脱硫石膏掺量对混凝土性能的影响.pdf

第 1 期 2 0 1 0年 2月 矿 产 综 合 利 用 M u l t i p u r p o s e Ut i l i z a ti o n o f M i n e r a l Re s o u r c e s NO 1 F le b 2 O 1 0 脱硫石膏掺量对混凝土性能的影响 谭 平 ，王海云 ( 1 北京京北职业技术学院，北京1 0 1 4 0 0 ； 2 北京怀信建材检验有限责任公司， 北京1 0 1 4 0 0 ) 摘要： 研究了脱硫石膏掺量对混凝土性能的影响。结果表明： 脱田 石膏掺量在3 0 以内时， 混凝土工作性和强 度均符合 c 3 0混凝土标准。脱硫石膏掺量在 1 5 以内时， 能改善混凝 土流动性 ： 而 当掺量增加 到 2 0 后 ， 混凝土 需水量增加， 流动性下降。随着脱硫石膏掺量增加， 混凝土早期强度发展较快， 后期强度增长缓慢 ， 混凝土各龄期 强度相对减小。脱硫石膏掺量在 3 0 以内的混凝土可以用于一般建筑工程和道路工程。 关键词： 脱硫石膏； 混凝土；性能 中图分类号： X 7 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - 6 5 3 2 ( 2 0 1 0 ) 0 1 - 0 0 4 6 - 0 3 排烟脱硫石膏是钢铁厂、 火力发电站、 冶炼厂及 各种化工厂在燃烧煤或重油过程中排放的大量 S O ： 废气经脱硫装置或采用隔离预洗循环法处理后所得 到的固体副产 品， 其 主要成分为 C a S O 2 H 0， 其 纯度可达 9 O 以上 l j 。大量的脱硫石膏堆放不仅 占据了大量土地 ， 而且污染环境。 目前 ， 脱硫石膏的 生产和应用较好的国家有 日本 、 德 国和美国 J 。脱 硫石膏的主要成分是硫 酸钙 ， 所 以对于脱硫石膏的 综合利用集中在对硫酸钙的利用上。脱硫石膏的主 要用途有： 用作建筑材料的原料， 如利用脱硫石膏代 替天然石膏作为水泥缓凝剂、 利用脱硫石膏作填料 生产耐水腻子、 生产轻质墙体材料 、 制备半水石膏和 粉刷石 膏等 ； 用 于 土壤 改 良， 对 盐碱地 进行改 造 引； 用作胶结全尾砂充填剂等 引。本文用不 同掺 量的脱硫石膏替代水泥配制混凝土 ， 并研究了脱硫 石膏掺量对混凝土性能的影响。 2 实 验 1 1 实验原 料 实验用水泥为拉法基瑞安硅酸盐 P 0 4 2 5水 泥 ； 脱硫石膏取 自武汉钢铁集 团公司自备电厂 ； 标准 砂取 自厦门艾思欧标准砂有限公司； 中砂、 碎石产自 北京怀柔朝白河 ； 外加剂为北京慕湖牌 U N F一5型 萘系减水剂。脱硫石膏的化学成分见表 l 。 表 1 脱硫石膏的化学成分 用 L SP O P ( 1 i t ) 型激光粒度分析仪测定脱硫 石膏粉的粒度 ， 结果表明： 该脱硫石膏粒径主要分布 在 l 一 2 1a m和 3 O一 5 0 ta n 两个粒径范围， 粒径小于 2 0 1g n 的颗粒约占6 0 。而水泥颗粒的粒径在 7 2 0 0 p n ， 所以脱硫石膏颗粒比水泥颗粒粒径更细。 依据G B 6 5 6 6 2 0 0 1 建筑材料放射性核素限 量 标准对脱硫石膏放射性进行了检测， 结果表明 收稿 日期： 2 0 0 9 4 ) 7 - 1 6 作者简介 i X 平( 1 9 7 5一 ) ， 女 ， 硕士， 讲师。 脱硫石膏的放射性指标符合建筑主体材料指标要 求。 1 2 混凝土工作性的测定 分别用 1 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5 和3 0 的脱硫石 膏替代水泥， 按照 G B T 5 0 0 8 0 2 0 0 2 ( 普通混凝土 拌合物性能试验方法标准 测定混凝土的工作性。 混凝土实验配合比见表2 。 第1 期 谭 平 等 ： 脱 硫 石 膏 掺 量 对 氓 凝 土 性 能 的 影 响 ： ! ! ： 注 ： 胶凝材料的质量指水泥与脱硫石膏的质量之和 ， 减水剂和脱硫 石膏掺量为胶凝料 的重量百分 比。 1 3 硬化 混凝 土强度 的测 定 按照 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ( 普通混凝土力学性能 试验方法标准， 测定 表 2中硬化混凝 土 的强度。 成型脱模后的试件在标准养护条件 ( 2 01 ) 、 相 对湿度 9 0 下养护 ， 分别取 3 d 、 7 d 、 2 8 d和 6 0 d龄 期的试块测定抗压强度。 2 结果与分析 2 1 不同脱硫石膏掺量对混凝土工作性的影响 脱硫石膏替代 1 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5 和 3 0 水 泥量时， 新拌混凝土工作性测定结果见表 3 。 