粉磨时间对脱硫建筑石膏的影响研究

2021-04-22刘鹏强

居业 2021年2期

关键词：石膏粉磨时间细度

刘鹏强

(山西省建筑材料工业设计研究院有限公司，山西太原 030013)

煅烧完的脱硫建筑石膏其颗粒级配较差，尺寸分布较为集中，脱硫建筑石膏的这种颗粒特征使其作为胶凝材料使用后流动性变差。因此，从胶凝材料工作性和水化硬化角度来看，脱硫建筑石膏的粉磨工艺能够有效改善其颗粒形貌与级配，从而改善其工作性能。

1 实验

1.1 实验原料

采用榆次双旺新型建材有限公司生产的脱硫建筑石膏，具体性能见表1。

表1 脱硫建筑石膏的性能

1.2 实验方法

脱硫建筑石膏的凝结时间、标准稠度测试参照GB/T9776-2008《建筑石膏》，强度测试参照T/CBCA004-2020《轻质抹灰用β型半水石膏》，采用TYE-300E型抗折抗压试验机测试石膏试块抗折、抗压强度，三联试模尺寸为：40mm×40mm×160mm；石膏粉的比表面积测试参照GB/T8074-2007《水泥比表面测定方法(勃氏法)》，采用SBT-127型数显勃氏透气比表面测定仪，粉磨不同时间的脱硫建筑石膏的粒径分布测试采用英国马尔文MS3000型激光粒度分析仪。

脱硫建筑石膏绝干强度的养护条件为：试件成型后在室温下2h后脱模，再放入48±2℃的恒温鼓风干燥箱中72h烘至恒重。

1.3 试验设备与方法

粉磨设备采用的是3M2-30型振动磨，粉磨介质为刚玉球(φ8mm～φ15mm)。

2 结果与讨论

2.1 粉磨对脱硫建筑石膏粒径分布的影响

从图1、图2、图3中可以看出，脱硫建筑石膏粉磨前粒径分布范围较窄，平均粒径为42.894μm，且粒径小于10μm的颗粒较少；当粉磨6min后，平均粒径变为25.078μm，且粒径小于10μm的颗粒小幅增加，粒径分布范围变大；进一步粉磨至20min后，平均粒径变为10.914μm，且粒径小于10μm的颗粒大幅增加，石膏颗粒的粒径尺寸分布较为均匀。因此，脱硫建筑石膏的粉磨工艺使其粒径分布由窄变宽，有效改善了粉体的流动性。

粉磨6min时，图2中右边出现了一个小凸峰。分析可能是由于颗粒的团聚现象所造成的。究其原因，可能是由于分子间力、静电作用所引起的粘连与团聚[1]。粉磨不但增加了石膏的比表面积，而且增加了颗粒的活性。

图1 原状脱硫建筑石膏粒径分布图

图2 粉磨6min时的脱硫建筑石膏粒径分布图

图3 粉磨20min时的脱硫建筑石膏粒径分布图

2.2 粉磨对脱硫建筑石膏标准稠度、凝结时间以及比表面积的影响

从表2中发现，随着粉磨时间的延长，标准稠度用水量开始缓慢增长，最后急剧增加，总体来看标准稠度不断增加。比表面积在一定程度上反映脱硫建筑石膏颗粒参与水化时的石膏颗粒数量的变化，即随着粉磨时间延长，石膏颗粒逐渐变细，比表面积越来越大，参与水化反应的石膏颗粒数量越来越多，因此需要更多的水参与水化反应，以达到其流动性。

表2 粉磨时间对脱硫建筑石膏标准稠度、凝结时间以及比表面积的影响

从表2中看出：凝结时间随着粉磨时间的延长不断缩短，但达到一定细度时变化缓慢，影响不大。没经过粉磨时的建筑石膏比表面积为182.95m2/kg，初终凝时间分别为：4′20″和9′50″。经过15min的粉磨，建筑石膏的比表面积达到1388.05m2/kg，其凝结时间最短，达到2′25″和6′40″，而后小幅变化。因此，判断粉磨脱硫建筑石膏不是越细越好。

图4 脱硫建筑石膏在不同粉磨时间下其比表面积分布

从图4中可以看出：脱硫建筑石膏的比表面积随着粉磨时间的增加而增加；说明随着粉磨时间的不断延长，建筑石膏的颗粒越来越细。经过图形拟合，表明：随着粉磨时间的延长，其比表面积正向趋于一个稳定值，直至变化不大，石膏细度不再变细。在粉体制备过程中，有粉碎—团聚的可逆过程即所谓的逆粉磨现象。此时，进一步延长粉磨时间会产生促使小颗粒重聚的现象[2]。

2.3 粉磨对脱硫建筑石膏强度的影响

从图5中可以看出：未经粉磨之前，脱硫建筑石膏的2h抗折、抗压强度分别为：3.05MPa和6.8MPa；当粉磨时间增加至6min时，脱硫建筑石膏的2h抗折、抗压强度分别为：3.35MPa和7.2MPa，强度缓慢上升。对脱硫建筑石膏继续粉磨，强度随之大幅下降，粉磨时间为15min时，强度达到最低，分别达到：4.6MPa和2.75MPa。随着粉磨时间的进一步延长，脱硫建筑石膏强度小幅变化，但变化不大。

图5 粉磨时间对建筑石膏2h强度的影响

图6 粉磨时间对建筑石膏绝干强度的影响

图6中脱硫建筑石膏的绝干强度变化规律与2h强度变化规律大致相同，在粉磨6min时，抗折、抗压强度达到最大，分别为：4.35MPa和17.25MPa。而后强度逐步下降。

因此，我们总结出脱硫建筑石膏的粉磨工艺对其产品质量有着重要影响。在一定细度范围内，石膏制品的强度随细度的提高而提高；超过一定值后，强度反而会降低[3]。这是因为脱硫建筑石膏颗粒大小对其水化有较大影响。脱硫建筑石膏经过一定时间的粉磨后细度变小，脱硫建筑石膏颗粒参与水化反应的数量较多，有利于石膏晶体成核，有效提高硬化体的强度。但脱硫建筑石膏粉磨时间过长，细度过小，石膏颗粒在拌合液体中团聚现象加剧，稠度用水量也会显著增大，在石膏硬化体内会产生较多的结晶应力和缺陷，引起脱硫建筑石膏结构体强度的下降。因此，在生产实践中，脱硫建筑石膏的粉磨时间应控制好。过短或过长时间的粉磨均会造成石膏体强度的下降，从而影响脱硫建筑石膏粉的使用。