石膏基泡沫混凝土的(de)研發與應用

石膏基泡沫混凝土與水泥基泡沫混凝土一(yī / yì ／yí)樣，它們具有相同與相似的(de)理化性能，并優于(yú)水泥基泡沫混凝土的(de)許多功能。同屬泡沫混凝土大(dà)家族的(de)一(yī / yì ／yí)個(gè)分支。石膏是(shì)建築材料中三大(dà)膠凝材料之(zhī)一(yī / yì ／yí)。石膏分天然石膏和(hé / huò)化學石膏。天然石膏是(shì)從天然石膏礦開采面得，其理化性能與化學石膏基本相同，本文不(bù)再贅叙。主要(yào / yāo)對化學石膏的(de)研發與應用略加闡述。所謂化學石膏，主要(yào / yāo)指工業生産中的(de)副産物或廢棄物。如磷石膏、脫硫石膏、钛石膏、氟石膏、鎳石膏、檸檬酸石膏等。在(zài)這(zhè)些工業生産的(de)排放物中，其主要(yào / yāo)成份以(yǐ)二水硫酸鈣CaSO4·2H2O爲(wéi / wèi)主要(yào / yāo)成份的(de)工業副産品統稱爲(wéi / wèi)化學石膏。其中磷石膏和(hé / huò)脫硫石膏的(de)排放量最大(dà)，約占總排放量的(de)85%左右，本文将以(yǐ)磷石膏與脫硫石膏爲(wéi / wèi)代表，介紹石膏基泡沫混凝土自保溫砌塊等系列産品的(de)研發與應用。磷石膏是(shì)磷化工企業的(de)副産物，在(zài)制備磷酸的(de)過程中，磷礦石與硫酸進行化學反應，生成磷酸和(hé / huò)二水硫酸鈣即磷石膏。脫硫石膏是(shì)火力發電廠采用濕法脫硫技術使用石灰石粉與煙氣中的(de)SO2反應生成的(de)副産物，其主要(yào / yāo)成分也(yě)是(shì)二水硫酸鈣CaSO4·2H2O，這(zhè)兩種工業廢棄物排放量巨大(dà)，每年約排放6000萬噸至壹億噸，加之(zhī)曆史積存量，目前已達數億噸之(zhī)多。這(zhè)些廢棄物大(dà)量堆集，占用耕地(dì / de)，如不(bù)及時(shí)處理，必然會對土壤、水源、空氣産生嚴重污染，破壞自然環境。據有關資料顯示，中國(guó)已有5000萬畝耕地(dì / de)遭工業廢棄物污染而(ér)不(bù)能耕種，随着污染的(de)不(bù)斷加劇，18億畝耕地(dì / de)的(de)紅線已面臨失守，形勢十分嚴峻。因此利用上(shàng)述這(zhè)些工業廢棄物研發生産的(de)新型建築材料，石膏基泡沫混凝土自保溫砌塊，澆注式（靜壓式）石膏自保溫填芯砌塊，石膏機噴砂漿，纖維增強石膏空心大(dà)闆等系列産品，符合國(guó)家的(de)節能減排政策和(hé / huò)人(rén)民的(de)願望。建築節能是(shì)我國(guó)的(de)一(yī / yì ／yí)項基本國(guó)策。政府倡導的(de)“循環經濟”“低碳經濟”可持續發展的(de)科學發展理念是(shì)鼓勵發展利廢減排，輕質高強，節能環保以(yǐ)及性價比高的(de)新型牆體材料。同時(shí)國(guó)家和(hé / huò)地(dì / de)方政府還出(chū)台了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)系列資助、減稅,免稅和(hé / huò)獎勵政策。因此研發利廢環保、節能減排、保溫隔熱，防火隔音的(de)新型建築材料将逐漸成爲(wéi / wèi)建材市場的(de)主導産品，市場前景十分廣闊。2 、目前行業狀況中國(guó)房地(dì / de)産事業的(de)發展比較迅猛，已經取得了(le／liǎo)階段性的(de)成就(jiù)，但目前已發展至轉型期。