脫硫石膏在混凝土中的應用探討

郝維維，王洪剛，吳守民

（勝利油田營海實業集團有限公司，山東 東營 257087）

脫硫石膏在混凝土中的應用探討

郝維維，王洪剛，吳守民

（勝利油田營海實業集團有限公司，山東 東營 257087）

本文探討脫硫石膏在混凝土中應用的可行性，開發脫硫石膏的使用途徑，研究脫硫石膏在混凝土中的作用機理。試驗表明：適量脫硫石膏直接摻入混凝土，能夠減少混凝土的坍損，增強混凝土的力學性能，有助于改善混凝土的耐久性。因此，脫硫石膏以適當比例直接用于混凝土中是可行的，可以提高混凝土品質，節約資源，保護環境。

脫硫石膏；坍損；強度；耐久性

0　引言

脫硫石膏是電廠煙氣濕法脫硫的副產品，其成分與天然石膏基本相同，純度和細度更高。前期在我廠的生產中得到了廣泛的應用，作為調凝劑是水泥生產的主要輔料之一，在水泥中摻入 3%～4% 的脫硫石膏，能有效調節水泥的凝結時間、增強水泥的強度，利用脫硫石膏生產石膏砌塊，粉刷石膏和紙面石膏板，效果也比較好。 2015 年，隨著水泥產能的下降，水泥調凝劑用量下降，石膏板生產量也逐漸下降，而發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凝劑脫硫石膏，而超細粒化高爐礦渣粉在磨制時沒有摻加脫硫石膏，為了有效的調節礦粉中鈣鋁黃長石（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，進行驗證。

1　試驗原材料及試驗方法

1.1原材料及配合比

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

（2）粉煤灰：電廠的Ⅱ級粉煤灰，燒失量 6.5%，45μm篩余 19%，活性指數 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 級礦粉，比表面積為480m2/kg，28 天活性指數 102%；

（5）骨料：砂為機制砂，細度模數為 3.2，亞甲藍值為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

試驗結論：（1）從狀態上看，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，其流動度比不摻加脫硫石膏的流動度大。（2）從強度分析，摻加脫硫石膏后 7d 強度持平或略有上升，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% 時強度激發效果最好。

1.1.2試驗二：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

試驗結論：（1）從狀態上看，摻加 90℃烘干的脫硫石膏同試驗一方案一致，其坍落度變化不明顯。（2）從強度分析，摻加脫硫石膏后 7d 強度和 28d 的趨勢也不明顯。

1.1.3試驗三：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

試驗結論：（1）從狀態上看，摻加 180℃烘干的脫硫石膏同試驗一方案一致，其坍落度有降低的趨勢。（2）從強度分析，摻加脫硫石膏 1.5% 的強度后 7d 強度和 28d 的趨勢也不明顯，摻加 2% 后 7d 強度下降，28d 強度有上升的趨勢。（注：B 組使用統一更換的另一批次水泥，在做分析時與 A組對比）

1.1.4試驗四：用濕粉脫硫石膏制備混凝土（表 4）

試驗結論：（1）從狀態上看，摻加濕粉脫硫石膏后，其坍落度有增加的趨勢，整個流動度增加；凝結時間變化不大。（2）從強度分析，摻加總膠材量 2%～3% 的脫硫石膏后7 天強度能夠持平略有上升，28 天的強度上升趨勢明顯，提高2～4MPa。

從數據分析，各種脫硫石膏的效果中不經烘干摻量在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上料時增加計量稱來進行摻加。

2　試驗結果探討

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

圖1　未加脫硫石

圖2　摻加脫硫石膏

強度分析：從直接摻加脫硫石膏的混凝土強度來看，28d普遍能提高 2～4MPa，這是因為脫硫石膏顆粒細，粒徑一般在 30～60μm，溶解性較好，有利于其迅速參與反應，與礦粉和水泥顆粒充分接觸，激發其活性，增加水化反應，促進混凝土強度的發展。

3　脫硫石膏在混凝土中的作用機理探討

脫硫石膏的加入，使得堿激發和硫酸鹽激發并存，促進水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的形成，生成鈣釩石，這些水化產物填充于孔隙中，增加混凝土結構的密實性，優化了孔隙結構，利于強度發展，并提高混凝土的耐久性。

4　結論

（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%，達到膠凝材料體系中 SO3含量在 2.0%～2.5% 效果最好，使 28 天強度能夠穩定提高2～4MPa。

（2）脫硫石膏的加入，使堿激發和硫酸鹽激發并存，促進了水泥和摻合料的水化，提高混凝土的強度、密實性、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途徑，能夠節約資源，保護環境。

[1] 施惠生，蔡勇．脫硫石膏對礦渣水泥性能的影響[J]．水泥技術，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[M]．武漢：武漢工業大學，1997,7．

［通訊地址］山東省東營市東營區西四路 958#（257000）

郝維維（1976—），女，中心實驗室副主任。