粉磨時間對脫硫建筑石膏的影響研究

劉鵬強

(山西省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，山西 太原 030013)

煅燒完的脫硫建筑石膏其顆粒級配較差，尺寸分布較為集中，脫硫建筑石膏的這種顆粒特征使其作為膠凝材料使用后流動性變差。因此，從膠凝材料工作性和水化硬化角度來看，脫硫建筑石膏的粉磨工藝能夠有效改善其顆粒形貌與級配，從而改善其工作性能。

1 實驗

1.1 實驗原料

采用榆次雙旺新型建材有限公司生產(chǎn)的脫硫建筑石膏，具體性能見表1。

表1 脫硫建筑石膏的性能

1.2 實驗方法

脫硫建筑石膏的凝結(jié)時間、標(biāo)準(zhǔn)稠度測試參照GB/T9776-2008《建筑石膏》，強度測試參照T/CBCA004-2020《輕質(zhì)抹灰用β型半水石膏》，采用TYE-300E型抗折抗壓試驗機測試石膏試塊抗折、抗壓強度，三聯(lián)試模尺寸為：40mm×40mm×160mm；石膏粉的比表面積測試參照GB/T8074-2007《水泥比表面測定方法(勃氏法)》，采用SBT-127型數(shù)顯勃氏透氣比表面測定儀，粉磨不同時間的脫硫建筑石膏的粒徑分布測試采用英國馬爾文MS3000型激光粒度分析儀。

脫硫建筑石膏絕干強度的養(yǎng)護條件為：試件成型后在室溫下2h后脫模，再放入48±2℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中72h烘至恒重。

1.3 試驗設(shè)備與方法

粉磨設(shè)備采用的是3M2-30型振動磨，粉磨介質(zhì)為剛玉球(φ8mm～φ15mm)。

2 結(jié)果與討論

2.1 粉磨對脫硫建筑石膏粒徑分布的影響

從圖1、圖2、圖3中可以看出，脫硫建筑石膏粉磨前粒徑分布范圍較窄，平均粒徑為42.894μm，且粒徑小于10μm的顆粒較少；當(dāng)粉磨6min后，平均粒徑變?yōu)?5.078μm，且粒徑小于10μm的顆粒小幅增加，粒徑分布范圍變大；進一步粉磨至20min后，平均粒徑變?yōu)?0.914μm，且粒徑小于10μm的顆粒大幅增加，石膏顆粒的粒徑尺寸分布較為均勻。因此，脫硫建筑石膏的粉磨工藝使其粒徑分布由窄變寬，有效改善了粉體的流動性。

粉磨6min時，圖2中右邊出現(xiàn)了一個小凸峰。分析可能是由于顆粒的團聚現(xiàn)象所造成的。究其原因，可能是由于分子間力、靜電作用所引起的粘連與團聚[1]。粉磨不但增加了石膏的比表面積，而且增加了顆粒的活性。

圖1 原狀脫硫建筑石膏粒徑分布圖

圖2 粉磨6min時的脫硫建筑石膏粒徑分布圖

圖3 粉磨20min時的脫硫建筑石膏粒徑分布圖

2.2 粉磨對脫硫建筑石膏標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間以及比表面積的影響

從表2中發(fā)現(xiàn)，隨著粉磨時間的延長，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量開始緩慢增長，最后急劇增加，總體來看標(biāo)準(zhǔn)稠度不斷增加。比表面積在一定程度上反映脫硫建筑石膏顆粒參與水化時的石膏顆粒數(shù)量的變化，即隨著粉磨時間延長，石膏顆粒逐漸變細，比表面積越來越大，參與水化反應(yīng)的石膏顆粒數(shù)量越來越多，因此需要更多的水參與水化反應(yīng)，以達到其流動性。

表2 粉磨時間對脫硫建筑石膏標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間以及比表面積的影響

從表2中看出：凝結(jié)時間隨著粉磨時間的延長不斷縮短，但達到一定細度時變化緩慢，影響不大。沒經(jīng)過粉磨時的建筑石膏比表面積為182.95m2/kg，初終凝時間分別為：4′20″和9′50″。經(jīng)過15min的粉磨，建筑石膏的比表面積達到1388.05m2/kg，其凝結(jié)時間最短，達到2′25″和6′40″，而后小幅變化。因此，判斷粉磨脫硫建筑石膏不是越細越好。

圖4 脫硫建筑石膏在不同粉磨時間下其比表面積分布

從圖4中可以看出：脫硫建筑石膏的比表面積隨著粉磨時間的增加而增加；說明隨著粉磨時間的不斷延長，建筑石膏的顆粒越來越細。經(jīng)過圖形擬合，表明：隨著粉磨時間的延長，其比表面積正向趨于一個穩(wěn)定值，直至變化不大，石膏細度不再變細。在粉體制備過程中，有粉碎—團聚的可逆過程即所謂的逆粉磨現(xiàn)象。此時，進一步延長粉磨時間會產(chǎn)生促使小顆粒重聚的現(xiàn)象[2]。

2.3 粉磨對脫硫建筑石膏強度的影響

從圖5中可以看出：未經(jīng)粉磨之前，脫硫建筑石膏的2h抗折、抗壓強度分別為：3.05MPa和6.8MPa；當(dāng)粉磨時間增加至6min時，脫硫建筑石膏的2h抗折、抗壓強度分別為：3.35MPa和7.2MPa，強度緩慢上升。對脫硫建筑石膏繼續(xù)粉磨，強度隨之大幅下降，粉磨時間為15min時，強度達到最低，分別達到：4.6MPa和2.75MPa。隨著粉磨時間的進一步延長，脫硫建筑石膏強度小幅變化，但變化不大。

圖5 粉磨時間對建筑石膏2h強度的影響

圖6 粉磨時間對建筑石膏絕干強度的影響

圖6中脫硫建筑石膏的絕干強度變化規(guī)律與2h強度變化規(guī)律大致相同，在粉磨6min時，抗折、抗壓強度達到最大，分別為：4.35MPa和17.25MPa。而后強度逐步下降。

因此，我們總結(jié)出脫硫建筑石膏的粉磨工藝對其產(chǎn)品質(zhì)量有著重要影響。在一定細度范圍內(nèi)，石膏制品的強度隨細度的提高而提高；超過一定值后，強度反而會降低[3]。這是因為脫硫建筑石膏顆粒大小對其水化有較大影響。脫硫建筑石膏經(jīng)過一定時間的粉磨后細度變小，脫硫建筑石膏顆粒參與水化反應(yīng)的數(shù)量較多，有利于石膏晶體成核，有效提高硬化體的強度。但脫硫建筑石膏粉磨時間過長，細度過小，石膏顆粒在拌合液體中團聚現(xiàn)象加劇，稠度用水量也會顯著增大，在石膏硬化體內(nèi)會產(chǎn)生較多的結(jié)晶應(yīng)力和缺陷，引起脫硫建筑石膏結(jié)構(gòu)體強度的下降。因此，在生產(chǎn)實踐中，脫硫建筑石膏的粉磨時間應(yīng)控制好。過短或過長時間的粉磨均會造成石膏體強度的下降，從而影響脫硫建筑石膏粉的使用。

3 結(jié) 論

a.粉磨使得脫硫建筑石膏的粒徑分布范圍變寬，改善了顆粒級配；

b.隨著粉磨時間的不斷延長，比表面積不斷增大；脫硫建筑石膏標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量逐漸增大；凝結(jié)時間逐漸縮短；

c.當(dāng)脫硫建筑石膏粉磨6min時，即比表面積為766.95m2/kg，其2h強度、絕干強度均較大，效果較為理想。