Väävlitustusega kips on väävlit sisaldavate kütuste (kivisüsi, nafta), väävlitustusega puhastamisel tekkivate tööstusjäätmete ja poolhüdraatkipsi (keemiline valem CaSO4·0,5H2O) põletamisel tekkiv suitsugaas, mille omadused on võrreldavad loodusliku ehituskipsi omadustega. Seetõttu on üha rohkem uuringuid ja rakendusi väävlitustusega kipsi kasutamiseks loodusliku kipsi asemel isetasanduvate materjalide tootmisel. Orgaanilised polümeerlisandid, nagu vett redutseeriv aine, vett säilitav aine ja aeglustav aine, on isetasanduvate mördimaterjalide koostises olulised funktsionaalsed komponendid. Nende kahe koostoime ja mehhanism tsemendimaterjalidega on küsimused, mis väärivad tähelepanu. Moodumisprotsessi iseärasuste tõttu on väävlitustusega kipsi peenus väike (osakeste suurus jaguneb peamiselt 40 ja 60 μm vahel) ning pulbri gradatsioon on ebamõistlik, mistõttu on väävlitustusega kipsi reoloogilised omadused halvad ja sellega valmistatud mördisegu on sageli kergem eraldada, kihistuda ja imbuda. Tsellulooseeter on mördis kõige sagedamini kasutatav lisand ja selle kombineeritud kasutamine veevähendusainega on oluline tagatis desulfureeritud kipsipõhiste isetasanduvate materjalide tervikliku toimivuse, näiteks ehitusliku toimivuse ning hiljem mehaanilise ja vastupidavuse osas.
Selles töös kasutatakse kontrollindeksina voolavuse väärtust (levikuaste 145 mm±5 mm), keskendudes tsellulooseetri sisalduse ja molekulmassi (viskoossusväärtuse) mõjule väävlitustatud kipsipõhiste isetasanduvate materjalide veetarbimisele, voolavuse kadumisele aja jooksul ja koagulatsioonile. Põhiomaduste, näiteks aja ja varajaste mehaaniliste omaduste mõju seaduspärasus. Samal ajal testitakse tsellulooseetri mõju seaduspärasust väävlitustatud kipsi hüdratsiooni soojuseraldusele ja soojuseralduse kiirusele, analüüsitakse selle mõju väävlitustatud kipsi hüdratsiooniprotsessile ja arutatakse esialgu seda tüüpi segude ühilduvust väävlitustatud kipsi geelistumissüsteemiga.
1. Toorained ja katsemeetodid
1.1 Toorained
Kipsipulber: Tangshanis asuva ettevõtte toodetud väävlitustatud kipsipulber, mille peamine mineraalne koostis on hemihüdraatkips, selle keemiline koostis on esitatud tabelis 1 ja füüsikalised omadused tabelis 2.
pilt
pilt
Lisandite hulka kuuluvad: tsellulooseeter (hüdroksüpropüülmetüültselluloos, lühidalt HPMC); superplastifikaator WR; vahutamisvastane aine B-1; EVA redispergeeruv latekspulber S-05, mis kõik on kaubanduslikult saadaval.
Täitematerjal: looduslik jõeliiv, isevalmistatud peenliiv, mis on sõelutud läbi 0,6 mm sõela.
1.2 Katsemeetod
Fikseeritud desulfureerimiskips:liiv:vesi = 1:0,5:0,45, sobiv kogus muid lisandeid, voolavus kontrollindeksina (paisumine 145 mm ± 5 mm), veetarbimise reguleerimisega, vastavalt segatud tsemendimaterjalidega (desulfureerimiskips + tsement) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ tsellulooseeter (HPMC-20 000); Tsellulooseetri annust fikseeriti veelgi 1‰-ni, valiti erineva molekulmassiga (vastavad numbrid on vastavalt H2, H4, H7,5 ja H10) hüdroksüpropüülmetüültselluloosi eetrid HPMC-20 000, HPMC-40 000, HPMC-75 000 ja HPMC-100 000, et uurida tsellulooseetri annust ja molekulmassi (viskoossusväärtust). Arutelu käigus käsitleti muutuste mõju kipsipõhise isetasanduva mördi omadustele ning nende kahe mõju desulfureeritud kipsi isetasanduva mördi segu voolavusele, kivinemisajale ja varajastele mehaanilistele omadustele. Konkreetne katsemeetod viidi läbi vastavalt standardi GB/T 17669.3-1999 „Ehituskipsi mehaaniliste omaduste määramine” nõuetele.
Hüdratsioonisoojuse katse viiakse läbi väävlitustatud kipsi pimeproovi ja tsellulooseetri sisaldusega proovide abil, mille sisaldus on vastavalt 0,5‰ ja 3‰, ning kasutatav instrument on TA-AIR tüüpi hüdratsioonisoojuse tester.
2. Tulemused ja analüüs
2.1 Tsellulooseetri sisalduse mõju mördi põhiomadustele
Sisalduse suurenemisega paranevad mördi töödeldavus ja kohesioon märkimisväärselt, voolavuse kadu aja jooksul väheneb oluliselt, konstruktsiooni toimivus on suurepärasem ja kõvenenud mördil ei esine delaminatsiooni ning pinna siledus, siledus ja esteetika on oluliselt paranenud. Samal ajal suurenes sama voolavuse saavutamiseks mördi veetarve märkimisväärselt. 5‰ juures suurenes veetarve 102% ja lõplik kõvenemisaeg pikenes 100 minuti võrra, mis oli 2,5 korda pikem kui pimeproovil. Mördi varajased mehaanilised omadused vähenesid tsellulooseetri sisalduse suurenemisega märkimisväärselt. Kui tsellulooseetri sisaldus oli 5‰, vähenes 24-tunnine paindetugevus ja survetugevus vastavalt 18,75% ja 11,29%-ni pimeproovist. Survetugevus on vastavalt 39,47% ja 23,45% pimeproovist. Väärib märkimist, et vettpeetva aine koguse suurenemisega vähenes oluliselt ka mördi mahutihedus, 2069 kg/m3-lt 0 juures 1747 kg/m3-ni 5‰ juures, mis on 15,56% langus. Mördi tihedus väheneb ja poorsus suureneb, mis on üks mördi mehaaniliste omaduste ilmse vähenemise põhjustest.
