0 引言 随着我国火力发电厂废烟脱硫技术的广泛应用，脱硫石膏产量迅猛增加，2010年全国年产脱硫石膏已超过3790万t。这些工业副产石膏的堆放，不仅占用大量土地，而且会污染环境。根据目前很多科研工作者对脱硫石膏的特性、煅烧工艺等问题进行的大量研究，表明脱硫石膏具有良好的胶凝性，以其替代天然石膏配制石膏砂浆完全可行。 在欧洲，石膏砂浆已占据了超过90%工装及家装墙面材料市场。在国内，从2012年开始，石膏基砂浆取得了快速发展，尤其是底层抹灰石膏，增长率超过了100%。目前，北京、上海、江苏等地已普遍使用粉刷石膏代替水泥抹灰砂浆找平。在应用技术领域，石膏砂浆的机械化施工体系较为成熟，机械化施工面积达到100万m2以上。 采用机械喷涂施工的石膏砂浆除了要符合相关标准规范技术要求外，还应具备泵送性和喷涂性，即必须具有良好流变性、和易性、湿粘结性及合适颗粒级配、凝结时间等。本文在借鉴已有科研成果的基础上，分析了轻质骨料、保水剂、触变剂等对脱硫石膏基喷涂石膏砂浆的抗压强度、拉伸粘结强度、保水率及施工性的影响，确定了脱硫石膏基喷涂石膏砂浆的配比，并在实际工程中得到应用，产生较好经济效益。 1 试验 1.1 原材料及设备 脱硫石膏：采用湿法脱硫废渣原料经煅烧生成的半水石膏，标准稠度用水量61%，2h抗折、抗压强度分别为3.6、8.2MPa，初凝时间12min，终凝时间15min。 轻骨料：玻化微珠，堆积密度132kg/m3，体积吸水率39%，筒压强度159kPa，粒径0.05～0.60mm。 细砂：采用赣江天然河砂，连续级配，控制最大粒径小于1.0mm。 保水剂：羟乙基甲基纤维素醚，黏度为30000mPa·s，阿克苏诺贝尔特种化学（上海）有限公司。 触变剂：淀粉醚，荷兰艾维贝（AVEBE）生产。 石膏缓凝剂：三聚磷酸盐与蛋白类PT按质量比为12∶5自制的复合缓凝剂。 喷涂设备：可耐福培福德机械喷涂机PFT G5c。 1.2 试验方法 按GB/T 28627—2012《抹灰石膏》制备拌合物，并测试砂浆的凝结时间、保水率、抗压强度、拉伸粘结强度。 2 结果与讨论 2.1 玻化微珠用量对脱硫石膏基喷涂石膏砂浆性能的影响 喷涂石膏砂浆中添加玻化微珠取代部分细砂，可降低砂浆的密度，改善施工性，并可减少砂浆对喷涂设备的磨损。固定脱硫石膏用量为总质量的50%，纤维素醚掺量为总质量的0.3％，调整石膏缓凝剂的用量，使喷涂石膏砂浆的初凝时间保持在（100±20）min。玻化微珠用量对喷涂石膏砂浆干密度及抗压强度的影响见表1。 表1 玻化微珠用量对喷涂石膏砂浆性能的影响 玻化微珠用量/% 0 1.5 3.0 4.5 6.0 干密度/(kg/m3) 1580 1280 1120 985 891 抗压强度/MPa 6.8 5.4 4.6 3.9 3.4 由表1可知，随着玻化微珠用量的增加，喷涂石膏砂浆的干密度及抗压强度逐渐下降，玻化微珠掺量大于4.5%时，强度低于4.0MPa，不符合GB/T 28627—2012对底层抹灰石膏抗压强度的要求。另外，在工程应用中采用不同玻化微珠用量的喷涂石膏砂浆进行了设备损耗的对比试验，玻化微珠用量为1.5%、3.0%、4.5%的喷涂石膏砂浆对喷涂设备的螺杆泵、混合轴等易损件的综合损耗成本分别为0.40、0.28、0.21元/m2，且玻化微珠掺量为3.0%、4.5%的喷涂石膏砂浆密度小，施工省力，施工性更好。因此，综合考虑石膏砂浆的强度、施工性及设备损耗成本，初步确定玻化微珠用量为3.0%。 2.2 纤维素醚掺量对脱硫石膏基喷涂石膏砂浆性能的影响 纤维素醚是石膏砂浆的主要外加剂，具有保水增稠、提高砂浆与墙体之间粘结力及改善砂浆施工性能的作用。固定脱硫石膏用量为总质量的50%，玻化微珠掺量为总质量的3.0％，调整石膏缓凝剂的用量，使喷涂石膏砂浆的初凝时间保持在（100±20）min。纤维素醚掺量对喷涂石膏砂浆保水率及拉伸粘结强度的影响见表2。 表2 纤维素醚掺量对喷涂石膏砂浆性能的影响 纤维素醚用量/% 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 保税率/% 62 65 73 90 93 95 拉伸粘接强度/MPa 与混凝土板 0.23 0.36 0.44 0.46 0.45 0.45 与加气混凝土砌块 0.12 0.15 0.22 0.35 0.37 0.37 由表2可知，随着纤维素醚掺量的增加，喷涂石膏砂浆保水率逐渐提高，当纤维素醚掺量为0.20％时，砂浆保水率达到90%。