Desumporacijski gips je dimni plin koji nastaje izgaranjem goriva koja sadrže sumpor (ugljen, nafta), industrijskog krutog otpada nastalog tijekom procesa pročišćavanja desumporizacijom i hemihidratnog gipsa (kemijska formula CaSO4· 0,5H2O), a performanse su usporedive s performansama prirodnog građevinskog gipsa. Stoga postoji sve više istraživanja i primjena korištenja desumporiziranog gipsa umjesto prirodnog gipsa za proizvodnju samonivelirajućih materijala. Organski polimerni dodaci poput sredstva za smanjenje vode, sredstva za zadržavanje vode i usporivača bitne su funkcionalne komponente u sastavu samonivelirajućih mortova. Interakcija i mehanizam ta dva elementa s cementnim materijalima pitanja su vrijedna pažnje. Zbog karakteristika procesa formiranja, finoća desumporiziranog gipsa je mala (veličina čestica je uglavnom raspoređena između 40 i 60 μm), a gradacija praha je nerazumna, pa su reološka svojstva desumporiziranog gipsa loša, a mort pripremljen njime često je lakši. Dolazi do segregacije, stratifikacije i krvarenja. Celulozni eter je najčešće korišteni dodatak u mortu, a njegova kombinirana upotreba sa sredstvom za smanjenje vode važno je jamstvo za postizanje sveobuhvatnih performansi samonivelirajućih materijala na bazi desumporiziranog gipsa, kao što su građevinske performanse, a kasnije i mehaničke performanse i trajnost.
U ovom radu, vrijednost fluidnosti koristi se kao kontrolni indeks (stupanj širenja 145 mm±5 mm), s naglaskom na utjecaj sadržaja celuloznog etera i molekularne težine (vrijednost viskoznosti) na potrošnju vode samonivelirajućih materijala na bazi desulfuriziranog gipsa, gubitak fluidnosti tijekom vremena i koagulaciju. Zakon utjecaja osnovnih svojstava kao što su vrijeme i rana mehanička svojstva; istovremeno, testira zakon utjecaja celuloznog etera na oslobađanje topline i brzinu oslobađanja topline hidratacijom desulfuriziranog gipsa, analizira njegov utjecaj na proces hidratacije desulfuriziranog gipsa i u početku raspravlja o kompatibilnosti ove vrste dodatka sa sustavom želiranja desulfuriziranog gipsa.
1. Sirovine i metode ispitivanja
1.1 Sirovine
Gipsani prah: desumporizirani gipsani prah koji proizvodi tvrtka u Tangshanu, glavni mineralni sastav je hemihidratni gips, njegov kemijski sastav prikazan je u Tablici 1, a fizikalna svojstva u Tablici 2.
slika
slika
Dodaci uključuju: celulozni eter (hidroksipropil metilceluloza, skraćeno HPMC); superplastifikator WR; sredstvo protiv pjenjenja B-1; EVA redisperzibilni lateks prah S-05, a svi su komercijalno dostupni.
Agregat: prirodni riječni pijesak, fini pijesak domaće proizvodnje prosijan kroz sito od 0,6 mm.
1.2 Metoda ispitivanja
Fiksni gips za odsumporavanje: pijesak:voda = 1:0,5:0,45, odgovarajuća količina ostalih dodataka, fluidnost kao kontrolni indeks (širenje 145 mm ± 5 mm), podešavanjem potrošnje vode, odnosno miješanje s cementnim materijalima (gips za odsumporavanje + cement) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ celuloznog etera (HPMC-20 000); Nadalje, fiksirajte dozu celuloznog etera na 1‰, odaberite HPMC-20.000, HPMC-40.000, HPMC-75.000 i HPMC-100.000 hidroksipropil metilcelulozne etere s različitim molekularnim masama (odgovarajući brojevi su H2, H4, H7,5 i H10), kako biste proučili dozu i molekularnu masu (vrijednost viskoznosti) celuloznog etera. Raspravlja se o utjecaju promjena na svojstva samonivelirajućeg morta na bazi gipsa te o utjecaju tih dvaju faktora na fluidnost, vrijeme vezanja i rana mehanička svojstva smjese samonivelirajućeg morta od odsumpornog gipsa. Specifična metoda ispitivanja provodi se u skladu sa zahtjevima norme GB/T 17669.3-1999 „Određivanje mehaničkih svojstava građevinskog gipsa“.
Ispitivanje topline hidratacije provodi se korištenjem slijepog uzorka desumporiziranog gipsa i uzoraka s udjelom celuloznog etera od 0,5‰ odnosno 3‰, a korišteni instrument je tester topline hidratacije tipa TA-AIR.
2. Rezultati i analiza
2.1 Utjecaj sadržaja celuloznog etera na osnovna svojstva morta
S povećanjem udjela, obradivost i kohezija morta su značajno poboljšane, gubitak fluidnosti tijekom vremena je značajno smanjen, a građevinske performanse su izvrsnije, a očvrsli mort nema fenomen delaminacije, a glatkoća površine, glatkoća i estetika su znatno poboljšane. Istodobno, potrošnja vode morta za postizanje iste fluidnosti značajno se povećala. Pri 5‰, potrošnja vode se povećala za 102%, a konačno vrijeme vezanja produžilo se za 100 minuta, što je 2,5 puta više nego kod slijepog uzorka. Rana mehanička svojstva morta značajno su se smanjila s povećanjem udjela celuloznog etera. Kada je udio celuloznog etera bio 5‰, 24-satna savojna i tlačna čvrstoća su se smanjile na 18,75% odnosno 11,29% slijepog uzorka. Tlačna čvrstoća je 39,47% odnosno 23,45% slijepog uzorka. Vrijedi napomenuti da se s povećanjem količine sredstva za zadržavanje vode značajno smanjila i gustoća morta u rasutom stanju, s 2069 kg/m3 pri 0 na 1747 kg/m3 pri 5‰, što je smanjenje od 15,56%. Gustoća morta se smanjuje, a poroznost povećava, što je jedan od razloga za očito smanjenje mehaničkih svojstava morta.
