সালফারমুক্ত জিপসাম হলো একটি শিল্পজাত উপজাত জিপসাম, যা সালফারযুক্ত জ্বালানির দহনের পর উৎপন্ন ফ্লু গ্যাসকে মিহি চুন বা চুনাপাথরের গুঁড়োর মিশ্রণের মাধ্যমে সালফারমুক্ত ও বিশুদ্ধ করে পাওয়া যায়। এর রাসায়নিক গঠন প্রাকৃতিক ডাইহাইড্রেট জিপসামের মতোই, যা প্রধানত CaSO4·2H2O দ্বারা গঠিত। বর্তমানে, আমাদের দেশের বিদ্যুৎ উৎপাদন পদ্ধতি এখনও প্রধানত কয়লাভিত্তিক, এবং তাপবিদ্যুৎ উৎপাদনের প্রক্রিয়ায় কয়লা থেকে নির্গত SO2 আমাদের দেশের বার্ষিক নির্গমনের ৫০%-এরও বেশি। বিপুল পরিমাণ সালফার ডাইঅক্সাইড নির্গমন গুরুতর পরিবেশ দূষণের কারণ হয়েছে। ফ্লু গ্যাস সালফারমুক্তকরণ প্রযুক্তির ব্যবহার করে সালফারমুক্ত জিপসাম উৎপাদন করা কয়লাভিত্তিক শিল্পগুলোর প্রযুক্তিগত উন্নয়নের সমস্যা সমাধানের একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ। অসম্পূর্ণ পরিসংখ্যান অনুযায়ী, আমার দেশে ভেজা সালফারমুক্ত জিপসামের নির্গমন বছরে ৯০ মিলিয়ন টন ছাড়িয়ে গেছে এবং এই সালফারমুক্ত জিপসাম প্রক্রিয়াকরণের প্রধান পদ্ধতি হলো স্তূপ করে রাখা, যা কেবল জমিই দখল করে না, বরং সম্পদেরও ব্যাপক অপচয় ঘটায়।
জিপসামের হালকা ওজন, শব্দ কমানো, অগ্নি প্রতিরোধ, তাপ নিরোধক ইত্যাদি কার্যকারিতা রয়েছে। এটি সিমেন্ট উৎপাদন, নির্মাণ জিপসাম উৎপাদন, সজ্জা প্রকৌশল এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যবহার করা যেতে পারে। বর্তমানে, অনেক গবেষক প্লাস্টারিং জিপসাম নিয়ে গবেষণা করেছেন। গবেষণায় দেখা গেছে যে, এই প্লাস্টারিং উপাদানের ক্ষুদ্র প্রসারণ, ভালো কার্যক্ষমতা ও নমনীয়তা রয়েছে এবং এটি ঘরের ভেতরের দেয়াল সজ্জার জন্য প্রচলিত প্লাস্টারিং উপকরণের বিকল্প হতে পারে। শু জিয়ানজুন এবং অন্যদের গবেষণায় দেখা গেছে যে, সালফারমুক্ত জিপসাম ব্যবহার করে হালকা ওজনের দেয়াল সামগ্রী তৈরি করা যায়। ইয়ে বেইহং এবং অন্যদের গবেষণায় দেখা গেছে যে, সালফারমুক্ত জিপসাম থেকে উৎপাদিত প্লাস্টারিং জিপসাম বাইরের দেয়ালের ভেতরের দিক, ভেতরের পার্টিশন দেয়াল এবং ছাদের প্লাস্টারিং স্তরে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং এটি প্রচলিত প্লাস্টারিং মর্টারের খোসা ওঠা ও ফাটলের মতো সাধারণ গুণগত সমস্যা সমাধান করতে পারে। হালকা ওজনের প্লাস্টারিং জিপসাম হলো এক নতুন ধরনের পরিবেশবান্ধব প্লাস্টারিং উপকরণ। এটি প্রধান সিমেন্টজাতীয় উপাদান হিসেবে হেমিহাইড্রেট জিপসাম ব্যবহার করে এবং এর সাথে হালকা ওজনের সমষ্টি ও মিশ্রণ যোগ করে তৈরি করা হয়। প্রচলিত সিমেন্ট প্লাস্টারিং উপকরণের তুলনায়, এটি সহজে ফাটে না, এর বন্ধন