脫硫石膏基復(fù)合生態(tài)建材研發(fā)(1) 2

1、脫硫石膏基復(fù)合生脫硫石膏基復(fù)合生態(tài)建材的研發(fā)態(tài)建材的研發(fā) 答辯人姓名：答辯人姓名：XXXX大學(xué)機(jī)電學(xué)院材料系大學(xué)機(jī)電學(xué)院材料系尚德 勵志 博學(xué) 篤行指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師：XX尚德 勵志 博學(xué) 篤行q 課題的研究背景及意義q 脫硫石膏制備建筑石膏煅燒制度研究q 脫硫建筑石膏制備石膏砂漿工藝研究q 脫硫石膏基粉刷石膏的制備工藝研究主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 石膏是人類最早使用的膠凝材料之一。石膏是人類最早使用的膠凝材料之一。1919世紀(jì)以前大多使用的都是天然石膏，隨著世紀(jì)以前大多使用的都是天然石膏，隨著人類的進(jìn)步，建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，石膏的需求量也越來越多，但大自然的天然石膏儲存人類的進(jìn)步，建筑行業(yè)迅猛發(fā)

2、展，石膏的需求量也越來越多，但大自然的天然石膏儲存量有限，因此經(jīng)過對工業(yè)排放的大量廢氣進(jìn)行處理后，轉(zhuǎn)化成的人造石膏如：脫硫石膏、量有限，因此經(jīng)過對工業(yè)排放的大量廢氣進(jìn)行處理后，轉(zhuǎn)化成的人造石膏如：脫硫石膏、氟石膏、磷石膏等受到人們的關(guān)注。氟石膏、磷石膏等受到人們的關(guān)注。 近幾年來，隨著國家出臺政策鼓勵和人們環(huán)保意識的提高，建筑石膏產(chǎn)業(yè)隨之發(fā)展，近幾年來，隨著國家出臺政策鼓勵和人們環(huán)保意識的提高，建筑石膏產(chǎn)業(yè)隨之發(fā)展，社會對脫硫石膏制品需求量也越來越大。社會對脫硫石膏制品需求量也越來越大。 對煙氣脫硫石膏的進(jìn)一步利用，不僅可以避免對煙氣脫硫石膏的進(jìn)一步利用，不僅可以避免因占用土地而引發(fā)的環(huán)境污染

3、，而且可以減少天然石膏的用量，進(jìn)而減少天然石膏的開因占用土地而引發(fā)的環(huán)境污染，而且可以減少天然石膏的用量，進(jìn)而減少天然石膏的開采量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。因此，選擇脫硫石膏作為研究課題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。采量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。因此，選擇脫硫石膏作為研究課題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 （一）課題的研究背景及意義（一）課題的研究背景及意義尚德 勵志 博學(xué) 篤行課題的研究背景及意義課題的研究背景及意義 脫硫石膏的主要成分是二水硫酸鈣脫硫石膏的主要成分是二水硫酸鈣(CaSO42H2O)(CaSO42H2O)，化學(xué)成分與天然石膏相近，顏，化學(xué)成分與天然石膏相近，顏色微黃，其酸堿度與天然石膏相當(dāng)。現(xiàn)如今，脫硫石膏廣泛應(yīng)用

4、于多種建筑材料之中，色微黃，其酸堿度與天然石膏相當(dāng)?，F(xiàn)如今，脫硫石膏廣泛應(yīng)用于多種建筑材料之中，將脫硫石膏生粉在不同的溫度下煅燒可得到不同的建筑石膏（主要含將脫硫石膏生粉在不同的溫度下煅燒可得到不同的建筑石膏（主要含CaSO41/2 CaSO41/2 H2OH2O）。脫硫石膏成分復(fù)雜，影響因素較多。本論文主要對脫硫石膏進(jìn)行改性處理；加）。脫硫石膏成分復(fù)雜，影響因素較多。本論文主要對脫硫石膏進(jìn)行改性處理；加入某種添加劑形成脫硫石膏基復(fù)合材料等手段來提高石膏制品的質(zhì)量，通過入某種添加劑形成脫硫石膏基復(fù)合材料等手段來提高石膏制品的質(zhì)量，通過SEMSEM、XRDXRD等實(shí)驗(yàn)處理手段，分析原料成分、添加

