सल्फर रहित जिप्सम आधारित स्व-समतलीकरण मोर्टार पर सेल्युलोज ईथर की मात्रा का प्रभाव

सल्फर-रहित जिप्सम, सल्फर युक्त ईंधनों (कोयला, पेट्रोलियम) के दहन से उत्पन्न द्रव गैस, सल्फर-रहित शुद्धिकरण प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न औद्योगिक ठोस अपशिष्ट और अर्ध-हाइड्रेट जिप्सम (रासायनिक सूत्र CaSO4·0.5H2O) से प्राप्त होता है, जिसका प्रदर्शन प्राकृतिक निर्माण जिप्सम के समान होता है। इसलिए, स्व-समतलीकरण सामग्री के उत्पादन में प्राकृतिक जिप्सम के स्थान पर सल्फर-रहित जिप्सम के उपयोग पर शोध और अनुप्रयोग लगातार बढ़ रहे हैं। जल अपचायक, जल अवरोधक और अवमंदक जैसे कार्बनिक बहुलक मिश्रण स्व-समतलीकरण मोर्टार सामग्री के संघटन में आवश्यक कार्यात्मक घटक हैं। सीमेंटयुक्त पदार्थों के साथ इन दोनों की परस्पर क्रिया और क्रियाविधि ध्यान देने योग्य विषय हैं। निर्माण प्रक्रिया की विशेषताओं के कारण, सल्फर रहित जिप्सम की महीनता कम होती है (कणों का आकार मुख्य रूप से 40 से 60 माइक्रोमीटर के बीच होता है), और पाउडर का वर्गीकरण भी उचित नहीं होता है, इसलिए सल्फर रहित जिप्सम के रियोलॉजिकल गुण खराब होते हैं, और इससे तैयार मोर्टार घोल में अक्सर अलगाव, स्तरीकरण और रिसाव जैसी समस्याएँ उत्पन्न होती हैं। सेल्युलोज ईथर मोर्टार में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला मिश्रण है, और जल अपचायक एजेंट के साथ इसका संयुक्त उपयोग सल्फर रहित जिप्सम आधारित स्व-समतलीकरण सामग्री के निर्माण प्रदर्शन और बाद के यांत्रिक एवं टिकाऊपन प्रदर्शन जैसे समग्र प्रदर्शन को सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

इस शोधपत्र में, तरलता मान (प्रसार डिग्री 145 मिमी ± 5 मिमी) को नियंत्रण सूचकांक के रूप में उपयोग किया गया है, जिसमें सेल्युलोज ईथर की मात्रा और आणविक भार (श्यानता मान) के प्रभाव पर ध्यान केंद्रित किया गया है। यह प्रभाव सल्फर-मुक्त जिप्सम-आधारित स्व-समतलीकरण सामग्री की जल खपत, समय के साथ तरलता में कमी और जमाव पर समय और प्रारंभिक यांत्रिक गुणों जैसे मूलभूत गुणों के प्रभाव के नियम का अध्ययन करता है; साथ ही, सल्फर-मुक्त जिप्सम जलयोजन की ऊष्मा उत्सर्जन और ऊष्मा उत्सर्जन दर पर सेल्युलोज ईथर के प्रभाव के नियम का परीक्षण करता है, सल्फर-मुक्त जिप्सम की जलयोजन प्रक्रिया पर इसके प्रभाव का विश्लेषण करता है, और सल्फर-मुक्त जिप्सम जेलिंग प्रणाली के साथ इस प्रकार के मिश्रण की अनुकूलता पर प्रारंभिक चर्चा करता है।

1. कच्चा माल और परीक्षण विधियाँ

1.1 कच्चा माल

जिप्सम पाउडर: तांगशान की एक कंपनी द्वारा उत्पादित डीसल्फराइज्ड जिप्सम पाउडर, जिसका मुख्य खनिज संघटन हेमीहाइड्रेट जिप्सम है, इसकी रासायनिक संरचना तालिका 1 में दर्शाई गई है, और इसके भौतिक गुण तालिका 2 में दर्शाए गए हैं।

