Десулфуриращият гипс е димен газ, получен от изгарянето на съдържащи сяра горива (въглища, петрол), твърди промишлени отпадъци, получени по време на процеса на десулфуриране, и полухидратният гипс (химична формула CaSO4·0.5H2O), чиито характеристики са сравними с тези на естествения строителен гипс. Поради това има все повече изследвания и приложения за използване на десулфуриран гипс вместо естествен гипс за производство на саморазливни материали. Органичните полимерни добавки, като редуциращи вода агенти, водозадържащи агенти и забавители, са основни функционални компоненти в състава на саморазливните строителни разтвори. Взаимодействието и механизмът на двете с циментовите материали са въпроси, заслужаващи внимание. Поради характеристиките на процеса на образуване, фиността на десулфурирания гипс е малка (размерът на частиците е основно между 40 и 60 μm), а градацията на праха е неразумна, така че реологичните свойства на десулфурирания гипс са лоши и приготвената с него строителна суспензия често е по-лесна за разслояване, стратификация и кървене. Целулозният етер е най-често използваната добавка в строителните разтвори, а комбинираната му употреба с редуктор за вода е важна гаранция за постигане на цялостни характеристики на саморазливни материали на основата на десулфуриран гипс, като например строителни характеристики, а по-късно и механични характеристики и дълготрайност.
В тази статия стойността на течливостта се използва като контролен индекс (степен на разстилане 145 mm±5 mm), като се фокусира върху влиянието на съдържанието на целулозен етер и молекулното тегло (вискозитетна стойност) върху консумацията на вода на саморазливни материали на основата на десулфуриран гипс, загубата на течливост с течение на времето и коагулацията. Законът за влияние на основни свойства като време и ранни механични свойства; едновременно с това, тествайте закона за влияние на целулозния етер върху отделянето на топлина и скоростта на отделяне на топлина от хидратацията на десулфуриран гипс, анализирайте влиянието му върху процеса на хидратация на десулфуриран гипс и първоначално обсъждайте съвместимостта на този тип добавки със системата за желиране на десулфуриран гипс.
1. Суровини и методи за изпитване
1.1 Суровини
Гипсов прах: десулфуризиран гипсов прах, произведен от компания в Таншан, основният минерален състав е полухидратен гипс, химичният му състав е показан в Таблица 1, а физичните му свойства са показани в Таблица 2.
снимка
снимка
Добавките включват: целулозен етер (хидроксипропилметилцелулоза, HPMC за кратко); суперпластификатор WR; пеногасител B-1; EVA редиспергируем латексов прах S-05, всички от които са търговски достъпни.
Допълнителен материал: естествен речен пясък, фин пясък, произведен самостоятелно, пресят през сито с размер на отворите 0,6 мм.
1.2 Метод на изпитване
Фиксиран десулфуриращ гипс: пясък:вода = 1:0,5:0,45, подходящо количество други добавки, течливост като контролен индекс (разширение 145 mm ± 5 mm), чрез регулиране на разхода на вода, съответно смесен с циментови материали (десулфуриращ гипс + цимент) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ целулозен етер (HPMC-20 000); След това фиксирайте дозата на целулозния етер на 1‰, изберете хидроксипропилметилцелулозни етери HPMC-20 000, HPMC-40 000, HPMC-75 000 и HPMC-100 000 с различни молекулни тегла (съответстващите числа са съответно H2, H4, H7,5 и H10), за да изследвате дозата и молекулното тегло (вискозитетна стойност) на целулозния етер. Обсъжда се влиянието на промените върху свойствата на саморазливна смес на основата на гипс и влиянието на двете върху течливостта, времето за втвърдяване и ранните механични свойства на саморазливната смес от десулфуриран гипсов разтвор. Специфичният метод на изпитване се провежда в съответствие с изискванията на GB/T 17669.3-1999 „Определяне на механичните свойства на строителния гипс“.
Изпитването за топлина на хидратация се провежда с помощта на празна проба от десулфуриран гипс и проби със съдържание на целулозен етер съответно 0,5‰ и 3‰, а използваният инструмент е тестер за топлина на хидратация тип TA-AIR.
2. Резултати и анализ
2.1 Влияние на съдържанието на целулозен етер върху основните свойства на хоросана
С увеличаване на съдържанието, обработваемостта и кохезията на разтвора се подобряват значително, загубата на течливост с течение на времето се намалява значително, а строителните характеристики са по-добри, като втвърденият разтвор не се разслоява, а гладкостта, гладкостта и естетиката на повърхността са значително подобрени. В същото време, разходът на вода на разтвора за постигане на същата течливост се увеличава значително. При 5‰ разходът на вода се увеличава със 102%, а крайното време за втвърдяване се удължава със 100 минути, което е 2,5 пъти повече от това на празната проба. Ранните механични свойства на разтвора намаляват значително с увеличаване на съдържанието на целулозен етер. Когато съдържанието на целулозен етер е 5‰, 24-часовата якост на огъване и якостта на натиск намаляват съответно до 18,75% и 11,29% от празната проба. Якостта на натиск е съответно 39,47% и 23,45% от празната проба. Заслужава да се отбележи, че с увеличаването на количеството водозадържащ агент, обемната плътност на разтвора също намалява значително, от 2069 kg/m3 при 0 до 1747 kg/m3 при 5‰, което е намаление с 15,56%. Плътността на разтвора намалява, а порьозността се увеличава, което е една от причините за очевидното намаляване на механичните свойства на разтвора.
