【摘要】：隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的日益嚴(yán)格,副產(chǎn)品脫硫石膏產(chǎn)量正在逐年增長(zhǎng),其處置和利用問(wèn)題成為焦點(diǎn)。將脫硫石膏煅燒成脫硫建筑石膏制成墻體材料是國(guó)內(nèi)消耗這些副產(chǎn)石膏的重要方式之一,但脫硫建筑石膏墻材存在力學(xué)性能和耐水性較差的缺點(diǎn),成為制約其發(fā)展的最主要因素。本文將對(duì)脫硫建筑石膏進(jìn)行改性處理,力求得到強(qiáng)度較高,耐水性較好的石膏制品,并測(cè)試石膏砌塊的放濕性能,實(shí)現(xiàn)石膏復(fù)合墻材的利用。以脫硫建筑石膏為主要凝膠材料,保證用量不低于75%。首先通過(guò)單摻和復(fù)摻無(wú)機(jī)改性材料水泥、粉煤灰、礦渣、普通硅粉研究它們對(duì)脫硫建筑石膏性能的影響,利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和熱分析儀探討了引起性能變化的機(jī)理,確定了無(wú)機(jī)改性脫硫建筑石膏的最佳配比。為了進(jìn)一步提高脫硫建筑石膏制品的耐水性,在無(wú)機(jī)改性脫硫建筑石膏的最佳配比的基礎(chǔ)上,添加有機(jī)硅類防水劑,研究了防水劑摻量對(duì)脫硫石膏復(fù)合體系性能的影響,并討論了原因,通過(guò)接觸角測(cè)試和浸水試驗(yàn)對(duì)比了添加有機(jī)硅防水劑后的效果。為了進(jìn)一步提高脫硫建筑石膏制品的抗折強(qiáng)度和表觀密度,在無(wú)機(jī)改性脫硫建筑石膏的最佳配比基礎(chǔ)上,添加玻璃纖維和高粱秸稈,研究了增強(qiáng)纖維長(zhǎng)徑比、摻量和表面處理方式對(duì)脫硫建筑石膏復(fù)合體系性能的影響,并利用掃描電子顯微鏡測(cè)試結(jié)果分析了產(chǎn)生性能變化的原因。最后,將改性的和未改性的脫硫建筑石膏制成砌塊,作為填充墻安裝在木質(zhì)框架中做成一個(gè)封閉房間,在此房間內(nèi)測(cè)試兩種砌塊的放濕性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:單摻無(wú)機(jī)改性材料能夠提高脫硫建筑石膏部分性能,但對(duì)抗折強(qiáng)度的提高效果不明顯,就耐水性而言,只有水泥的摻加使體系的軟化系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.6。復(fù)摻無(wú)機(jī)改性材料和復(fù)合激發(fā)劑的正交試驗(yàn)表明,復(fù)摻脫硫建筑石膏、水泥、礦渣、普通硅粉和復(fù)合激發(fā)劑為82∶5∶6.4∶5∶1.6時(shí),可得到力學(xué)性能和耐水性能均較好的試塊,其絕干抗折強(qiáng)度為6.70MPa,絕干抗壓強(qiáng)度為25.45MPa,抗折軟化系數(shù)達(dá)到0.683,抗壓軟化系數(shù)達(dá)到0.635,較純石膏分別提高70.8%和98.4%。X射線衍射儀測(cè)試結(jié)果表明,復(fù)摻體系生成了C-S-H凝膠相和AFt晶體相,而掃描電子顯微鏡測(cè)試結(jié)果顯示復(fù)摻體系水化產(chǎn)物除以短棒狀的二水石膏外,還生成較多絮狀的C-S-H凝膠及針狀的AFt晶體,這是復(fù)合激發(fā)劑激發(fā)體系中礦渣和普通硅粉活性的結(jié)果。熱重分析-差熱分析法證實(shí)了復(fù)摻體系中的C-S-H凝膠相和AFt晶體相會(huì)在87°~120°之間失去部分結(jié)晶水,產(chǎn)生吸熱和失重。C-S-H凝膠相和AFt晶體相的存在是復(fù)摻體系水化硬化體結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度和耐水性好的內(nèi)在原因。有機(jī)硅類防水劑摻加到改性脫硫建筑石膏復(fù)摻體系中,在0.8%摻量時(shí)試塊的性能出現(xiàn)拐點(diǎn),抗折及抗壓強(qiáng)度達(dá)到最低,而抗折及抗壓軟化系數(shù)達(dá)到最高,分別為0.813和0.848,較未摻加前分別提高19.0%和33.5%,吸水率降低到4%以下,耐水性能得到顯著改善。此類防水劑的引氣作用是造成拐點(diǎn)的原因。加入不同摻量的有機(jī)硅防水劑后,試塊的接觸角從純脫硫石膏的0°增加到復(fù)合體系的36.29°,浸水實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)試樣幾乎不被水侵入,說(shuō)明聚硅氧烷類憎水劑有效的改變了石膏復(fù)合體系毛細(xì)孔性質(zhì),阻塞石膏復(fù)合體系內(nèi)的微裂紋,使表面張力降低,耐水性提高。將長(zhǎng)度為20mm的玻璃纖維依次進(jìn)行煮沸、乳酸和偶聯(lián)劑處理后,以0.8%的摻量摻加到無(wú)機(jī)改性脫硫建筑石膏復(fù)合體系中,絕干抗折強(qiáng)度達(dá)到9.23MPa,較未摻加玻璃纖維的復(fù)合體系提高了37.8%,這得益于玻璃纖維表面粗糙度的增加使纖維與基體的結(jié)合力增強(qiáng)。將依次經(jīng)過(guò)NaOH溶液、堿性蛋白酶處理的高粱秸稈以3%摻量摻加到無(wú)機(jī)改性脫硫建筑石膏復(fù)合體系中,絕干抗折強(qiáng)度為8.01MPa,較未摻加高粱秸稈纖維的復(fù)合體系提高了19.6%;表觀密度下降到1100kg/m3。強(qiáng)堿腐蝕秸稈表面增加粗糙度,去除果酸和脂肪酸;堿性蛋白酶去除重蛋白成分使纖維骨架顯現(xiàn)。未改性的和改性的脫硫建筑石膏砌塊作為密閉房間的填充墻,經(jīng)過(guò)40小時(shí)的空氣除濕處理后,放濕性能差異為:未改性的純脫硫建筑石膏砌塊內(nèi)部濕度由除濕前的59.48%下降到43.95%,下降幅度為26.11%,平均放濕速率為每小時(shí)0.38%,而無(wú)機(jī)材料改性脫硫建筑石膏復(fù)合砌塊的內(nèi)部濕度由初始的59.48%下降到50.92%,下降幅度為14.4%,平均放濕速率為每小時(shí)0.21%。
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU599

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