[发明专利]一种改性脱硫石膏基母料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，涉及一种改性脱硫石膏基母料及其制备方法。

背景技术

石膏具有来源广泛、性能稳定等优点，但是石膏由于其晶体结构特性，石膏制品呈现疏松多孔状结构，吸水率较大，因此耐水性较差，一般饱水强度只有干强度的1/3左右，所以大部分的石膏用来生产石膏板、石膏砌块、粉刷石膏等，且由于石膏材质较脆，在运输及安装中易断裂，也大大限制了其使用。

石膏的另一个重要用途是在水泥生产中作为缓凝剂使用，其不仅能对调节水泥的凝结时间起重要的作用，而且可有效地提高水泥的强度。通常混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土。混凝土结构主要用来承受各种作用力，强度是混凝土最重要的力学性能。水泥是混凝土中的活性成分，是影响混凝土强度的直接因素。公开号为CN103553376A的中国专利申请公开了一种水泥，由40～50份的水泥熟料、20～30份的工业废渣、10～20份的无水石膏以及1～10份的颜料组成。但是水泥基的混凝土存在粘结力差、回弹率高、强度上涨缓慢、施工周期长、易开裂、能耗高等问题；且由于水泥具有较强的碱性，对环境、人体都会产生不利的影响。水泥作为高污染、高能耗、高耗水的行业，是近几年政府重点关停整顿的行业。

2013年我国工业副产品石膏产生量达到1.84亿吨，其中脱硫石膏7550万吨，磷石膏7000万吨。用于水泥缓凝剂行业的石膏达到6000万吨，纸面石膏板行业2430万吨，两者占工业副产品石膏利用量的96％。其中脱硫石膏和磷石膏的利用率分别为72％和27％，但是总体而言，工业副产品石膏有很大的存量累积，并且仍然每年增加。

脱硫石膏是对含硫燃料燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的工业副产石膏。火力发电厂通常在湿法脱硫时使用石灰石粉与烟气中SO₂反应生成副产品，主要成分为CaSO₄·2H₂O，还含有一些杂质，如未反应完全的CaCO₃、CaO及少量钾、钠盐，一般含量不大于0.5％。脱硫石膏粒径均匀，颗粒主要集中在10-60μm之间。目前国内对脱硫石膏的应用范围有限，利用量小，如果不能很好地综合利用这些工业石膏，不仅要占用大量的土地，还可能污染土壤和水源，带来严重的二次污染，影响企业和社会的良性发展。因而探索增大脱硫石膏在建筑领域中的应用，满足建材市场的需求，是今后脱硫石膏的发展方向之一。

脱硫石膏与天然石膏一样，存在制品耐水性差的问题，影响了产品的推广与应用。因此，如何提高脱硫石膏的耐水性成为扩大脱硫石膏制品应用领域的关键因素。

而粉煤灰、矿渣粉、水泥都是无机耐水材料。粉煤灰也是电厂的固体废弃物之一，其成分和水泥成分接近，一般呈多孔微球状玻璃体形态，在混凝土等建筑材料中主要起三种作用：形态效应，火山灰效应和微集料效应。粉煤灰活性低的主要原因是由于粉煤灰中高温淬冷后的硅铝玻璃相的化学活性低，提高其活性可以有效提高材料的后期强度，同时降低混凝土的早期发热开裂等。目前激活粉煤灰主要是机械粉磨或者化学方式，缺乏高效并且低成本的方法。

全国环境保护部统计数据表明，2013年全国粉煤灰产生量4.6亿吨，2013年我国粉煤灰利用率为69％，其中44％用于制造水泥，16％用于商砼，28％用于生产墙体材料。从2009年到2013年，虽然粉煤灰综合利用率和利用量均逐步提高，但粉煤灰的产生量也在加大，每年的累积未处理量仍有所上升，尤其是在中西部地区。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种耐水性强、力学性能优良、成本低廉且环保的脱硫石膏基的母料，其可替代水泥作为混凝土中的凝胶材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种改性脱硫石膏基母料，其包括以质量份数计的如下组分：

其中，所述脱硫建筑石膏是指经煅烧加工后，以半水硫酸钙为主要成分的脱硫石膏。

优选地，所述改性脱硫石膏基母料包括以质量份数计的如下组分：

所述改性脱硫石膏基母料组分中的水泥可大幅度提高胶凝材料抗压强度性能，同时提高材料的耐水性能；优选地，所述水泥为P.O425或525普通硅酸盐水泥。

所述改性脱硫石膏基母料组分中的矿渣粉和粉煤灰具有很好的和易性和流动性，可以提高材料的施工性、密实度和耐水性。