مطالعه ملات گچ سبک و گوگردزدایی

گچ گوگردزدایی یک گچ فرعی صنعتی است که با گوگردزدایی و تصفیه گاز دودکش تولید شده پس از احتراق سوخت حاوی گوگرد از طریق دوغاب آهک ریز یا پودر سنگ آهک به دست می‌آید. ترکیب شیمیایی آن مشابه گچ دی هیدرات طبیعی، عمدتاً CaSO4·2H2O است. در حال حاضر، روش تولید برق کشور من هنوز تحت سلطه تولید برق با سوخت زغال سنگ است و SO2 منتشر شده توسط زغال سنگ در فرآیند تولید برق حرارتی بیش از 50٪ از انتشار سالانه کشور من را تشکیل می‌دهد. مقدار زیادی انتشار دی اکسید گوگرد باعث آلودگی جدی محیط زیست شده است. استفاده از فناوری گوگردزدایی گاز دودکش برای تولید گچ گوگردزدایی شده، اقدامی مهم برای حل توسعه فناوری صنایع مرتبط با زغال سنگ است. طبق آمار ناقص، انتشار گچ گوگردزدایی شده مرطوب در کشور من از 90 میلیون تن در سال فراتر رفته است و روش فرآوری گچ گوگردزدایی شده عمدتاً روی هم انباشته می‌شود که نه تنها زمین را اشغال می‌کند، بلکه باعث اتلاف منابع زیادی نیز می‌شود.

گچ دارای عملکردهای سبک وزنی، کاهش صدا، جلوگیری از آتش سوزی، عایق حرارتی و غیره است. می‌توان از آن در تولید سیمان، تولید گچ ساختمانی، مهندسی دکوراسیون و سایر زمینه‌ها استفاده کرد. در حال حاضر، بسیاری از محققان تحقیقاتی در مورد گچ کاری انجام داده‌اند. این تحقیقات نشان می‌دهد که ماده گچ کاری گچی دارای انبساط میکرو، کارایی و شکل پذیری خوبی است و می‌تواند جایگزین مواد گچ کاری سنتی برای دکوراسیون دیوار داخلی شود. مطالعات شو جیانجون و دیگران نشان داده است که گچ گوگردزدایی شده می‌تواند برای ساخت مصالح دیواری سبک استفاده شود. مطالعات یه بیهونگ و دیگران نشان داده است که گچ گچ کاری تولید شده توسط گچ گوگردزدایی شده می‌تواند برای لایه گچ کاری قسمت داخلی دیوار بیرونی، دیوار پارتیشن داخلی و سقف استفاده شود و می‌تواند مشکلات کیفی رایج مانند پوسته پوسته شدن و ترک خوردگی ملات گچ کاری سنتی را حل کند. گچ گچ کاری سبک نوع جدیدی از مواد گچ کاری سازگار با محیط زیست است. این ماده از گچ همی هیدرات به عنوان ماده سیمانی اصلی با افزودن سنگدانه‌های سبک و مواد افزودنی ساخته شده است. در مقایسه با مصالح گچ‌کاری سیمانی سنتی، ترک خوردن، چسبندگی آسان، چسبندگی خوب، انقباض خوب، سازگاری با محیط زیست و حفاظت از محیط زیست از مزایای آن است. استفاده از گچ گوگردزدایی شده برای تولید گچ همی هیدرات نه تنها مشکل کمبود منابع گچ ساختمانی طبیعی را حل می‌کند، بلکه استفاده از منابع گچ گوگردزدایی شده را نیز محقق می‌سازد و به هدف حفاظت از محیط زیست اکولوژیکی دست می‌یابد. بنابراین، بر اساس مطالعه گچ گوگردزدایی شده، این مقاله زمان گیرش، مقاومت خمشی و مقاومت فشاری را آزمایش می‌کند تا عوامل مؤثر بر عملکرد ملات گچ گوگردزدایی گچ‌کاری سبک را بررسی کند و مبنای نظری برای توسعه ملات گچ گوگردزدایی گچ‌کاری سبک ارائه دهد.

۱ آزمایش

۱.۱ مواد اولیه

پودر گچ گوگردزدایی: گچ همی‌هیدرات که با فناوری گوگردزدایی گاز دودکش تولید و کلسینه شده است، خواص اساسی آن در جدول 1 نشان داده شده است. سنگدانه سبک: از ریزدانه‌های شیشه‌ای شده استفاده می‌شود و خواص اساسی آن در جدول 2 نشان داده شده است. ریزدانه‌های شیشه‌ای شده با نسبت‌های 4٪، 8٪، 12٪ و 16٪ بر اساس نسبت جرمی ملات گچ گوگردزدایی شده گچی سبک مخلوط می‌شوند.

کندگیرکننده: از سیترات سدیم، معرف خالص آنالیز شیمیایی استفاده کنید، سیترات سدیم بر اساس نسبت وزنی ملات گچ گوگردزدایی گچ کاری سبک ساخته شده است و نسبت اختلاط آن 0، 0.1٪، 0.2٪، 0.3٪ است.

