礦物材料對脫硫石膏及其制品力學性能的影響

尹東杰，董朋朋，譚丹君，李伯洋，簡銘

（1.北新集團建材股份有限公司，北京 102209；2.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

脫硫石膏是燃煤電廠煙氣脫硫的產物，隨著燃煤電廠煙氣脫硫項目的推廣，我國每年的脫硫石膏產量驚人[1]。脫硫石膏廣泛用于建材等行業，促進了國家環保循環經濟的進一步發展，而且還大大降低了天然石膏的開采量，保護了資源。脫硫石膏制備的建材產品具有新型建材及綠色建材的特點。以脫硫石膏為原料生產紙面石膏板，是高效消納脫硫石膏的有效途徑，不僅解決火電廠大宗固體廢棄物污染環境的問題，也為石膏板廠提供了廉價原料。紙面石膏板具有質輕、防火、環保、裝飾效果好、便于加工等特質，是建筑裝飾裝修領域節能利廢、綠色環保、最具發展潛力的新型建筑裝飾裝修材料之一[2]。目前我國已經具備全脫硫石膏制備紙面石膏板成套技術。

本文研究了礦物材料對脫硫石膏熟料標準稠度及初凝時間、終凝時間的影響；對脫硫石膏熟料制備的石膏試塊力學性能的影響；更進一步的研究了對脫硫石膏制備的紙面石膏板產品力學性能及粘結性能的影響。

1 試驗

1.1 試驗材料

脫硫石膏：平邑縣富華石膏制品廠；礦物材料：河北承德圍場縣，325目粉末，主要化學成分見表1。本試驗所使用的脫硫石膏熟料相分析結果見表2，熟料相組成比較穩定，與紙面石膏板生產線所用熟料一致。

表1 礦物材料的主要化學成分 %

表2 脫硫石膏熟料相分析結果 %

1.2 試驗方法

1.2.1 制備方法

石膏試塊的制備：將石膏料漿倒入模具，終凝1 h內脫模，制成40 mm×40 mm×160mm的試件，進行養護。養護方式為在電熱恒溫鼓風干燥箱中干燥24 h或干燥至恒重。

紙面石膏板的制備：在生產線上，將攪拌均勻的石膏料漿在離心力作用下甩至護面紙上，然后經成型刀擠壓，在護面紙折成直角后，在成型板的擠壓下與另一護面紙搭接，并粘牢形成濕板，隨后濕板被引出，完成成型；成型的濕板凝固，切斷后，進入干燥機烘干水分制成紙面石膏板。

1.2.2 石膏試塊測試方法

將脫模后的石膏試塊放進電熱恒溫鼓風干燥箱，在45℃的條件下養護24h，測試試塊的24h抗折強度；45℃干燥至恒重測試試件絕干狀態的抗折、抗壓強度。測試方法參照GB/T 17669.3—1999《建筑石膏力學性能的測定》進行。

1.2.3 紙面石膏板力學性能測試方法

依據GB/T 9775—2008《紙面石膏板》測試紙面石膏板的力學性能。

1.2.4 紙面石膏板粘結性能測試方法

參照北新建材的企業內控標準，紙面石膏板粘結等級判定標準見表3。

表3 粘結等級判定標準

（1）測試紙面石膏板在干燥條件下紙板粘結性能的方法：在試樣的檢測面用多用刀劃“×”，將護面紙沿交叉點向上拉起，觀察拉起部位護面紙與石膏芯的結合狀況，按表3的判定標準進行判定。

（2）測試紙面石膏板濕粘結性能的方法：將毛巾充分浸濕，完全覆蓋在試樣上，5 min后用干毛巾吸去試件表面附著水，在試樣的檢測面用多用刀劃“×”，將護面紙沿交叉點向上拉起，觀察拉起部位護面紙與石膏芯的結合狀況，按表3的判定標準進行判定。

（3）測試紙面石膏板在濕熱條件下紙板粘接性能的方法：截取一塊約160 mm×40 mm的小板，放入100℃的恒溫水浴箱內，計時12 min后取出。在試樣的檢測面用多用刀劃“×”，將護面紙沿交叉點向上拉起，觀察拉起部位護面紙與石膏芯的結合狀況，按表3的判定標準進行判定。

2 結果與討論

2.1 礦物材料對脫硫石膏熟料標準稠度需水量及

凝結時間的影響（見表4）

表4 礦物材料對脫硫石膏熟料標稠及凝結時間的影響

由表4可見，在脫硫石膏中摻加0.5%的礦物材料，對石膏料漿標準稠度需水量無影響，料漿的初凝及終凝時間略有縮短。

2.2 礦物材料對石膏試塊力學強度的影響

礦物材料對石膏試塊24h抗折強度的影響見表5，對絕干狀態抗折、抗壓強度的影響見表6。

表5 礦物材料對石膏試塊24 h抗折強度的影響

由表5可見，對于摻加0.5%礦物材料的石膏試塊，養護24 h抗折強度較空白樣提高37.1%。

表6 礦物材料對石膏試塊絕干抗壓和抗折強度的影響

由表6可見，摻加0.5%礦物材料會降低石膏試塊的絕干抗折、抗壓強度，與空白樣相比，絕干抗壓強度下降12.8%，絕干抗折強度下降3.2%。

2.3 礦物材料對紙面石膏板力學性能的影響

分別摻加0、0.5%礦物材料制備厚度為12 mm的普通紙面石膏板，力學性能測試結果見表7。

表7 礦物材料對紙面石膏板力學性能的影響

由表7可見，與空白板相比，礦物材料摻量為0.5%時，面密度影響不大，橫向斷裂荷載下降11.7%、縱向斷裂荷載下降3.5%、端頭硬度提高11%、棱邊硬度下降3.5%、剪切力提高10%。紙面石膏板的橫、縱向斷裂荷載以及棱邊硬度相比空白板略有降低，但都遠優于GB/T 9775—2008要求。在紙面石膏板中摻加礦物材料對石膏板的粘結性能無不良影響。

3 結論

（1）在脫硫石膏熟料中摻加礦物材料對石膏料漿的標準稠度需水量及初終凝時間影響不大。

（2）在石膏料漿中摻入礦物材料，石膏試塊養護24 h后的抗折強度比空白樣提高37.1%；但摻加礦物材料會降低試塊絕干狀態的抗折、抗壓強度，當礦物材料摻量為0.5%時，絕干抗壓、抗折強度較空白樣分別下降了12.8%、3.2%。

（3）礦物材料摻量為0.5%時，與空白板相比，紙面石膏板的剪切力提高10%，面密度變化不大，橫、縱向斷裂荷載，棱邊硬度略有降低，但都遠優于GB/T9775—2008要求。

（4）在紙面石膏板中摻加0.5%的礦物材料對石膏板的粘結性能無不良影響。