脫硫石膏是含硫燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)細(xì)石灰或石灰石粉料漿進(jìn)行脫硫凈化處理得到的工業(yè)副產(chǎn)石膏，其化學(xué)組成與天然二水石膏相同，以CaSO4·2H2O為主。目前我國發(fā)電方式仍以燃煤發(fā)電為主，其中煤炭在火力發(fā)電過程中排放的SO2占我國年排放量的50% 以上。二氧化硫的大量排放造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，利用煙氣脫硫技術(shù)生成脫硫石膏是解決燃煤相關(guān)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要舉措。據(jù)不完全統(tǒng)計, 我國濕狀脫硫石膏的排放量已超過9000萬t/a，且脫硫石膏的處理方式以堆放為主，不僅占用土地，還造成巨大的資源浪費(fèi)。
石膏具有輕質(zhì)、降噪、防火、保溫隔熱等功能，可用于水泥生產(chǎn)、建筑石膏生產(chǎn)、裝飾工程等領(lǐng)域。目前已有眾多學(xué)者對粉刷石膏進(jìn)行了研究，研究表明，石膏抹灰材料具有微膨脹性、良好的和易性及可塑性，可取代傳統(tǒng)抹灰材料應(yīng)用于室內(nèi)墻面裝修。徐建軍等研究表明，脫硫石膏可用于制作輕質(zhì)墻體材料。葉蓓紅等研究表明，利用脫硫石膏生產(chǎn)的粉刷石膏可用于外墻內(nèi)側(cè)、內(nèi)隔墻及頂棚的抹灰層，同時可解決傳統(tǒng)抹灰砂漿起殼、開裂等質(zhì)量通病。輕質(zhì)抹灰石膏是一種新型環(huán)保抹灰材料，以半水石膏為主要膠凝材料，通過添加輕質(zhì)骨料、外加劑等制得，相比傳統(tǒng)水泥抹灰材料，具有不易開裂、粘結(jié)性好、收縮性好、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。利用脫硫石膏生產(chǎn)半水石膏不僅解決了天然建筑石膏資源匱乏的問題，也能實(shí)現(xiàn)脫硫石膏的資源化利用，并達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目地。因此本文在脫硫石膏研究的基礎(chǔ)上，通過測試不同石膏粉摻量、輕骨料摻量、緩凝劑摻量及纖維素醚摻量時輕質(zhì)抹灰脫硫石膏的凝結(jié)時間、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，研究影響輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿性能的因素，為輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的發(fā)展提供理論依據(jù)。
1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

脫硫石膏粉：經(jīng)煙氣脫硫技術(shù)生產(chǎn)、煅燒所得的半水石膏，其基本性能見表1。輕骨料：采用?；⒅?，其基本性能見表2。?；⒅榘摧p質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿質(zhì)量比例計，摻入比例為4%、8%、12%、16%。

緩凝劑：采用檸檬酸鈉，化學(xué)分析純試劑，由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。檸檬酸鈉按輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿質(zhì)量比例計，摻入比例為0、0.1%、0.2%、0.3%。纖維素醚：采用羥丙基甲基纖維素（HPMC），粘度為400，由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。HPMC 按輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿質(zhì)量比例計，摻入比例為0、0.1%、0.2%、0.4%。
1.2 試驗(yàn)方法脫硫石膏的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與凝結(jié)時間參照GB/T17669.4-1999《建筑石膏凈漿物理性能的測定》進(jìn)行，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的凝結(jié)時間參照GB/T 28627-2012《抹灰石膏》進(jìn)行。脫硫石膏的抗折、抗壓強(qiáng)度參照GB/T9776-2008《建筑石膏》進(jìn)行，成型尺寸為40mm×40mm×160mm 的試件，分別測定2h 強(qiáng)度和絕干強(qiáng)度。輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度參照GB/T 28627-2012《抹灰石膏》進(jìn)行，分別測定自然養(yǎng)護(hù)1d、28d 的強(qiáng)度。
2 結(jié)果與討論

2.1 石膏粉摻量對輕質(zhì)抹灰脫硫石膏力學(xué)性能的影響

石膏粉、石灰石粉與輕骨料總用量為100%，固定輕骨料及外加劑用量不變，當(dāng)石膏粉摻量為60%、70%、80%、90% 時，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度結(jié)果見圖1。

圖 1 石膏粉摻量對輕質(zhì)抹灰脫硫石膏力學(xué)性能的影響

由圖1 可知，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度均隨齡期的增長而增長，說明石膏的水化程度隨著齡期增長而更加充分。隨著脫硫石膏粉的增加，輕質(zhì)抹灰石膏的抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度整體呈上漲的趨勢，但是增加幅度較小，28d 時的抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)尤為明顯。1d 齡期時，摻有90% 石膏粉的抗折強(qiáng)度相比摻有60% 石膏粉的抗折強(qiáng)度增長了10.3%，對應(yīng)的抗壓強(qiáng)度增長了10.1%。28d 齡期時，摻有90% 石膏粉的抗折強(qiáng)度相比摻有60% 石膏粉的抗折強(qiáng)度增長了8.8%，而對應(yīng)的抗壓強(qiáng)度增長了2.6%。綜上可得，石膏粉摻量對抗折強(qiáng)度的影響大于抗壓強(qiáng)度。

2.2 輕骨料摻量對輕質(zhì)抹灰脫硫石膏力學(xué)性能的影響石膏粉、石灰石粉與輕骨料總用量為100%，固定石膏粉及外加劑用量不變，當(dāng)玻化微珠摻量為4%、8%、12%、16% 時，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度結(jié)果見圖2。

