天然石膏對鈦石膏的模擬試驗及其改性研究.pdf

1、鈦石膏作為一種替代天然石膏的石膏資源，是一項寶貴財富，雖然在水泥緩凝劑及輕質(zhì)墻體材料中得到了一定應用，但是由于其水化活性比較差，強度難以被激發(fā)而被當作垃圾處理，成為應用程度最小、應用范圍最窄的工業(yè)副產(chǎn)石膏。本課題基于形態(tài)組成模擬法，探索導致鈦石膏標稠用水量大、力學強度低的原因，并在此基礎上，采用物理、化學兩種改性方法激發(fā)鈦石膏活性，改善鈦石膏物理性能，將其應用于建材領域，為進一步促成鈦石膏的資源化應用開拓新途徑。
　　采用粒度分析

2、儀、X射線熒光光譜儀等儀器研究了天然石膏與鈦石膏的物理形態(tài)與化學組成的區(qū)別。測試結果表明，鈦石膏的粒徑分布范圍相對天然石膏要窄，平均粒徑比天然石膏小；鈦石膏中 Fe、Al、Si等雜質(zhì)元素含量均高于其在天然石膏中含量，尤其是鈦石膏中 Fe元素含量比天然石膏要大得多；鈦石膏與天然石膏的物理性能差別較大，其中鈦石膏的標稠用水量是天然石膏的2.57倍，凝結時間明顯偏長，2h力學強度極小，根本無法達到GB/T9776-2008《建筑石膏》的標準要

3、求。
　　通過控制粉磨所用時間，得到粉磨石膏系列，經(jīng)粒度分析發(fā)現(xiàn)，粉磨時間為40min的試樣比表面積、平均粒徑以及顆粒級配情況和鈦石膏基本一致，達到形態(tài)模擬鈦石膏(以下簡稱MTG)的狀態(tài)；MTG的標稠用水量相對于天然石膏略有增加，但其僅為鈦石膏標稠用水量的3/5；同時，MTG的初、終凝時間相對于天然石膏分別延長了6min、8min，但比鈦石膏的初、終凝時間分別短了14min、24min；MTG的2h抗折抗壓強度相對于天然石膏分別降

4、低了31.27％以及13.87%，但是仍與鈦石膏存在明顯差距，其2h抗折抗壓強度分別比鈦石膏高198.15%、134.78%。這表明石膏物理形態(tài)對石膏水化硬化體的物理性能存在一定影響，但其并非導致鈦石膏性能差的決定性因素。
　　在 MTG的基礎上，依次遞加2.69%二氧化硅、1.23%氧化鋁、13.01%氧化鐵以及17.39%氫氧化鐵得到化學組成模擬鈦石膏(以下簡稱CTG)。試驗結果表明，依次摻加二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵并未引起試

5、樣物理性能明顯變化，而氫氧化鐵摻加到MTG中，試樣的物理性能發(fā)生顯著變化。單摻氫氧化鐵時，MTG的物理性能亦發(fā)生了顯著變化。氫氧化鐵摻量為17.5%時，試樣的標稠用水量為149.8%，初終凝時間分別為27min、55min，2h抗折、抗壓強度分別為0.295MPa以及0.759MPa，與鈦石膏的物理性能基本一致，由此判斷導致鈦石膏物理性差的因素是氫氧化鐵。
　　針對影響因素對鈦石膏進行了物化激發(fā)，實驗結果表明，鈦石膏的最佳煅燒溫度

6、為180℃，此時試樣的標稠用水量相對于100℃煅燒的試樣下降了15.8%，初終凝時間分別縮短了27min、39min；2h抗折抗壓強度分別為0.46MPa、0.91MPa。經(jīng)酸洗改性，鈦石膏試樣的標稠用水量、初終凝時間、2h抗折抗壓強度均發(fā)生明顯改善，其中標稠用水量降低了10.73%，初終凝時間分別縮短了30.43%、19.61%，2h抗折抗壓強度分別提高了21.96%、70.20%。萘系減水劑對鈦石膏的減水效果最好，其最佳摻量為3.0

7、%。經(jīng)正交實驗確定了復配激發(fā)劑的最佳配比為：硫酸鈉0.5%、生石灰2.5%、激發(fā)劑K1.5%，此時鈦石膏試樣的物理性能指標如下：標稠用水量80.2%，初終凝時間分別為4min、10min，2h抗折抗壓強度分別為1.63MPa、3.17MPa，基本達到GB/T9776-28《建筑石膏》的標準要求。
　　最后，研究制備了鈦石膏發(fā)泡材料，研究了雙氧水、穩(wěn)泡劑H以及復合防水劑對鈦石膏發(fā)泡材料性能的影響，確定了其最佳原料配比為：雙氧水5%，