CN112028587A - 一种玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料及制备方法。按重量份计，是以下述原料制得：半水脱硫石膏：80～120份、减水剂：0.1～1.5份、缓凝剂：0.1～1.5份、玻璃纤维：0.1～2份；水固比为：0.53～0.55。本发明具有提高脱硫石膏的强度并改善其耐水性能的特点，扩大了脱硫石膏材料在建筑领域的应用范围。

Description

一种玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及脱硫建筑石膏复合材料技术领域，特别是一种玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料及制备方法。
背景技术
脱硫石膏是燃煤电厂湿法脱硫产生的工业副产品，其主要成分与天然石膏相同，为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)，其含量在90％以上，脱硫石膏的自由水含量比较高的原因是其由湿法生产所得，约为 10％～17％，其主要杂质为Fe2O3和SiO2。随着技术的不断创新和火力发电量的增加，脱硫石膏的年产量也随之增加，2018年脱硫石膏的年产量达71.6Mt，然而我国烧结烟气脱硫尚处于发展时期，对脱硫副产物的利用尚未形成完整的工业链。目前，脱硫石膏除了部分用作水泥缓凝剂和生产石膏板外，大部分仍采用堆放的方式处理，不仅浪费土地资源，还会引起周围水资源污染，对周边环境造成了二次污染。脱硫石膏制品由于凝结速度快、隔音隔热性能好及防火性能优良等特点，被研究用作建筑材料，但其抗折强度低、耐水性能差，这在一定程度上限制了其在建筑行业的应用。因此，对脱硫石膏的资源化利用成为了亟待解决的关键问题。
专利201911136057.3公开了一种低成本高强型脱硫石膏板及其制备方法，以脱硫石膏为主要原料，掺加硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、膨胀珍珠岩、石膏缓凝剂、减水剂、保水剂和玻璃纤维，改善了石膏板耐水性差的问题。但该发明中脱硫建筑石膏是将原状脱硫石膏置于电阻炉中，升温350摄氏度后煅烧3h得到，此工艺得到的脱硫建筑石膏成本高，所用原料和生产工艺复杂、不经济，很难达到大量消耗工业固废脱硫石膏的目的。
脱硫石膏制品的物理及力学性能不佳是导致当前国内建筑领域脱硫石膏的利用率不高的主要原因，为扩大脱硫石膏的应用前景，急需寻找合适的方法提高脱硫石膏的物理及力学性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料及制备方法。本发明具有提高脱硫石膏的强度并改善其耐水性能的特点，扩大了脱硫石膏材料在建筑领域的应用范围。
本发明的技术方案：一种玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，按重量份计，是以下述原料制得：
Figure BDA0002646263690000021
较优地，前述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，按重量份计，是以下述原料制得：
Figure BDA0002646263690000022
较优地，前述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，按重量份计，是以下述原料制得：
Figure BDA0002646263690000023
具体地，前述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料中，所述的半水脱硫石膏为原状脱硫石膏置于180℃烘箱中煅烧3h，冷却至室温后过0.15mm方孔筛，陈化3d所得。
具体地，前述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料中，所述的减水剂为聚羧酸类减水剂，白色粉末。
具体地，前述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料中，所述的缓凝剂为蛋白质类石膏缓凝剂，白色粉末。
具体地，前述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料中，所述的玻璃纤维的长度为6mm～12mm。
前述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料的制备方法，按下述步骤进行：
(1)将半水脱硫石膏粉、缓凝剂和减水剂拌匀，制得混合物料；
(2)将水和玻璃纤维采用湿拌的方法搅拌均匀；
(3)将步骤(1)的混合物料倒入步骤(2)中搅拌均匀的水和玻璃纤维中，先慢搅30～45s，再快搅30～45s，得到均匀浆料；
(4)将步骤(3)得到的均匀浆料倒入模具中振捣成型，室温养护1d脱模，将脱模后的试件置于温度为20±2℃、相对湿度为50±3％的混合砂浆试件标准恒温养护箱中养护3d。
所述的玻璃纤维是由氧化硅与金属氧化物组成的盐类混合物经熔融纺丝制成的，其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁和氧化钠等氧化物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的脱硫石膏利用率高，能够达到大量消耗工业固废脱硫石膏的目的，生产工艺简单且原料易得。此外，本发明中掺入有玻璃纤维，充分利用了玻璃纤维的抗拉强度高和弹性模量大的优点，弥补了脱硫石膏制品脆性大及抗弯折能力差的缺陷；掺入玻璃纤维后，使得本发明脱硫石膏复合材料受力时，能够吸收大部分的能量，减少了应力集中和初始缺陷等问题，有效抑制了基体微裂纹的产生和扩展；最终提高了本发明复合材料的整体强度，并改善了其耐水性能。通过本发明制得的脱硫建筑石膏复合材料，较传统的脱硫建筑石膏复合材料其抗压强度增加了21.53％～45.69％，抗折强度增加了 14.91％～37.42％，饱和抗折强度增加了16.51％～39.45％，饱和抗压强度增加了4.57％～5.53％，抗折软化系数增加了5.64％～15.67％。
