外加剂对氟石膏性能的影响

摘要：氟石膏是氟化盐生产过程中产生的工业废渣，它具有一定的水化活性，但水化速度慢，凝结时间长，水化产物强度低，吸水率大，软化系数较小。与建筑石膏的国家标准相比较，其各项性能都达不到要求，故不能直接用于实际生产。并且这种废渣中含有一定量的残余H2SO4、HF等，对环境的污染较大。通过加入外加剂的方法可以改善氟石膏的水化活性，使其变废为宝，能够作为建筑材料使用。文章主要研究外加剂对氟石膏性能的影响。

关键词:氟石膏；外加剂；激发剂；泛霜

Abstract: Fluorgypsum is the industrial residue generated by the fluoride salt production, having a certain of hydration activity, but low hydration rate, long setting time, hydration products with low strength, large water absorption and small softening coefficient. Compared with the national standards of building plaster, its various properties are unsatisfactory, so it can not be directly used in actual production. Containing a certain amount of H2SO4, HF, this residue brings serious pollution to environment. While by adding admixture can the hydration activity of fluorgypsum be improved, turning it useful as a kind ofbuilding material. The article mainly researches the impact of admixtures on fluorgypsum property.

Key words: fluorgypsum; admixtures; activator; efflorescence

中途分类号；P619.26+1

一、概述

氟石膏是化工石膏（亦称人造石膏）的一种。新排出的氟石膏是一种微晶，质地疏松，部分呈块状，易于用手捏碎。晶体比天然石膏小，一般为几微米到几十微米。它是氟化钙用硫酸处理制取氢氟酸后残存的渣子再用石灰中和过量的硫酸所得的废渣。一般每生产1吨氢氟酸，约产氟石膏4吨以上。氟石膏的主要成分是二型无水硫酸钙，此外尚含有少量的氟化钙、氟化氢和硫酸等杂质。由于氟石膏中含有一定量的HF和H2SO4,对动植物和人都有极大的副作用。我国氟化盐厂产生的氟石膏总量很大，其大部分在稍加工和处理后就作为一般固体废弃物堆存，直接堆存不仅占用土地，还污染土壤和地下水环境，在环保上是不允许的，而氟石膏的综合利用不仅可以变废为宝，还能减少氟石膏对环境的污染。由于氟石膏的活性低、凝结硬化极慢、强度低,要使氟石膏转变为可用的胶凝材料，必须提高氟石膏的活性。为了使其具有所需要的性能，需添加不同的外加剂。本文研究的是氟石膏的外加剂对其性能的影响。

二、研究现状

近年来，氟石膏的综合利用越来越多，氟石膏的价值不容忽视。从近十年来氟石膏开发利用取得的新成果可以看出，我国氟石膏的开发利用已进入一个新阶段，即从简单利用转向制取高产值的氟石膏制品的深加工阶段，而且这些氟石膏制品也符合当前世界上对建筑材料需要的发展方向，是一种优良的新型建筑材料，有着广阔的应用前景。

国内外科技人员对氟石膏在工业上的应用进行了广泛、深入的研究，并在工业上实现了综合利用，氟石膏开发利用的途径也不断增多，氟石膏已被利用于生产加气砌块、胶凝材料、水泥缓凝剂、氟石膏粉煤灰胶结材等很多方面。

杨新亚、纪立新在建筑材料学报中一篇名为《无水氟石膏胶结料及砌块的研究》中多种不同的复合活化剂对氟石膏的凝结时间、强度、防水性能的影响。

周惠南在《F－型粉刷石膏及其在工程中的干法石膏应用》一文对氟石膏制成的粉刷石膏进行了研究，证明它是一种高档的内墙抹面材料。

阎培渝、杨文言、覃肖、游轶等在《氟石膏粉煤灰混凝土的水化特性与抗压强度》中提出，氟石膏粉煤灰胶结材具有优良的力学性能和抗水性，能配制出长期强度高的混凝土。适量掺加改性剂，缩短凝结时间，提高早期与后期强度。

李正荣、刘世国在《利用氟石膏生产高强石膏粉》一文中通过加入数种有机物和无机物组成的添加剂来制取高强氟石膏。从而调节氟石膏酸碱度，调节凝结时间，激发活性，增强溶解度，增加产品的强度及耐水性。

氟石膏虽然得到了一定程度的利用，但仍未得到很好的利用。加入不同的外加剂对氟石膏性能的影响是非常重要的，因此，在氟石膏的开发利用中一定要选择合适的外加剂，才能使氟石膏得到更好的利用。

三、外加剂对氟石膏性能的影响

氟石膏活性激发剂的种类很多，有酸性的，也有碱性的。不同的激发剂，具有不同的作用效果，其作用机理也各不一样。首先选取了重铬酸钾、改性三聚氰胺、生明矾石、硫酸钠、草酸钠、生石灰和水玻璃等近十余种激发剂进行了先期试验，从中筛选出了以硫酸钠、明矾石为代表的酸性激发剂，以生石灰和水玻璃为代表的碱性激发剂，以氯化钠为代表的中性激发剂，作为氟石膏的活性激发剂进行进一步试验研究。

1、实验

按事先设计的配合比配好基粉，在此基础上添加不同品种与掺量的激发剂，混合拌匀，振动成型为标准试件，经标准养护(20士3℃，相对湿度65%)后，分别测其不同龄期的初凝时间和强度。外加剂不同掺量对氟石膏初凝时间、抗压强度和软化系数的影响见表1。

表1 外加剂不同掺量对氟石膏性能的影响

对表1结果分析如下：

（1）硫酸钠的激发作用十分明显，无论是3d和7d的早期强度，还是28d代表的后期强度，均有大幅度提高。其中，0.5%掺量的7天强度达到13.03 Mpa， 28d强度达到14.12 Mpa，已达到高强石膏的标准，1.5和2.5%掺量的强度均达到一级建筑石膏的标准。因而得出硫酸钠不宜过量，应控制在0.5%一1.5%之间。表中数据对比发现，硫酸钠的加入对于氟石膏的耐水性影响不大。但是，它的加入大大延缓了初凝时间。

（2）生石灰：随着掺量由3%、5%、7%不断增加，强度有不同程度的降低，可见掺量较少的3%的强度时最高的。耐水性随着生石灰掺量的增加有所提高。

（3）水玻璃：随着水玻璃掺量由5%、8%、10%逐渐增加，硬化体的强度和耐水性均随之而增。此外与前两种激发剂相比，水玻璃在改善氟石膏耐水性方面，效果较好。

（4）氯化钠：在石膏制品中分别加入3%、5%、7%的氯化钠后，制品的抗压强度提高，提高非常显著。但对于其耐水性的提高效果不大。

（5）KAl(SO4)2：掺量为0.8%、1.6%、2.4%时，初凝时间降为360min、240min、120min。硫酸铝钾的掺入，大大缩短了氟石膏的凝结时间。且随着掺入量的增多，初凝时间减少。