Tsellulooseeter on mitteioonne polümeer. Tsellulooseetri ahela hüdroksüülrühmad ja eetri sideme hapnikuaatomid saavad veemolekulidega ühenduda vesiniksidemete moodustamiseks, muutes vaba vee seotud veeks, mängides seeläbi rolli veepeetuses. Makroskoopiliselt avaldub see suspensiooni kohesiooni suurenemisena [5]. Suspensiooni viskoossuse suurenemine mitte ainult ei suurenda veetarbimist, vaid ka lahustunud tsellulooseeter adsorbeerub kipsiosakeste pinnale, takistades hüdratsioonireaktsiooni ja pikendades kõvenemisaega; segamise käigus tekib ka suur hulk õhumulle. Mördi kõvenemisel tekivad tühimikud, mis lõpuks vähendavad mördi tugevust. Arvestades terviklikult mördisegu ühepoolset veetarbimist, konstruktsiooni toimivust, kõvenemisaega ja mehaanilisi omadusi ning hilisemat vastupidavust jne, ei tohiks tsellulooseetri sisaldus desulfureeritud kipsipõhises isetasanduvas mördis ületada 1‰.
2.2 Tsellulooseetri molekulmassi mõju mördi omadustele
Tavaliselt, mida suurem on tsellulooseetri viskoossus ja peenem on selle peenus, seda parem on veepeetus ja suureneb nakketugevus. See mõjutab negatiivselt jõudlust. Seetõttu testiti täiendavalt erineva molekulmassiga tsellulooseetrite mõju kipsipõhiste isetasanduvate mördimaterjalide põhiomadustele. Mördi veevajadus suurenes teatud määral, kuid sellel ei olnud ilmset mõju tardumisajale ja voolavusele. Samal ajal näitasid mördi painde- ja survetugevused erinevates olekutes langustrendi, kuid langus oli palju väiksem kui tsellulooseetri sisalduse mõju mehaanilistele omadustele. Kokkuvõttes ei ole tsellulooseetri molekulmassi suurenemisel ilmset mõju mördisegude toimivusele. Ehituse mugavust arvestades tuleks desulfureeritud kipsipõhiste isetasanduvate materjalidena valida madala viskoossusega ja väikese molekulmassiga tsellulooseeter.
2.3 Tsellulooseetri mõju desulfureeritud kipsi hüdratsioonisoojusele
Tsellulooseetri sisalduse suurenemisega lühenes desulfureeritud kipsi eksotermiline hüdratsioonipiik järk-järgult ning piigi asukoha aeg lükkus veidi edasi, samas kui eksotermiline hüdratsioonisoojus vähenes, kuid mitte märkimisväärselt. See näitab, et tsellulooseeter võib teatud määral aeglustada desulfureeritud kipsi hüdratsioonikiirust ja -astet, seega ei tohiks annus olla liiga suur ja seda tuleks kontrollida 1‰ piires. On näha, et pärast tsellulooseetri veega kohtumist tekkiv kolloidne kile adsorbeerub desulfureeritud kipsi osakeste pinnale, mis vähendab kipsi hüdratsioonikiirust enne 2 tundi. Samal ajal aeglustavad selle ainulaadsed veepeetus- ja paksendamisomadused suspensiooni vee aurustumist ning hajumine on kasulik desulfureeritud kipsi edasiseks hüdratsiooniks hilisemas etapis. Kokkuvõttes, kui õige annus on kontrollitud, on tsellulooseetri mõju desulfureeritud kipsi enda hüdratsioonikiirusele ja hüdratsiooniastmele piiratud. Samal ajal suurendab tsellulooseetri sisalduse ja molekulmassi suurenemine oluliselt suspensiooni viskoossust ja näitab suurepärast veepeetust. Väävlivaba kipsist isetasanduva mördi voolavuse tagamiseks suureneb veetarbimine märkimisväärselt, mis on tingitud mördi pikemast tardumisajast. Peamine põhjus on mehaaniliste omaduste langus.
3. Kokkuvõte
(1) Kui kontrollnäitajana kasutatakse voolavust, siis tsellulooseetri sisalduse suurenemisega pikeneb väävlivaba kipsi baasil valmistatud isetasanduva mördi kõvenemisaeg märkimisväärselt ja mehaanilised omadused vähenevad oluliselt; võrreldes tsellulooseetri molekulmassi sisaldusega on suurendamisel mördi ülaltoodud omadustele vähe mõju. Üldiselt tuleks valida väikese molekulmassiga tsellulooseeter (viskoossus alla 20 000 Pa·s) ja annust tuleks kontrollida tsemendimaterjali 1‰ täpsusega.
(2) Väävlivabastatud kipsi hüdratsioonisoojuse katsetulemused näitavad, et tsellulooseetri mõju väävlivabastatud kipsi hüdratsioonikiirusele ja -protsessile on käesoleva katse ulatuses piiratud. Vee tarbimise suurenemine ja puistetiheduse vähenemine on peamised põhjused, mis põhjustavad väävlivabastatud kipsil põhineva mördi mehaaniliste omaduste langust.
Postituse aeg: 08.05.2023