Rikinpoistokipsi on savukaasua, jota syntyy rikkiä sisältävien polttoaineiden (hiili, öljy), rikinpoistopuhdistusprosessissa syntyvän teollisuusjätteen ja hemihydraattikipsin (kemiallinen kaava CaSO4·0,5H2O) poltosta. Sen ominaisuudet ovat verrattavissa luonnonkipsin ominaisuuksiin. Siksi on yhä enemmän tutkimuksia ja sovelluksia rikinpoistokipsin käytöstä luonnonkipsin sijaan itsetasoittuvien materiaalien valmistuksessa. Orgaaniset polymeerilisäaineet, kuten veden vähentäjä, vedenpidätysaine ja hidastin, ovat olennaisia toiminnallisia komponentteja itsetasoittuvien laastimateriaalien koostumuksessa. Näiden kahden vuorovaikutus ja mekanismi sementtimateriaalien kanssa ovat huomionarvoisia kysymyksiä. Muodostumisprosessin ominaisuuksien vuoksi rikinpoistokipsin hienous on pieni (hiukkaskoko jakautuu pääasiassa 40 ja 60 μm:n välille) ja jauheen rakeisuus on kohtuuton, joten rikinpoistokipsin reologiset ominaisuudet ovat huonot ja sillä valmistettu laastiliete on usein helpommin erotettavissa, kerrostunut ja läpikuultava. Selluloosaeetteri on yleisimmin käytetty laastin lisäaine, ja sen yhdistetty käyttö veden vähentämisaineen kanssa on tärkeä tae rikittömän kipsipohjaisen itsetasoittuvan materiaalin kokonaisvaltaisen suorituskyvyn, kuten rakennusominaisuuksien ja myöhemmin mekaanisten ja kestävyyden, saavuttamiseksi.
Tässä työssä käytetään juoksevuusarvoa kontrolli-indeksinä (levittämisaste 145 mm±5 mm) keskittyen selluloosaeetterin pitoisuuden ja molekyylipainon (viskositeettiarvon) vaikutukseen rikittömän kipsipohjaisen itsetasoittuvan materiaalin vedenkulutukseen, juoksevuuden menetykseen ajan myötä ja koagulaatioon. Perusominaisuuksien, kuten ajan ja varhaisten mekaanisten ominaisuuksien, vaikutuslaki. Samalla testataan selluloosaeetterin vaikutuslakia rikittömän kipsin hydratoitumiseen lämmönvapautumiseen ja lämmönvapautumisnopeuteen, analysoidaan sen vaikutusta rikittömän kipsin hydraatioprosessiin ja keskustellaan aluksi tämän tyyppisen seoksen yhteensopivuudesta rikittömän kipsin geeliytymisjärjestelmän kanssa.
1. Raaka-aineet ja testausmenetelmät
1.1 Raaka-aineet
Kipsijauhe: Tangshanissa sijaitsevan yrityksen valmistama rikitön kipsijauhe, jonka päämineraalikoostumus on hemihydraattikipsi, sen kemiallinen koostumus on esitetty taulukossa 1 ja fysikaaliset ominaisuudet taulukossa 2.
kuva
kuva
Lisäaineisiin kuuluvat: selluloosaeetteri (hydroksipropyylimetyyliselluloosa, lyhyesti HPMC); superpehmitin WR; vaahdonestoaine B-1; EVA-uudelleendispergoituva lateksijauhe S-05, jotka kaikki ovat kaupallisesti saatavilla.
Kiviaines: luonnonjokihiekkaa, itse tehtyä hienoa hiekkaa, joka on seulottu 0,6 mm:n seulan läpi.