चित्र

चित्र

मिश्रणों में शामिल हैं: सेल्युलोज ईथर (हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज, संक्षेप में एचपीएमसी); सुपरप्लास्टिसाइज़र डब्ल्यूआर; डिफॉमर बी-1; ईवीए रिडिस्पर्सिबल लेटेक्स पाउडर एस-05, ये सभी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं।

सामग्री: प्राकृतिक नदी की रेत, स्वयं निर्मित महीन रेत जिसे 0.6 मिमी की छलनी से छाना गया है।

1.2 परीक्षण विधि

स्थिर डीसल्फराइजेशन जिप्सम: रेत: पानी = 1:0.5:0.45, अन्य मिश्रणों की उचित मात्रा, तरलता नियंत्रण सूचकांक के रूप में (विस्तार 145 मिमी ± 5 मिमी), पानी की खपत को समायोजित करके, क्रमशः सीमेंटयुक्त सामग्री (डीसल्फराइजेशन जिप्सम + सीमेंट) 0, 0.5‰, 1.0‰, 2.0‰, 3.0‰ सेल्युलोज ईथर (HPMC-20,000) के साथ मिश्रित; सेल्युलोज ईथर की मात्रा को 1‰ पर स्थिर रखते हुए, विभिन्न आणविक भार वाले HPMC-20,000, HPMC-40,000, HPMC-75,000 और HPMC-100,000 हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज ईथर (जिनके लिए क्रमशः H2, H4, H7.5 और H10 संख्याएँ हैं) का चयन किया गया है। इस अध्ययन में जिप्सम-आधारित स्व-समतलीकरण मोर्टार के गुणों पर सेल्युलोज ईथर की मात्रा और आणविक भार (श्यानता मान) में परिवर्तन के प्रभाव का अध्ययन किया गया है। साथ ही, सल्फर-मुक्त जिप्सम स्व-समतलीकरण मोर्टार मिश्रण की तरलता, स्थिरीकरण समय और प्रारंभिक यांत्रिक गुणों पर इन दोनों के प्रभाव पर भी चर्चा की गई है। विशिष्ट परीक्षण विधि GB/T 17669.3-1999 “भवन निर्माण जिप्सम के यांत्रिक गुणों का निर्धारण” की आवश्यकताओं के अनुसार की गई है।

डीसल्फराइज्ड जिप्सम के एक खाली नमूने और क्रमशः 0.5‰ और 3‰ सेल्युलोज ईथर सामग्री वाले नमूनों का उपयोग करके जलयोजन ऊष्मा परीक्षण किया जाता है, और इसके लिए उपयोग किया जाने वाला उपकरण TA-AIR प्रकार का जलयोजन ऊष्मा परीक्षक है।

2. परिणाम और विश्लेषण

2.1 मोर्टार के मूलभूत गुणों पर सेल्युलोज ईथर की मात्रा का प्रभाव

सामग्री की मात्रा बढ़ने के साथ, मोर्टार की कार्यक्षमता और सामंजस्य में उल्लेखनीय सुधार होता है, समय के साथ तरलता में कमी काफी हद तक कम हो जाती है, निर्माण कार्य उत्कृष्ट हो जाता है, और कठोर मोर्टार में परतें अलग होने की समस्या नहीं होती है, साथ ही सतह की चिकनाई, समरूपता और सौंदर्य में भी काफी सुधार होता है। इसके साथ ही, समान तरलता प्राप्त करने के लिए मोर्टार में पानी की खपत में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। 5‰ की मात्रा पर, पानी की खपत 102% बढ़ जाती है, और अंतिम सेटिंग समय 100 मिनट तक बढ़ जाता है, जो कि मूल नमूने की तुलना में 2.5 गुना अधिक है। सेल्युलोज ईथर की मात्रा बढ़ने के साथ मोर्टार के प्रारंभिक यांत्रिक गुणों में उल्लेखनीय कमी आती है। जब सेल्युलोज ईथर की मात्रा 5‰ थी, तो 24 घंटे की फ्लेक्सुरल स्ट्रेंथ और कंप्रेसिव स्ट्रेंथ क्रमशः मूल नमूने की तुलना में 18.75% और 11.29% तक कम हो गई। कंप्रेसिव स्ट्रेंथ क्रमशः मूल नमूने की तुलना में 39.47% और 23.45% थी। यह उल्लेखनीय है कि जल-अवशोषक की मात्रा बढ़ने के साथ, मोर्टार का घनत्व भी काफी कम हो गया, जो 0‰ पर 2069 kg/m³ से घटकर 5‰ पर 1747 kg/m³ हो गया, यानी 15.56% की कमी आई। मोर्टार का घनत्व घटता है और सरंध्रता बढ़ती है, जो मोर्टार के यांत्रिक गुणों में स्पष्ट कमी का एक कारण है।