考虑到喷涂石膏砂浆的实际使用条件，分别测试了喷涂石膏砂浆与混凝土板及加气混凝土砌块的拉伸粘结强度。纤维素醚掺量达到0.15％以上时，与混凝土板的拉伸粘结强度较高，且随纤维素醚掺量的增加拉伸粘结强度变化较小；而由于加气混凝土砌块吸水率高，纤维素醚掺量需要达到0.20％以上，才能达到随纤维素醚掺量的增加拉伸粘结强度变化较小的效果。考虑到随着纤维素醚掺量的增加，砂浆用水量上升，抗折、抗压强度降低，因此纤维素醚的掺量确定为0.20%。 2.3 淀粉醚掺量对脱硫石膏基喷涂石膏砂浆性能的影响 机械喷涂施工不同于传统抹灰施工，传统抹灰施工一般采用分层施工方法，机械喷涂施工为1层成型，因此对喷涂石膏砂浆的湿粘结性、触变性要求更高。通过掺入不同用量的淀粉醚进行模拟喷涂试验得出，在配合比中掺入0.03%～0.07%的淀粉醚，可提高材料的抗下垂能力和润滑性，改善材料的操作性能，使操作更滑爽，满足施工要求。 3 脱硫石膏基喷涂石膏砂浆配方确定及性能测试 通过大量试验研究，最终确定脱硫石膏基喷涂石膏砂浆生产配方为：脱硫石膏50%，轻骨料玻化微珠3%，细砂46.4%，保水剂纤维素醚0.20%，石膏缓凝剂0.25%，触变剂淀粉醚0.05%。制备的脱硫石膏基喷涂石膏砂浆性能测试结果见表3。 表3 脱硫石膏基喷涂石膏砂浆的物理力学性能 凝结时间/min 保水率/% 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa 拉伸粘接强度/MPa 初凝 终凝 与混凝土板 与加气混凝土砌块 85 104 89 2.3 4.7 0.45 0.37 4 工程应用 脱硫石膏基喷涂石膏砂浆经过试验研制，已开发出相关产品并制订了企业产品标准，在常州新乐花园工程中得到应用。 4.1 脱硫石膏基喷涂石膏砂浆的施工工艺 脱硫石膏基喷涂石膏砂浆的施工工艺为：基层处理→施工准备→设备调试与料浆调配→喷涂石膏砂浆→刮平→表面收光处理→设备清洗。 （1）基层准备。将基层表面凹凸部分和洞口处理平整，清除基层表面多余的砂浆、尘土、油渍等。 （2）施工准备。按照住宅分户质量验收标准等进行勾方，对墙面垂直平整度用2m靠尺及拉线检查，应做好灰饼及冲筋，且灰饼间距为1.2m左右，施工前用石膏砂浆做好护角；不同墙材交接处应粘贴200mm宽的玻纤网格布，在门窗洞口、电线盒四周对角方向处斜向粘贴400mm×200mm玻纤网格布。 （3）设备调试与料浆调配。根据喷涂机使用指南进行调试，机器运转正常，添加喷涂石膏砂浆，调整用水量至料浆状态适合喷涂。 （4）喷涂石膏砂浆。均匀喷涂石膏砂浆，喷涂有2种方法：一种是由上往下呈S形巡回喷法，可使表面较平整，灰层均匀、无鱼鳞状，但易掉灰；另一种，是由下往上呈S形巡回喷法，在喷涂过程中，已喷在墙上的灰浆对正喷涂的灰浆可起截挡作用，减少掉灰。 （5）刮平。使用刮尺将石膏砂浆初步刮平。 （6）表面收光处理。待初凝后用不锈钢抹子抹平压光至质量验收要求。 （7）设备清理。按设备使用指南清理设备。 4.2 市场前景 全自动喷涂工艺与传统抹灰工艺相比，机械喷涂施工喷涂压力大，附着力强，粘接牢固，没有空鼓、裂缝与脱落现象，可改善工程质量。另外，机械喷涂施工速度快，工效高，可减少 用工，降低成本，市场前景广阔。该产品的推广应用可大量消耗脱硫石膏废渣，具有良好的社会效益。 5 结论 （1）脱硫石膏基喷涂石膏砂浆掺入总质量3.0%的玻化微珠，可降低砂浆密度，改善施工性，降低喷涂设备的损耗。纤维素醚掺量为0.20％时，喷涂石膏砂浆的保水率、拉伸粘结强度较好。配合比中掺入0.03%～0.07%淀粉醚，可提高材料的抗下垂能力、润滑性，使操作更滑爽，改善材料的操作性能，满足施工要求。 （2）通过试验最终确定脱硫石膏基喷涂石膏砂浆的生产配方为：脱硫石膏50%，轻骨料玻化微珠3.0%，细砂46.4%，保水剂纤维素醚0.20%，石膏缓凝剂0.25%，触变剂淀粉醚0.05%。制备的脱硫石膏基喷涂石膏砂浆初凝、终凝时间分别为85、104min，抗折、抗压强度分别为2.3、4.7MPa，与混凝土板和加气混凝土砌块的拉伸粘结强度分别为0.45、0.37MPa。 （3）脱硫石膏基喷涂石膏砂浆施工工艺简单，施工效果好，且可大量消耗脱硫石膏废渣，市场前景广阔。 |
