השפעת תכולת אתר תאית על מלט פילוס עצמי מבוסס גבס נטול גופרית

גבס מסילפוריזציה הוא גז פליטה המופק משריפת דלקים המכילים גופרית (פחם, נפט), פסולת מוצקה תעשייתית המיוצרת במהלך תהליך טיהור מסילפוריזציה, וגבס המהיהידרט (נוסחה כימית CaSO4·0.5H2O), ביצועיו דומים לאלו של גבס בנייה טבעי. לכן, ישנם יותר ויותר מחקרים ויישומים של שימוש בגבס מסילפוריזציה במקום גבס טבעי לייצור חומרים בעלי יישור עצמי. תערובות פולימרים אורגניות כגון חומר להפחתת מים, חומר אגירת מים ומעכב הן מרכיבים פונקציונליים חיוניים בהרכב חומרי מלט בעלי יישור עצמי. האינטראקציה והמנגנון של השניים עם חומרים צמנטיים הם נושאים הראויים לתשומת לב ראשית. בשל מאפייני תהליך היווצרות, מידת הדקיקות של גבס מסילפוריזציה קטנה (גודל החלקיקים מתפרץ בעיקר בין 40 ל-60 מיקרומטר), ודירוג האבקה אינו סביר, ולכן התכונות הריאולוגיות של גבס מסילפוריזציה ירודות, ותרחיף המלט המוכן ממנו לרוב קל יותר. מתרחשים הפרדה, ריבוד ודימום. אתר תאית הוא התוסף הנפוץ ביותר בטיט, והשימוש המשולב בו עם חומר להפחתת מים הוא ערובה חשובה למימוש הביצועים המקיפים של חומרי פילוס עצמי מבוססי גבס מנוקה מגופרית, כגון ביצועי בנייה וביצועים מכניים ועמידות מאוחרים יותר.

במאמר זה, ערך הנזילות משמש כמדד בקרה (דרגת פיזור 145 מ"מ ± 5 מ"מ), תוך התמקדות בהשפעת תכולת אתר התאית והמשקל המולקולרי (ערך צמיגות) על צריכת המים של חומרי פילוס עצמי מבוססי גבס מנוקה גופרית, אובדן הנזילות לאורך זמן, וחוק ההשפעה של תכונות בסיסיות כגון זמן ותכונות מכניות מוקדמות; במקביל, בדיקת חוק ההשפעה של אתר תאית על שחרור החום וקצב שחרור החום של הידרציה של גבס מנוקה גופרית, ניתוח השפעתו על תהליך ההידרציה של גבס מנוקה גופרית, ותחילה דיון בסוג זה של תערובת. תאימות עם מערכת ג'ל גבס מנוקה גופרית.

1. חומרי גלם ושיטות בדיקה

1.1 חומרי גלם

אבקת גבס: אבקת גבס נטולת גופרית המיוצרת על ידי חברה בטאנגשאן, הרכב המינרלים העיקרי הוא גבס המהיהידראט, ההרכב הכימי שלה מוצג בטבלה 1, והתכונות הפיזיקליות שלה מוצגות בטבלה 2.

תְמוּנָה

תְמוּנָה

התערובות כוללות: אתר תאית (הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז, בקיצור HPMC); סופר-פלסטייזר WR; מסיר קצף B-1; אבקת לטקס EVA מתפזרת מחדש S-05, שכולם זמינים מסחרית.

אגרגט: חול נהר טבעי, חול דק תוצרת בית שנופה דרך מסננת 0.6 מ"מ.