اتر سلولز: از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) استفاده کنید، ویسکوزیته ۴۰۰ است، HPMC بر اساس نسبت وزنی ملات گچ سبک گچ کاری شده بدون گوگرد است و نسبت اختلاط ۰، ۰.۱٪، ۰.۲٪، ۰.۴٪ است.

۱.۲ روش آزمایش

میزان مصرف آب و زمان گیرش استاندارد گچ گوگردزدایی شده به GB/T17669.4-1999 «تعیین خواص فیزیکی گچ ساختمانی» اشاره دارد و زمان گیرش ملات گچ گوگردزدایی شده سبک گچکاری شده به GB/T 28627-2012 «گچ گچکاری» مربوط می‌شود.

مقاومت خمشی و فشاری گچ گوگردزدایی شده طبق استاندارد GB/T9776-2008 «گچ ساختمانی» انجام می‌شود و نمونه‌هایی با ابعاد 40 میلی‌متر × 40 میلی‌متر × 160 میلی‌متر قالب‌گیری می‌شوند و به ترتیب مقاومت 2 ساعته و مقاومت خشک اندازه‌گیری می‌شوند. مقاومت خمشی و فشاری ملات گچ گوگردزدایی شده سبک وزن طبق استاندارد GB/T 28627-2012 «گچ گچ‌کاری» انجام می‌شود و مقاومت عمل‌آوری طبیعی به ترتیب برای 1 روز و 28 روز اندازه‌گیری می‌شود.

۲ نتایج و بحث

۲.۱ تأثیر میزان پودر گچ بر خواص مکانیکی گچ سبک گوگردزدایی شده با گچ

مقدار کل پودر گچ، پودر سنگ آهک و سنگدانه سبک ۱۰۰٪ است و مقدار سنگدانه سبک ثابت و افزودنی بدون تغییر باقی می‌ماند. هنگامی که مقدار پودر گچ ۶۰٪، ۷۰٪، ۸۰٪ و ۹۰٪ باشد، گوگردزدایی نتایج مقاومت خمشی و فشاری ملات گچ را نشان می‌دهد.

مقاومت خمشی و مقاومت فشاری ملات گچ سبک گوگردزدایی شده با گچ سبک هر دو با افزایش سن افزایش می‌یابند که نشان می‌دهد درجه هیدراتاسیون گچ با افزایش سن کافی‌تر می‌شود. با افزایش پودر گچ گوگردزدایی شده، مقاومت خمشی و مقاومت فشاری گچ سبک گچ کاری روند کلی صعودی نشان داد، اما این افزایش اندک بود و مقاومت فشاری در 28 روز به ویژه مشهود بود. در سن اول، مقاومت خمشی پودر گچ مخلوط با 90٪ در مقایسه با پودر گچ 60٪، 10.3٪ افزایش یافت و مقاومت فشاری مربوطه 10.1٪ افزایش یافت. در سن 28 روز، مقاومت خمشی پودر گچ مخلوط با 90٪ در مقایسه با پودر گچ مخلوط با 60٪، 8.8٪ افزایش یافت و مقاومت فشاری مربوطه 2.6٪ افزایش یافت. به طور خلاصه، می‌توان نتیجه گرفت که مقدار پودر گچ تأثیر بیشتری بر مقاومت خمشی نسبت به مقاومت فشاری دارد.

۲.۲ تأثیر میزان سنگدانه سبک بر خواص مکانیکی گچ سبک گچی گوگردزدایی شده

مقدار کل پودر گچ، پودر سنگ آهک و سنگدانه سبک ۱۰۰٪ است و مقدار پودر گچ ثابت و افزودنی بدون تغییر باقی می‌ماند. هنگامی که مقدار ریزدانه‌های شیشه‌ای شده ۴٪، ۸٪، ۱۲٪ و ۱۶٪ باشد، گچ سبک نتایج مقاومت خمشی و فشاری ملات گچ گوگردزدایی شده.

در سن یکسان، مقاومت خمشی و مقاومت فشاری ملات گچ سبک گچ کاری شده بدون گوگرد با افزایش مقدار ریزدانه‌های شیشه‌ای شده کاهش یافت. دلیل این امر این است که بیشتر ریزدانه‌های شیشه‌ای شده دارای ساختار توخالی در داخل هستند و مقاومت خودشان کم است که باعث کاهش مقاومت خمشی و فشاری ملات گچ سبک گچ کاری می‌شود. در سن اول، مقاومت خمشی پودر گچ ۱۶٪ در مقایسه با پودر گچ ۴٪، ۳۵.۳٪ کاهش یافت و مقاومت فشاری مربوطه ۱۶.۳٪ کاهش یافت. در سن ۲۸ روز، مقاومت خمشی پودر گچ ۱۶٪ در مقایسه با پودر گچ ۴٪، ۲۴.۶٪ کاهش یافت، در حالی که مقاومت فشاری مربوطه فقط ۶.۰٪ کاهش یافت. به طور خلاصه، می‌توان نتیجه گرفت که تأثیر مقدار ریزدانه‌های شیشه‌ای شده بر مقاومت خمشی بیشتر از مقاومت فشاری است.

