【工业固废】建筑石膏相关外加剂研究及经济效益分析-北极星固废网

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石膏有着多种用途，将其用作建筑材料也有一些历史了，但一直都用的是性质稳定的天然石膏。随着我国工业经济的飞速发展，产生了越来越多的工业副产物，如生产磷化肥的副产物之一磷石膏、对含硫材料燃烧后处理的副产物之一脱硫石膏等。近年来，我国一直在强调循环经济的发展模式，这些副产石膏产量大、污染重，将其作为建筑材料来使用，正符合循环经济的发展之道。但是，这些副产石膏与天然石膏性质不同，它们都含有较多有机杂质，性质不稳定，并且力学性能较差。而适合的外加剂则能改善各种副产石膏的性能。本文基于相关文献，总结概括了相关石膏外加剂的研究现状，并对其经济效益进行了分析。

1主要建筑石膏

1.1脱硫石膏

脱硫石膏是对对含硫材料燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理后得到的一种工业副产石膏。脱硫石膏目前在建筑方面有多种用途，如脱硫建筑石膏砌块、脱硫石膏粉刷抹面、脱硫石膏基材料等。

在提高脱硫石膏性能的时候，可以通过添加复合外加剂的方式。廖琳[1]等人将含量为1.74%的包含缓凝组分、保水组分、减水组分的自配添加剂，同时添加含有氧化硅、氧化铝、氧化钙等成分的无机材料，配制成PW－G型脱硫石膏专用外加剂，使其水化产物晶体紧密，形状良好，晶体结构变为非常规则的几何形状。因此使其强度、保水性等性能得到了提升。刘民荣[2]等人将自配的聚乙烯醇乳液与柠檬酸、三聚氰胺化学试剂通过正交试验后得出复合外加剂的最佳配比为柠檬酸掺量为0.06%，三聚氰胺掺量为1.0%，聚乙烯醇乳液掺量为5.0%。同时讲述了柠檬酸通过与溶液中的Ca+离子生成柠檬酸钙不容沉淀物，来延缓晶体生长的缓凝机理；作为阴离子表面活性剂的三聚氰胺在脱硫石膏颗粒表面产生吸附，使固体颗粒在液相中的分散性能和硬化体的孔结构得到改善的提高强度和防水性能机理；作为有机高分子物质的聚乙烯醇乳在脱硫石膏制品中能形成具有阻水作用的不规则网膜，填充石膏晶体间的孔隙之中，降低孔隙率，从而提高其强度和防水性能机理。脱硫石膏砌块是目前应用较多的一种建筑制品，砌块的最主要功能是承重，则如何提高脱硫石膏砌块的强度就是重点。

当添加明矾、Na2SO4或Na2CO3为0.5%时，可使砌块的抗压强度得到明显的提升，其机理在于盐类外加剂可以在脱硫石膏颗粒表面不断生成二水石膏，二水石膏又不断的结晶，并填充砌块中的孔隙，使其孔隙率降低，进而提升砌块的强度[3]。通过微观分析，可以看到，脱硫粉刷石膏初期主水化反应比较缓慢，其主体为短柱状的二水石膏，并掺杂着少量的絮状沸石、纤维状及网络状水化硅酸钙及片状的Ca（OH）2，同时还存在着少量的针状的Aft。当掺加相应的矿物原料及外加剂时，脱硫粉刷石膏的水化反应加剧，晶体形状及结构变得紧密，由短柱状变为圆柱状，使得其能成功制成脱硫粉刷石膏[4]。赵焕起[5-6]等人在研究脱硫石膏抹面材料的外加剂时发现，在综合了缓凝效果及力学性能后，在硼砂、六偏磷酸钠和柠檬酸这三种缓凝剂中，综合性能最好的是掺量为0.18%的六偏磷酸钠。在掺加主要由有机硅防水剂和有机乳液等按照一定比例复合配制而成的复合防水剂0.32%后，脱硫石膏主要水化产物为较细的棒状长方体和针状体的二水石膏，并且使脱硫石膏晶体之间的间隙变小，同时防水剂微粒可有效填充脱硫石膏晶体的孔隙，使脱硫石膏

力学强度得到提高，吸水率下降，使满足脱硫石膏抹面材料对防水性能的要求。

在通过对Retardan、柠檬酸、柠檬酸钠和六偏磷酸钠这四种缓凝剂对脱硫石膏的缓凝机理进行研究之后，并进行一系列的实验验证后，曹青[7]等人发现在缓凝效果方面，Retardan＞柠檬酸＞柠檬酸钠＞偏磷酸钠，再结合添加缓凝剂后试块的强度，确定Retardan为最佳缓凝剂。位建强[8]等人在进行脱硫石膏－粉煤灰－矿粉复合胶结材改性研究时发现，0.8%的阴离子型FDN萘系减水剂的减水效果最明显，同时，乳胶粉使脱硫石膏的泌水和泛霜现象得到了明显改善，而作为早强剂的硅酸钠不仅能提高脱硫石膏的强度，而且也能使其泛霜现象得到改善。粉刷石膏也是脱硫石膏的一种重要的用途，通过添加缓凝剂可以使其的凝结时间延长，便于施工，并且有机酸类缓凝效果比蛋白类缓凝剂效果强；添加保水剂能有效地避免料浆中的水分过多地转移到基层墙体上，从而造成缝、空鼓、剥落等质量问题，在这其中，纤维素类保水剂效果最好。

1.2磷石膏

磷石膏是在生产产湿法磷酸时排放出的副产物，具有刺鼻的气味，长期堆积在地面，会造成周围环境污染，同时有毒物质渗入土壤后，会引起附近的地下水变质，植被死亡。并且我国每年都会排放大量的磷石膏，而将磷石膏制备成建筑石膏，将其变废为宝。磷石膏与天然石膏虽都是石膏，却不尽相同，天然石膏内部晶体结构呈不规则的球状、粒状、鳞片状等多样化，颗粒粒径主要分布在20～80μm，所占比例为82.4%，级配稳定又合理，而磷石膏的内部晶体结构则为粗大的板状、菱状结晶，同时颗粒粒径在60μm以下所占比例为92.5%，级配不合理，平均粒径偏小，并且含有磷、氟、有机物等杂质，这些因素都会影响磷石膏的性能，使其与天然石膏有很大的差距[9-11]。因此，就需要通过添加外加剂来改善磷石膏的性能，使得磷建筑石膏制品能够达到规范要求。杨家宽[12]等人在制备以石硝为骨料的磷石膏蒸压砖时发现，添加自配的复合外加剂后，磷石膏的水化反应加快，而水化反应生成的高强托勃莫来石包裹着磷石膏和石硝，进而致密的结构，提高其强度。

原标题：【技术探讨】建筑石膏相关外加剂研究及经济效益分析

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