1.2 שיטת בדיקה

גבס להסרת גופרית קבועה: חול:מים = 1:0.5:0.45, כמות מתאימה של תוספים אחרים, נזילות כמדד בקרה (התפשטות 145 מ"מ ± 5 מ"מ), על ידי התאמת צריכת המים, מעורבב בהתאמה עם חומרים צמנטיים (גבס להסרת גופרית + צמנט) 0, 0.5‰, 1.0‰, 2.0‰, 3.0‰ אתר תאית (HPMC-20,000); בנוסף, קבעו את מינון אתר התאית ל-1‰, בחרו באתרי הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז HPMC-20,000, HPMC-40,000, HPMC-75,000 ו-HPMC-100,000 בעלי משקלים מולקולריים שונים (המספרים המתאימים הם H2, H4, H7.5 ו-H10 בהתאמה), כדי לחקור את המינון והמשקל המולקולרי (ערך הצמיגות) של אתר התאית. נדונות השפעת השינויים על תכונותיו של טיט פילוס עצמי מבוסס גבס, והשפעתם על הנזילות, זמן ההתייצבות והתכונות המכניות המוקדמות של תערובת טיט פילוס עצמי גבס לאחר הסרת גופרית. שיטת הבדיקה הספציפית מבוצעת בהתאם לדרישות GB/T 17669.3-1999 "קביעת תכונות מכניות של גבס בניין".

בדיקת חום ההידרציה מתבצעת באמצעות דגימה ריקה של גבס שעבר גופרית ודגימות עם תכולת אתר תאית של 0.5‰ ו-3‰, בהתאמה, והמכשיר בו נעשה שימוש הוא בודק חום הידרציה מסוג TA-AIR.

2. תוצאות וניתוח

2.1 השפעת תכולת אתר תאית על התכונות הבסיסיות של טיט

עם העלייה בתכולה, יכולת העבודה והלכידות של המלט משתפרים משמעותית, אובדן הנזילות לאורך זמן מופחת משמעותית, וביצועי הבנייה מצוינים יותר, והמלט המוקשה אינו מציג תופעת התפרקות, וחלקות פני השטח, החלקות והאסתטיקה שופרו מאוד. במקביל, צריכת המים של המלט להשגת אותה נזילות גדלה משמעותית. ב-5‰, צריכת המים גדלה ב-102%, וזמן ההתייצבות הסופי הוארך ב-100 דקות, פי 2.5 מזה של הדגימה הריקה. התכונות המכניות המוקדמות של המלט ירדו משמעותית עם העלייה בתכולת אתר התאית. כאשר תכולת אתר התאית הייתה 5‰, חוזק הכיפוף וחוזק הדחיסה לאחר 24 שעות ירדו ל-18.75% ו-11.29% מהדגימה הריקה בהתאמה. חוזק הדחיסה הוא 39.47% ו-23.45% מהדגימה הריקה בהתאמה. ראוי לציין כי עם העלייה בכמות חומר אגירת המים, גם צפיפות הנפח של המלט ירדה משמעותית, מ-2069 ק"ג/מ"ק ב-0 ל-1747 ק"ג/מ"ק ב-5‰, ירידה של 15.56%. צפיפות המלט יורדת והנקבוביות עולה, וזו אחת הסיבות לירידה הברורה בתכונות המכניות של המלט.

אתר תאית הוא פולימר לא יוני. קבוצות ההידרוקסיל בשרשרת אתר התאית ואטומי החמצן בקשר האתר יכולים להתחבר עם מולקולות מים וליצור קשרי מימן, מה שהופך מים חופשיים למים קשורים, ובכך למלא תפקיד בשימור מים. מבחינה מקרוסקופית זה מתבטא בעלייה בקוהרנטיות של התרחיף [5]. העלייה בצמיגות התרחיף לא רק תגדיל את צריכת המים, אלא גם אתר התאית המומס ייספח על פני חלקיקי הגבס, מה שיעכב את תגובת ההידרציה ויאריך את זמן ההתייצבות; במהלך תהליך הערבוב, ייווצרו גם מספר רב של בועות אוויר. חללים ייווצרו ככל שהמלט מתקשה, ובסופו של דבר יפחיתו את חוזק המלט. בהתחשב באופן מקיף בצריכת המים החד-צדדית של תערובת המלט, ביצועי הבנייה, זמן ההתייצבות והתכונות המכניות, ועמידות מאוחרת יותר וכו', תכולת אתר התאית במלט פילוס עצמי מבוסס גבס נטול גופרית לא צריכה לעלות על 1‰.

