Odsiřovací sádrovec je spalina vznikající spalováním paliv obsahujících síru (uhlí, ropa), průmyslového pevného odpadu vznikajícího během procesu odsiřování a hemihydrátu sádrovce (chemický vzorec CaSO4·0,5H2O), jehož vlastnosti jsou srovnatelné s vlastnostmi přírodního stavebního sádrovce. Proto existuje stále více výzkumů a aplikací použití odsiřovacího sádrovce místo přírodního sádrovce k výrobě samonivelačních materiálů. Organické polymerní přísady, jako jsou redukční činidla, vodozadržovací činidla a zpomalovače, jsou základními funkčními složkami ve složení samonivelačních maltových materiálů. Interakce a mechanismus těchto dvou látek s cementovými materiály jsou otázky, které si zaslouží pozornost. Vzhledem k charakteristikám procesu tvorby je jemnost odsiřovacího sádrovce malá (velikost částic je převážně rozdělena mezi 40 a 60 μm) a gradace prášku je nepřiměřená, takže reologické vlastnosti odsiřovacího sádrovce jsou špatné a maltová kaše s ním připravená se často snáze rozkládá, stratifikuje a krvácí. Éter celulózy je nejčastěji používanou přísadou do malt a jeho kombinované použití s redukčním činidlem pro redukci vody je důležitou zárukou pro dosažení komplexních vlastností samonivelačních materiálů na bázi odsiřené sádry, jako je stavební výkon a později mechanické vlastnosti a trvanlivost.
V tomto článku je jako kontrolní index použita hodnota tekutosti (stupeň roztékání 145 mm ± 5 mm) se zaměřením na vliv obsahu éteru celulózy a molekulové hmotnosti (hodnoty viskozity) na spotřebu vody samonivelačních hmot na bázi odsiřené sádry, ztrátu tekutosti v průběhu času a koagulaci. Zákon vlivu základních vlastností, jako je čas a počáteční mechanické vlastnosti; zároveň testuje zákon vlivu éteru celulózy na uvolňování tepla a rychlost uvolňování tepla hydratací odsiřené sádry, analyzuje jeho vliv na proces hydratace odsiřené sádry a úvodně diskutuje kompatibilitu tohoto typu přísady s gelovacím systémem odsiřené sádry.
1. Suroviny a zkušební metody
1.1 Suroviny
Sádrový prášek: odsířený sádrový prášek vyráběný společností v Tangshanu, jehož hlavním minerálním složením je hemihydrát sádry, jeho chemické složení je uvedeno v tabulce 1 a jeho fyzikální vlastnosti jsou uvedeny v tabulce 2.
obrázek
obrázek
Mezi přísady patří: éter celulózy (hydroxypropylmethylcelulóza, zkráceně HPMC); superplastifikátor WR; odpěňovač B-1; redispergovatelný latexový prášek EVA S-05, přičemž všechny jsou komerčně dostupné.
Kamenivo: přírodní říční písek, jemný písek vlastní výroby prosátý přes síto o velikosti oka 0,6 mm.
1.2 Zkušební metoda
Pevná odsiřovací sádra: písek:voda = 1:0,5:0,45, příslušné množství dalších přísad, tekutost jako kontrolní index (roztažnost 145 mm ± 5 mm), úpravou spotřeby vody, popřípadě smícháním s cementovými materiály (odsiřovací sádra + cement) 0, 0,5 ‰, 1,0 ‰, 2,0 ‰, 3,0 ‰ éter celulózy (HPMC-20 000); Dále se stanoví dávkování éteru celulózy na 1‰, zvolí se hydroxypropylmethylcelulózové étery HPMC-20 000, HPMC-40 000, HPMC-75 000 a HPMC-100 000 s různými molekulovými hmotnostmi (odpovídající čísla jsou H2, H4, H7,5 a H10) za účelem studia dávkování a molekulové hmotnosti (hodnoty viskozity) éteru celulózy. Je diskutován dopad změn na vlastnosti samonivelační malty na bázi sádry a vliv obou faktorů na tekutost, dobu tuhnutí a počáteční mechanické vlastnosti odsířené sádrové samonivelační maltové směsi. Specifická zkušební metoda se provádí v souladu s požadavky normy GB/T 17669.3-1999 „Stanovení mechanických vlastností stavební sádry“.
Zkouška hydratačního tepla se provádí s použitím slepého vzorku odsiřené sádry a vzorků s obsahem éteru celulózy 0,5 ‰, respektive 3 ‰, a použitým přístrojem je hydratační tester typu TA-AIR.
2. Výsledky a analýza
2.1 Vliv obsahu éteru celulózy na základní vlastnosti malty
Se zvyšujícím se obsahem se výrazně zlepšuje zpracovatelnost a soudržnost malty, výrazně se snižuje ztráta tekutosti v průběhu času a konstrukční vlastnosti jsou vynikající. Vytvrzená malta nedochází k delaminaci a výrazně se zlepšuje hladkost, hladkost a estetika povrchu. Zároveň se výrazně zvyšuje spotřeba vody malty pro dosažení stejné tekutosti. Při 5 ‰ se spotřeba vody zvýšila o 102 % a konečná doba tuhnutí se prodloužila o 100 minut, což bylo 2,5krát více než u slepého vzorku. Počáteční mechanické vlastnosti malty se se zvyšujícím se obsahem éteru celulózy výrazně snižují. Při obsahu éteru celulózy 5 ‰ se 24hodinová pevnost v ohybu a pevnost v tlaku snížila na 18,75 %, respektive 11,29 % slepého vzorku. Pevnost v tlaku je 39,47 %, respektive 23,45 % slepého vzorku. Za zmínku stojí, že se zvyšujícím se množstvím vodotěsné přísady se výrazně snížila i objemová hmotnost malty, a to z 2069 kg/m3 při 0 °C na 1747 kg/m3 při 5 °C, což představuje pokles o 15,56 %. Hustota malty se snižuje a pórovitost se zvyšuje, což je jeden z důvodů zjevného poklesu mechanických vlastností malty.