5、劑、溫度、養(yǎng)護(hù)制度等對脫硫石膏以及石膏制等實(shí)驗(yàn)處理手段，分析原料成分、添加劑、溫度、養(yǎng)護(hù)制度等對脫硫石膏以及石膏制品的影響因素，并針對脫硫石膏的微觀結(jié)構(gòu)來分析原料之間的化學(xué)反應(yīng)、晶體相變、品的影響因素，并針對脫硫石膏的微觀結(jié)構(gòu)來分析原料之間的化學(xué)反應(yīng)、晶體相變、水化等。水化等。尚德 勵志 博學(xué) 篤行 脫硫石膏各相之間的轉(zhuǎn)變圖尚德 勵志 博學(xué) 篤行尚德 勵志 博學(xué) 篤行（二）脫硫石膏制備建筑石膏煅燒制度研究（二）脫硫石膏制備建筑石膏煅燒制度研究 一、煅燒溫度一、煅燒溫度1.煅燒溫度的選擇煅燒溫度的選擇2060100140180220-1-3-5-7-9-11-130-5-15-20-25Natu

6、ral gypsumDSCTGDSCTGTemperature/CMass loss/%實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分二二、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)過程煅燒溫度對實(shí)驗(yàn)的影響煅燒溫度對實(shí)驗(yàn)的影響 對脫硫石膏研磨、篩分，取若干份脫硫石膏，先放入對脫硫石膏研磨、篩分，取若干份脫硫石膏，先放入45的的烘箱中烘干烘箱中烘干3小時，再放入設(shè)定溫度的煅燒爐內(nèi)進(jìn)行煅燒，溫度小時，再放入設(shè)定溫度的煅燒爐內(nèi)進(jìn)行煅燒，溫度分別設(shè)為，分別設(shè)為，150、160、170、180、190、200煅燒煅燒2小時小時,然后加入適量水做成砌塊試樣測量抗折然后加入適量水做成砌塊試樣測量抗折、抗壓強(qiáng)度。煅燒抗壓強(qiáng)度。煅燒均采用爐體升高到特定溫度后再放入石膏

7、的方法均采用爐體升高到特定溫度后再放入石膏的方法。結(jié)果結(jié)果見表見表3-1 尚德 勵志 博學(xué) 篤行尚德 勵志 博學(xué) 篤行實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分尚德 勵志 博學(xué) 篤行 由圖得出，抗折強(qiáng)度隨煅由圖得出，抗折強(qiáng)度隨煅燒溫度的升高而變大，但在燒溫度的升高而變大，但在1 18 80 0的時候達(dá)到最大值，如的時候達(dá)到最大值，如果煅燒溫度繼續(xù)升高，強(qiáng)度果煅燒溫度繼續(xù)升高，強(qiáng)度則會降低。則會降低。尚德 勵志 博學(xué) 篤行三、脫硫建筑石膏三相分析三、脫硫建筑石膏三相分析 煙氣脫硫石膏只有經(jīng)過煅燒后才能形成建筑石膏，才具煙氣脫硫石膏只有經(jīng)過煅燒后才能形成建筑石膏，才具有良好的可塑性，即改性處理，改性后化學(xué)成

8、分發(fā)生變化；有良好的可塑性，即改性處理，改性后化學(xué)成分發(fā)生變化；主要成分由主要成分由CaSO4 2H2O轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镃aSO4 1/21/2H2O。 對煅燒后的石膏經(jīng)過三相分析檢測，發(fā)現(xiàn)對煅燒后的石膏經(jīng)過三相分析檢測，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過煅燒后經(jīng)過煅燒后得得到的脫硫建筑石膏，到的脫硫建筑石膏， CaSO40.5H2OCaSO40.5H2O含量含量在在87%87%以上，以上，CaSO42H2OCaSO42H2O含量含量3%3%左右，無水石膏左右，無水石膏5%5%以內(nèi)，另外還有少以內(nèi)，另外還有少量殘留的量殘留的SiO2SiO2，結(jié)合結(jié)合2h2h抗折強(qiáng)度，本試驗(yàn)制得的脫硫建筑抗折強(qiáng)度，本試驗(yàn)制得的脫硫建筑石膏相

