石膏基泡沫混凝土的研发与应用

石膏基泡沫混凝土与水泥基泡沫混凝土一样，它们具有相同与相似的理化性能，并优于水泥基泡沫混凝土的许多功能。同属泡沫混凝土大家族的一个分支。石膏是建筑材料中三大胶凝材料之一。石膏分天然石膏和化学石膏。天然石膏是从天然石膏矿开采面得，其理化性能与化学石膏基本相同，本文不再赘叙。主要对化学石膏的研发与应用略加阐述。所谓化学石膏，主要指工业生产中的副产物或废弃物。如磷石膏、脱硫石膏、钛石膏、氟石膏、镍石膏、柠檬酸石膏等。在这些工业生产的排放物中，其主要成份以二水硫酸钙CaSO4·2H2O为主要成份的工业副产品统称为化学石膏。其中磷石膏和脱硫石膏的排放量最大，约占总排放量的85%左右，本文将以磷石膏与脱硫石膏为代表，介绍石膏基泡沫混凝土自保温砌块等系列产品的研发与应用。磷石膏是磷化工企业的副产物，在制备磷酸的过程中，磷矿石与硫酸进行化学反应，生成磷酸和二水硫酸钙即磷石膏。脱硫石膏是火力发电厂采用湿法脱硫技术使用石灰石粉与烟气中的SO2反应生成的副产物，其主要成分也是二水硫酸钙CaSO4·2H2O，这两种工业废弃物排放量巨大，每年约排放6000万吨至壹亿吨，加之历史积存量，目前已达数亿吨之多。这些废弃物大量堆集，占用耕地，如不及时处理，必然会对土壤、水源、空气产生严重污染，破坏自然环境。据有关资料显示，中国已有5000万亩耕地遭工业废弃物污染而不能耕种，随着污染的不断加剧，18亿亩耕地的红线已面临失守，形势十分严峻。因此利用上述这些工业废弃物研发生产的新型建筑材料，石膏基泡沫混凝土自保温砌块，浇注式（静压式）石膏自保温填芯砌块，石膏机喷砂浆，纤维增强石膏空心大板等系列产品，符合国家的节能减排政策和人民的愿望。建筑节能是我国的一项基本国策。政府倡导的“循环经济”“低碳经济”可持续发展的科学发展理念是鼓励发展利废减排，轻质高强，节能环保以及性价比高的新型墙体材料。同时国家和地方政府还出台了一系列资助、减税,免税和奖励政策。因此研发利废环保、节能减排、保温隔热，防火隔音的新型建筑材料将逐渐成为建材市场的主导产品，市场前景十分广阔。2 、目前行业状况中国房地产事业的发展比较迅猛，已经取得了阶段性的成就，但目前已发展至转型期。建筑业转型是我国目前建筑业实现可持续发展的必然趋势。建筑业将由低性能转向高性能和低碳环保的新型建筑，已渐成为时代潮流。高性能建筑离不开高性能建筑材料。泡沫混凝土便是首当其冲的高性能建筑材料。因为泡沫混凝土是集保温隔热，环保节能、防火防水、隔声吸音，轻质耐久，防震抗爆等诸多优点为一身的高性能建筑材料。目前欧、美、日、韩等发达国家对泡沫混凝土的应用较为广泛。我国的泡沫混凝土发展也已进入快速增长期。加之我国建筑业的转型，为泡沫混凝土的发展提供了前所未有的发展机遇。近年来国内众多科研院所对水泥基泡沫混凝土的研发皆取得了许多重大收获。但对石膏基泡沫混凝土的研发仍然较少。为了加快推动石膏基泡沫混凝土的发展，本文着重阐述石膏基泡沫混凝土的研发情况，希望能对业内人员有所启发和帮助。因为它是真实的变废为宝，节能减排，可持续发展的好项目。愿我们业内同仁能携手奋进，共谋发展，努力减少工业污染和排放。让我们携起手来，为使我们的天更蓝，云更白，山更青，水更秀而努力奋斗。3 化学石膏的特性与应用化学石膏是工业废弃物，其主要成份是二水硫酸钙CaSO4·2H2O常态为含水率20%～80%的砂粉状，一般要经过烘干或煅烧后方能使用。其主要使用范围和方法如下：（1）将化学石膏烘干改性可做自保温砌块，机喷砂浆，隔墙板等系列产品。（2）将化学石膏经高温、常压煅烧生产出β-CaSO4·0.5H2O半水石膏，可生产纸面石膏板、石膏条板，装饰线条，石膏砌块等墙体材料。（3）将化学石膏经高温、蒸压生产出α-CaSO4·0.5H2O半水石膏，即高强石膏粉，可用于医学、模具等高强度胶结材料。（4）可用于生产硫铝酸盐早强水泥的原材料。（5）可生产水泥缓凝剂，用以调节水泥的凝结时间。（6）可通过特种工艺制备硫酸和水泥。（7）工业石膏大多呈酸性，可用来改良碱性土壤，制造良田。（8）石膏是一种多微孔的结构体，当室内环境湿度较重时，它可吸收过量的湿气。当室内湿度降低时又可释放湿气，这种“呼吸功能”过程中可提供人们舒适的居住环境。适宜做墙体材料。（9）石膏有杀菌消毒的功能，又具有净化室内空气的功效，属于优质墙体材料。（10）石膏是一种较好的防火材料，当火灾发生时，石膏能释放出21%～28%的结晶水，使环境升温速度变缓，能有效阻止火势蔓延，具有特殊的防火性能。（11）石膏的收缩率相当小，做墙体材料不易开裂。4 、研发核心技术本次研发的核心技术是利用原状工业排放物石膏进行改性研究，免去煅烧环节，因为煅烧也要耗能产生废气。