由表 3可知 ， 随着脱硫石膏掺量的增加 ， 混凝土 表 3 新拌混凝土工作性 流动性先呈增加趋 势， 当掺量超过 2 0 以后 ， 流动 性又呈减小趋势 ； 而混凝 土粘聚性和保水性略有变 差。但混凝土总体工作性能合格 ， 可以用于一般建 筑工程和道路工程施工。 用颗粒形态效应解释 ： 微米级脱硫石膏颗粒形 态近似于球状玻璃微珠 ， 大量脱硫 石膏超细颗粒填 充在水泥颗粒之间起到一定 的润滑作用 ， 同时球状 玻璃微珠形态大大减小了新拌混凝土的内摩擦角和 粘滞系数， 从而增大 了混凝土 的流动性 l 6 ； 但随着 脱硫石膏掺量继续增加 ， 其 比表面积增大 ， 需水量增 大 ， 所以混凝土流动性下降 。 2 2 不同脱硫石膏掺量对混凝土强度的影响 脱硫石膏替代 1 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5 和 3 0 水 泥量时， 硬化混凝土抗压强度测定结果见表 4 。 由表 4可知 ， 随着脱硫石膏掺量增加 ， 混凝土各 龄期强度减小； 当掺量大于 1 0 后， 混凝土 2 8 d强 度均小于3 0 M P a ， 但 6 0 d 强度均能达到3 0 M P a ； 另外 混凝土各龄期观察不到膨胀率。由此可知， 脱硫石 表 4硬化混凝土抗压强度 膏掺量不大于 3 0 时， 可以配制 C 3 0混凝土 ， 能够 用于一般建筑工程和道路工程施工。 用微骨料效应解释 ： 混凝土在微观结构上是非 匀质体 ， 理论上 ， 粗骨料的空隙由细骨料填充， 细骨 料的空隙由水泥浆填充 ， 水泥颗粒的空隙则 由水 和 水泥水化产物及毛细孑 L 填充。由于要满足混凝土施 工和易性的要求， 实际用水量比水泥水化理论需水 量多得多 ， 再加上水泥在很长一段时间 内不可能完 全水化， 因此， 混凝土中存在大量凝胶孔和毛细孔。 4 8 矿产综合利用 2 0 1 0钽 孔隙率占凝胶体 的 2 5 3 0 。而脱硫石膏颗 粒具有极小的粒径 ， 在水泥水化过程 中， 均匀分散于 孔隙和凝胶孔中， 起到填充毛细管及孔隙裂缝的作 用 ， 改善了孔结构 ， 提 高了混凝土 的密实度 J 。另 一 方面， 未参与水化 的脱硫石膏颗粒分散于凝胶体 中， 起到骨架作用 ， 进一步优化 了凝胶 结构 ， 改善 了 粗细骨料之间的粘结性能， 保证 了混凝土强度 。 3 结 论 1 脱硫石膏掺量在 3 0 以内时 ， 混凝土工作性 和强度均符合 C 3 0混凝土标准 ， 可 以用于一般建筑 工程和道路工程。 2 掺脱硫石膏的混凝土早期强度发展较快 ， 后 期强度增长缓慢 ， 各龄期强度相对减小。大量的脱 硫石膏超细颗粒均匀分散在浆体中， 填充并细化了 毛细孔和孔隙 ， 提高了混凝土密实度 。另一方面， 未 参与水化的脱硫石膏颗粒分散 于凝胶体中， 起到骨 架作用 ， 进一步优化了凝胶结构 ， 改善了与粗细骨料 之间的粘结性能， 保证了混凝土强度。 3 脱硫石膏掺量在 1 5 以内时 ， 能改善混凝土 流动性 ； 而当掺量增加到 2 0 后 ， 混凝 土需水量增 加， 流动性下降。脱硫石膏的球状玻璃微珠起润滑 作用 ， 减小 了新拌混凝土的内摩擦角和粘滞系数， 增 大了混凝的流动性 ； 但随着脱硫石膏掺量增加， 其 比表面积增大 ， 需水量增大 ， 混凝土流动性下降。 参考文献 ： 1 袁润章胶凝材料学( 第二版) M 武汉： 武汉工业大 学出版社， 1 9 9 6 2 尹维新洪彩霞烟气脱硫石膏的基本性能分析及应用 发展 J 应用技术， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ： 6 4 6 6 3 杨瑞海， 陆文雄 ， 余淑华 ， 等脱硫粉刷石膏的微观分析 J 粉煤灰， 2 0 0 6 ， 1 6 ( 4 ) ： 1 61 9 4 石懿， 杨培岭， 张建国， 等利用 S A R和 p H分析脱硫石 膏改良碱( 化) 土壤的机理 J 灌溉排水学报， 2 0 0 5 ， 2 4 ( 4 ) ： 5 8 5 陈云嫩， 梁礼明低成本充填胶凝材料的开发研究 J 有色金属 ， 2 0 0 4 ， 5 6 ( 5 ) ： 1 21 3 ， 1 6 6 严捍东新型建筑材料教程 M 北京： 中国建材工业出 版社 ， 2 0 0 8 7 刘娟红， 宋少民粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料混凝 土抗渗及抗 冻性能 的影响 J 硅酸盐学报， 2 0 0 5 。 