脱硫石膏在混凝土中的应用探讨

郝维维，王洪刚，吴守民

（胜利油田营海实业集团有限公司，山东 东营 257087）

脱硫石膏在混凝土中的应用探讨

郝维维，王洪刚，吴守民

（胜利油田营海实业集团有限公司，山东 东营 257087）

本文探讨脱硫石膏在混凝土中应用的可行性，开发脱硫石膏的使用途径，研究脱硫石膏在混凝土中的作用机理。试验表明：适量脱硫石膏直接掺入混凝土，能够减少混凝土的坍损，增强混凝土的力学性能，有助于改善混凝土的耐久性。因此，脱硫石膏以适当比例直接用于混凝土中是可行的，可以提高混凝土品质，节约资源，保护环境。

脱硫石膏；坍损；强度；耐久性

0　引言

脱硫石膏是电厂烟气湿法脱硫的副产品，其成分与天然石膏基本相同，纯度和细度更高。前期在我厂的生产中得到了广泛的应用，作为调凝剂是水泥生产的主要辅料之一，在水泥中掺入 3%～4% 的脱硫石膏，能有效调节水泥的凝结时间、增强水泥的强度，利用脱硫石膏生产石膏砌块，粉刷石膏和纸面石膏板，效果也比较好。 2015 年，随着水泥产能的下降，水泥调凝剂用量下降，石膏板生产量也逐渐下降，而发电厂烟气脱硫的量没有下降，也就是脱硫石膏的资源利用需要寻求新的使用途径。基于混凝土中的胶凝材料只有水泥中掺加了调凝剂脱硫石膏，而超细粒化高炉矿渣粉在磨制时没有掺加脱硫石膏，为了有效的调节矿粉中钙铝黄长石（C2AS）和硅酸二钙（C2S）的水化速度，减少混凝土的坍落度损失，我们以此为理论基础，进行验证。

1　试验原材料及试验方法

1.1原材料及配合比

（1）水泥：P·O42.5级的普通硅酸盐水泥，3 天强度26.4MPa，28 天强度 53.3MPa；

（2）粉煤灰：电厂的Ⅱ级粉煤灰，烧失量 6.5%，45μm筛余 19%，活性指数 0.78；

（3）减水剂：聚羧酸减水剂，减水率 22%；

（4）矿粉：使用未掺加石膏的 S95 级矿粉，比表面积为480m2/kg，28 天活性指数 102%；

（5）骨料：砂为机制砂，细度模数为 3.2，亚甲蓝值为0.8，石粉含量 5.0%；石为混合石，5～16mm 和16～31.5mm按 1:1 搭配的石子；

（6）脱硫石膏：不同温度烘干后的湿粉脱硫石膏，因其SO3含量在 40%，掺加 1.5%～2.5% 可控制总胶材 SO3含量增加 0.6%～1.0%。

1.1.1试验一：用常温晾干的脱硫石膏制备混凝土（表 1）

表1　常温晾干脱硫石膏配制混凝土及其性能

试验结论：（1）从状态上看，掺加常温晾干的脱硫石膏其保持水灰比不变，配比一致，代替量为总胶材的 1.5% 和2.5% 后，其流动度比不掺加脱硫石膏的流动度大。（2）从强度分析，掺加脱硫石膏后 7d 强度持平或略有上升，28d 有上升明显，能够提高 3～7MPa，掺加脱硫石膏为总胶材含量的 2% 时强度激发效果最好。

1.1.2试验二：用90℃烘干脱硫石膏制备混凝土（表 2）

表2　90℃烘干脱硫石膏配制混凝土及其性能

试验结论：（1）从状态上看，掺加 90℃烘干的脱硫石膏同试验一方案一致，其坍落度变化不明显。（2）从强度分析，掺加脱硫石膏后 7d 强度和 28d 的趋势也不明显。

1.1.3试验三：用180℃烘干脱硫石膏制备混凝土（表 3）

表3　180℃烘干脱硫石膏配制混凝土及其性能

表4　湿粉脱硫石膏配制混凝土及其性能

试验结论：（1）从状态上看，掺加 180℃烘干的脱硫石膏同试验一方案一致，其坍落度有降低的趋势。（2）从强度分析，掺加脱硫石膏 1.5% 的强度后 7d 强度和 28d 的趋势也不明显，掺加 2% 后 7d 强度下降，28d 强度有上升的趋势。（注：B 组使用统一更换的另一批次水泥，在做分析时与 A组对比）

1.1.4试验四：用湿粉脱硫石膏制备混凝土（表 4）

试验结论：（1）从状态上看，掺加湿粉脱硫石膏后，其坍落度有增加的趋势，整个流动度增加；凝结时间变化不大。（2）从强度分析，掺加总胶材量 2%～3% 的脱硫石膏后7 天强度能够持平略有上升，28 天的强度上升趋势明显，提高2～4MPa。

从数据分析，各种脱硫石膏的效果中不经烘干掺量在2%～3% 的效果最好。为此，考虑把在矿粉磨掺加脱硫石膏改为在混凝土生产上料时增加计量称来进行掺加。

2　试验结果探讨

状态分析：掺加脱硫石膏后，其流动度比未加脱硫石膏的要好，平均坍落度提高 20～30mm，凝结时间基本不变（见图 1、2）。

图1　未加脱硫石

图2　掺加脱硫石膏

强度分析：从直接掺加脱硫石膏的混凝土强度来看，28d普遍能提高 2～4MPa，这是因为脱硫石膏颗粒细，粒径一般在 30～60μm，溶解性较好，有利于其迅速参与反应，与矿粉和水泥颗粒充分接触，激发其活性，增加水化反应，促进混凝土强度的发展。

3　脱硫石膏在混凝土中的作用机理探讨

脱硫石膏的加入，使得碱激发和硫酸盐激发并存，促进水化硅酸钙和水化铝酸钙的形成，生成钙钒石，这些水化产物填充于孔隙中，增加混凝土结构的密实性，优化了孔隙结构，利于强度发展，并提高混凝土的耐久性。

4　结论

（1）脱硫石膏直接掺加在混凝土中比烘干后掺加效果明显，掺加胶凝材料量的 2%～3%，达到胶凝材料体系中 SO3含量在 2.0%～2.5% 效果最好，使 28 天强度能够稳定提高2～4MPa。

（2）脱硫石膏的加入，使碱激发和硫酸盐激发并存，促进了水泥和掺合料的水化，提高混凝土的强度、密实性、耐久性。

（3）脱硫石膏在混凝土中适量的掺加是脱硫石膏综合利用的一个途径，能够节约资源，保护环境。

[1] 施惠生，蔡勇．脱硫石膏对矿渣水泥性能的影响[J]．水泥技术，2006,(1): 26-30．

[2] 郭晓璐，施惠生、刘红岩．脱硫石膏的热处理及其对矿渣水泥若干性能的影响[J]．水泥，2007,(4): 26-30．

[3] 沈威，黄文熙，闵盘龙著．水泥工艺学[M]．武汉：武汉工业大学，1997,7．

［通讯地址］山东省东营市东营区西四路 958#（257000）

郝维维（1976—），女，中心实验室副主任。