矿物材料对脱硫石膏及其制品力学性能的影响

2021-06-03尹东杰董朋朋谭丹君李伯洋简铭

新型建筑材料 2021年5期

尹东杰，董朋朋，谭丹君，李伯洋，简铭

（1.北新集团建材股份有限公司，北京 102209；2.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫的产物，随着燃煤电厂烟气脱硫项目的推广，我国每年的脱硫石膏产量惊人[1]。脱硫石膏广泛用于建材等行业，促进了国家环保循环经济的进一步发展，而且还大大降低了天然石膏的开采量，保护了资源。脱硫石膏制备的建材产品具有新型建材及绿色建材的特点。以脱硫石膏为原料生产纸面石膏板，是高效消纳脱硫石膏的有效途径，不仅解决火电厂大宗固体废弃物污染环境的问题，也为石膏板厂提供了廉价原料。纸面石膏板具有质轻、防火、环保、装饰效果好、便于加工等特质，是建筑装饰装修领域节能利废、绿色环保、最具发展潜力的新型建筑装饰装修材料之一[2]。目前我国已经具备全脱硫石膏制备纸面石膏板成套技术。

本文研究了矿物材料对脱硫石膏熟料标准稠度及初凝时间、终凝时间的影响；对脱硫石膏熟料制备的石膏试块力学性能的影响；更进一步的研究了对脱硫石膏制备的纸面石膏板产品力学性能及粘结性能的影响。

1 试验

1.1 试验材料

脱硫石膏：平邑县富华石膏制品厂；矿物材料：河北承德围场县，325目粉末，主要化学成分见表1。本试验所使用的脱硫石膏熟料相分析结果见表2，熟料相组成比较稳定，与纸面石膏板生产线所用熟料一致。

表1 矿物材料的主要化学成分 %

表2 脱硫石膏熟料相分析结果 %

1.2 试验方法

1.2.1 制备方法

石膏试块的制备：将石膏料浆倒入模具，终凝1 h内脱模，制成40 mm×40 mm×160mm的试件，进行养护。养护方式为在电热恒温鼓风干燥箱中干燥24 h或干燥至恒重。

纸面石膏板的制备：在生产线上，将搅拌均匀的石膏料浆在离心力作用下甩至护面纸上，然后经成型刀挤压，在护面纸折成直角后，在成型板的挤压下与另一护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后湿板被引出，完成成型；成型的湿板凝固，切断后，进入干燥机烘干水分制成纸面石膏板。

1.2.2 石膏试块测试方法

将脱模后的石膏试块放进电热恒温鼓风干燥箱，在45℃的条件下养护24h，测试试块的24h抗折强度；45℃干燥至恒重测试试件绝干状态的抗折、抗压强度。测试方法参照GB/T 17669.3—1999《建筑石膏力学性能的测定》进行。

1.2.3 纸面石膏板力学性能测试方法

依据GB/T 9775—2008《纸面石膏板》测试纸面石膏板的力学性能。

1.2.4 纸面石膏板粘结性能测试方法

参照北新建材的企业内控标准，纸面石膏板粘结等级判定标准见表3。

表3 粘结等级判定标准

（1）测试纸面石膏板在干燥条件下纸板粘结性能的方法：在试样的检测面用多用刀划“×”，将护面纸沿交叉点向上拉起，观察拉起部位护面纸与石膏芯的结合状况，按表3的判定标准进行判定。

（2）测试纸面石膏板湿粘结性能的方法：将毛巾充分浸湿，完全覆盖在试样上，5 min后用干毛巾吸去试件表面附着水，在试样的检测面用多用刀划“×”，将护面纸沿交叉点向上拉起，观察拉起部位护面纸与石膏芯的结合状况，按表3的判定标准进行判定。

（3）测试纸面石膏板在湿热条件下纸板粘接性能的方法：截取一块约160 mm×40 mm的小板，放入100℃的恒温水浴箱内，计时12 min后取出。在试样的检测面用多用刀划“×”，将护面纸沿交叉点向上拉起，观察拉起部位护面纸与石膏芯的结合状况，按表3的判定标准进行判定。

2 结果与讨论

2.1 矿物材料对脱硫石膏熟料标准稠度需水量及

凝结时间的影响（见表4）

表4 矿物材料对脱硫石膏熟料标稠及凝结时间的影响

由表4可见，在脱硫石膏中掺加0.5%的矿物材料，对石膏料浆标准稠度需水量无影响，料浆的初凝及终凝时间略有缩短。

2.2 矿物材料对石膏试块力学强度的影响

矿物材料对石膏试块24h抗折强度的影响见表5，对绝干状态抗折、抗压强度的影响见表6。

表5 矿物材料对石膏试块24 h抗折强度的影响

由表5可见，对于掺加0.5%矿物材料的石膏试块，养护24 h抗折强度较空白样提高37.1%。

表6 矿物材料对石膏试块绝干抗压和抗折强度的影响

由表6可见，掺加0.5%矿物材料会降低石膏试块的绝干抗折、抗压强度，与空白样相比，绝干抗压强度下降12.8%，绝干抗折强度下降3.2%。

2.3 矿物材料对纸面石膏板力学性能的影响

分别掺加0、0.5%矿物材料制备厚度为12 mm的普通纸面石膏板，力学性能测试结果见表7。

表7 矿物材料对纸面石膏板力学性能的影响

由表7可见，与空白板相比，矿物材料掺量为0.5%时，面密度影响不大，横向断裂荷载下降11.7%、纵向断裂荷载下降3.5%、端头硬度提高11%、棱边硬度下降3.5%、剪切力提高10%。纸面石膏板的横、纵向断裂荷载以及棱边硬度相比空白板略有降低，但都远优于GB/T 9775—2008要求。在纸面石膏板中掺加矿物材料对石膏板的粘结性能无不良影响。