郝維維，王洪剛，吳守民

（勝利油田營(yíng)海實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 東營(yíng) 257087）

脫硫石膏在混凝土中的應(yīng)用探討

郝維維，王洪剛，吳守民

（勝利油田營(yíng)海實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 東營(yíng) 257087）

本文探討脫硫石膏在混凝土中應(yīng)用的可行性，開發(fā)脫硫石膏的使用途徑，研究脫硫石膏在混凝土中的作用機(jī)理。試驗(yàn)表明：適量脫硫石膏直接摻入混凝土，能夠減少混凝土的坍損，增強(qiáng)混凝土的力學(xué)性能，有助于改善混凝土的耐久性。因此，脫硫石膏以適當(dāng)比例直接用于混凝土中是可行的，可以提高混凝土品質(zhì)，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。

脫硫石膏；坍損；強(qiáng)度；耐久性

0　引言

脫硫石膏是電廠煙氣濕法脫硫的副產(chǎn)品，其成分與天然石膏基本相同，純度和細(xì)度更高。前期在我廠的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，作為調(diào)凝劑是水泥生產(chǎn)的主要輔料之一，在水泥中摻入 3%～4% 的脫硫石膏，能有效調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間、增強(qiáng)水泥的強(qiáng)度，利用脫硫石膏生產(chǎn)石膏砌塊，粉刷石膏和紙面石膏板，效果也比較好。 2015 年，隨著水泥產(chǎn)能的下降，水泥調(diào)凝劑用量下降，石膏板生產(chǎn)量也逐漸下降，而發(fā)電廠煙氣脫硫的量沒有下降，也就是脫硫石膏的資源利用需要尋求新的使用途徑。基于混凝土中的膠凝材料只有水泥中摻加了調(diào)凝劑脫硫石膏，而超細(xì)粒化高爐礦渣粉在磨制時(shí)沒有摻加脫硫石膏，為了有效的調(diào)節(jié)礦粉中鈣鋁黃長(zhǎng)石（C2AS）和硅酸二鈣（C2S）的水化速度，減少混凝土的坍落度損失，我們以此為理論基礎(chǔ)，進(jìn)行驗(yàn)證。

1　試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方法

1.1原材料及配合比

（1）水泥：P·O42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，3 天強(qiáng)度26.4MPa，28 天強(qiáng)度 53.3MPa；

（2）粉煤灰：電廠的Ⅱ級(jí)粉煤灰，燒失量 6.5%，45μm篩余 19%，活性指數(shù) 0.78；

（3）減水劑：聚羧酸減水劑，減水率 22%；

（4）礦粉：使用未摻加石膏的 S95 級(jí)礦粉，比表面積為480m2/kg，28 天活性指數(shù) 102%；

（5）骨料：砂為機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)為 3.2，亞甲藍(lán)值為0.8，石粉含量 5.0%；石為混合石，5～16mm 和16～31.5mm按 1:1 搭配的石子；

（6）脫硫石膏：不同溫度烘干后的濕粉脫硫石膏，因其SO3含量在 40%，摻加 1.5%～2.5% 可控制總膠材 SO3含量增加 0.6%～1.0%。

1.1.1試驗(yàn)一：用常溫晾干的脫硫石膏制備混凝土（表 1）

表1　常溫晾干脫硫石膏配制混凝土及其性能

試驗(yàn)結(jié)論：（1）從狀態(tài)上看，摻加常溫晾干的脫硫石膏其保持水灰比不變，配比一致，代替量為總膠材的 1.5% 和2.5% 后，其流動(dòng)度比不摻加脫硫石膏的流動(dòng)度大。（2）從強(qiáng)度分析，摻加脫硫石膏后 7d 強(qiáng)度持平或略有上升，28d 有上升明顯，能夠提高 3～7MPa，摻加脫硫石膏為總膠材含量的 2% 時(shí)強(qiáng)度激發(fā)效果最好。

1.1.2試驗(yàn)二：用90℃烘干脫硫石膏制備混凝土（表 2）

表2　90℃烘干脫硫石膏配制混凝土及其性能

試驗(yàn)結(jié)論：（1）從狀態(tài)上看，摻加 90℃烘干的脫硫石膏同試驗(yàn)一方案一致，其坍落度變化不明顯。（2）從強(qiáng)度分析，摻加脫硫石膏后 7d 強(qiáng)度和 28d 的趨勢(shì)也不明顯。

