吳開勝，趙大軍，孫寅斌

(江蘇尼高科技有限公司，常州213141)

粉刷石膏是以半水石膏為膠凝材料，輔以特種添加劑、骨料等配制而成的建筑內(nèi)墻用抹灰材料。由于其具有粘結(jié)力強(qiáng)、不易空鼓開裂、調(diào)濕環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于室內(nèi)新型墻體(如加氣混凝土)和頂棚抹灰工程[1]。粉刷石膏在國外，特別在歐洲已得到廣泛的應(yīng)用，德國、西班牙和法國應(yīng)用最多，國內(nèi)在近年來，粉刷石膏的材性和施工方面的諸多優(yōu)點(diǎn)已逐步為人們所認(rèn)識，日益得到推廣和應(yīng)用。

以往粉刷石膏所用原材料基本以天然石膏為主要膠凝材料，而我國高品位的天然石膏儲量小、產(chǎn)量低，很大程度上影響了粉刷石膏的應(yīng)用推廣。而同時，許多火力發(fā)電廠卻存在煙氣脫硫工藝排放的大量固體廢料－－脫硫石膏需處理的問題，這些脫硫石膏的堆放，不僅占用大量土地，而且會污染環(huán)境。根據(jù)目前很多科研工作者對脫硫石膏的特性、煅燒工藝等問題進(jìn)行的大量研究，表明脫硫石膏具有良好的膠凝性，以其替代天然石膏配制粉刷石膏完全可行。然而，在實(shí)際應(yīng)用過程中，使用脫硫石膏生產(chǎn)的粉刷石膏經(jīng)常出現(xiàn)施工性差、凝結(jié)時間不穩(wěn)定、強(qiáng)度低、脫落、開裂等質(zhì)量問題。本文主要探討了脫硫石膏的相組成、強(qiáng)度、顆粒級配等因素對石膏質(zhì)量的影響，從而得出用于粉刷石膏中的脫硫石膏的質(zhì)量要求，并提供了簡單的測試方法選擇用于粉刷石膏中的脫硫石膏。

1 分析與討論

1.1 脫硫石膏的相組成

脫硫石膏在煅燒過程中，往往會產(chǎn)生一定量的可溶性無水石膏和未脫水的二水石膏。當(dāng)可溶性無水石膏和未脫水的二水石膏含量較高時，會影響脫硫石膏的質(zhì)量，特別是對脫硫石膏的凝結(jié)時間影響較大，用于粉刷石膏中會導(dǎo)致其凝結(jié)時間不穩(wěn)定。

1.1.1 二水石膏含量對脫硫石膏性能的影響 選擇二水石膏含量分別為2.5%、4.1%、6.5%的脫硫石膏及二水石膏含量為2.3%的天然石膏，測試了不同石膏緩凝劑摻量與初凝時間、絕干抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。由圖1可知，二水石膏含量2.3%的天然石膏隨緩凝劑的摻量的增加初凝時間明顯增長，3種脫硫石膏隨緩凝劑摻量的增加初凝時間也有相應(yīng)的增長，但隨著二水石膏含量的增加初凝時間的增長趨勢越來越小，其中二水石膏含量2.5%的脫硫石膏其初凝時間隨緩凝劑的變化與天然石膏相近，而二水石膏含量6.5%的脫硫石膏初凝時間在緩凝劑摻量0.4%時僅比初始初凝時間增長30min。如果選擇二水石膏含量2.5%的脫硫石膏用于粉刷石膏中，初凝時間調(diào)整至60min可滿足要求，所需的緩凝劑僅0.2%，而選用二水石膏含量4.1%的脫硫石膏用于粉刷石膏調(diào)整到60min，緩凝劑的用量則要提高一倍，選用二水石膏含量6.5%的脫硫石膏則很難達(dá)到。由圖2可以看出，天然石膏與脫硫石膏隨緩凝劑的摻量的增加絕干抗壓強(qiáng)度都有明顯的降低，石膏緩凝劑摻量0.2%時，石膏的絕干抗壓強(qiáng)度相對未摻石膏緩凝劑時降低20%～25%，而當(dāng)石膏緩凝劑的摻量達(dá)到0.4%時，石膏的絕干抗壓強(qiáng)度降低達(dá)到40%以上。