建築業轉型是(shì)我國(guó)目前建築業實現可持續發展的(de)必然趨勢。建築業将由低性能轉向高性能和(hé / huò)低碳環保的(de)新型建築，已漸成爲(wéi / wèi)時(shí)代潮流。高性能建築離不(bù)開高性能建築材料。泡沫混凝土便是(shì)首當其沖的(de)高性能建築材料。因爲(wéi / wèi)泡沫混凝土是(shì)集保溫隔熱，環保節能、防火防水、隔聲吸音，輕質耐久，防震抗爆等諸多優點爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)身的(de)高性能建築材料。目前歐、美、日、韓等發達國(guó)家對泡沫混凝土的(de)應用較爲(wéi / wèi)廣泛。我國(guó)的(de)泡沫混凝土發展也(yě)已進入快速增長期。加之(zhī)我國(guó)建築業的(de)轉型，爲(wéi / wèi)泡沫混凝土的(de)發展提供了(le／liǎo)前所未有的(de)發展機遇。近年來(lái)國(guó)内衆多科研院所對水泥基泡沫混凝土的(de)研發皆取得了(le／liǎo)許多重大(dà)收獲。但對石膏基泡沫混凝土的(de)研發仍然較少。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)加快推動石膏基泡沫混凝土的(de)發展，本文着重闡述石膏基泡沫混凝土的(de)研發情況，希望能對業内人(rén)員有所啓發和(hé / huò)幫助。因爲(wéi / wèi)它是(shì)真實的(de)變廢爲(wéi / wèi)寶，節能減排，可持續發展的(de)好項目。願我們業内同仁能攜手奮進，共謀發展，努力減少工業污染和(hé / huò)排放。讓我們攜起手來(lái)，爲(wéi / wèi)使我們的(de)天更藍，雲更白，山更青，水更秀而(ér)努力奮鬥。3 化學石膏的(de)特性與應用化學石膏是(shì)工業廢棄物，其主要(yào / yāo)成份是(shì)二水硫酸鈣CaSO4·2H2O常态爲(wéi / wèi)含水率20%～80%的(de)砂粉狀，一(yī / yì ／yí)般要(yào / yāo)經過烘幹或煅燒後方能使用。其主要(yào / yāo)使用範圍和(hé / huò)方法如下：（1）将化學石膏烘幹改性可做自保溫砌塊，機噴砂漿，隔牆闆等系列産品。（2）将化學石膏經高溫、常壓煅燒生産出(chū)β-CaSO4·0.5H2O半水石膏，可生産紙面石膏闆、石膏條闆，裝飾線條，石膏砌塊等牆體材料。（3）将化學石膏經高溫、蒸壓生産出(chū)α-CaSO4·0.5H2O半水石膏，即高強石膏粉，可用于(yú)醫學、模具等高強度膠結材料。（4）可用于(yú)生産硫鋁酸鹽早強水泥的(de)原材料。（5）可生産水泥緩凝劑，用以(yǐ)調節水泥的(de)凝結時(shí)間。（6）可通過特種工藝制備硫酸和(hé / huò)水泥。（7）工業石膏大(dà)多呈酸性，可用來(lái)改良堿性土壤，制造良田。（8）石膏是(shì)一(yī / yì ／yí)種多微孔的(de)結構體，當室内環境濕度較重時(shí)，它可吸收過量的(de)濕氣。當室内濕度降低時(shí)又可釋放濕氣，這(zhè)種“呼吸功能”過程中可提供人(rén)們舒适的(de)居住環境。适宜做牆體材料。（9）石膏有殺菌消毒的(de)功能，又具有淨化室内空氣的(de)功效，屬于(yú)優質牆體材料。（10）石膏是(shì)一(yī / yì ／yí)種較好的(de)防火材料，當火災發生時(shí)，石膏能釋放出(chū)21%～28%的(de)結晶水，使環境升溫速度變緩，能有效阻止火勢蔓延，具有特殊的(de)防火性能。