1.2 Testausmenetelmä
Kiinteä rikinpoistokipsi: hiekka: vesi = 1:0,5:0,45, sopiva määrä muita lisäaineita, juoksevuus kontrolli-indeksinä (laajeneminen 145 mm ± 5 mm) säätämällä vedenkulutusta, sekoitettuna sementtipitoisiin materiaaleihin (rikinpoistokipsi + sementti) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ selluloosaeetteri (HPMC-20 000); Selluloosaeetterin annostus määritettiin edelleen 1 ‰:ksi ja valittiin eri molekyylipainoisia (vastaavat luvut ovat H2, H4, H7,5 ja H10) hydroksipropyylimetyyliselluloosaeettereitä (HPMC-20 000, HPMC-40 000, HPMC-75 000 ja HPMC-100 000). Tutkimuksessa tutkittiin selluloosaeetterin annosta ja molekyylipainoa (viskositeettiarvoa). Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin muutosten vaikutusta kipsipohjaisen itsetasoittuvan laastin ominaisuuksiin sekä näiden kahden vaikutusta rikittömän kipsipohjaisen itsetasoittuvan laastiseoksen juoksevuuteen, kovettumisaikaan ja varhaisiin mekaanisiin ominaisuuksiin. Spesifinen testausmenetelmä suoritettiin standardin GB/T 17669.3-1999 ”Rakennuskipsin mekaanisten ominaisuuksien määritys” vaatimusten mukaisesti.
Hydrataatiolämpökoe suoritetaan käyttämällä rikittömästä kipsistä valmistettua nollanäytettä ja näytteitä, joiden selluloosaeetteripitoisuus on vastaavasti 0,5‰ ja 3‰, ja käytetty laite on TA-AIR-tyyppinen hydrataatiolämpötesteri.
2. Tulokset ja analyysi
2.1 Selluloosaeetteripitoisuuden vaikutus laastin perusominaisuuksiin
Pitoisuuden kasvaessa laastin työstettävyys ja koheesio paranevat merkittävästi, juoksevuuden menetys ajan myötä vähenee merkittävästi ja rakenteen suorituskyky on erinomaisempi. Kovettuneella laastilla ei ole delaminaatioilmiötä, ja pinnan sileys, tasaisuus ja estetiikka ovat parantuneet huomattavasti. Samalla laastin vedenkulutus saman juoksevuuden saavuttamiseksi kasvoi merkittävästi. 5 ‰:n pitoisuudella vedenkulutus kasvoi 102 % ja lopullinen kovettumisaika pidentyi 100 minuuttia, mikä oli 2,5 kertaa niin pitkä kuin nollanäytteessä. Laastin varhaiset mekaaniset ominaisuudet heikkenivät merkittävästi selluloosaeetteripitoisuuden kasvaessa. Kun selluloosaeetteripitoisuus oli 5 ‰, 24 tunnin taivutuslujuus ja puristuslujuus laskivat vastaavasti 18,75 %:iin ja 11,29 %:iin nollanäytteestä. Puristuslujuus on vastaavasti 39,47 % ja 23,45 % nollanäytteestä. On syytä huomata, että vettä pidättävän aineen määrän kasvaessa myös laastin tiheys laski merkittävästi, 2069 kg/m3:stä 0 asteessa 1747 kg/m3:iin 5 ‰:n lämpötilassa, mikä on 15,56 %:n lasku. Laastin tiheys pienenee ja huokoisuus kasvaa, mikä on yksi syy laastin mekaanisten ominaisuuksien ilmeiseen heikkenemiseen.
Selluloosaeetteri on ioniton polymeeri. Selluloosaeetteriketjun hydroksyyliryhmät ja eetterisidoksen happiatomit voivat yhdistyä vesimolekyylien kanssa muodostaen vetysidoksia, jotka muuttavat vapaan veden sitoutuneeksi vedeksi ja vaikuttavat siten vedenpidätyskykyyn. Makroskooppisesti tämä ilmenee lietteen koheesion lisääntymisenä [5]. Lietteen viskositeetin kasvu ei ainoastaan lisää vedenkulutusta, vaan myös liuennut selluloosaeetteri adsorboituu kipsihiukkasten pintaan, mikä estää hydraatioreaktiota ja pidentää kovettumisaikaa. Sekoitusprosessin aikana muodostuu myös suuri määrä ilmakuplia. Laastin kovettuessa muodostuu tyhjiä tiloja, jotka lopulta heikentävät laastin lujuutta. Kun otetaan huomioon laastiseoksen yksipuolinen vedenkulutus, rakenneominaisuudet, kovettumisaika ja mekaaniset ominaisuudet sekä myöhemmin kestävyys, selluloosaeetterin pitoisuus rikittömässä kipsipohjaisessa itsetasoittuvassa laastissa ei saisi ylittää 1 ‰.
