Gips dobijen desumporizacijom je dimni gas koji nastaje sagorijevanjem goriva koja sadrže sumpor (ugalj, nafta), industrijskog čvrstog otpada nastalog tokom procesa prečišćavanja desumporizacijom i hemihidratnog gipsa (hemijska formula CaSO4·0.5H2O), čije su performanse uporedive sa performansama prirodnog građevinskog gipsa. Stoga postoji sve više istraživanja i primjena korištenja desumporiziranog gipsa umjesto prirodnog gipsa za proizvodnju samonivelirajućih materijala. Organski polimerni dodaci kao što su sredstvo za smanjenje vode, sredstvo za zadržavanje vode i usporivač su esencijalne funkcionalne komponente u sastavu samonivelirajućih malterskih materijala. Interakcija i mehanizam ova dva sa cementnim materijalima su pitanja vrijedna pažnje. Zbog karakteristika procesa formiranja, finoća desumporiziranog gipsa je mala (veličina čestica je uglavnom raspoređena između 40 i 60 μm), a gradacija praha je nerazumna, pa su reološka svojstva desumporiziranog gipsa loša, a malter pripremljen njime je često lakši. Dolazi do segregacije, stratifikacije i krvarenja. Celulozni eter je najčešće korišteni dodatak u malteru, a njegova kombinovana upotreba sa sredstvom za smanjenje vode važna je garancija za postizanje sveobuhvatnih performansi samonivelirajućih materijala na bazi desumporiziranog gipsa, kao što su građevinske performanse, a kasnije i mehaničke performanse i trajnost.
U ovom radu, vrijednost fluidnosti se koristi kao kontrolni indeks (stepen širenja 145 mm±5 mm), fokusirajući se na uticaj sadržaja celuloznog etera i molekularne težine (vrijednost viskoznosti) na potrošnju vode samonivelirajućih materijala na bazi desumporizovanog gipsa, gubitak fluidnosti tokom vremena i koagulaciju. Zakon uticaja osnovnih svojstava kao što su vreme i rana mehanička svojstva; istovremeno, testira zakon uticaja celuloznog etera na oslobađanje toplote i brzinu oslobađanja toplote hidratacijom desumporizovanog gipsa, analizira njegov uticaj na proces hidratacije desumporizovanog gipsa i u početku razmatra kompatibilnost ove vrste dodatka sa sistemom za želiranje desumporizovanog gipsa.
1. Sirovine i metode ispitivanja
1.1 Sirovine
Gipsani prah: desumporizirani gipsani prah koji proizvodi kompanija u Tangshanu, glavni mineralni sastav je hemihidratni gips, njegov hemijski sastav prikazan je u Tabeli 1, a njegova fizička svojstva prikazana su u Tabeli 2.
slika
slika
Dodaci uključuju: celulozni eter (hidroksipropil metilceluloza, skraćeno HPMC); superplastifikator WR; sredstvo protiv pjenjenja B-1; EVA redisperzibilni lateks prah S-05, a svi su komercijalno dostupni.
Agregat: prirodni riječni pijesak, fini pijesak domaće proizvodnje prosijan kroz sito od 0,6 mm.
1.2 Metoda ispitivanja
Fiksni gips za desumporizaciju: pijesak:voda = 1:0,5:0,45, odgovarajuća količina ostalih dodataka, fluidnost kao kontrolni indeks (širenje 145 mm ± 5 mm), podešavanjem potrošnje vode, odnosno miješanje sa cementnim materijalima (gips za desumporizaciju + cement) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ celuloznim etrom (HPMC-20.000); Nadalje, fiksirati dozu celuloznog etera na 1‰, odabrati HPMC-20.000, HPMC-40.000, HPMC-75.000 i HPMC-100.000 hidroksipropil metilcelulozne etere s različitim molekulskim težinama (odgovarajući brojevi su H2, H4, H7,5 i H10 respektivno), kako bi se proučila doza i molekulska težina (vrijednost viskoznosti) celuloznog etera. Razmatra se utjecaj promjena na svojstva samorazlijevajućeg maltera na bazi gipsa, kao i utjecaj ta dva faktora na fluidnost, vrijeme vezivanja i rana mehanička svojstva smjese samorazlijevajućeg maltera od desumporiziranog gipsa. Specifična metoda ispitivanja provodi se u skladu sa zahtjevima GB/T 17669.3-1999 „Određivanje mehaničkih svojstava građevinskog gipsa“.
Ispitivanje toplote hidratacije provodi se korištenjem slijepog uzorka desumporiziranog gipsa i uzoraka sa sadržajem celuloznog etra od 0,5‰ i 3‰, respektivno, a korišteni instrument je tester toplote hidratacije tipa TA-AIR.
2. Rezultati i analiza
2.1 Utjecaj sadržaja celuloznog etera na osnovna svojstva maltera
S povećanjem udjela, obradivost i kohezija maltera su značajno poboljšane, gubitak fluidnosti tokom vremena je značajno smanjen, a građevinske performanse su odlične, a očvrsli malter nema fenomen delaminacije, a glatkoća površine, glatkoća i estetika su znatno poboljšane. Istovremeno, potrošnja vode maltera za postizanje iste fluidnosti značajno se povećala. Pri 5‰, potrošnja vode se povećala za 102%, a konačno vrijeme vezivanja je produženo za 100 minuta, što je 2,5 puta više nego kod slijepog uzorka. Rana mehanička svojstva maltera su se značajno smanjila s povećanjem udjela celuloznog etera. Kada je udio celuloznog etera bio 5‰, čvrstoća na savijanje i tlačna čvrstoća nakon 24 sata su se smanjile na 18,75% odnosno 11,29% slijepog uzorka. Tlačna čvrstoća je 39,47% odnosno 23,45% slijepog uzorka. Vrijedi napomenuti da se s povećanjem količine sredstva za zadržavanje vode značajno smanjila i gustoća maltera, sa 2069 kg/m3 pri 0 na 1747 kg/m3 pri 5‰, što je smanjenje od 15,56%. Gustoća maltera se smanjuje, a poroznost povećava, što je jedan od razloga za očigledno smanjenje mehaničkih svojstava maltera.