（11）石膏的(de)收縮率相當小，做牆體材料不(bù)易開裂。4 、研發核心技術本次研發的(de)核心技術是(shì)利用原狀工業排放物石膏進行改性研究，免去煅燒環節，因爲(wéi / wèi)煅燒也(yě)要(yào / yāo)耗能産生廢氣。避免了(le／liǎo)利廢産廢的(de)環節，節約能源，降低成本，并使其具有耐水性能，擴大(dà)了(le／liǎo)它的(de)使用範圍。而(ér)且改性後的(de)石膏産品各項理化性能指标優于(yú)經過煅燒的(de)半水石膏産品。現已成功研制出(chū)石膏基泡沫混凝土砌塊，澆注式和(hé / huò)靜壓式複合自保溫砌塊，石膏機噴砂漿和(hé / huò)用于(yú)住宅産業化的(de)纖維增強石膏空心大(dà)闆。4.1 石膏基改性泡沫混凝土砌塊衆所周知，石膏是(shì)一(yī / yì ／yí)種氣硬性材料，産品不(bù)宜用于(yú)潮濕環境，大(dà)都用作内牆材料，如石膏空心條闆與砌塊等。廚房和(hé / huò)衛生間都不(bù)能使用。我們對其進行改性研究，使其具有耐水性能，超過煅燒半水石膏的(de)理化性能，不(bù)僅可節約能源，減少投資，降低成本，而(ér)且擴大(dà)了(le／liǎo)其使用範圍。各項性能指标符合和(hé / huò)高于(yú)JG/T266-2011《泡沫混凝土》和(hé / huò)JC/T1062-2007《泡沫混凝土砌塊》，GB/T29062-2012《蒸壓泡沫混凝土磚和(hé / huò)砌塊》等行業标準。傳統的(de)水泥基泡沫混凝土砌塊比加氣砼砌塊性能雖好，但成本遠高于(yú)加氣砼砌塊，市場競争力低。改性後的(de)石膏基泡沫混凝土砌塊與水泥基泡沫混凝土砌塊的(de)理化性能差不(bù)多。請參見表1。但成本要(yào / yāo)比水泥基泡沫混凝土砌塊低得多。主要(yào / yāo)是(shì)原材料易得，有些地(dì / de)方不(bù)但不(bù)花錢而(ér)且還給補貼，成本低。因此具有明顯的(de)市場競争力。石膏基泡沫混凝土砌塊成本與加氣砼砌塊差不(bù)多，但理化性能要(yào / yāo)比加氣砼砌塊優越。用于(yú)外牆可不(bù)必做外保溫系統，不(bù)開裂空鼓，不(bù)脫落漏水，成牆結構工藝簡單，成本低，并能縮短建設周期，現把兩種成牆效果進行比較，請參見表2。4.2 澆注式改性自保溫砌塊利用β-CaSO4·0.5H2O半水石膏進行改性，生産澆注式改性自保溫砌塊，使其具有保溫防水功能，可用于(yú)外牆，無需做外保溫系統，參照GB/T29060-2012《複合保溫磚和(hé / huò)複合保溫砌塊》；JG/T407-2013《自保溫混凝土複合砌塊》等标準。其主要(yào / yāo)生産工藝是(shì)先采用澆注式生産石膏砌塊的(de)工藝，生産出(chū)改性石膏空心砌塊。然後利用改性石膏發泡技術的(de)生産工藝對該空心砌塊進行填芯灌注石膏基泡沫混凝土。這(zhè)種自保溫砌塊的(de)外殼與填芯爲(wéi / wèi)同質材料，相容性好，不(bù)會産生裂隙，保溫性能好。而(ér)且生産成本低。該生産工藝流程請參見圖1，其理化性能請見表3。表3澆注式改性自保溫砌塊主要(yào / yāo)理化性能表圖1澆注式（靜壓式）改性石膏自保溫砌塊生産工藝流程圖4.3 靜壓式改性自保溫砌塊利用原态排放物二水石膏進行烘幹或風幹，直接進行改性，配料，拌合均化後投入高壓雙向液壓機，壓制成空心石膏砌塊。然後再澆注石膏基泡沫混凝土填芯材料制成靜壓式改性石膏自保溫砌塊。