Целулозният етер е нейоногенен полимер. Хидроксилните групи във веригата на целулозния етер и кислородните атоми в етерната връзка могат да се комбинират с водни молекули, за да образуват водородни връзки, превръщайки свободната вода в свързана вода, като по този начин играят роля в задържането на вода. Макроскопски това се проявява като увеличаване на кохезионността на суспензията [5]. Увеличаването на вискозитета на суспензията не само ще увеличи консумацията на вода, но и разтвореният целулозен етер ще се адсорбира върху повърхността на гипсовите частици, възпрепятствайки реакцията на хидратация и удължавайки времето за втвърдяване; по време на процеса на разбъркване ще се появят и голям брой въздушни мехурчета. С втвърдяването на разтвора ще се образуват кухини, което в крайна сметка ще намали якостта на разтвора. Като се има предвид цялостно едностранната консумация на вода от разтвора, строителните характеристики, времето за втвърдяване и механичните свойства, както и по-късната издръжливост и др., съдържанието на целулозен етер в саморазливна смес на основата на десулфуриран гипс не трябва да надвишава 1‰.
2.2 Влиянието на молекулното тегло на целулозния етер върху характеристиките на хоросана
Обикновено, колкото по-висок е вискозитетът и колкото по-фин е целулозният етер, толкова по-добро е задържането на вода и се увеличава якостта на свързване. Това ще повлияе отрицателно на характеристиките. Следователно, влиянието на целулозните етери с различни молекулни тегла върху основните свойства на саморазливните материали за строителни разтвори на гипсова основа беше допълнително тествано. Необходимостта от вода на разтвора се увеличи до известна степен, но не оказа очевиден ефект върху времето за втвърдяване и течливостта. В същото време, якостта на огъване и натиск на разтвора в различните състояния показа низходяща тенденция, но спадът беше далеч по-малък от влиянието на съдържанието на целулозен етер върху механичните свойства. В обобщение, увеличаването на молекулното тегло на целулозния етер няма очевиден ефект върху характеристиките на строителните смеси. Като се има предвид удобството на строителството, като саморазливни материали на гипсова основа с десулфуризирано гипсово покритие трябва да се избират нисковискозни и нискомолекулни целулозен етер.
2.3 Влияние на целулозния етер върху топлината на хидратация на десулфуриран гипс
С увеличаване на съдържанието на целулозен етер, екзотермичният пик на хидратация на десулфурирания гипс постепенно намалява и времето на достигане на пика леко се забавя, докато екзотермичната топлина на хидратация намалява, но не очевидно. Това показва, че целулозният етер може да забави скоростта на хидратация и степента на хидратация на десулфурирания гипс до известна степен, така че дозата не трябва да бъде твърде голяма и трябва да се контролира в рамките на 1‰. Вижда се, че колоидният филм, образуван след среща на целулозния етер с водата, се адсорбира върху повърхността на частиците десулфуриран гипс, което намалява скоростта на хидратация на гипса преди 2 часа. В същото време, уникалните му ефекти на задържане и сгъстяване на водата забавят изпаряването на водата от суспензията, а дисипацията е благоприятна за по-нататъшната хидратация на десулфурирания гипс в по-късен етап. В обобщение, когато се контролира подходящата доза, целулозният етер има ограничено влияние върху скоростта на хидратация и степента на хидратация на самия десулфуриран гипс. В същото време, увеличаването на съдържанието на целулозен етер и молекулното тегло значително ще увеличи вискозитета на суспензията и ще покаже отлични показатели за задържане на вода. За да се осигури течливостта на саморазливната смес от десулфуриран гипс, консумацията на вода ще се увеличи значително, което се дължи на удълженото време на втвърдяване на разтвора. Основната причина за влошаване на механичните свойства е това.
3. Заключение
(1) Когато течливостта се използва като контролен индекс, с увеличаване на съдържанието на целулозен етер, времето за втвърдяване на саморазливна смес на основата на десулфуриран гипс се удължава значително и механичните свойства се намаляват значително; в сравнение със съдържанието, молекулното тегло на целулозния етер. Увеличението има малък ефект върху горните свойства на сместа. Като цяло, целулозният етер трябва да се избира с малко молекулно тегло (вискозитет по-малък от 20 000 Pa·s), а дозировката трябва да се контролира в рамките на 1‰ от циментовия материал.
(2) Резултатите от изпитването на топлината на хидратация на десулфуриран гипс показват, че в рамките на това изпитване целулозният етер има ограничено влияние върху скоростта на хидратация и процеса на хидратация на десулфурирания гипс. Увеличаването на разхода на вода и намаляването на обемната плътност са основните причини за намаляване на механичните свойства на разтвора на основата на десулфуриран гипс.
Време на публикуване: 08 май 2023 г.