ক্ষমতা ভালো, সংকোচনশীলতা ভালো এবং এটি পরিবেশবান্ধব। হেমিহাইড্রেট জিপসাম উৎপাদনে ডি-সালফারাইজড জিপসামের ব্যবহার শুধুমাত্র প্রাকৃতিক নির্মাণ জিপসাম সম্পদের অভাবের সমস্যারই সমাধান করে না, বরং ডি-সালফারাইজড জিপসামের সম্পদের সদ্ব্যবহার নিশ্চিত করে এবং পরিবেশ সুরক্ষার উদ্দেশ্যও পূরণ করে। তাই, ডি-সালফারাইজড জিপসামের উপর গবেষণার ভিত্তিতে, এই গবেষণাপত্রে হালকা ওজনের প্লাস্টারিং ডি-সালফারাইজড জিপসাম মর্টারের সেটিং টাইম, ফ্লেক্সারাল স্ট্রেংথ এবং কম্প্রেসিভ স্ট্রেংথ পরীক্ষা করা হয়েছে, এর কার্যকারিতাকে প্রভাবিতকারী উপাদানগুলো অধ্যয়ন করা হয়েছে এবং হালকা ওজনের প্লাস্টারিং ডি-সালফারাইজড জিপসাম মর্টারের উন্নয়নের জন্য একটি তাত্ত্বিক ভিত্তি প্রদান করা হয়েছে।
১টি পরীক্ষা
১.১ কাঁচামাল
ডিসালফারাইজড জিপসাম পাউডার: ফ্লু গ্যাস ডিসালফারাইজেশন প্রযুক্তি দ্বারা উৎপাদিত এবং ক্যালসাইন্ড হেমিহাইড্রেট জিপসাম, এর মৌলিক বৈশিষ্ট্যগুলো সারণি ১-এ দেখানো হয়েছে। হালকা ওজনের অ্যাগ্রিগেট: ভিট্রিফায়েড মাইক্রোবিডস ব্যবহার করা হয়, এবং এর মৌলিক বৈশিষ্ট্যগুলো সারণি ২-এ দেখানো হয়েছে। হালকা প্লাস্টার করা ডিসালফারাইজড জিপসাম মর্টারের ভরের অনুপাতের উপর ভিত্তি করে ভিট্রিফায়েড মাইক্রোবিডস ৪%, ৮%, ১২%, এবং ১৬% অনুপাতে মেশানো হয়।
রিটার্ডার: সোডিয়াম সাইট্রেট ব্যবহার করুন, এটি রাসায়নিকভাবে বিশুদ্ধ একটি বিকারক। হালকা প্লাস্টারিং ডিসালফারাইজেশন জিপসাম মর্টারের ওজন অনুপাতের উপর ভিত্তি করে সোডিয়াম সাইট্রেটের মিশ্রণের অনুপাত হলো ০, ০.১%, ০.২%, ও ০.৩%।
সেলুলোজ ইথার: হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ (HPMC) ব্যবহার করুন, যার সান্দ্রতা ৪০০। হালকা প্লাস্টার করা সালফারমুক্ত জিপসাম মর্টারের ওজন অনুপাতের উপর ভিত্তি করে HPMC-এর মিশ্রণের অনুপাত হলো ০, ০.১%, ০.২%, ও ০.৪%।
১.২ পরীক্ষার পদ্ধতি
সালফারমুক্ত জিপসামের আদর্শ ঘনত্বের জন্য প্রয়োজনীয় জলের পরিমাণ এবং জমাট বাঁধার সময় GB/T17669.4-1999 “ভবন জিপসাম প্লাস্টারের ভৌত বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ” এবং হালকা প্লাস্টারিংয়ের জন্য ব্যবহৃত সালফারমুক্ত জিপসাম মর্টারের জমাট বাঁধার সময় GB/T 28627-2012 “জিপসাম প্লাস্টারিং” অনুযায়ী নির্ধারণ করা হয়।
GB/T9776-2008 “বিল্ডিং জিপসাম” অনুসারে ডি-সালফারাইজড জিপসামের ফ্লেক্সারাল এবং কম্প্রেসিভ শক্তি পরীক্ষা করা হয়, এবং ৪০মিমি×৪০মিমি×১৬০মিমি আকারের নমুনা তৈরি করে যথাক্রমে ২ ঘণ্টার শক্তি এবং শুষ্ক শক্তি পরিমাপ করা হয়। GB/T 28627-2012 “প্লাস্টারিং জিপসাম” অনুসারে হালকা প্লাস্টার করা ডি-সালফারাইজড জিপসাম মর্টারের ফ্লেক্সারাল এবং কম্প্রেসিভ শক্তি পরীক্ষা করা হয়, এবং যথাক্রমে ১ দিন ও ২৮ দিনের স্বাভাবিক কিউরিং-এর শক্তি পরিমাপ করা হয়।