避免了利废产废的环节，节约能源，降低成本，并使其具有耐水性能，扩大了它的使用范围。而且改性后的石膏产品各项理化性能指标优于经过煅烧的半水石膏产品。现已成功研制出石膏基泡沫混凝土砌块，浇注式和静压式复合自保温砌块，石膏机喷砂浆和用于住宅产业化的纤维增强石膏空心大板。4.1 石膏基改性泡沫混凝土砌块众所周知，石膏是一种气硬性材料，产品不宜用于潮湿环境，大都用作内墙材料，如石膏空心条板与砌块等。厨房和卫生间都不能使用。我们对其进行改性研究，使其具有耐水性能，超过煅烧半水石膏的理化性能，不仅可节约能源，减少投资，降低成本，而且扩大了其使用范围。各项性能指标符合和高于JG/T266-2011《泡沫混凝土》和JC/T1062-2007《泡沫混凝土砌块》，GB/T29062-2012《蒸压泡沫混凝土砖和砌块》等行业标准。传统的水泥基泡沫混凝土砌块比加气砼砌块性能虽好，但成本远高于加气砼砌块，市场竞争力低。改性后的石膏基泡沫混凝土砌块与水泥基泡沫混凝土砌块的理化性能差不多。请参见表1。但成本要比水泥基泡沫混凝土砌块低得多。主要是原材料易得，有些地方不但不花钱而且还给补贴，成本低。因此具有明显的市场竞争力。石膏基泡沫混凝土砌块成本与加气砼砌块差不多，但理化性能要比加气砼砌块优越。用于外墙可不必做外保温系统，不开裂空鼓，不脱落漏水，成墙结构工艺简单，成本低，并能缩短建设周期，现把两种成墙效果进行比较，请参见表2。4.2 浇注式改性自保温砌块利用β-CaSO4·0.5H2O半水石膏进行改性，生产浇注式改性自保温砌块，使其具有保温防水功能，可用于外墙，无需做外保温系统，参照GB/T29060-2012《复合保温砖和复合保温砌块》；JG/T407-2013《自保温混凝土复合砌块》等标准。其主要生产工艺是先采用浇注式生产石膏砌块的工艺，生产出改性石膏空心砌块。然后利用改性石膏发泡技术的生产工艺对该空心砌块进行填芯灌注石膏基泡沫混凝土。这种自保温砌块的外壳与填芯为同质材料，相容性好，不会产生裂隙，保温性能好。而且生产成本低。该生产工艺流程请参见图1，其理化性能请见表3。表3浇注式改性自保温砌块主要理化性能表图1浇注式（静压式）改性石膏自保温砌块生产工艺流程图4.3 静压式改性自保温砌块利用原态排放物二水石膏进行烘干或风干，直接进行改性，配料，拌合均化后投入高压双向液压机，压制成空心石膏砌块。然后再浇注石膏基泡沫混凝土填芯材料制成静压式改性石膏自保温砌块。这种砌块外壳密度高，抗压强度大。不仅可用于框架结构的外填充墙体，也可用于厨房和卫生间作自保温墙体。具有耐水耐老化功能。该产品理化性能请见表4。其生产工艺与浇注式改性石膏自保温砌块差不多，只是将‘浇注入模’的工序改为‘入模静压’而已。其它生产工艺各环节基本相同。（生产工艺流程请参见图1）。产品的理化性能略有差异，主要是免煅烧工艺既节能减排，又避免了利废产废的弊端。因生产工艺简单，少了煅烧环节，既节约能源和成本，又能大量消耗工业废弃物。大幅度降低了生产成本，使产品具有较强的市场竞争力。表4静压式改性自保温砌块的主要理化性能表4.4 石膏基机喷砂浆随着建筑业的品质提升和转型，工程质量和施工效率直接引起人们的重视。为了提高工程质量和施工效率，机喷砂浆的粉刷工艺便应运而生。尤其是石膏基机喷砂浆便得到人们的青睐。因为石膏基的机喷砂浆具有以下很多优点：（1）传统的粉刷砂浆很难从根本上解决开裂，空鼓的问题。石膏基机喷砂浆能够对各类墙体均具有较强的粘接性能，不会开裂空鼓。（2）机喷砂浆能提高施工效率，缩短建设工期，施工速度快，比传统的施工方法能提高施工效率3-4倍。每台机每天可喷涂墙面1200-1500平方米(配4-5人)，相当于20个熟练工一天的工作量。（3）施工时基本没有落地灰，既能节约原材料，又能保护施工现场环境。降低成本20%-30%以上。（4）石膏具有呼吸功能，能自动调节室内湿度，提供舒适的生活环境，尤其适宜内墙粉刷。（5）石膏具有防火功能，10毫米厚的石膏砂浆可使隔墙的耐火极限延长50分钟。（6）石膏砂浆还有保温隔热，节能环保，杀菌消毒的作用。其主要理化性能请参见表5；石膏基机喷砂浆的生产工艺流程请参见图2。表5石膏基机喷砂浆的理化性能表图2石膏基机喷砂浆生产工艺流程图5 、结论综上所述，对石膏基泡沫混凝土系列产品的研发与应用很有必要。它是泡沫混凝土大家族的组织成员，也是该组织中不可或缺的重要组成部分。因为它是解决工业废弃物的有效途径，它能合理地将工业废弃物转化为高性能和高性价比的新型墙体材料。符合节能减排，利废为宝，防火保温的“低碳经济”“可循环经济”和“可持续发展”的科学发展理念。也是治理环境，美化环境和造福人类的善事。希望业内专家里手们能给予大力支持和联手，携手共创美好的明天。