सेल्यूलोज ईथर एक गैर-आयनिक बहुलक है। सेल्यूलोज ईथर श्रृंखला पर मौजूद हाइड्रॉक्सिल समूह और ईथर बंध पर मौजूद ऑक्सीजन परमाणु जल अणुओं के साथ मिलकर हाइड्रोजन बंध बना सकते हैं, जिससे मुक्त जल बंधित जल में परिवर्तित हो जाता है और इस प्रकार जल प्रतिधारण में भूमिका निभाता है। स्थूल रूप से यह घोल की संसंजनशीलता में वृद्धि के रूप में प्रकट होता है [5]। घोल की श्यानता में वृद्धि न केवल जल की खपत को बढ़ाएगी, बल्कि घुला हुआ सेल्यूलोज ईथर जिप्सम कणों की सतह पर अधिशोषित हो जाएगा, जिससे जलयोजन अभिक्रिया बाधित होगी और जमने का समय बढ़ जाएगा; हिलाने की प्रक्रिया के दौरान, बड़ी संख्या में वायु के बुलबुले भी उत्पन्न होंगे। मोर्टार के सख्त होने पर रिक्त स्थान बन जाएंगे, जिससे अंततः मोर्टार की मजबूती कम हो जाएगी। मोर्टार मिश्रण की एकतरफा जल खपत, निर्माण प्रदर्शन, जमने का समय और यांत्रिक गुणों, तथा बाद में स्थायित्व आदि को समग्र रूप से ध्यान में रखते हुए, सल्फर रहित जिप्सम आधारित स्व-समतलीकरण मोर्टार में सेल्यूलोज ईथर की मात्रा 1‰ से अधिक नहीं होनी चाहिए।

2.2 मोर्टार के प्रदर्शन पर सेल्युलोज ईथर के आणविक भार का प्रभाव

सामान्यतः, सेल्युलोज ईथर की श्यानता जितनी अधिक और महीनता जितनी अधिक होती है, जल धारण क्षमता उतनी ही बेहतर होती है और बंधन शक्ति बढ़ती है। हालांकि, प्रदर्शन पर नकारात्मक प्रभाव पड़ेगा। इसलिए, जिप्सम-आधारित स्व-समतलीकरण मोर्टार सामग्री के मूलभूत गुणों पर विभिन्न आणविक भार वाले सेल्युलोज ईथर के प्रभाव का आगे परीक्षण किया गया। मोर्टार की जल आवश्यकता कुछ हद तक बढ़ी, लेकिन जमने के समय और तरलता पर इसका कोई स्पष्ट प्रभाव नहीं पड़ा। साथ ही, विभिन्न अवस्थाओं में मोर्टार की फ्लेक्सुरल और संपीडन शक्ति में गिरावट देखी गई, लेकिन यह गिरावट यांत्रिक गुणों पर सेल्युलोज ईथर की मात्रा के प्रभाव की तुलना में बहुत कम थी। संक्षेप में, सेल्युलोज ईथर के आणविक भार में वृद्धि का मोर्टार मिश्रण के प्रदर्शन पर कोई स्पष्ट प्रभाव नहीं पड़ता है। निर्माण की सुगमता को ध्यान में रखते हुए, कम श्यानता और कम आणविक भार वाले सेल्युलोज ईथर को सल्फर-मुक्त जिप्सम-आधारित स्व-समतलीकरण सामग्री के रूप में चुना जाना चाहिए।