綜上所述，脫硫石膏中二水石膏會減弱緩凝劑對脫硫石膏的緩凝效果，這是由于石膏中殘余的二水石膏在石膏的水化過程中起到晶核的作用，從而促進(jìn)石膏的水化所導(dǎo)致的[2]。為了滿足正常施工的要求，粉刷石膏的凝結(jié)時間至少1h以上，這樣選用二水石膏含量越高的脫硫石膏，所需的石膏緩凝劑就越多，而過高的緩凝劑摻量會導(dǎo)致石膏的強(qiáng)度明顯將低，造成粉刷石膏砂漿表層掉粉等質(zhì)量問題，因此宜選擇隨緩凝劑摻量增加凝結(jié)時間明顯增長的脫硫石膏(即二水石膏含量低的脫硫石膏)用于粉刷石膏，可以在較低石膏緩凝劑摻量下滿足凝結(jié)時間要求，保證石膏砂漿的強(qiáng)度。除此之外，選擇的脫硫石膏中所含二水石膏要相對穩(wěn)定的脫硫石膏，保證脫硫石膏的穩(wěn)定性。

圖1 石膏緩凝劑摻量與初凝時間之間的關(guān)系

圖2 石膏緩凝劑摻量與絕干抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系

1.1.2 無水石膏含量對脫硫石膏性能的影響 經(jīng)過煅燒的脫硫石膏，由于含有一定量的性質(zhì)不穩(wěn)定的無水石膏，使得物相組成不穩(wěn)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加、強(qiáng)度降低、凝結(jié)時間不穩(wěn)定，由表1可知，未經(jīng)過陳化的脫硫石膏由于不穩(wěn)定的無水石膏含量較好，脫硫石膏的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量高，抗壓強(qiáng)度低，凝結(jié)時間短，經(jīng)過1d陳化后脫硫石膏的不穩(wěn)定的無水石膏轉(zhuǎn)化為半水石膏，使得脫硫石膏的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量明顯降低，抗壓強(qiáng)度有明顯提高，凝結(jié)時間有一定延長，而陳化2d的脫硫石膏標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、抗壓強(qiáng)度、凝結(jié)時間與陳化1d的脫硫石膏性能相差不大。因此煅燒后的脫硫石膏，應(yīng)盡可能經(jīng)過有效地陳化，使過多的可溶性無水石膏轉(zhuǎn)化為半水石膏，穩(wěn)定石膏的物理性能，用于粉刷石膏中可保證其具有穩(wěn)定的可操作時間、更高的強(qiáng)度、更佳的施工性。

表1 陳化對脫硫石膏性能的影響

1.2 脫硫石膏的強(qiáng)度

粉刷石膏按用途分為底層粉刷石膏、面層粉刷石膏和保溫型粉刷石膏3種，3種粉刷石膏都有強(qiáng)度要求，其中底層粉刷石膏抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求大于4MPa，面層粉刷石膏抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求大于6MPa，保溫型粉刷石膏抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求大于0.6MPa，此外粉刷石膏中添加的緩凝劑、保水劑等外加劑對粉刷石膏的強(qiáng)度有負(fù)面影響，因此脫硫石膏的強(qiáng)度高低對粉刷石膏的強(qiáng)度起決定性作用。

圖3 底層粉刷石膏中脫硫石膏比例與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系

由圖3可知，底層粉刷石膏抗壓強(qiáng)度達(dá)到滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的4MPa，選用2h抗壓強(qiáng)度4.4 MPa的脫硫石膏無法達(dá)到，2h抗壓強(qiáng)度6.0MPa的脫硫石膏配制的底層粉刷石膏達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求脫硫石膏的比例需大于41%，2h抗壓強(qiáng)度7.4MPa的脫硫石膏達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求比例降到約30%，而選用2h抗壓強(qiáng)度9.5MPa的脫硫石膏比例僅需25%。粉刷石膏中石膏用量不宜過高，過高的石膏用量會導(dǎo)致用水量高，易產(chǎn)生開裂問題，還會影響粉刷石膏的施工性，研究表明底層粉刷石膏中石膏用量25% ～40%時為最佳，另外大量的工程應(yīng)用發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度低的石膏生產(chǎn)的粉刷石膏容易出現(xiàn)表面掉粉等質(zhì)量問題，綜合以上因素，用于粉刷石膏中的脫硫石膏的強(qiáng)度易大于6.0 MPa，強(qiáng)度低的脫硫石膏會影響粉刷石膏性能，產(chǎn)生工程質(zhì)量問題，不建議用于粉刷石膏中。