২ ফলাফল ও আলোচনা
২.১ হালকা প্লাস্টারিং ডিসালফারাইজেশন জিপসামের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর জিপসাম পাউডারের পরিমাণের প্রভাব
জিপসাম পাউডার, লাইমস্টোন পাউডার এবং লাইটওয়েট অ্যাগ্রিগেটের মোট পরিমাণ ১০০%, এবং ফিক্সড লাইট অ্যাগ্রিগেট ও অ্যাডিটিভের পরিমাণ অপরিবর্তিত থাকে। যখন জিপসাম পাউডারের পরিমাণ ৬০%, ৭০%, ৮০% এবং ৯০% হয়, তখন ডি-সালফারাইজেশনের মাধ্যমে জিপসাম মর্টারের ফ্লেক্সারাল এবং কম্প্রেসিভ স্ট্রেন্থের ফলাফল পাওয়া যায়।
হালকা প্লাস্টার করা সালফারমুক্ত জিপসাম মর্টারের নমন শক্তি এবং সংকোচন শক্তি উভয়ই বয়সের সাথে বৃদ্ধি পায়, যা নির্দেশ করে যে বয়সের সাথে জিপসামের জলযোজন মাত্রা আরও পর্যাপ্ত হয়ে ওঠে। সালফারমুক্ত জিপসাম পাউডারের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে, হালকা প্লাস্টারিং জিপসামের নমন শক্তি এবং সংকোচন শক্তি সামগ্রিকভাবে একটি ঊর্ধ্বমুখী প্রবণতা দেখায়, কিন্তু এই বৃদ্ধি ছিল সামান্য, এবং ২৮ দিনের সংকোচন শক্তি বিশেষভাবে লক্ষণীয় ছিল। ১ দিন বয়সে, ৬০% জিপসাম পাউডারের তুলনায় ৯০% জিপসাম পাউডার মিশ্রিত জিপসামের নমন শক্তি ১০.৩% বৃদ্ধি পায় এবং এর সাথে সঙ্গতিপূর্ণ সংকোচন শক্তি ১০.১% বৃদ্ধি পায়। ২৮ দিন বয়সে, ৬০% জিপসাম পাউডার মিশ্রিত জিপসাম পাউডারের তুলনায় ৯০% জিপসাম পাউডার মিশ্রিত জিপসামের নমন শক্তি ৮.৮% বৃদ্ধি পায় এবং এর সাথে সঙ্গতিপূর্ণ সংকোচন শক্তি ২.৬% বৃদ্ধি পায়। উপসংহারে বলা যায় যে, সংকোচন শক্তির চেয়ে নমন শক্তির উপর জিপসাম গুঁড়ার পরিমাণের প্রভাব বেশি।
২.২ হালকা ওজনের প্লাস্টারযুক্ত সালফারমুক্ত জিপসামের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর হালকা ওজনের সমষ্টিগত উপাদানের প্রভাব
জিপসাম পাউডার, লাইমস্টোন পাউডার এবং লাইটওয়েট অ্যাগ্রিগেটের মোট পরিমাণ ১০০%, এবং ফিক্সড জিপসাম পাউডার ও অ্যাডিটিভের পরিমাণ অপরিবর্তিত থাকে। যখন ভিট্রিফায়েড মাইক্রোবিডসের পরিমাণ ৪%, ৮%, ১২%, এবং ১৬% হয়, তখন ডিসালফারাইজড জিপসাম মর্টারের ফ্লেক্সারাল এবং কম্প্রেসিভ স্ট্রেন্থের ফলাফল পাওয়া যায়।
