、液固比为10∶1。在此条件下，亚硫酸钙转化率接近100%。实验得到的二水石膏产品晶形良好、便于过滤，为后续工业化放大奠定了基础。     

Alternative calcium-sulfate-bearing materials as cement retarders: Part II. FGD gypsum

The aim of this paper is to investigate the possible displacement of natural gypsum (CaSO₄·2H₂O) in cement with an alternative setting retarder, such as the industrial by-product derived from flue gas desulfurization process called FGD gypsum. These calcium-sulfate-bearing materials (CSBM), alone or in mixtures, were ground with clinker both in laboratory and industrial scale to examine their influence on the physical and mechanical properties of cement, as well as on the industrial production line of cement. From the present work, it is extracted that the use of mixtures of sulfate-bearing materials with gypsum seems to be advantageous for the actual control of setting time. The addition of FGD gypsum increases setting time without affecting compressive strength profile. During the industrial trial, the formation of hemihydrate form of calcium sulfate dihydrate has a profound regulatory effect on the setting and strength performance of the cement partially replaced with FGD gypsum.     

含氟乳液用于石膏保温材料的改性研究

为解决石膏材料易吸水的问题,采用核壳型乳液对传统石膏进行改性,改变石膏制品内表面的孔隙结构,降低石膏样品的吸水率,提高其抗压、抗折强度及孔隙率,减少石膏制品的导热率。研究了在不同添加量下,各添加剂对石膏密度、吸水率、力学性能(抗压强度、抗折强度)和导热率的影响,得到的最佳配比为:氟壳层乳液含量为5%,减水剂为总量的0.5%,缓凝剂的取量为0.2%时,所制备的石膏防水效果为最佳。     

钙芒硝石膏深度提纯工艺的研究

钙芒硝石膏是工业上采用溶浸法生产元明粉的副产尾矿,与脱硫石膏和磷石膏等工业副产石膏相比其杂质含量高、纯度低、利用价值低。采用酸浸-重结晶工艺对钙芒硝石膏进行提纯,通过酸浸去除钙芒硝石膏中的酸溶性杂质,并将二水硫酸钙（DH）脱水转化为无水硫酸钙（AH）,然后控制水化条件,使AH水化为大尺寸的DH晶体,并与小尺寸的酸不溶性杂质分离开来,得到高纯度的二水石膏。研究了硫酸浓度、水化激发剂、液固质量比、反应时间等对石膏提纯的影响。研究结果表明：常压下,在硫酸酸洗液质量分数为35%、反应温度为80 ℃、石膏与硫酸溶液固液质量比为1∶5、酸洗时间为2 h时能有效去除钙芒硝石膏中的酸溶性杂质;在水化硫酸质量分数为5%、硫酸钾质量分数为1.74%、反应温度为25 ℃、固液质量比为1∶6、陈化时间为18 h时能有效去除钙芒硝石膏中酸不溶性杂质,提纯后的石膏纯度可达97%以上。     

脱硫石膏的热处理及其对矿渣水泥若干性能的影响

研究了在不同温度下处理的脱硫石膏对矿渣水泥若干性能的影响，确定其在水泥基材料中循环利用的可行性。研究结果表明，经低温烘干焙烧处理的脱硫石膏，掺入到矿渣水泥中并控制适当的SO3掺量，水泥凝结时间正常，强度略有提高，并且明显降低了硬化水泥浆体的失水率和干缩率，可以有效防止收缩裂缝的产生：并进一步探讨了脱硫石膏对矿渣水泥性能的影响机理。