3 3 ( 4 ) ： 5 2 8 5 3 2 8 阎培渝， 张庆欢含有活性或惰性掺合料的复合胶凝材 料硬化浆体的微观结构特征 J 硅酸盐学报， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 2 ) ： 1 4 9 41 4 9 5 9 刘振东 ， 雷文， 刘家祥， 等废渣黄石膏配制胶结材和混 凝土的研究 J 矿产综合利用， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 3 9 4 2 Th e I n flue nc e o f Do s a g e o f t he De s u l ph ur i z e d Gy p s um o n Co n c r e t e Fu n c t i o n TAN Pi n g ，W ANG Ha i y u n ( 1 B e i j i n g J i n g b e i V o c a t i o n a l C o l l e g e ， B e i j i n g ，C h i n a 2 B e i j i n g H u a i x i n B u i l d i n g Ma t e r i al C o L t d ， B e i j i n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e i n fl u e n c e o f d o s a g e o f t h e d e s u l p h u r i z e d g y p s u m o n c o n c r e t e f u n c t i o n i s s t u d i e d T e s t r e s u l t s i n d i e a t e d t h a t w h e n the d o s a g e o f d e s u l p h u r i z e d g y p s u m i s wi t h i n 3 0 ， the wo r k a b i l i t y a n d s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e a lc e u p t o s t a n d a r d o f the C 3 0 Wh e n the d o s a g e o f t h e d e s u l p h u r i z e d gyp s u m i s w i thi n 1 5 ， the l i q u i d i ty o f c o n c r e t e c a n b e i mpr o v e d Ho we v e r ， whe n the d o s a g e o f d e s u l p h u r i z e d g y ps um i s i nc r e a s e d t o 2 0 a n d a b o v e。 the wa t e r r e qu i r e me n t o f c o n c r e t e i s i n c r e a s e d a n d t h e l i q u i d i t y o f c o n c r e t e i s p r o g r e s s i v e l y d e c r e a s e d Wi t h the d o s a g e o f d e s u l p h u r - i z e d g y ps u m i s i n c r e a s e d， the s t r e n g t h o f the h a r d e ne d c o nc r e t e i s q u i c k l y d e v e l o p e d d u ring t he e a r l i e r a g e a n d the s tr e n g t h i s s l o w l y d e v e l o p e d d u r i n g the l a t e r a g e， a n d w h o l e s t r e n g t h Va l u e i s r e l a t i v e l y d e c rea s e d T h e c o n c r e t e w i th the 3 0 d e s u l l I h u r i z e d gyp s u m c a n b e u s e d f o r t h e g e n e r a l b u i l d i n g e n g i n e e ri n g a n d r o a d e n g i n e e ri n g Ke y wo r d s： De s u l p h u r i z e d g y ps u m ；Co n c ret e；Fu n c t i o n