1、复合外加剂对氟石膏制品强度和泛霜效果影响的研究1 前言复合外加剂对氟石膏制品强度和泛霜效果影响的研究许红升张锦峰李国忠(济南大学材料科学与工程学院,济南 250022)【摘要】通过在氟石膏中掺加不同外加激发剂和保水剂,使原本水化活性极低的氟石膏具备较强的水化活性,在保证强度的基础上,达到制品对粉刷石膏性能的要求.实验表明,外加剂的种类和掺量对氟石膏的强度和泛霜效果有较大影响,合适的复合外加剂对氟石膏的活性激发和泛霜现象的抑制有明显的效果.【关键词】氟石膏;外加剂;抗压强度;泛霜氟石膏是氢氟酸制备过程中的副产品.全国无水 HF 产量每年约为 6.5 万 t,而制造每吨 HF 产生氟石膏约 3.5
2、t,总计氟石膏产生量约 23 万 t/年.氟石膏(CaSO4)因难溶于水,水化缓慢,凝结能力差,且不具有早期强度,吸水率大,软化系数小,吸水后的强度保留率低.不能满足建材制品生产的要求,故不能直接用于建材制品的生产.目前,部分氟石膏用作水泥的外加剂.而大部分氟石膏在稍加中和处理后作为一种固体废弃物堆存.不仅占用土地.还污染土壤和地下水环境.如果通过某些措施来激发氟石膏的活性.提高其强度和耐水性能.将改性后的氟石膏应用于生产中,既有利于保护环境,又能节约能源和资源.符合我国可持续发展战略.本实验通过在氟石膏中掺加不同外加激发剂和保水剂,制成标准试件,研究不同外加剂对其强度和泛霜效果的影响,达到指
3、导实际生产应用的目的.2 原料及实验方法2.1 原材料氟石膏:本实验所使用的氟石膏是山东某化工厂提供的,其化学成分,组成及水化凝结实验见表 1,表 2.氟石膏的 X 一线衍射图见图 1.从表 1,表 2 可以看出,氟石膏中无水石膏(CaSO4)的纯度很高,可达 94.92%,还有少量未反应完全的CaF2.对图 1 氟石膏的 Xray 分析表明.氟石膏的主要物相组成为型无水石膏(A),还有少量的二水硫酸钙和氟化钙.外加剂(JF):石膏,42.5 级普通硅酸盐水泥,硫盐类激发剂,减水剂 A 和保水剂 B,除减水剂 A 和保水剂 B为实验室自行配制外,其余外加剂均购自市场.2.2 配合比表 1 氟石
4、膏的化学成分组分 Ca0SO3Al2O3C2O含量(%)40.2357.14O.35l_63O.6o表 2 氟石膏的组成组成 CaS04CaF2CaO【CaSO?2H20AlsO3含量(%)94.921.630.2112.87O.35蜀 lll-.i 鎏-l; 茎 l 一L.L上图 1 氟石膏的)(一线衍射图?32?2005z11 期材本实验所采用的水灰比均为 0.32.外加剂配合比见表 3.按组分不同共分 4 类,其,gJF.JF4 为 I 类,同样,JF 一 JF6,JI17 一 IJF9,JF.一 JF 为,类;掺量为氟石膏质量的百分比.表 3 复合外加剂配合比 f%】石膏 KO42.5
5、 级减水剂保水剂类名称水泥 ANa04 掺量 BJFl4.50.510.00.515.5JF23.50.56.00.510.5IJF33.50.66.00.210.3JF44.00.16.00-310.4JF56.04.00.20.210.2JF69.06.00.80.416.2JF76.00.60.90-37.8JF86.00.40.50.17.0JF92.O0.20.10-32.6JFl04.00-36.00.60.211.1JFll8.00.26.00.10.114.4JF 他 6.00.16.00.10.112_32.3 实验方法对氟石膏粉料进行物理方面的处理:将氟石膏粉料堆置 f 厚
6、度为 10mm),置于电热干燥箱中进行煅烧,在105C 恒温下 2h 后取出,于空气中自然冷却,经干式球磨机粉磨 45rain 至 240 目筛筛余4%.实验根据粉刷石膏 JC/r5173 的规定制作试样,并进行凝结时间及强度的检测.表 4 氟石膏的水化凝结实验初凝终凝 3d 抗折强度 3d 抗压强度吸水率软化系数(rain)fInin1(MPa)(MPa)(%)103515090.581.1338.760.43表 5 掺加不同复合外加剂(JF)氟石膏性能实验结果试样 JF 名称初凝终凝 3d 抗折 3d 抗压泛霜程度编号 fmin1(rain)fMPa)(MPa)1JFl1141243-35
7、21.25 严重2JF21301513.114.32 严重3JF31752054.7419.50 中等4JF41021425.229.06 严重5Jr,1301572-2513.o6 中等6JF6751022.654.44 中等7JF71281674_3515.69 中等8JF81o31264.9516.44 中等9JF91101453.759.68 无10JFl01201502.255.50 轻微11JFI1701oo2.6013.13 中等12jFl2l151372.4010.75 中等3 实验结果f1)氟石膏的水化凝结实验见表 4.从表 4 中数据可以看出.所使用的氟石膏粉料有一定的水化
8、能力,但其水化速度很慢,凝结时间很长,强度也不高,吸水率大,软化系数较小,吸水后的强度保留率低.不能满足建材制品质量的要求.f2)掺加不同复合外加剂后氟石膏性能的实验结果见表 5.由表 5 可知.抗折强度最低已经达到 2.25MPa,最高可达 5.2MPa;而抗压强度则最低达 N4.44MPa,最高达到29.06MPa.可见,复合外加剂的激发效果是明显的.4 结果分析为了便于比较,笔者根据表 5 绘制出不同种类复合外加剂(JF)对氟石膏性能影响的折线图,图 2 表示不同复合外加剂对氟石膏凝结时间的影响,图 3 表示不同复合外加剂对氟石膏强度的影响.JF 编号图 2 不同复合外加剂对氟石膏凝结时间的影响由图 2 可以看出,掺加 JF,的氟石膏的初凝时间接近 3h,掺加其他复合外加剂的氟石膏的初凝时间都在lh2h 间波动,初终凝时间间隔不大,均符合粉刷石膏对凝结时间的要求.从凝结时间上看,这几种复合外加剂均起到了很好的激发效果.JF 编号图 3 不同复合外加剂对氟石膏强度的影响2005“期?33?一 u1)苣营姆
