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外掺料对石膏基复合材料力学性能的影响

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白明, 陈畅, 王宇斌. 外掺料对石膏基复合材料力学性能的影响[J]. 矿产保护与利用, 2020, 40(3): 110-114. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.03.019
引用本文: 白明, 陈畅, 王宇斌. 外掺料对石膏基复合材料力学性能的影响[J]. 矿产保护与利用, 2020, 40(3): 110-114. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.03.019
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BAI Ming, CHEN Chang, WANG Yubin. Effects of Admixtures on Mechanical Properties of Gypsum Matrix Composites[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2020, 40(3): 110-114. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.03.019
Citation: BAI Ming, CHEN Chang, WANG Yubin. Effects of Admixtures on Mechanical Properties of Gypsum Matrix Composites[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2020, 40(3): 110-114. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.03.019
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外掺料对石膏基复合材料力学性能的影响

  • 1.

    酒泉钢铁(集团)有限责任公司，甘肃 嘉峪关 735100

  • 2.

    西安建筑科技大学 材料科学与工程学院，陕西 西安 710055

  • 3.

    西安建筑科技大学 资源工程学院，陕西 西安 710055

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目（51974218）；陕西省教育厅科学研究计划项目（18JK0469）；陕西省住房和城乡建设厅科技计划项目（2017-K53）
详细信息
    作者简介: 白明(1970-), 男, 甘肃高台人, 学士, 工程师, 主要从事耐火材料应用及固废资源回收再利用研究。E-mail:baiming@jiugang.com
    通讯作者: 王宇斌(1972-), 男, 河南偃师人, 博士, 副教授, 主要从事矿物综合利用研究。E-mail:wangyubin1972@sohu.com

  • 中图分类号: X754

Effects of Admixtures on Mechanical Properties of Gypsum Matrix Composites

  • 1.

    Jiuquan Iron and Steel(Group) Co., Ltd., Jia Yuguan 735100, China

  • 2.

    College of Materials Science and Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China

  • 3.

    College of Resources Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China

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    摘要

  • 固体废弃物石膏的再利用和高强高性能石膏材料的开发一直是国内外学者研究的热点。以脱硫建筑石膏、水泥和矿渣为主要原料，掺加化学外加剂、化工废石膏和硫酸钙晶须，制备出石膏-水泥-矿渣复合材料。研究聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂、化工废石膏和硫酸钙晶须的掺量对该复合材料力学性能的影响。研究结果表明：聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂在石膏基复合材料中的最佳掺量分别为1.0%和0.08%。当煅烧化工废石膏掺量为12%时，石膏基复合材料的7 d抗折和抗压强度分别为3.7 MPa和12.0 MPa，其中抗压强度比空白样还高了0.1 MPa。当硫酸钙晶须的掺量增加到3%时，掺有煅烧化工废石膏的石膏基复合材料的28 d抗折强度为8.2 MPa，28 d抗压强度为31.5 MPa，其值和未掺化工废石膏和硫酸钙晶须试样的力学性能相当。

    The reuse of solid waste gypsum and the development of high strength and performance gypsum materials have always been the focus of domestic and foreign scholars. Gypsum-cement-slag composite materials were prepared by adding chemical additives, chemical waste gypsum and calcium sulfate whisker as main raw materials of desulfurization building gypsum, cement and slag. The effects of the content of polycarboxylic acid superplasticizer and citric acid retarder, chemical waste gypsum and calcium sulfate whisker on the mechanical properties of the composites were researched. The results showed that the optimum dosages of polycarboxylic acid superplasticizer and citric acid retarder in gypsum matrix composites are 1.0% and 0.08%, respectively. When the content of calcined chemical waste gypsum is 12%, the 7 d flexural strength and compressive strength of gypsum matrix composites are 3.7 MPa and 12.0 MPa, respectively. The compressive strength is 0.1 MPa higher than that of the control sample. When the calcium sulfate whisker content increases to 3%, the 28 d flexural and compressive strength values of gypsum-based composites with calcined waste gypsum are 8.2 and 31.5 MPa, which are equivalent to the mechanical properties of samples without waste gypsum and calcium sulfate whisker.

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  • 图 1  聚羧酸减水剂掺量与石膏基复合材料7 d抗折和抗压强度的关系曲线图

    Figure 1. 

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    图 2  柠檬酸缓凝剂掺量与石膏基复合材料的7 d抗折和抗压强度的关系曲线图

    Figure 2. 

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    图 3  煅烧化工废石膏掺量对石膏基复合材料的外观颜色影响(Z2-1：掺量为4%；Z2-2：掺量为8%；Z2-3：掺量为12%；Z2-4：掺量为16%)

    Figure 3. 

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    图 4  不同掺量煅烧化工废石膏对石膏基复合材料力学性能的影响(a)7 d抗折和抗压强度；(b)28 d抗折和抗压强度

    Figure 4. 

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    图 5  硫酸钙晶须对石膏基复合材料的力学性能影响：(a)7 d抗折和抗压强度；(b)28 d抗折和抗压强度

    Figure 5. 

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    表 1  试验用主要原材料

    Table 1.  the raw materials for testing

    药剂名称 规格 颜色及形态 生产厂家
    脱硫建筑石膏 - 白色，粉末状 陕西华阴东方茗石膏生产有限公司
    水泥 P·O 42.5 灰色，粉末状 铜川声威特种水泥有限公司
    矿渣 S95 灰色，粉末状 铜川声威特种水泥有限公司
    化工废石膏 - 黄褐色，粉末状 自制
    柠檬酸 - 白色，颗粒状 天津市红岩化学试剂厂
    聚羧酸减水剂 - 黄色，液体状 西安建大特钢制品有限公司
    硫酸钙晶须 长径比为50左右 白色，棉絮状 自制
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    表 2  原料主要化学成分 /%

    Table 2.  the chemical constituents of raw materials

    SO3 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO Na2O K2O 烧失量
    脱硫建筑石膏 48.77 37.22 2.17 0.72 0.30 1.30 0.02 0.01 6.21
    水泥 1.98 62.55 22.01 4.02 2.57 3.14 0.05 0.44 4.63
    矿渣 1.57 45.22 32.88 11.33 1.77 2.72 0.03 0.26 0.60
    化工废石膏 33.34 23.34 - - 28.31 - - - 15.00
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    • 参考文献(9)
  • [1]

    孟晓林.脱硫石膏墙体材料的开发及性能研究[D].西安: 西安建筑科技大学, 2014.https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&filename=1015035783.nh

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出版历程
收稿日期:  2019-08-19
刊出日期:  2020-06-25

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