2.2 Selluloosaeetterin molekyylipainon vaikutus laastin suorituskykyyn
Yleensä mitä korkeampi viskositeetti ja hienompi selluloosaeetterin jauhe, sitä parempi vedenpidätyskyky ja sitä suurempi sidoslujuus. Tämä vaikuttaa negatiivisesti suorituskykyyn. Siksi eri molekyylipainoisten selluloosaeettereiden vaikutusta kipsipohjaisten itsetasoittuvien laastimateriaalien perusominaisuuksiin testattiin edelleen. Laastin vedenkulutus kasvoi jossain määrin, mutta sillä ei ollut ilmeistä vaikutusta kovettumisaikaan ja juoksevuuteen. Samanaikaisesti laastin taivutus- ja puristuslujuudet eri tiloissa osoittivat laskusuuntausta, mutta lasku oli huomattavasti pienempi kuin selluloosaeetteripitoisuuden vaikutus mekaanisiin ominaisuuksiin. Yhteenvetona voidaan todeta, että selluloosaeetterin molekyylipainon kasvulla ei ole ilmeistä vaikutusta laastiseosten suorituskykyyn. Rakentamisen helppouden vuoksi rikittömäksi kipsipohjaiseksi itsetasoittuvaksi materiaaliksi tulisi valita matalaviskositeettisia ja pienimolekyylipainoisia selluloosaeettereitä.
2.3 Selluloosaeetterin vaikutus rikittömän kipsin hydrataatiolämpöön
Selluloosaeetterin pitoisuuden kasvaessa rikittömän kipsin eksoterminen hydraatiopiikki lyheni vähitellen, ja piikin sijainnin aika viivästyi hieman, kun taas eksoterminen hydraatiolämpö laski, mutta ei merkittävästi. Tämä osoittaa, että selluloosaeetteri voi hidastaa rikittömän kipsin hydraationopeutta ja hydraatioastetta jossain määrin, joten annostuksen ei tulisi olla liian suuri ja sitä tulisi kontrolloida 1 ‰:n tarkkuudella. Voidaan nähdä, että selluloosaeetterin ja veden kohdatessa muodostuva kolloidinen kalvo adsorboituu rikittömän kipsin hiukkasten pinnalle, mikä hidastaa kipsin hydraationopeutta ennen kahta tuntia. Samalla sen ainutlaatuiset vedenpidätys- ja sakeutusominaisuudet hidastavat lieteveden haihtumista, ja haihtuminen on hyödyllistä rikittömän kipsin jatkohydraatiolle myöhemmässä vaiheessa. Yhteenvetona voidaan todeta, että kun annostusta kontrolloidaan oikein, selluloosaeetterillä on vain vähän vaikutusta rikittömän kipsin hydraatioasteeseen ja hydraatioasteeseen. Samalla selluloosaeetterin pitoisuuden ja molekyylipainon kasvu lisää merkittävästi lietteen viskositeettia ja osoittaa erinomaista vedenpidätyskykyä. Rikittömän kipsilaastin juoksevuuden varmistamiseksi vedenkulutus kasvaa merkittävästi, mikä johtuu laastin pitkittyneestä kovettumisajasta. Tärkein syy mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen.
3. Johtopäätös
(1) Kun juoksevuutta käytetään kontrolli-indeksinä, selluloosaeetteripitoisuuden kasvaessa rikittömän kipsipohjaisen itsetasoittuvan laastin kovettumisaika pitenee merkittävästi ja mekaaniset ominaisuudet heikkenevät merkittävästi; selluloosaeetterin molekyylipainon kasvulla on vain vähän vaikutusta laastin edellä mainittuihin ominaisuuksiin verrattuna. Kokonaisvaltaisesti tarkasteltuna selluloosaeetteri tulisi valita pienellä molekyylipainolla (viskositeettiarvo alle 20 000 Pa·s), ja annostusta tulisi säätää 1 ‰:n tarkkuudella sementtipitoisesta materiaalista.
(2) Rikittömän kipsin hydrataatiolämmön testitulokset osoittavat, että tämän testin puitteissa selluloosaeetterillä on vain vähän vaikutusta rikittömän kipsin hydrataationopeuteen ja hydrataatioprosessiin. Vedenkulutuksen kasvu ja tiheyden lasku ovat tärkeimmät syyt rikittömän kipsipohjaisen laastin mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen.
Julkaisun aika: 8.5.2023