9、組成合理，強(qiáng)度性能優(yōu)異，達(dá)到了預(yù)期的要求。石膏相組成合理，強(qiáng)度性能優(yōu)異，達(dá)到了預(yù)期的要求。（三）脫硫建筑石膏制備石膏砂漿工藝研（三）脫硫建筑石膏制備石膏砂漿工藝研究究尚德 勵志 博學(xué) 篤行 傳統(tǒng)砂漿的配置原料單一，外加劑難以應(yīng)用。而且作為其原料之一傳統(tǒng)砂漿的配置原料單一，外加劑難以應(yīng)用。而且作為其原料之一的普通硅酸鹽水泥，其生產(chǎn)過程能耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重，本試驗(yàn)利用脫的普通硅酸鹽水泥，其生產(chǎn)過程能耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重，本試驗(yàn)利用脫硫石膏替代部分硅酸鹽水泥的膠凝材料，擴(kuò)大了砂漿原料的來源，而且硫石膏替代部分硅酸鹽水泥的膠凝材料，擴(kuò)大了砂漿原料的來源，而且達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保、利廢的目的。目前，我國脫硫石

10、膏產(chǎn)量大，利用率達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保、利廢的目的。目前，我國脫硫石膏產(chǎn)量大，利用率低，且其主要成份是三氧化硫、氧化鈣、氧化硅、氧化鋁等氧化物，多低，且其主要成份是三氧化硫、氧化鈣、氧化硅、氧化鋁等氧化物，多數(shù)顆粒又細(xì)又圓，具有火山灰活性，用其配制砂漿，細(xì)顆?？梢源娌繑?shù)顆粒又細(xì)又圓，具有火山灰活性，用其配制砂漿，細(xì)顆?？梢源娌糠菟唷⑹?，粗顆粒可以代替部份砂子。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于脫硫石膏份水泥、石灰，粗顆粒可以代替部份砂子。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于脫硫石膏具具有一定的火山灰活性，在砂漿的配制過程中通過加入纖維，起到增韌作有一定的火山灰活性，在砂漿的配制過程中通過加入纖維，起到增韌作用，制備了一種性能優(yōu)異的脫

11、硫石膏砂漿。用，制備了一種性能優(yōu)異的脫硫石膏砂漿。 實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)過程1、初步擬定砂漿配方、初步擬定砂漿配方地標(biāo)地標(biāo)DB11T537-2008和和DB31T366-2006要求的砂漿要求的砂漿尚德 勵志 博學(xué) 篤行表表2 砂漿配方砂漿配方尚德 勵志 博學(xué) 篤行實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分2、砂漿性能研究、砂漿性能研究(1)纖維對砂漿性能的影響纖維對砂漿性能的影響表表3 纖維對砂漿性能的影響纖維對砂漿性能的影響實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分（2）纖維尺寸對砂漿性能的影響）纖維尺寸對砂漿性能的影響 隨著纖維長度的減小，砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均有所提高，這主要是由于長纖隨著纖維長度的減小，砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓

12、強(qiáng)度均有所提高，這主要是由于長纖維在砂漿中無法分散，成團(tuán)存在，而短纖維分散均勻，以單絲形式存在所導(dǎo)致的。維在砂漿中無法分散，成團(tuán)存在，而短纖維分散均勻，以單絲形式存在所導(dǎo)致的。尚德 勵志 博學(xué) 篤行表表4 纖維對砂漿性能的影響纖維對砂漿性能的影響（3）礦物摻合料對砂漿性能的影響）礦物摻合料對砂漿性能的影響實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分a、脫硫石膏摻量對砂漿性能的影響、脫硫石膏摻量對砂漿性能的影響尚德 勵志 博學(xué) 篤行實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分b、礦粉對砂漿性能的影響、礦粉對砂漿性能的影響尚德 勵志 博學(xué) 篤行表表6 礦粉對砂漿性能的影響礦粉對砂漿性能的影響（四）脫硫石膏基粉刷石膏制備工藝的研究（四）脫硫石膏基粉刷石膏

13、制備工藝的研究 本本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)利用未煅燒的脫硫石膏制備高附加值的粉刷石膏，以替代水泥、利用未煅燒的脫硫石膏制備高附加值的粉刷石膏，以替代水泥、膩膩?zhàn)幼拥饶ɑ也牧?，從而?shí)現(xiàn)節(jié)約能源，達(dá)到對工業(yè)廢物再次利用等一系列優(yōu)點(diǎn)。等抹灰材料，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源，達(dá)到對工業(yè)廢物再次利用等一系列優(yōu)點(diǎn)。主要研究了不同相脫硫石膏互配、外加劑和保水劑的種類、養(yǎng)護(hù)條件等對脫硫主要研究了不同相脫硫石膏互配、外加劑和保水劑的種類、養(yǎng)護(hù)條件等對脫硫石膏基粉刷石膏制品性能的影響。石膏基粉刷石膏制品性能的影響。 尚德 勵志 博學(xué) 篤行實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分（一）粉刷石膏的制備（一）粉刷石膏的制備1. 試驗(yàn)原材料試驗(yàn)原材料 本實(shí)驗(yàn)所用主要原