Celulozni eter je neionski polimer. Hidroksilne skupine na lancu celuloznog etera i atomi kisika na eterskoj vezi mogu se kombinirati s molekulama vode i stvarati vodikove veze, pretvarajući slobodnu vodu u vezanu vodu, čime igraju ulogu u zadržavanju vode. Makroskopski se to manifestira kao povećanje kohezivnosti suspenzije [5]. Povećanje viskoznosti suspenzije ne samo da će povećati potrošnju vode, već će se i otopljeni celulozni eter adsorbirati na površinu čestica gipsa, što će ometati reakciju hidratacije i produžiti vrijeme vezanja; tijekom procesa miješanja uvest će se i veliki broj mjehurića zraka. Šupljine će se stvarati kako se mort stvrdnjava, što će na kraju smanjiti čvrstoću morta. Sveobuhvatno uzimajući u obzir jednostranu potrošnju vode u smjesi morta, građevinske performanse, vrijeme vezanja i mehanička svojstva, te kasniju trajnost itd., sadržaj celuloznog etera u samoizravnavajućem mortu na bazi desumporiziranog gipsa ne smije prelaziti 1‰.
2.2 Utjecaj molekularne težine celuloznog etera na performanse morta
Obično, što je veća viskoznost i finija finoća celuloznog etera, to je bolje zadržavanje vode i povećanje čvrstoće vezivanja. Performanse će biti negativno pogođene. Stoga je dodatno testiran utjecaj celuloznih etera različitih molekularnih težina na osnovna svojstva samonivelirajućih mortova na bazi gipsa. Potreba za vodom morta povećala se do određene mjere, ali nije imala očigledan utjecaj na vrijeme vezanja i fluidnost. Istodobno, savojna i tlačna čvrstoća morta u različitim stanjima pokazale su trend pada, ali pad je bio daleko manji od utjecaja sadržaja celuloznog etera na mehanička svojstva. Ukratko, povećanje molekularne težine celuloznog etera nema očigledan utjecaj na performanse mortnih smjesa. S obzirom na praktičnost gradnje, kao samonivelirajući materijali na bazi desumporiziranog gipsa treba odabrati celulozni eter niske viskoznosti i male molekularne težine.
2.3 Utjecaj celuloznog etera na toplinu hidratacije desumporiziranog gipsa
S povećanjem udjela celuloznog etera, egzotermni vrh hidratacije desumporiziranog gipsa postupno se smanjivao, a vrijeme položaja vrha je bilo neznatno odgođeno, dok se egzotermna toplina hidratacije smanjivala, ali ne očito. To pokazuje da celulozni eter može do određene mjere odgoditi brzinu hidratacije i stupanj hidratacije desumporiziranog gipsa, stoga doza ne bi trebala biti prevelika i trebala bi se kontrolirati unutar 1‰. Može se vidjeti da se koloidni film koji se formira nakon što se celulozni eter susretne s vodom adsorbira na površini čestica desumporiziranog gipsa, što smanjuje brzinu hidratacije gipsa prije 2 sata. Istovremeno, njegovi jedinstveni učinci zadržavanja vode i zgušnjavanja odgađaju isparavanje vode iz suspenzije, a disipacija je korisna za daljnju hidrataciju desumporiziranog gipsa u kasnijoj fazi. Ukratko, kada se kontrolira odgovarajuća doza, celulozni eter ima ograničen utjecaj na brzinu hidratacije i stupanj hidratacije samog desumporiziranog gipsa. Istovremeno, povećanje sadržaja celuloznog etera i molekularne težine značajno će povećati viskoznost suspenzije i pokazati izvrsne performanse zadržavanja vode. Kako bi se osigurala fluidnost samonivelirajućeg morta od odsumpornog gipsa, potrošnja vode će se značajno povećati, što je zbog produljenog vremena vezanja morta. Glavni razlog pada mehaničkih svojstava.
3. Zaključak
(1) Kada se fluidnost koristi kao kontrolni indeks, s povećanjem udjela celuloznog etera, vrijeme vezanja samonivelirajućeg morta na bazi desumporiziranog gipsa značajno se produžuje, a mehanička svojstva se značajno smanjuju; u usporedbi s udjelom, molekularna težina celuloznog etera. Povećanje ima mali utjecaj na gore navedena svojstva morta. Sveobuhvatno gledajući, celulozni eter treba odabrati s malom molekularnom težinom (vrijednost viskoznosti niža od 20 000 Pa·s), a doziranje treba kontrolirati unutar 1‰ cementnog materijala.
(2) Rezultati ispitivanja topline hidratacije desumporiziranog gipsa pokazuju da u okviru ovog ispitivanja celulozni eter ima ograničen utjecaj na brzinu hidratacije i proces hidratacije desumporiziranog gipsa. Povećanje potrošnje vode i smanjenje gustoće u nasipu glavni su razlozi smanjenja mehaničkih svojstava morta na bazi desumporiziranog gipsa.
Vrijeme objave: 08.05.2023.