Éter celulózy je neiontový polymer. Hydroxylové skupiny v řetězci éteru celulózy a atomy kyslíku v éterové vazbě se mohou s molekulami vody slučovat za vzniku vodíkových vazeb, čímž se volná voda přeměňuje na vázanou vodu, a tím se podílí na zadržování vody. Makroskopicky se to projevuje zvýšením soudržnosti suspenze [5]. Zvýšení viskozity suspenze nejen zvýší spotřebu vody, ale také rozpuštěný éter celulózy se adsorbuje na povrchu sádrových částic, což brání hydratační reakci a prodlužuje dobu tuhnutí; během míchání se také zavádí velké množství vzduchových bublin. Při tuhnutí malty se vytvářejí dutiny, které nakonec snižují její pevnost. S ohledem na komplexní spotřebu vody maltové směsi, stavební vlastnosti, dobu tuhnutí a mechanické vlastnosti a pozdější trvanlivost atd. by obsah éteru celulózy v samonivelační maltě na bázi odsiřené sádry neměl překročit 1‰.
2.2 Vliv molekulové hmotnosti éteru celulózy na vlastnosti malty
Obvykle platí, že čím vyšší je viskozita a čím jemnější je éter celulózy, tím lepší je zadržování vody a zvyšuje se pevnost spoje. Výkon bude negativně ovlivněn. Proto byl dále testován vliv éterů celulózy s různými molekulovými hmotnostmi na základní vlastnosti samonivelačních maltových materiálů na bázi sádry. Spotřeba vody malty se do určité míry zvýšila, ale neměla žádný zjevný vliv na dobu tuhnutí a tekutost. Současně pevnost malty v ohybu a tlaku v různých stavech vykazovala klesající trend, ale pokles byl mnohem menší než vliv obsahu éteru celulózy na mechanické vlastnosti. Stručně řečeno, zvýšení molekulové hmotnosti éteru celulózy nemá žádný zjevný vliv na výkon maltových směsí. Vzhledem k pohodlnosti konstrukce by se jako samonivelační materiály na bázi odsiřené sádry měly volit étery celulózy s nízkou viskozitou a nízkou molekulovou hmotností.
2.3 Vliv éteru celulózy na hydratační teplo odsířeného sádrovce
Se zvyšujícím se obsahem éteru celulózy se exotermický pík hydratace odsířeného sádrovce postupně snižoval a doba dosažení píku se mírně zpožďovala, zatímco exotermické hydratační teplo se snižovalo, ale ne zjevně. To ukazuje, že éter celulózy může do určité míry zpomalit rychlost hydratace a stupeň hydratace odsířeného sádrovce, takže dávkování by nemělo být příliš velké a mělo by být kontrolováno v rozmezí 1 ‰. Je vidět, že koloidní film vytvořený po setkání éteru celulózy s vodou se adsorbuje na povrchu částic odsířeného sádrovce, což snižuje rychlost hydratace sádrovce před 2 hodinami. Zároveň jeho jedinečný účinek na zadržování vody a zahušťování zpomaluje odpařování vody z suspenze a její disipace je prospěšná pro další hydrataci odsířeného sádrovce v pozdější fázi. Stručně řečeno, při správném dávkování má éter celulózy omezený vliv na rychlost hydratace a stupeň hydratace samotného odsířeného sádrovce. Zároveň zvýšení obsahu éteru celulózy a molekulové hmotnosti významně zvýší viskozitu suspenze a vykazuje vynikající vlastnosti z hlediska zadržování vody. Aby byla zajištěna tekutost samonivelační malty z odsiřené sádry, výrazně se zvýší spotřeba vody, což je způsobeno prodlouženou dobou tuhnutí malty. Hlavním důvodem je pokles mechanických vlastností.
3. Závěr
(1) Pokud se jako kontrolní ukazatel použije tekutost, pak se se zvyšujícím se obsahem éteru celulózy výrazně prodlužuje doba tuhnutí samonivelační malty na bázi odsiřené sádry a výrazně se snižují mechanické vlastnosti; ve srovnání s obsahem má molekulová hmotnost éteru celulózy. Toto zvýšení má malý vliv na výše uvedené vlastnosti malty. Z komplexního hlediska by se měl éter celulózy volit s malou molekulovou hmotností (hodnota viskozity nižší než 20 000 Pa·s) a dávkování by mělo být kontrolováno v rozmezí 1 ‰ cementového materiálu.
(2) Výsledky testů hydratačního tepla odsířené sádry ukazují, že v rámci tohoto testu má éter celulózy omezený vliv na rychlost hydratace a proces hydratace odsířené sádry. Zvýšení spotřeby vody a snížení objemové hmotnosti jsou hlavními důvody snížení mechanických vlastností malty na bázi odsířené sádry.
Čas zveřejnění: 8. května 2023