একই বয়সে, ভিট্রিফায়েড মাইক্রোবিডসের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে হালকা প্লাস্টার করা সালফারমুক্ত জিপসাম মর্টারের নমন শক্তি এবং সংকোচন শক্তি হ্রাস পায়। এর কারণ হলো, বেশিরভাগ ভিট্রিফায়েড মাইক্রোবিডসের ভেতরে একটি ফাঁপা কাঠামো থাকে এবং এদের নিজস্ব শক্তি কম, যা হালকা প্লাস্টারিং জিপসাম মর্টারের নমন ও সংকোচন শক্তি কমিয়ে দেয়। ১ দিন বয়সে, ৪% জিপসাম পাউডারের তুলনায় ১৬% জিপসাম পাউডারের নমন শক্তি ৩৫.৩% এবং এর সংশ্লিষ্ট সংকোচন শক্তি ১৬.৩% হ্রাস পায়। ২৮ দিন বয়সে, ৪% জিপসাম পাউডারের তুলনায় ১৬% জিপসাম পাউডারের নমন শক্তি ২৪.৬% হ্রাস পায়, যেখানে এর সংশ্লিষ্ট সংকোচন শক্তি মাত্র ৬.০% হ্রাস পায়। সারসংক্ষেপে, এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, সংকোচন শক্তির তুলনায় নমন শক্তির উপর কাঁচীভূত মাইক্রোবিডের পরিমাণের প্রভাব বেশি।
২.৩ হালকা প্লাস্টার করা সালফারমুক্ত জিপসামের সেটিং টাইমের উপর রিটার্ডারের পরিমাণের প্রভাব
জিপসাম পাউডার, লাইমস্টোন পাউডার এবং লাইটওয়েট অ্যাগ্রিগেটের মোট ডোজ ১০০%, এবং ফিক্সড জিপসাম পাউডার, লাইমস্টোন পাউডার, লাইটওয়েট অ্যাগ্রিগেট ও সেলুলোজ ইথারের ডোজ অপরিবর্তিত থাকে। যখন সোডিয়াম সাইট্রেটের ডোজ ০, ০.১%, ০.২%, ০.৩% হয়, তখন হালকা প্লাস্টার করা ডিসালফারাইজড জিপসাম মর্টারের সেটিং টাইমের ফলাফল।
সোডিয়াম সাইট্রেটের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে হালকা প্লাস্টার করা সালফারমুক্ত জিপসাম মর্টারের প্রাথমিক এবং চূড়ান্ত উভয় সেটিং টাইমই বৃদ্ধি পায়, তবে সেটিং টাইমের এই বৃদ্ধি সামান্য। যখন সোডিয়াম সাইট্রেটের পরিমাণ ০.৩% হয়, তখন প্রাথমিক সেটিং টাইম ২৮ মিনিট এবং চূড়ান্ত সেটিং টাইম ৩৩ মিনিট দীর্ঘায়িত হয়। সেটিং টাইম দীর্ঘায়িত হওয়ার কারণ হতে পারে সালফারমুক্ত জিপসামের বৃহৎ পৃষ্ঠতল, যা জিপসাম কণার চারপাশের রিটার্ডার শোষণ করতে পারে। এর ফলে জিপসামের দ্রবীভূত হওয়ার হার কমে যায় এবং জিপসামের কেলাস গঠন বাধাগ্রস্ত হয়, যার ফলস্বরূপ জিপসাম স্লারি একটি দৃঢ় কাঠামোগত ব্যবস্থা গঠন করতে অক্ষম হয়। এটি জিপসামের সেটিং টাইম দীর্ঘায়িত করে।
২.৪ হালকা প্লাস্টারযুক্ত সালফারমুক্ত জিপসামের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর সেলুলোজ ইথারের পরিমাণের প্রভাব
জিপসাম পাউডার, লাইমস্টোন পাউডার এবং লাইটওয়েট অ্যাগ্রিগেটের মোট ডোজ ১০০%, এবং ফিক্সড জিপসাম পাউডার, লাইমস্টোন পাউডার, লাইটওয়েট অ্যাগ্রিগেট ও রিটার্ডারের ডোজ অপরিবর্তিত থাকে। যখন হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের ডোজ ০, ০.১%, ০.২% এবং ০.৪% হয়, তখন লাইট প্লাস্টারড ডিসালফারাইজড জিপসাম মর্টারের ফ্লেক্সারাল এবং কম্প্রেসিভ স্ট্রেন্থের ফলাফল।