2.3 सल्फर रहित जिप्सम की जलयोजन ऊष्मा पर सेलुलोज ईथर का प्रभाव

सेल्यूलोज ईथर की मात्रा बढ़ने के साथ, सल्फर रहित जिप्सम के जलयोजन का ऊष्माक्षेपी शिखर धीरे-धीरे कम हो गया, और शिखर की स्थिति में थोड़ा विलंब हुआ, जबकि जलयोजन की ऊष्माक्षेपी ऊष्मा में कमी आई, लेकिन यह कमी स्पष्ट रूप से नहीं देखी गई। इससे पता चलता है कि सेल्यूलोज ईथर सल्फर रहित जिप्सम की जलयोजन दर और जलयोजन की मात्रा को एक निश्चित सीमा तक विलंबित कर सकता है, इसलिए इसकी मात्रा बहुत अधिक नहीं होनी चाहिए और इसे 1‰ के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए। यह देखा जा सकता है कि सेल्यूलोज ईथर के पानी के संपर्क में आने के बाद बनने वाली कोलाइडल फिल्म सल्फर रहित जिप्सम कणों की सतह पर अधिशोषित हो जाती है, जिससे 2 घंटे से पहले जिप्सम की जलयोजन दर कम हो जाती है। साथ ही, इसके अद्वितीय जल प्रतिधारण और गाढ़ापन प्रभाव घोल के पानी के वाष्पीकरण और अपव्यय में विलंब करते हैं, जो बाद के चरण में सल्फर रहित जिप्सम के आगे के जलयोजन के लिए लाभकारी है। संक्षेप में, उचित मात्रा में सेल्युलोज ईथर का उपयोग करने पर, सल्फर रहित जिप्सम की जलयोजन दर और जलयोजन स्तर पर सीमित प्रभाव पड़ता है। साथ ही, सेल्युलोज ईथर की मात्रा और आणविक भार बढ़ने से घोल की श्यानता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है और जल धारण क्षमता उत्कृष्ट हो जाती है। सल्फर रहित जिप्सम से बने स्व-समतलीकरण मोर्टार की तरलता सुनिश्चित करने के लिए जल की खपत में काफी वृद्धि होती है, जिसका मुख्य कारण मोर्टार के लंबे समय तक जमने से यांत्रिक गुणों में गिरावट आना है।

3. निष्कर्ष

(1) जब तरलता को नियंत्रण सूचकांक के रूप में उपयोग किया जाता है, तो सेल्युलोज ईथर की मात्रा बढ़ने के साथ, सल्फर रहित जिप्सम आधारित स्व-समतलीकरण मोर्टार का सेटिंग समय काफी बढ़ जाता है और यांत्रिक गुण काफी कम हो जाते हैं; मात्रा की तुलना में, सेल्युलोज ईथर के आणविक भार में वृद्धि का मोर्टार के उपरोक्त गुणों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। समग्र रूप से विचार करते हुए, कम आणविक भार (श्यानता मान 20,000 Pa·s से कम) वाले सेल्युलोज ईथर का चयन किया जाना चाहिए, और इसकी मात्रा सीमेंटयुक्त सामग्री के 1‰ के भीतर नियंत्रित की जानी चाहिए।

(2) सल्फर रहित जिप्सम की जलयोजन ऊष्मा के परीक्षण परिणामों से पता चलता है कि इस परीक्षण के दायरे में, सेल्युलोज ईथर का सल्फर रहित जिप्सम की जलयोजन दर और जलयोजन प्रक्रिया पर सीमित प्रभाव पड़ता है। जल की खपत में वृद्धि और घनत्व में कमी सल्फर रहित जिप्सम आधारित मोर्टार के यांत्रिक गुणों में कमी के मुख्य कारण हैं।