۲.۳ تأثیر مقدار کندگیرکننده بر زمان گیرش گچ سبک گچ‌کاری شده بدون گوگرد

مقدار کل پودر گچ، پودر سنگ آهک و سنگدانه سبک ۱۰۰٪ است و مقدار پودر گچ ثابت، پودر سنگ آهک، سنگدانه سبک و اتر سلولز بدون تغییر باقی می‌ماند. هنگامی که مقدار سیترات سدیم ۰، ۰.۱٪، ۰.۲٪، ۰.۳٪ باشد، زمان گیرش ملات گچ سبک بدون گوگرد گچ کاری شده افزایش می‌یابد.

زمان گیرش اولیه و زمان گیرش نهایی ملات گچ سبک بدون گوگرد گچ کاری شده، هر دو با افزایش مقدار سیترات سدیم افزایش می‌یابند، اما افزایش زمان گیرش کم است. وقتی مقدار سیترات سدیم 0.3٪ باشد، زمان گیرش اولیه 28 دقیقه و زمان گیرش نهایی 33 دقیقه طولانی‌تر می‌شود. طولانی شدن زمان گیرش ممکن است به دلیل مساحت سطح زیاد گچ بدون گوگرد باشد که می‌تواند کندکننده را در اطراف ذرات گچ جذب کند و در نتیجه سرعت انحلال گچ را کاهش داده و از تبلور گچ جلوگیری کند و در نتیجه دوغاب گچ نتواند یک سیستم ساختاری محکم تشکیل دهد. زمان گیرش گچ را طولانی‌تر کنید.

۲.۴ تأثیر میزان اتر سلولز بر خواص مکانیکی گچ سبک گچکاری شده بدون گوگرد

مقدار کل پودر گچ، پودر سنگ آهک و سنگدانه سبک ۱۰۰٪ است و مقدار پودر گچ ثابت، پودر سنگ آهک، سنگدانه سبک و دیرگیرکننده بدون تغییر باقی می‌ماند. هنگامی که مقدار هیدروکسی پروپیل متیل سلولز ۰، ۰.۱٪، ۰.۲٪ و ۰.۴٪ باشد، نتایج مقاومت خمشی و فشاری ملات گچ گوگردزدایی شده با اندود سبک نشان داده شده است.

در سن ۱ روزگی، مقاومت خمشی ملات گچ سبک بدون گوگرد ابتدا افزایش و سپس با افزایش مقدار هیدروکسی پروپیل متیل سلولز کاهش یافت؛ در سن ۲۸ روزگی، مقاومت خمشی ملات گچ سبک بدون گوگرد با افزایش مقدار هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، ابتدا کاهش، سپس افزایش و سپس کاهش نشان داد. هنگامی که مقدار هیدروکسی پروپیل متیل سلولز ۰.۲٪ باشد، مقاومت خمشی به حداکثر می‌رسد و هنگامی که مقدار سلولز ۰ است، از مقاومت مربوطه فراتر می‌رود. صرف نظر از سن ۱ روزگی یا ۲۸ روزگی، مقاومت فشاری ملات گچ سبک بدون گوگرد با افزایش مقدار هیدروکسی پروپیل متیل سلولز کاهش می‌یابد و روند کاهش مربوطه در سن ۲۸ روزگی آشکارتر است. این به این دلیل است که اتر سلولز اثر احتباس آب و غلیظ شدن دارد و با افزایش مقدار اتر سلولز، نیاز به آب برای رسیدن به غلظت استاندارد افزایش می‌یابد و در نتیجه نسبت آب به سیمان ساختار دوغاب افزایش می‌یابد و در نتیجه مقاومت نمونه گچی کاهش می‌یابد.

۳ نتیجه‌گیری

(1) درجه هیدراتاسیون گچ گوگردزدایی شده با گذشت زمان، کافی‌تر می‌شود. با افزایش مقدار پودر گچ گوگردزدایی شده، مقاومت خمشی و فشاری گچ گچ‌کاری سبک وزن روند کلی صعودی نشان داد، اما این افزایش اندک بود.

(2) با افزایش محتوای ریزدانه‌های شیشه‌ای شده، مقاومت خمشی و مقاومت فشاری ملات گچ گوگردزدایی شده سبک وزن به طور متناسب کاهش می‌یابد، اما تأثیر محتوای ریزدانه‌های شیشه‌ای شده بر مقاومت خمشی بیشتر از مقاومت فشاری است.

(3) با افزایش مقدار سیترات سدیم، زمان گیرش اولیه و زمان گیرش نهایی ملات گچ سبک گوگردزدایی شده طولانی‌تر می‌شود، اما وقتی مقدار سیترات سدیم کم باشد، تأثیر آن بر زمان گیرش آشکار نیست.

(4) با افزایش مقدار هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، مقاومت فشاری ملات گچ سبک بدون گوگرد کاهش می‌یابد، اما مقاومت خمشی روندی ابتدا افزایشی و سپس کاهشی را در 1 روز نشان می‌دهد و در 28 روز ابتدا روند کاهشی، سپس افزایشی و سپس کاهشی را نشان می‌دهد.