1.3 脫硫石膏的顆粒級配

脫硫石膏的顆粒級配簡單的測試方法有以下2種方法:(1)采用負(fù)壓篩分儀進(jìn)行篩分試驗(yàn)，測試不同粒徑標(biāo)準(zhǔn)篩的篩分結(jié)果，得出各種粒徑在脫硫石膏顆粒中占有的比例，這種測試方法對粒徑在20μm以上的脫硫石膏可以達(dá)到較準(zhǔn)確的測試效果;(2)按標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量加水?dāng)嚢杳摿蚴喾?，將攪拌好的漿料倒入水泥膠砂三聯(lián)試模中，觀察漿料表面是否有泌水現(xiàn)象，如果出現(xiàn)泌水表明脫硫石膏的顆粒級配較差。研究表明，脫硫石膏顆粒大小比較均齊，顆粒級配差，大顆粒(大于140μm)和小顆粒 (小于10μm)均較少，80%的顆粒均集中在40μm ～80μm[3]。這種顆粒級配的脫硫石膏用于粉刷石膏易導(dǎo)致粉刷石膏的加水量不易控制、和易性差、保水性差等問題。對于顆粒級配差的脫硫石膏不能直接用于粉刷石膏中，可以利用脫硫石膏與其它石膏按合適的比例搭配使用，改善石膏的級配組成，解決由于脫硫石膏顆粒級配差導(dǎo)致的粉刷石膏施工性能降低。

2 結(jié)論

(1)脫硫石膏的相組成對石膏的性能影響較大，其中二水石膏會大幅度縮短石膏凝結(jié)時間，減弱緩凝劑的緩凝效果，粉刷石膏中宜選擇二水石膏含量低且穩(wěn)定的脫硫石膏，可以在較低石膏緩凝劑摻量下滿足凝結(jié)時間要求，保證石膏砂漿的強(qiáng)度。另外脫硫石膏中的不穩(wěn)定的無水石膏過多會導(dǎo)致石膏標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加、強(qiáng)度降低、凝結(jié)時間不穩(wěn)定，因此煅燒后的脫硫石膏，應(yīng)盡可能經(jīng)過有效地陳化，使過多的可溶性無水石膏轉(zhuǎn)化為半水石膏，穩(wěn)定石膏的物理性能后方可用于粉刷石膏中。

(2)脫硫石膏的強(qiáng)度對粉刷石膏的強(qiáng)度起決定作用，強(qiáng)度低的石膏生產(chǎn)的粉刷石膏容易出現(xiàn)表面掉粉、脫落等質(zhì)量問題，用于粉刷石膏中的脫硫石膏的強(qiáng)度易大于 6.0 MPa。

(3)脫硫石膏的顆粒級配直接影響粉刷石膏的施工和易性，使用顆粒級配差的脫硫石膏配置的粉刷石膏易出現(xiàn)加水量不易控制、和易性差、保水性差等問題。因此粉刷石膏中宜選擇顆粒級配較好的脫硫石膏，對于顆粒級配差的脫硫石膏不能直接用于粉刷石膏中，可以利用脫硫石膏與其它石膏按合適的比例搭配使用，改善顆粒級配。

[1]錢紅萍，張朝暉.脫硫粉刷石膏配制技術(shù)及應(yīng)用研究[J].新型建筑材料，2010(2):9－11.

[2]任緒連，趙秀云.建筑石膏組成及顆粒度對其性能的影響[J].中國建材，2008(11):110 －112.

[3]王英，段鵬選，張曄.煙氣脫硫石膏的基本性能研究[J].中國水泥，2009(1):60－63.