1. 研究目的与意义
随着国民经济的高速发展，我们国家的燃煤量也大增。根据国家环保总局的预测，到2020年，我国煤炭需求总量将达到29亿吨，全国燃煤产生的二氧化硫将达到4350多万吨，对环境造成巨大危害。二氧化硫会刺激人们的呼吸道，危害人类的身体健康，还会腐蚀金属以及对植物、皮革制品、纸制品等造成损伤，最可怕的是二氧化硫存在空气中能形成酸雨，会给农业、森林、水产资源以及生态系统带来严重的危害。
因此，国家强制燃煤电厂采取各种脱硫工艺对含有SO2 的废气进行处理，以尽可能的减少 SO2 的排放。目前世界各国普遍采用的脱硫技术是石灰石/石灰石膏湿法脱硫工艺[5]。脱硫技术经过多年的发展，不断的改进和完善，现如今应用在电厂的湿法脱硫技术脱硫率可以达到90%～98%。但是经这种工艺处理后会产生另一种工业废物——脱硫石膏。堆放的脱硫石膏，不仅会占用大面积的土地，还会污染地表水、地下水和大气环境，甚至危害人类的身体健康、破坏生态的平衡。所以，如何合理利用脱硫石膏，提高脱硫石膏的利用率就显得越来越重要。
此外，石膏作为三大建筑胶凝材料之一，多年来，我国石膏多用于水泥缓凝剂，约占石膏利用总量的90%，而在其他方面如墙体材料、胶凝材料、农业、化工、轻工、食品、工艺美术、文教、医药等方面的用量仅占8%左右，发达国家石膏的80%用于建筑制品，水泥工业用量相对较少，美国年产石膏达2000多万吨，其中77.16%用于泥灰与墙板，每年纸面石膏板产量达20多亿平方米，水泥用量仅占17.1%。石膏由于自身的环保、节能等特点，被认为是21世纪的绿色建材，随着我国经济建设的发展，石膏的消费结构也将不断发生变化，所以我国建筑石膏的应用还有很大的发展空间。并且，作为建筑石膏，其耐水性很低，吸湿性大，饱水强度低，随着适度的增大，强度急剧降低，蠕变性增大，极大的影响了建筑石膏的使用性能，也使其在使用上受到了极大的限制。同时，普通建筑石膏的凝结非常迅速，从而使建筑石膏在实际生产应用中的可操作时间非常短，这也限制了建筑石膏制品的生产应用。而且为了保证建筑石膏胶凝材料的流动工作性，建筑石膏需水量普遍的都会很大，普通建筑石膏的标准稠度用水量一般的在60%~80%之间，建筑石膏的需水量越大，则其制品硬化后的孔隙率便越多，硬化体的强度也就越低，相应的耐水性也越差。由于这些缺点的存在，其改性研究不仅符合了我国的基本国策，也顺应了世界科技发展的潮流符合我国科技发展的中长期规划。2. 研究内容和预期目标
本课题针对石膏材料强度低、耐水性差、凝结时间短的问题，以脱硫石膏为主要原料，通过添加矿物掺合料普硅、重钙、灰钙、砂、矿粉、粉煤灰和化学外加剂G18缓凝剂、聚羧酸8020减水剂、纤维素醚、消泡剂、胶粉，其中矿物掺合料的掺量以石膏300g，砂500g，普硅40g，灰钙10g，重钙100g为基准固定不变，普硅的作用主要是激发活性提高强度，灰钙的作用主要是提高耐水性，重钙、矿粉和粉煤灰都是作为填料而存在，并尝试以化学外加剂的不同掺量组合，用缓凝剂提高其凝结时间，用减水剂和水灰比的变化提高其强度，用纤维素醚改善其保水性，用消泡剂消除气泡提高其密实度，用胶粉提高其粘结性，并掺入矿粉和粉煤灰测定其收缩值，整个过程按递进法进行，首先针对石膏凝结时间短的问题掺入缓凝剂，直到凝结时间达到1h以上，选取合适的缓凝剂掺量，在此基础上，针对石膏强度低以及可能出现的泌水问题，通过加入减水剂以及减小水灰比来解决，首先固定一个减水剂的掺量来减小水灰比，一直减小到无法成型为止，再掺入减水剂，记录强度的同时仍需关注凝结时间和流动度的变化，但强度仍是优先考虑的指标，所以还要加入消泡剂消除气泡来进一步实现强度的提升，由于是递进法，每实现一个目标的同时，仍要关注之前已达到的目标的变化情况，并针对数据的变化做出相应的调整，当凝结时间、流动度以及强度都达到目标后，改变灰钙和水泥的掺量以及用矿粉和粉煤灰代替的重钙，在此基础上测定收缩值，通过整个递进法的过程实现对材料组成和结构的调控、优化，改善其强度、耐水性和凝结时间方面的缺点，并从微观角度分析其改性机理。
预期目标：在化学外加剂不同掺量组合下，胶凝体系凝结时间达到1h以上，40min流动度达到230mm，7d强度达到20MPa，并总结出最优外加剂掺量组合，通过改变灰钙和水泥的掺量以及用矿粉和粉煤灰代替的重钙后收缩值的测定，探究不同矿物掺合料的掺量组合对胶凝体系收缩的影响。并对最终已确定的化学外加剂的掺量和不同种的矿物掺合料的组合进行经济性分析，力求在各项性能指标达标的前提下，胶凝体系的成本降到最低。
3. 研究的方法与步骤
固定掺量：石膏300g，砂500g，普硅40g，灰钙10g，重钙100g。
1． 按已经设定好的胶砂比称料，以0.55水灰比加水拌合，如果该水灰比下，水料无法搅拌成型，则加大水灰比，以0.6的水灰比再次拌合，如果仍旧无法成型，则水灰比依次递增直至能够成型为止。
2． 在已经确定能够成型的水灰比基础上，分别掺入1‰、1.5‰、2‰、2.5‰的g18缓凝剂，测定其凝结时间、初始流动度，40min流动度、1d以及7d的抗折抗压强度。按预期目标要求凝结时间须达1h以上，故根据测得的数据，选取缓凝剂的一个掺量为固定掺量，添加聚羧酸8020减水剂，减小水灰比，以提高其强度。
4. 参考文献
[1] 周飞，杨久俊，王芳.脱硫建筑石膏改性及养护制度的研究[j].混凝土与水泥制品，2012，（7）：49-53
[2] 韩菊.改善脱硫石膏胶凝材料性能研究[d].河北联合大学，2013.
[3] 杨磊.改善烟气脱硫建筑石膏复合墙材的研制及性能研究[d].山东建筑大学，2017.
5. 计划与进度安排
第一阶段（第1~3周）：3月5日~3月25日，文献检索，论文开题，写出开题报告；
第二阶段（第4周）：3月26日~4月1日，对原料脱硫石膏进行x衍射分析，分析其矿物组成，以设计好的胶砂比称料并调整水灰比，确定能搅拌成型的最低水灰比，并掺入缓凝剂延长其凝结时间至1h以上；
第三阶段（第5周）：4月2日~4月8日，在添加缓凝剂的基础上添加固定量的聚羧酸减水剂，并减小水灰比，重点测试强度数据后，再次固定其中一水灰比，掺入不同量的减水剂，观察各项性能数据变化；