14、料本實(shí)驗(yàn)所用主要原料-脫硫石膏來自西固熱電廠，其主要化學(xué)成分脫硫石膏來自西固熱電廠，其主要化學(xué)成分及顆粒粒徑分布如及顆粒粒徑分布如圖圖所示。其他原料有半水石膏、礦粉、生石灰、水所示。其他原料有半水石膏、礦粉、生石灰、水泥、硫鋁酸鹽水泥、甲基纖維素、硫酸鉀和外加劑。泥、硫鋁酸鹽水泥、甲基纖維素、硫酸鉀和外加劑。尚德 勵志 博學(xué) 篤行實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分2 2、試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)內(nèi)容粉刷石膏配方粉刷石膏配方 按照上表的原料配比進(jìn)行試驗(yàn)，以國標(biāo)按照上表的原料配比進(jìn)行試驗(yàn)，以國標(biāo)JC/T5172004對粉刷石膏初、對粉刷石膏初、終凝時間，抗折強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度，保水率的要求為標(biāo)準(zhǔn)，逐步調(diào)整粉刷石終凝時間，抗折強(qiáng)度

15、，抗壓強(qiáng)度，保水率的要求為標(biāo)準(zhǔn)，逐步調(diào)整粉刷石膏配方，改進(jìn)攪拌方式，改變養(yǎng)護(hù)條件直至所有主要性能均滿足要求，并膏配方，改進(jìn)攪拌方式，改變養(yǎng)護(hù)條件直至所有主要性能均滿足要求，并確定粉刷石膏力學(xué)性能與主要原料種類及其配比、攪拌方式以及養(yǎng)護(hù)條件確定粉刷石膏力學(xué)性能與主要原料種類及其配比、攪拌方式以及養(yǎng)護(hù)條件之間的關(guān)系之間的關(guān)系尚德 勵志 博學(xué) 篤行實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分尚德 勵志 博學(xué) 篤行先以不同配方制成試樣先以不同配方制成試樣16 6，其具體加入量見，其具體加入量見圖圖：實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分尚德 勵志 博學(xué) 篤行 在本次試驗(yàn)過程中，以在本次試驗(yàn)過程中，以1、2號號試樣作為一組對比試驗(yàn)，試樣作為一組對比試驗(yàn)

16、，3、4、5、6號試樣作為另一組對比試驗(yàn)進(jìn)行號試樣作為另一組對比試驗(yàn)進(jìn)行研究，其中，對研究，其中，對1、2號試樣進(jìn)行號試樣進(jìn)行保水劑對其性能影響的研究，對保水劑對其性能影響的研究，對3、4號試樣著重測試緩凝劑對其性能號試樣著重測試緩凝劑對其性能的影響，對的影響，對5、6號試樣在緩凝劑號試樣在緩凝劑和保水劑的加入量均改變的條件和保水劑的加入量均改變的條件下測其性能。在此基礎(chǔ)上，待試下測其性能。在此基礎(chǔ)上，待試樣樣5、6終凝后，先將其脫模，隨終凝后，先將其脫模，隨將試樣將試樣5置于自然環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，試置于自然環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，試樣樣6置于置于455烘箱中養(yǎng)護(hù)，并測其烘箱中養(yǎng)護(hù)，并測其1d的強(qiáng)度。所得結(jié)果見

17、的強(qiáng)度。所得結(jié)果見圖圖。微觀表征微觀表征尚德 勵志 博學(xué) 篤行3.3.試樣的試樣的XRD分析分析下圖為下圖為3組配方相同的粉刷石膏試樣經(jīng)不同時間的養(yǎng)護(hù)后試樣的組配方相同的粉刷石膏試樣經(jīng)不同時間的養(yǎng)護(hù)后試樣的XRD衍射圖譜，其具體配方見表衍射圖譜，其具體配方見表:微觀表征微觀表征尚德 勵志 博學(xué) 篤行102030405060AAAABBBAACaSOAFtCC-S-HABabcC0246810試樣的試樣的XRD衍射圖譜衍射圖譜微觀表征微觀表征3 3、XRDXRD分析分析 上上圖中的圖中的a、b、c 3條曲線分別為試樣在自然條件下養(yǎng)護(hù)條曲線分別為試樣在自然條件下養(yǎng)護(hù)1d、3d、7d時的時的XRD衍

