再生建筑石膏水化硬化及影响因素研究

发布时间：2020-04-14 15:11

【摘要】：半水石膏水化可生成二水石膏,二水石膏经过煅烧可再生成半水石膏,可以实现石膏资源的循环再生利用。由于对再生建筑石膏的基本性能、水化硬化规律缺乏基础研究,再生建筑石膏利用很少,造成了极大的浪费。再生建筑石膏性能劣化严重,与原生建筑石膏的水化硬化规律存在不同,因此搞清楚再生建筑石膏的水化硬化规律及影响因素,对再生建筑石膏的利用有很大的理论价值和现实指导意义。本文对原生建筑石膏与再生建筑石膏的水化硬化规律进行了对比研究,探讨了煅烧温度、pH值和粒径对再生建筑石膏水化硬化性能的影响。再生建筑石膏粉体性能差,细颗粒较多,标稠需水量大,凝结时间大幅度延长,强度显著降低,降幅达49%-53%,吸水率增大。再生建筑石膏的峰值温度和前期累积放热量降低,但是最终累积放热量无明显区别,放热速率提高。再生建筑石膏前期水化率较低,但是最终水化率与原生建筑石膏无区别,都接近100%。再生建筑石膏溶解析晶较慢,液相离子浓度和过饱和度随着水化进程逐渐降低,早期过饱和度低于原生建筑石膏。通过SEM、压汞技术和粒径分析对再生建筑石膏的微观形貌、孔结构特征和粒径分布进行了研究,结果表明,再生建筑石膏晶体形貌劣化,晶体尺寸粗化,呈团簇状分布,长径比减小,孔隙率大;孔径粗化,大孔占比明显增多,平均孔径、最可几孔径增大;再生建筑石膏粒径分布不均匀,分布较窄。再生建筑石膏具有易磨性,粉体比表面积大,导致水膏比急剧上升。再生建筑石膏的过饱和度降低,半水石膏溶解速率和二水石膏析出速率减慢,使再生建筑石膏凝结时间延长,水化峰值温度降低。再生建筑石膏的长径比减小,晶体搭接强度减弱,晶体接触点减少,平均孔径和孔隙率增大,导致硬化体强度严重降低。研究了煅烧温度对再生建筑石膏水化硬化的影响,在180℃时制备的再生建筑石膏的强度最高,峰值温度最大,累积放热量和最终水化率最大,但是凝结时间超过国家标准GB/T9776-2008《建筑石膏》中的要求,标稠需水量达0.83。采用SEM技术对微观形貌进行研究,发现180℃时的二水石膏晶型为典型的二水石膏针状晶体形貌,晶体搭接紧密。研究了pH值对再生建筑石膏水化硬化的影响,发现pH值的改变起到促凝作用,缩短了再生建筑石膏扩展度和凝结时间。增大了峰值温度、累积放热量和前期水化率,但最终水化率无明显区别。pH值大于7时对强度起增强作用,晶型以针状为主,出现了六方板状的氢氧化钙,使晶体接触点增多,搭接强度增加。研究了粒径对再生建筑石膏水化硬化的影响,发现堆积密度和比表面积随着粒径减小而增大,扩展度随着粒径减小而减小。峰值温度、累积放热量、放热速率和早期水化率随着粒径的减小而增大,但最终水化率无明显区别,都接近100%。随着粒径的增大,长径比明显减小,晶型由针状转变为板状和短柱状,晶体劣化严重,孔隙率增大,强度减小。
【图文】：

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材料弃石膏与天然石膏相比较，它含有不同种类的外加剂和掺合料，但主水石膏。为了消除外掺材料对再生建筑石膏水化硬化的影响，本次实城原生石膏矿来制备再生石膏，应城原生石膏矿呈白色纤维状，，其二在 95%左右，为特级石膏，化学成分如表 2.1 所示。表 2.1 天然石膏的化学成分（wt%）Table 2.1 Chemical composition of natural gypsum然石膏 SO3CaO SiO2Al2O3Fe2O3MgO 分（%） 45.68 32.40 0.93 0.4 0.21 0.12 原生石膏做了晶体形貌分析，如图 2.1 所示，原生石膏的晶体结构完，晶体搭接紧密，空隙很少。

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重庆大学硕士学位论文 2 原材料与试验方法2.2 试验方法2.2.1 再生建筑石膏制备方法采用型号 100×60 的鄂式破碎机将原生石膏矿破碎，放入球磨机中粉磨 5min，得到二水石膏粉体，经过煅烧（2cm 厚物料在 180℃下煅烧 3h）、陈化（2d）等工艺，得到原生建筑石膏，在标准稠度用水量下水化硬化，得到原生二水石膏，待其完全水化硬化后放置在温度为（45±2）℃的烘箱中，烘至恒重。将完全烘干的原生二水石膏块按照上述工艺经破碎、粉磨、煅烧、陈化，得到再生建筑石膏，用于本次实验的研究，制备流程图如图 2.2。在研究温度对再生建筑石膏水化硬化的影响时，除煅烧温度外其余工艺保持一致。球磨机为 500×L500 实验球磨机。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ177.377

【参考文献】