2.2 השפעת המשקל המולקולרי של אתר תאית על ביצועי המלט

בדרך כלל, ככל שהצמיגות גבוהה יותר ודקיקותו של אתר התאית גבוהה יותר, כך שמירה טובה יותר על המים ועוצמת ההדבקה תגדל. ביצועי החיבור יושפעו לרעה. לכן, נבדקה עוד יותר השפעתם של אתרי תאית בעלי משקלים מולקולריים שונים על התכונות הבסיסיות של חומרי מלט פילוס עצמי מבוססי גבס. דרישת המים של המלט גדלה במידה מסוימת, אך לא הייתה לה השפעה ברורה על זמן ההתייצבות והנזילות. במקביל, חוזקי הכיפוף והדחיסה של המלט במצבים שונים הראו מגמת ירידה, אך הירידה הייתה קטנה בהרבה מהשפעת תכולת אתר התאית על התכונות המכניות. לסיכום, לעלייה במשקל המולקולרי של אתר התאית אין השפעה ברורה על ביצועי תערובות המלט. בהתחשב בנוחות הבנייה, יש לבחור באתר תאית בעל צמיגות נמוכה ומשקל מולקולרי קטן כחומרי פילוס עצמי מבוססי גבס ללא גופרית.

2.3 השפעת אתר תאית על חום ההידרציה של גבס שעבר דה-סולפוריזציה

עם העלייה בתכולת אתר התאית, שיא ההידרציה האקסותרמי של גבס מנוצל גופרית ירד בהדרגה, וזמן מיקום השיא התעכב מעט, בעוד שחום ההידרציה האקסותרמי ירד, אך לא באופן ברור. ממצא זה מראה שאתר תאית יכול לעכב את קצב ההידרציה ואת מידת ההידרציה של גבס מנוצל גופרית במידה מסוימת, ולכן המינון לא צריך להיות גדול מדי, ויש לשלוט בו בטווח של 1‰. ניתן לראות שהסרט הקולואידי שנוצר לאחר פגישת אתר התאית עם מים נספג על פני השטח של חלקיקי גבס מנוצל גופרית, מה שמפחית את קצב ההידרציה של הגבס לפני שעתיים. יחד עם זאת, השפעותיו הייחודיות של שמירת מים ועיבוי מעכבות את אידוי מי התרחיף ופיזור מועיל להידרציה נוספת של גבס מנוצל גופרית בשלב מאוחר יותר. לסיכום, כאשר המינון המתאים נשלט, לאתר התאית יש השפעה מוגבלת על קצב ההידרציה ומידת ההידרציה של גבס מנוצל גופרית עצמו. יחד עם זאת, העלייה בתכולת אתר התאית ובמשקל המולקולרי תגדיל משמעותית את צמיגות התרחיף ותציג ביצועי שמירת מים מצוינים. על מנת להבטיח את נזילותו של טיט המפלס העצמי מגבס נטול גופרית, צריכת המים תגדל משמעותית, וזאת בשל זמן ההתייצבות הממושך של הטיט. הסיבה העיקרית לירידה בתכונות המכניות.

3. סיכום

(1) כאשר משתמשים בנזילות כמדד בקרה, עם העלייה בתכולת אתר התאית, זמן ההתייצבות של טיט פילוס עצמי מבוסס גבס נטול גופרית מתארך משמעותית, והתכונות המכניות פוחתות משמעותית; בהשוואה לתכולה, למשקל המולקולרי של אתר התאית יש השפעה מועטה על תכונות הטיט הנ"ל. בהתחשב בכך, יש לבחור אתר תאית עם משקל מולקולרי קטן (ערך צמיגות נמוך מ-20,000 פסקל לשנייה), ויש לשלוט במינון של עד 1‰ מהחומר הצמנטי.

(2) תוצאות בדיקת חום ההידרציה של גבס מנוקה מגופרית מראות כי במסגרת בדיקה זו, לאתר תאית יש השפעה מוגבלת על קצב ההידרציה ותהליך ההידרציה של גבס מנוקה מגופרית. העלייה בצריכת המים והירידה בצפיפות הנפח הן הסיבות העיקריות לירידה בתכונות המכניות של טיט מבוסס גבס מנוקה מגופרית.