18、射圖譜。對于衍射圖譜。對于XRD衍射圖譜，不同試樣同物相之間的強(qiáng)度大小與其物相的含量衍射圖譜，不同試樣同物相之間的強(qiáng)度大小與其物相的含量多少成正比，因此可以很明顯的看出試樣在養(yǎng)護(hù)過程中水化變化情況。如曲線多少成正比，因此可以很明顯的看出試樣在養(yǎng)護(hù)過程中水化變化情況。如曲線a中，中，由于試樣的配方中二水石膏占了相當(dāng)大的比重，因此在試樣的由于試樣的配方中二水石膏占了相當(dāng)大的比重，因此在試樣的XRD衍射圖譜中強(qiáng)衍射圖譜中強(qiáng)峰都是二水石膏的衍射峰。曲線峰都是二水石膏的衍射峰。曲線b中的強(qiáng)峰雖然仍為二水石膏的特征峰，但其峰強(qiáng)中的強(qiáng)峰雖然仍為二水石膏的特征峰，但其峰強(qiáng)略有降低，新增了許多衍射峰。這主要是其

19、經(jīng)水化生成了略有降低，新增了許多衍射峰。這主要是其經(jīng)水化生成了Aft t和和C-S-H等產(chǎn)物。新等產(chǎn)物。新的水化產(chǎn)物的產(chǎn)生必然增強(qiáng)粉刷石膏制品的強(qiáng)度。曲線的水化產(chǎn)物的產(chǎn)生必然增強(qiáng)粉刷石膏制品的強(qiáng)度。曲線c相比曲線相比曲線b，二水石膏水，二水石膏水化產(chǎn)物種類沒有增加，但是相應(yīng)衍射峰明顯增強(qiáng)，表明水化產(chǎn)物量增多，從化產(chǎn)物種類沒有增加，但是相應(yīng)衍射峰明顯增強(qiáng)，表明水化產(chǎn)物量增多，從XRD可以推測粉刷石膏制品水化可以推測粉刷石膏制品水化1d和和3d的強(qiáng)度差別較大，但是的強(qiáng)度差別較大，但是3d和和7d甚至甚至14d，28d強(qiáng)強(qiáng)度差別不會很大。也正是基于此，粉刷石膏的國標(biāo)度差別不會很大。也正是基于此，粉刷

20、石膏的國標(biāo)JC/T51720042004對強(qiáng)度的要求，對強(qiáng)度的要求，規(guī)定的是規(guī)定的是3d的強(qiáng)度，的強(qiáng)度，XRD對宏觀性能可以起到較好的反映。對宏觀性能可以起到較好的反映。尚德 勵志 博學(xué) 篤行1.通過一系列試驗(yàn)，對西固熱電廠脫硫石膏進(jìn)行了改性，發(fā)現(xiàn)煅燒溫度在通過一系列試驗(yàn)，對西固熱電廠脫硫石膏進(jìn)行了改性，發(fā)現(xiàn)煅燒溫度在170，經(jīng)過陳化后獲得的脫硫建筑石膏性能較好，標(biāo)準(zhǔn)稠度為，經(jīng)過陳化后獲得的脫硫建筑石膏性能較好，標(biāo)準(zhǔn)稠度為0.84，2h抗折抗折強(qiáng)度為強(qiáng)度為3.58MPa，半水石膏含量為，半水石膏含量為91%，二水石膏含量為，二水石膏含量為3.56% ，無水石膏含，無水石膏含量為量為4.21%；

21、試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，料層厚度、升溫速度、保溫時間也是影響脫硫建筑；試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，料層厚度、升溫速度、保溫時間也是影響脫硫建筑性能的重要因素性能的重要因素；結(jié)論結(jié)論尚德 勵志 博學(xué) 篤行2.將改性后的脫硫建筑石膏加入其他礦物摻合料，制得性能優(yōu)異的抗裂砂漿。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)脫硫石膏：礦粉：氧化鈣：硫酸鉀當(dāng)脫硫石膏：礦粉：氧化鈣：硫酸鉀=54:23:1.5:0.9=54:23:1.5:0.9，水混合物，水混合物比介于比介于0.31-0.320.31-0.32之間時，砂漿的初、終凝時間，抗折強(qiáng)度等性能指標(biāo)均符合之間時，砂漿的初、終凝時間，抗折強(qiáng)度等性能指標(biāo)均符合地標(biāo)地標(biāo)DB11T537-2008DB11T537-2008和和DB31T366-2006DB31T366-2006的要求的