圖2 玻化微珠摻量對輕質(zhì)抹灰脫硫石膏力學(xué)性能的影響

由圖2 可知，同一齡期下，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度均隨?；⒅閾搅康脑黾佣档汀＿@是因?yàn)椴；⒅閮?nèi)部多為空心結(jié)構(gòu), 自身強(qiáng)度低, 從而使得輕質(zhì)抹灰石膏砂漿的抗折及抗壓強(qiáng)度降低。1d 齡期時，摻有16% 石膏粉的抗折強(qiáng)度相比摻有4% 石膏粉的抗折強(qiáng)度減少了35.3%，對應(yīng)的抗壓強(qiáng)度減少了16.3%。28d 齡期時，摻有16% 石膏粉的抗折強(qiáng)度相比摻有4% 石膏粉的抗折強(qiáng)度減少了24.6%，而對應(yīng)的抗壓強(qiáng)度只減少了6.0%。綜上可得，?；⒅閾搅繉拐蹚?qiáng)度的作用大于對抗壓強(qiáng)度的作用。
2.3 緩凝劑摻量對輕質(zhì)抹灰脫硫石膏凝結(jié)時間的影響石膏粉、石灰石粉與輕骨料總用量為100%，且固定石膏粉、石灰石粉、輕骨料及纖維素醚用量不變，當(dāng)檸檬酸鈉摻量為0、0.1%、0.2%、0.3% 時，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的凝結(jié)時間結(jié)果見圖3。

圖 3 緩凝劑摻量對輕質(zhì)抹灰脫硫石膏凝結(jié)時間的影響

由圖3 可知，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的初凝時間及終凝時間均隨檸檬酸鈉摻量的增加而增加，但凝結(jié)時間的增長量較小，檬酸鈉摻量為0.3% 時，初凝時間延長了28min，終凝時間延長了33min。凝結(jié)時間延長可能的原因是：脫硫石膏的表面積較大，可吸附石膏顆粒周圍的緩凝劑，從而降低石膏的溶解速率，并抑制石膏的結(jié)晶，導(dǎo)致石膏漿體無法形成牢固的結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)而延長石膏凝結(jié)時間。
2.4 纖維素醚摻量對輕質(zhì)抹灰脫硫石膏力學(xué)性能的影響石膏粉、石灰石粉與輕骨料總用量為100%，且固定石膏粉、石灰石粉、輕骨料及緩凝劑用量不變，當(dāng)羥丙基甲基纖維素?fù)搅繛?、0.1%、0.2%、0.4% 時，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度結(jié)果見圖4。

圖 4 纖維素醚摻量對輕質(zhì)抹灰脫硫石膏力學(xué)性能的影響

由圖4 可知，1d 齡期時，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗折強(qiáng)度隨羥丙基甲基纖維素?fù)搅康脑黾映氏仍龊鬁p的趨勢；28d 齡期時，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗折強(qiáng)度隨羥丙基甲基纖維素?fù)搅康脑黾映氏葴p后增再減的趨勢。當(dāng)羥丙基甲基纖維素?fù)搅繛?.2% 時，抗折強(qiáng)度達(dá)到最大，且超過纖維素?fù)搅繛? 時對應(yīng)的強(qiáng)度。不論1d 或28d 齡期時，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗壓強(qiáng)度均隨羥丙基甲基纖維素?fù)搅康脑黾映识鴾p少，且28d對應(yīng)的下降趨勢更明顯。這是因?yàn)槔w維素醚具有保水、增稠的功效，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量會隨著纖維素醚摻量的提高而增加，導(dǎo)致漿體結(jié)構(gòu)的水灰比增大，從而降低石膏試件的強(qiáng)度。

3 結(jié)論（1）脫硫石膏的水化程度隨著齡期增長而更加充分。隨著脫硫石膏粉摻量的增加，輕質(zhì)抹灰石膏的抗折及抗壓強(qiáng)度整體呈上漲趨勢，但上漲幅度較小。（2）隨著玻化微珠摻量的增加，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度均隨之減小，但?；⒅閾搅繉拐蹚?qiáng)度的影響大于抗壓強(qiáng)度。（3）隨著檸檬酸鈉摻量的增加，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的初凝時間及終凝時間均隨之延長，但檸檬酸鈉摻量較小時，對凝結(jié)時間的影響不是很明顯。（4）隨著羥丙基甲基纖維素?fù)搅康脑黾?，輕質(zhì)抹灰脫硫石膏砂漿的抗壓強(qiáng)度隨之減小，但抗折強(qiáng)度在1d 時呈先增后減的趨勢，在28d 時呈先減后增再減的趨勢。

作者：金 天，江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計院

河南潔源新型建筑材料有限公司是一家專業(yè)從事工業(yè)固體廢棄物資源化綜合利用和石膏基建材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和施工為一體的高科技企業(yè)，河南省脫硫石膏深加工企業(yè)、全國石膏行業(yè)優(yōu)秀企業(yè)、石膏協(xié)會副理事長單位、18項核心技術(shù)專利、三項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂主編單位、萬科A級供應(yīng)商。

所生產(chǎn)的輕質(zhì)抹灰石膏ph值接近中性，對人體無害。且生產(chǎn)過程中所有添加劑均為環(huán)保物質(zhì)，不會釋放甲醛等揮發(fā)性有機(jī)物。

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