脫硫石膏對水泥性能的影響及其品質差異分析

崔雪

摘 要：本文分析并比較了水泥物理性能受到的不同產地脫硫石膏作緩凝劑的影響，并且對脫硫石膏的品質差異進行了探討，分析了水泥性能受到脫硫石膏的品質的影響機制。結果表明，脫硫石膏與天然石膏相比會在一定程度上提高水泥早期和后期的強度，但是也會在一定程度上延長水泥的凝結時間，對水泥干縮率、流動性、保水性、與外加劑相容性等性能的影響方面，不同產地的脫硫石膏都具有較大的差異。

關鍵詞：脫硫石膏；水泥性能；品質差異

中圖分類號： TQ 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）13-70-2

0 引言

脫硫石膏品質與脫硫工藝中的氧化效率、脫硫效率和石灰石的品質等具有十分密切的關系，在化學成分和品質方面不同產地的脫硫石膏往往具有較大的差異。現階段在脫硫石膏用作水泥緩凝劑的領域中人們進行了較多的應用和研究，但是卻很少關注脫硫石膏的品質及其對水泥與外加劑的相容性、水泥本身體積的穩定性等性能的影響。基于此，本文分析并介紹了不同產地脫硫石膏的性能，以及水泥物理性能受到的脫硫石膏的影響。

1 試驗設計

1.1 試驗所用材料

在本次研究中選擇不同礦相成分的兩種水泥熟料作為研究對象，并且分別從重慶、內蒙兩個地方選擇脫硫石膏和天然石膏的樣品。在正式進行試驗的時候，在水泥樣品中天然石膏和脫硫石膏均具有5%的摻量。

1.2 試驗方法

①分析成分：首先，按照GB/T176 方法進行熟料成分分析，按照GB/T5483進行石膏成分分析。其次，亞硫酸鈣檢測：對1g脫硫石膏樣品進行準確的稱取，隨后在150mL 燒杯中放入進去，將5mL硫酸溶液、50mL去離子水、過量的碘溶液加入；選擇硫代硫酸鈉溶液對過量碘溶液進行回滴，隨后將5mL的2%淀粉溶液加入進去，繼續滴，直到溶液變成無色。再次，檢測石膏溶解速率：在200mL 錐形瓶專用放入0.3g石膏粉，隨后將100mL溶液加入進去，將瓶口用橡皮塞蓋緊，隨后對其進行連續振蕩。過濾溶液，并且吸取50mL的濾液，對其進行加熱，然后將100mL沸水加入其中。采用不密濾紙對其進行過濾，并且用熱水對其進行若干次洗滌。將5—6滴酚酞指示劑加入到濾液中，隨后選擇NaOH標準溶液，將其滴到紅色為止。隨后對溶液中CaSO4濃度進行計

算[1]。

②檢測物理性能：首先，檢測力學及流變性：以GB/T17671—1999為根據檢測水泥膠砂強度；以GB/T1346—2001為根據檢測水泥凝結時間和凈漿標準稠度用水量；以GB/T 2419—2005為根據對水泥膠砂流動度進行檢測。其次，以JC/T603—2004為根據檢測干縮性；再次，以凈漿流動度法為根據檢測與外加劑相容性。其中具有0.8%的萘系高效減水劑 FDN摻量和0.30的水灰比。最后，檢測保水性：對100mL水和100g水泥進行準確稱取，以GB/T1346-2001為根據對其進行充分地攪拌。隨后在量筒內倒入水泥凈漿，然后密封筒口，對水泥凈漿初始體積V0進行記錄。在（20±2）℃環境溫度中對量筒進行為期1小時的靜置，對最終沉淀后水泥凈漿的體積V1進行記錄，按照（V0-V1）/V0×100%= P的公式就可以將水泥的沁水率計算出來。

③微觀分析：首先，XRD 測定：選擇大功率轉靶 X 射線衍射儀對代表性的樣品進行檢測。儀器的具體參數為：40mA的電流；40kV的加速電壓；Cu靶。其次，觀測SEM：在銅質樣品座上利用導電膠將代表性樣品粘貼上，隨后對其進行真空鍍金處理，選擇掃描電鏡對樣品進行觀察。

2 試驗結果與分析

2.1 水泥強度受到的影響分析

在用作水泥緩凝劑的時候，不同產地的脫硫石膏與天然二水石膏相比在水泥3d抗壓強度存在著一定程度的提升，同時也具有較大的28d抗壓強度增長幅度。之所以如此，主要是因為有較多的粘土類雜質包含在天然石膏中，其不利于水泥強度的發展，而作為細粉態的物質，脫硫石膏中具有一定的長石、方解石、碳酸鈣等礦物，其在C3S水化可以發揮一定的晶核作用，對水泥石強度的發展十分有利[2]。同時水泥處理性能受到的熟料差異的影響也比較明顯，相對于熟料 A而言，熟料 B具有相對較高的K2O和C3A礦物，因此其具有更快的水泥早期水化速度。