1.1.3試驗(yàn)三：用180℃烘干脫硫石膏制備混凝土（表 3）

表3　180℃烘干脫硫石膏配制混凝土及其性能

表4　濕粉脫硫石膏配制混凝土及其性能

試驗(yàn)結(jié)論：（1）從狀態(tài)上看，摻加 180℃烘干的脫硫石膏同試驗(yàn)一方案一致，其坍落度有降低的趨勢(shì)。（2）從強(qiáng)度分析，摻加脫硫石膏 1.5% 的強(qiáng)度后 7d 強(qiáng)度和 28d 的趨勢(shì)也不明顯，摻加 2% 后 7d 強(qiáng)度下降，28d 強(qiáng)度有上升的趨勢(shì)。（注：B 組使用統(tǒng)一更換的另一批次水泥，在做分析時(shí)與 A組對(duì)比）

1.1.4試驗(yàn)四：用濕粉脫硫石膏制備混凝土（表 4）

試驗(yàn)結(jié)論：（1）從狀態(tài)上看，摻加濕粉脫硫石膏后，其坍落度有增加的趨勢(shì)，整個(gè)流動(dòng)度增加；凝結(jié)時(shí)間變化不大。（2）從強(qiáng)度分析，摻加總膠材量 2%～3% 的脫硫石膏后7 天強(qiáng)度能夠持平略有上升，28 天的強(qiáng)度上升趨勢(shì)明顯，提高2～4MPa。

從數(shù)據(jù)分析，各種脫硫石膏的效果中不經(jīng)烘干摻量在2%～3% 的效果最好。為此，考慮把在礦粉磨摻加脫硫石膏改為在混凝土生產(chǎn)上料時(shí)增加計(jì)量稱來進(jìn)行摻加。

2　試驗(yàn)結(jié)果探討

狀態(tài)分析：摻加脫硫石膏后，其流動(dòng)度比未加脫硫石膏的要好，平均坍落度提高 20～30mm，凝結(jié)時(shí)間基本不變（見圖 1、2）。

圖1　未加脫硫石

圖2　摻加脫硫石膏

強(qiáng)度分析：從直接摻加脫硫石膏的混凝土強(qiáng)度來看，28d普遍能提高 2～4MPa，這是因?yàn)槊摿蚴囝w粒細(xì)，粒徑一般在 30～60μm，溶解性較好，有利于其迅速參與反應(yīng)，與礦粉和水泥顆粒充分接觸，激發(fā)其活性，增加水化反應(yīng)，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的發(fā)展。

3　脫硫石膏在混凝土中的作用機(jī)理探討

脫硫石膏的加入，使得堿激發(fā)和硫酸鹽激發(fā)并存，促進(jìn)水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的形成，生成鈣釩石，這些水化產(chǎn)物填充于孔隙中，增加混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性，優(yōu)化了孔隙結(jié)構(gòu)，利于強(qiáng)度發(fā)展，并提高混凝土的耐久性。

4　結(jié)論

（1）脫硫石膏直接摻加在混凝土中比烘干后摻加效果明顯，摻加膠凝材料量的 2%～3%，達(dá)到膠凝材料體系中 SO3含量在 2.0%～2.5% 效果最好，使 28 天強(qiáng)度能夠穩(wěn)定提高2～4MPa。

（2）脫硫石膏的加入，使堿激發(fā)和硫酸鹽激發(fā)并存，促進(jìn)了水泥和摻合料的水化，提高混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性、耐久性。

（3）脫硫石膏在混凝土中適量的摻加是脫硫石膏綜合利用的一個(gè)途徑，能夠節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。

[1] 施惠生，蔡勇．脫硫石膏對(duì)礦渣水泥性能的影響[J]．水泥技術(shù)，2006,(1): 26-30．

[2] 郭曉璐，施惠生、劉紅巖．脫硫石膏的熱處理及其對(duì)礦渣水泥若干性能的影響[J]．水泥，2007,(4): 26-30．

[3] 沈威，黃文熙，閔盤龍著．水泥工藝學(xué)[M]．武漢：武漢工業(yè)大學(xué)，1997,7．

［通訊地址］山東省東營(yíng)市東營(yíng)區(qū)西四路 958#（257000）

郝維維（1976—），女，中心實(shí)驗(yàn)室副主任。