Celulozni eter je nejonski polimer. Hidroksilne grupe na lancu celuloznog etera i atomi kisika na eterskoj vezi mogu se kombinirati s molekulama vode i formirati vodikove veze, pretvarajući slobodnu vodu u vezanu vodu, čime igraju ulogu u zadržavanju vode. Makroskopski se to manifestira kao povećanje kohezivnosti suspenzije [5]. Povećanje viskoznosti suspenzije ne samo da će povećati potrošnju vode, već će se i rastvoreni celulozni eter adsorbirati na površini čestica gipsa, ometajući reakciju hidratacije i produžavajući vrijeme vezivanja; tokom procesa miješanja, uvest će se i veliki broj mjehurića zraka. Šupljine će se formirati kako se malter stvrdnjava, što će na kraju smanjiti čvrstoću maltera. Sveobuhvatno uzimajući u obzir jednostranu potrošnju vode u smjesi maltera, građevinske performanse, vrijeme vezivanja i mehanička svojstva, a kasnije i trajnost itd., sadržaj celuloznog etera u samorazlivajućem malteru na bazi desumporiziranog gipsa ne smije prelaziti 1‰.
2.2 Utjecaj molekularne težine celuloznog etera na performanse maltera
Obično, što je veća viskoznost i finija finoća mljenja celuloznog etera, to je bolje zadržavanje vode i povećanje čvrstoće vezivanja. Performanse će biti negativno pogođene. Stoga je dalje testiran uticaj celuloznih etera različitih molekularnih težina na osnovna svojstva samonivelirajućih malterskih materijala na bazi gipsa. Potreba za vodom maltera se povećala do određene mjere, ali nije imala očigledan uticaj na vrijeme vezivanja i fluidnost. Istovremeno, čvrstoće maltera na savijanje i pritisak u različitim stanjima pokazale su trend pada, ali pad je bio daleko manji od uticaja sadržaja celuloznog etera na mehanička svojstva. Ukratko, povećanje molekularne težine celuloznog etera nema očigledan uticaj na performanse malterskih smjesa. Uzimajući u obzir praktičnost gradnje, kao samonivelirajući materijali na bazi desumporizovanog gipsa treba odabrati celulozni eter niske viskoznosti i male molekularne težine.
2.3 Utjecaj celuloznog etera na toplinu hidratacije desumporiziranog gipsa
S povećanjem sadržaja celuloznog etera, egzotermni vrh hidratacije desumporiziranog gipsa postepeno se smanjivao, a vrijeme položaja vrha je bilo neznatno odloženo, dok se egzotermna toplina hidratacije smanjivala, ali ne očigledno. Ovo pokazuje da celulozni eter može do određene mjere odgoditi brzinu hidratacije i stepen hidratacije desumporiziranog gipsa, tako da doza ne bi trebala biti prevelika i trebala bi se kontrolirati unutar 1‰. Može se vidjeti da se koloidni film koji se formira nakon što se celulozni eter susretne s vodom adsorbira na površini čestica desumporiziranog gipsa, što smanjuje brzinu hidratacije gipsa prije 2 sata. Istovremeno, njegovi jedinstveni efekti zadržavanja vode i zgušnjavanja odlažu isparavanje vode iz suspenzije, a disipacija je korisna za daljnju hidrataciju desumporiziranog gipsa u kasnijoj fazi. Ukratko, kada se kontrolira odgovarajuća doza, celulozni eter ima ograničen utjecaj na brzinu hidratacije i stepen hidratacije samog desumporiziranog gipsa. Istovremeno, povećanje sadržaja celuloznog etera i molekularne težine značajno će povećati viskoznost suspenzije i pokazati odlične performanse zadržavanja vode. Da bi se osigurala fluidnost samonivelirajućeg maltera od desumporizovanog gipsa, potrošnja vode će se značajno povećati, što je zbog produženog vremena vezivanja maltera. Glavni razlog za pad mehaničkih svojstava.
3. Zaključak
(1) Kada se fluidnost koristi kao kontrolni indeks, sa povećanjem sadržaja celuloznog etra, vrijeme vezivanja samorazlivajućeg maltera na bazi desumporizovanog gipsa se značajno produžava, a mehanička svojstva se značajno smanjuju; u poređenju sa sadržajem, molekularna težina celuloznog etra. Povećanje ima mali uticaj na gore navedena svojstva maltera. Sveobuhvatno gledano, celulozni eter treba odabrati sa malom molekularnom težinom (vrijednost viskoznosti manja od 20 000 Pa·s), a doziranje treba kontrolisati unutar 1‰ cementnog materijala.
(2) Rezultati ispitivanja toplote hidratacije desumporizovanog gipsa pokazuju da u okviru ovog ispitivanja, celulozni eter ima ograničen uticaj na brzinu hidratacije i proces hidratacije desumporizovanog gipsa. Povećanje potrošnje vode i smanjenje gustine u nasipu su glavni razlozi za smanjenje mehaničkih svojstava maltera na bazi desumporizovanog gipsa.
Vrijeme objave: 08.05.2023.