這(zhè)種砌塊外殼密度高，抗壓強度大(dà)。不(bù)僅可用于(yú)框架結構的(de)外填充牆體，也(yě)可用于(yú)廚房和(hé / huò)衛生間作自保溫牆體。具有耐水耐老化功能。該産品理化性能請見表4。其生産工藝與澆注式改性石膏自保溫砌塊差不(bù)多，隻是(shì)将‘澆注入模’的(de)工序改爲(wéi / wèi)‘入模靜壓’而(ér)已。其它生産工藝各環節基本相同。（生産工藝流程請參見圖1）。産品的(de)理化性能略有差異，主要(yào / yāo)是(shì)免煅燒工藝既節能減排，又避免了(le／liǎo)利廢産廢的(de)弊端。因生産工藝簡單，少了(le／liǎo)煅燒環節，既節約能源和(hé / huò)成本，又能大(dà)量消耗工業廢棄物。大(dà)幅度降低了(le／liǎo)生産成本，使産品具有較強的(de)市場競争力。表4靜壓式改性自保溫砌塊的(de)主要(yào / yāo)理化性能表4.4 石膏基機噴砂漿随着建築業的(de)品質提升和(hé / huò)轉型，工程質量和(hé / huò)施工效率直接引起人(rén)們的(de)重視。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)提高工程質量和(hé / huò)施工效率，機噴砂漿的(de)粉刷工藝便應運而(ér)生。尤其是(shì)石膏基機噴砂漿便得到(dào)人(rén)們的(de)青睐。因爲(wéi / wèi)石膏基的(de)機噴砂漿具有以(yǐ)下很多優點：（1）傳統的(de)粉刷砂漿很難從根本上(shàng)解決開裂，空鼓的(de)問題。石膏基機噴砂漿能夠對各類牆體均具有較強的(de)粘接性能，不(bù)會開裂空鼓。（2）機噴砂漿能提高施工效率，縮短建設工期，施工速度快，比傳統的(de)施工方法能提高施工效率3-4倍。每台機每天可噴塗牆面1200-1500平方米(配4-5人(rén))，相當于(yú)20個(gè)熟練工一(yī / yì ／yí)天的(de)工作量。（3）施工時(shí)基本沒有落地(dì / de)灰，既能節約原材料，又能保護施工現場環境。降低成本20%-30%以(yǐ)上(shàng)。（4）石膏具有呼吸功能，能自動調節室内濕度，提供舒适的(de)生活環境，尤其适宜内牆粉刷。（5）石膏具有防火功能，10毫米厚的(de)石膏砂漿可使隔牆的(de)耐火極限延長50分鍾。（6）石膏砂漿還有保溫隔熱，節能環保，殺菌消毒的(de)作用。其主要(yào / yāo)理化性能請參見表5；石膏基機噴砂漿的(de)生産工藝流程請參見圖2。表5石膏基機噴砂漿的(de)理化性能表圖2石膏基機噴砂漿生産工藝流程圖5 、結論綜上(shàng)所述，對石膏基泡沫混凝土系列産品的(de)研發與應用很有必要(yào / yāo)。它是(shì)泡沫混凝土大(dà)家族的(de)組織成員，也(yě)是(shì)該組織中不(bù)可或缺的(de)重要(yào / yāo)組成部分。因爲(wéi / wèi)它是(shì)解決工業廢棄物的(de)有效途徑，它能合理地(dì / de)将工業廢棄物轉化爲(wéi / wèi)高性能和(hé / huò)高性價比的(de)新型牆體材料。符合節能減排，利廢爲(wéi / wèi)寶，防火保溫的(de)“低碳經濟”“可循環經濟”和(hé / huò)“可持續發展”的(de)科學發展理念。也(yě)是(shì)治理環境，美化環境和(hé / huò)造福人(rén)類的(de)善事。希望業内專家裏手們能給予大(dà)力支持和(hé / huò)聯手，攜手共創美好的(de)明天。