2.2 水泥凝結時間受到的影響分析

與天然二水石膏相比，脫硫石膏具有較長的水泥初凝和終凝時間，但是兩者具有較小的總體差距。不同產地的脫硫石膏具有不同的水泥凝結時間，其中內蒙的天然石膏與脫硫石膏兩者具有最大的差距，而固定的天然石膏和脫硫石膏則具有相近的水泥凝結時間，這主要是由于內蒙的具有更高的亞硫酸鈣含量，因此會較大的影響到水泥水化的速度。此外，因為熟料B具有較大的早期水化速度，因此總體上來說具有更短的水泥初凝時間。

2.3 水泥砂漿流動性受到的影響分析

不同的脫硫石膏品質會導致不同的水泥膠砂流變性，脫硫石膏與天然二水石膏相比能夠使水泥膠砂流變性得到十分明顯的改善，而且具有高達12%以上的流動度增長速度。其中的熟料B在具有0.5的成型水灰比時只能夠達到160mm的水泥膠砂流動度，必須要對其加水量進行相應的調整才能夠使試件正常成型要求得到滿足。

2.4 水泥干縮性受到的影響分析

摻脫硫石膏的水泥與摻天然二水石膏的水泥相比具有更高的水泥干縮率，但是兩者具有較小的整體變化幅度，這主要是因為脫硫石膏在水泥粉磨中可以變成微細粉顆粒，進一步地增加水泥需水量，并且增加水泥石中毛細孔數量。當水泥漿其在干燥環境下發生失水的情況時，水泥的固相體積會由于毛細孔張力而出現相對較大的壓縮變形，因此其具有更大的干縮率[3]。因為內蒙古脫硫石膏中具有較高的亞硫酸鈣含量，所以具有最大的水泥干縮率。因為熟料B水泥具有更大的需水量，所以與熟料A相比，其不管是在早期還是后期都具有更高的水泥干縮率。

2.5 水泥與外加劑相容性受到的影響

在對外加劑與水泥兩者之間相容性的影響方面，如果作為緩凝劑的脫硫石膏具有不同的品質也會產生較大的差異，與天然二水石膏相比，脫硫石膏具有較強的水泥凈漿經時損失率，之所以如此，主要是因為在溶解速率方面脫硫石膏存在著一定的差異。因為熟料B中具有較大的K2O 含量和C3A礦物含量，所以其具有過大的水泥需水量，不管將哪一種石膏緩凝劑摻加進去，其都具有較差的水泥與外加劑相溶性，同時具有0的漿凈初始擴展度[4]。

2.6 保水性受到的影響

混凝土澆灌層面的質量和均質性受到了保水性的極大影響，如果混凝土具有越好的保水性，那么其中就會具有越少的水泥砂漿泌出的水分，這樣混凝土澆灌層間就可以實現越緊密的結合，并且最終產生越好的結構整體質量和均質性。通過水泥凈漿泌水率能夠將保水性反映出來，一般來說，具有越大的沁水率，就具有越小的保水性。

很多研究人員認為，天然石膏和脫硫石膏兩者具有相近的物理性能和化學成分，同時具有相同的水化產物。而脫硫石膏具有較窄的顆粒分布，呈現出細粉態，其自由水含量為15%左右，同時具有較少的亞硫酸鈣、碳酸鈣等各種雜質，與天然石膏相比，其具有更高的CaSO4·2H2O含量[5]。實驗結果顯示，不同產地的脫硫石膏能夠提升水泥強度，但是與天然石膏相比，其在影響水泥其他物理性能方面卻存在著較大的差異。但是由于水泥性能受到的脫硫石膏的影響是多方面的，所以很難采用特定參數進行實施綜合評定。所以在測定脫硫石膏對水泥性能的影響及其品質差異需要對上述的幾個方面予以高度關注。

3 結語

不同產地脫硫石膏與天然二水石膏相比能夠不同程度的提升水泥早期和后期的強度，但是也會不同程度的延長水泥的初凝時間；同時還能夠一定程度上影響到水泥的干縮率，如果脫硫石膏具有較高的亞硫酸鈣含量，就會具有較大的水泥早期和后期的干縮率；改善水泥砂漿的流變性，但是不同產地的脫硫石膏在影響水泥的保水性、與外加劑的相容性等方面都具有一定的差異。

參 考 文 獻

[1] 楊用龍，蘇秋鳳，朱躍.新型脫硫石膏主要成分分析方法研究[J].能源工程，2013（05）.

[2] 曾學禮，胡銀珍，樓文斌.脫硫石膏的物化特征及其綜合利用[J].寧波工程學院學報，2012（02）.

[3] 洪輝.上海市脫硫石膏處置利用和發展建議[J].墻材革新與建筑節能，2012（07）.

[4] 謝建海，亢虎寧.不同煅燒條件下脫硫石膏的性能研究[J].粉煤灰，2012（05）.

[5] 王曉平.脫硫石膏在混凝土中應用的可行性分析[J].上海建材，2011（01）.