১ দিন বয়সে, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে হালকা প্লাস্টার করা সালফারমুক্ত জিপসাম মর্টারের নমনীয় শক্তি প্রথমে বৃদ্ধি পায় এবং তারপর হ্রাস পায়; ২৮ দিন বয়সে, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে নমনীয় শক্তি প্রথমে হ্রাস, তারপর বৃদ্ধি এবং তারপর আবার হ্রাসের একটি প্রবণতা দেখায়। যখন হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের পরিমাণ ০.২% হয়, তখন নমনীয় শক্তি সর্বোচ্চ পর্যায়ে পৌঁছায় এবং সেলুলোজের পরিমাণ ০ থাকার সময়ের সংশ্লিষ্ট শক্তিকে অতিক্রম করে। ১ দিন বা ২৮ দিন, যে কোনো বয়সের ক্ষেত্রেই হোক না কেন, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে হালকা প্লাস্টার করা সালফারমুক্ত জিপসাম মর্টারের সংকোচন শক্তি হ্রাস পায় এবং এই হ্রাসের প্রবণতা ২৮ দিন বয়সে আরও সুস্পষ্ট হয়। এর কারণ হলো, সেলুলোজ ইথারের পানি ধারণ ও ঘন করার প্রভাব রয়েছে এবং সেলুলোজ ইথারের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে আদর্শ সামঞ্জস্যের জন্য পানির চাহিদা বৃদ্ধি পায়, যার ফলে স্লারি কাঠামোর পানি-সিমেন্ট অনুপাত বেড়ে যায় এবং জিপসাম নমুনার শক্তি হ্রাস পায়।
৩ উপসংহার
(1) বয়স বাড়ার সাথে সাথে ডি-সালফারাইজড জিপসামের হাইড্রেশন মাত্রা আরও পর্যাপ্ত হয়। ডি-সালফারাইজড জিপসাম পাউডারের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে, হালকা প্লাস্টারিং জিপসামের ফ্লেক্সারাল এবং কম্প্রেসিভ শক্তি সামগ্রিকভাবে একটি ঊর্ধ্বমুখী প্রবণতা দেখায়, তবে এই বৃদ্ধি ছিল সামান্য।
(2) ভিট্রিফায়েড মাইক্রোবিডসের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে, হালকা ওজনের প্লাস্টার করা ডিসালফারাইজড জিপসাম মর্টারের ফ্লেক্সারাল শক্তি এবং কম্প্রেসিভ শক্তি আনুপাতিকভাবে হ্রাস পায়, তবে ফ্লেক্সারাল শক্তির উপর ভিট্রিফায়েড মাইক্রোবিডসের পরিমাণের প্রভাব কম্প্রেসিভ শক্তির চেয়ে বেশি।
(3) সোডিয়াম সাইট্রেটের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে, হালকা প্লাস্টার করা ডি-সালফারাইজড জিপসাম মর্টারের প্রাথমিক সেটিং টাইম এবং চূড়ান্ত সেটিং টাইম দীর্ঘায়িত হয়, তবে যখন সোডিয়াম সাইট্রেটের পরিমাণ কম থাকে, তখন সেটিং টাইমের উপর এর প্রভাব স্পষ্ট হয় না।
(4) হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে, হালকা প্লাস্টার করা ডি-সালফারাইজড জিপসাম মর্টারের সংকোচন শক্তি হ্রাস পায়, তবে নমন শক্তি ১ দিনে প্রথমে বৃদ্ধি এবং তারপর হ্রাসের প্রবণতা দেখায় এবং ২৮ দিনে এটি প্রথমে হ্রাস, তারপর বৃদ্ধি এবং তারপর হ্রাসের প্রবণতা দেখায়।
পোস্ট করার সময়: ০২-০২-২০২৩