综上所述，本发明具有提高脱硫石膏的强度并改善其耐水性能的特点，扩大了脱硫石膏材料在建筑领域的应用范围。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
对比实施例。
原料：半水脱硫石膏为100份，减水剂为0.3份，缓凝剂为0.3 份，水固比为0.53。
工艺：按照上述比例称取的半水脱硫石膏粉、缓凝剂和减水剂在搅拌机中搅拌30s，得到均匀的混合物料后盛盘备用，将水倒入搅拌机中后迅速将混合物料倒入搅拌机中，先慢搅30～45s，再快搅 30～45s，得到均匀浆料，将得到的均匀浆料迅速倒入三联40mm×40mm×160mm的模具中并立即振捣成型，室温养护1d脱模，将脱模后的试件置于温度为20±2℃、相对湿度为50±3％的混合砂浆试件标准恒温养护箱中养护3d。将养护好的试件先放入电热恒温鼓风干燥箱中烘至绝干，用其中3个绝干试件测其绝干抗压强度和抗折强度，再将另外3个绝干试件放入水中，吸水24h，测其饱水抗压强度和抗折强度。
测得复合材料的绝干抗压强度为15.56MPa，绝干抗折强度为 3.42MPa，饱水抗压强度为11.39MPa，饱水抗折强度为1.09Ma，抗折软化系数为0.319。
上述原料及方法制得的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料试件的强度检测方法参照GB/T1761《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》，下同。
实施例1。
原料：半水脱硫石膏为100份，减水剂为0.3份，缓凝剂为0.3 份，长度为6mm的玻璃纤维，掺量为0.7份，水固比为0.53。
工艺：(1)将所得的半水脱硫石膏粉、缓凝剂和减水剂按权上述比例称取并搅拌均匀得到混合物料；
(2)将水和玻璃纤维采用湿拌的方法搅拌均匀；
(3)将搅拌好的混合物料倒入搅拌均匀的水和玻璃纤维中，搅拌机先慢搅30～45s，再快搅30～45s，得到均匀浆料；
(4)将得到的均匀浆料迅速倒入三联40mm×40mm×160mm的模具中，立即振捣成型，室温养护1d脱模，将脱模后的试件置于温度为 20±2℃、相对湿度为50±3％的混合砂浆试件标准恒温养护箱中养护 3d。
测得上述复合材料的绝干抗压强度为20.60MPa，绝干抗折强度为4.33MPa，饱水抗压强度为11.91MPa，饱水抗折强度为1.42Ma，抗折软化系数为0.328。
实施例2。
原料：半水脱硫石膏为100份，减水剂为0.3份，缓凝剂为0.3 份，长度为9mm的玻璃纤维，掺量为0.9份，水固比为0.54。
工艺：同实施例1。
测得复合材料的绝干抗压强度为21.59MPa，绝干抗折强度为 3.93MPa，饱水抗压强度为11.43MPa，饱水抗折强度为1.27Ma，抗折软化系数为0.323。
实施例3。
原料：半水脱硫石膏为100份，减水剂为0.3份，缓凝剂为0.3 份，长度为12mm的玻璃纤维，掺量为0.7份，水固比为0.55。
工艺：同实施例1。
测得复合材料的绝干抗压强度为18.91MPa，绝干抗折强度为 4.30MPa，饱水抗压强度为11.51MPa，饱水抗折强度为1.45Ma，抗折软化系数为0.337。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在未脱离本发明方案内容的前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，其特征在于，按重量份计，是以下述原料制得：
半水脱硫石膏： 80～120份、 减水剂： 0.1～1.5份、
缓凝剂： 0.1～1.5份、 玻璃纤维： 0.1～2份；
水固比为： 0.53～0.55。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，其特征在于，按重量份计，是以下述原料制得：
半水脱硫石膏： 90～110份、 减水剂： 0.15～1份、
缓凝剂： 0.15～1份、 玻璃纤维： 0.2～1份；
水固比为： 0.53～0.55。
3.根据权利要求2所述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，其特征在于，按重量份计，是以下述原料制得：
半水脱硫石膏： 100份、 减水剂： 0.3份、
缓凝剂： 0.3份、 玻璃纤维： 0.7份；
水固比为： 0.53～0.55。
4.根据权利要求1-3任一项所述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，其特征在于，所述的半水脱硫石膏为原状脱硫石膏置于180℃烘箱中煅烧3h，冷却至室温后过0.15mm方孔筛，陈化3d所得。
5.根据权利要求1-3任一项所述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，其特征在于，所述的减水剂为聚羧酸类减水剂，白色粉末。
6.根据权利要求1-3任一项所述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，其特征在于，所述的缓凝剂为蛋白质类石膏缓凝剂，白色粉末。
7.根据权利要求1-3任一项所述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维的长度为6mm～12mm。
8.一种如权利要求1-3任一项所述的玻璃纤维增强脱硫建筑石膏复合材料的制备方法，其特征在于，按下述步骤进行：
(1)将半水脱硫石膏粉、缓凝剂和减水剂拌匀，制得混合物料；
(2)将水和玻璃纤维采用湿拌的方法搅拌均匀；
(3)将步骤(1)的混合物料倒入步骤(2)中搅拌均匀的水和玻璃纤维中，先慢搅30～45s，再快搅30～45s，得到均匀浆料；
(4)将步骤(3)得到的均匀浆料倒入模具中振捣成型，室温养护1d脱模，将脱模后的试件置于温度为20±2℃、相对湿度为50±3％的混合砂浆试件标准恒温养护箱中养护3d。
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