ცელულოზის ეთერის შემცველობის გავლენა გოგირდგაცლილ თაბაშირზე დაფუძნებულ თვითგასწორებად ნაღმტყორცნზე

გოგირდგაუმტარი თაბაშირი არის გოგირდშემცველი საწვავის (ქვანახშირი, ნავთობი), გოგირდგაუმტარი გაწმენდის პროცესში წარმოქმნილი სამრეწველო მყარი ნარჩენების და ჰემიჰიდრატის თაბაშირის (ქიმიური ფორმულა CaSO4· 0.5H2O) წვის შედეგად წარმოქმნილი ნამწვი აირი, რომლის ეფექტურობა შედარებადია ბუნებრივი სამშენებლო თაბაშირის ეფექტურობასთან. ამიტომ, თვითგასწორებადი მასალების წარმოებისთვის სულ უფრო მეტი კვლევა და გამოყენება ხდება გოგირდგაუმტარი თაბაშირის გამოყენების შესახებ ბუნებრივი თაბაშირის ნაცვლად. ორგანული პოლიმერული ნაერთები, როგორიცაა წყლის შემამცირებელი აგენტი, წყლის შემაკავებელი აგენტი და შემანელებელი, თვითგასწორებადი ნაღმტყორცნების მასალების შემადგენლობაში აუცილებელი ფუნქციური კომპონენტებია. ცემენტის მასალებთან მათი ურთიერთქმედება და მექანიზმი ყურადღების ღირსია. ფორმირების პროცესის თავისებურებების გამო, გოგირდგაუმტარი თაბაშირის სიწვრე მცირეა (ნაწილაკების ზომა ძირითადად 40-დან 60 მკმ-მდეა გადანაწილებული), ხოლო ფხვნილის გრადაცია არაგონივრულია, ამიტომ გოგირდგაუმტარი თაბაშირის რეოლოგიური თვისებები ცუდია და მის მიერ მომზადებული ნაღმტყორცნების ნალექი ხშირად უფრო ადვილია. ხდება სეგრეგაცია, სტრატიფიკაცია და სისხლდენა. ცელულოზის ეთერი ნაღმტყორცნებში ყველაზე ხშირად გამოყენებული დანამატია და მისი წყლის შემამცირებელ აგენტთან ერთად გამოყენება მნიშვნელოვან გარანტიას წარმოადგენს გოგირდგაუცლილი თაბაშირზე დაფუძნებული თვითგასწორებადი მასალების ყოვლისმომცველი შესრულების მისაღწევად, როგორიცაა სამშენებლო და შემდგომში მექანიკური და გამძლეობის მახასიათებლები.

ამ ნაშრომში, სითხის სიდიდე გამოყენებულია საკონტროლო ინდექსად (გავრცელების ხარისხი 145 მმ±5 მმ), ფოკუსირებულია ცელულოზის ეთერის შემცველობისა და მოლეკულური წონის (სიბლანტის სიდიდე) გავლენაზე გოგირდგაცლილი თაბაშირზე დაფუძნებული თვითგასწორებადი მასალების წყლის მოხმარებაზე, დროთა განმავლობაში სითხის დაკარგვასა და კოაგულაციაზე. ძირითადი თვისებების, როგორიცაა დრო და ადრეული მექანიკური თვისებების გავლენის კანონი; ამავდროულად, შემოწმდეს ცელულოზის ეთერის გავლენის კანონი გოგირდგაცლილი თაბაშირის ჰიდრატაციის სითბოს გამოყოფასა და სითბოს გამოყოფის სიჩქარეზე, გაანალიზდეს მისი გავლენა გოგირდგაცლილი თაბაშირის ჰიდრატაციის პროცესზე და თავდაპირველად განხილული იქნას ამ ტიპის დანამატის თავსებადობა გოგირდგაცლილი თაბაშირის გელის წარმოქმნის სისტემასთან.

1. ნედლეული და ტესტირების მეთოდები

1.1 ნედლეული

თაბაშირის ფხვნილი: გოგირდგაცლილი თაბაშირის ფხვნილი, რომელსაც აწარმოებს კომპანია ტანგშანში, ძირითადი მინერალური შემადგენლობაა ჰემიჰიდრატის თაბაშირი, მისი ქიმიური შემადგენლობა ნაჩვენებია ცხრილში 1, ხოლო ფიზიკური თვისებები - ცხრილში 2.

სურათი

სურათი

ნაერთები მოიცავს: ცელულოზის ეთერს (ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა, შემოკლებით HPMC); სუპერპლასტიფიკატორს WR; ქაფის საწინააღმდეგო საშუალებას B-1; EVA რედისპერსიულ ლატექსის ფხვნილს S-05, რომლებიც ყველა კომერციულად ხელმისაწვდომია.

აგრეგატი: ბუნებრივი მდინარის ქვიშა, თვითნაკეთი წვრილი ქვიშა, გაცრილი 0.6 მმ საცერში.

1.2 ტესტირების მეთოდი

ფიქსირებული გოგირდგაუმტარი თაბაშირი: ქვიშა: წყალი = 1:0.5:0.45, სხვა მინარევების შესაბამისი რაოდენობა, სითხის დონე, როგორც საკონტროლო ინდექსი (გაფართოება 145 მმ ± 5 მმ), წყლის მოხმარების რეგულირებით, შესაბამისად შერეული ცემენტის მასალებთან (გოგირდგაუმტარი თაბაშირი + ცემენტი) 0, 0.5‰, 1.0‰, 2.0‰, 3.0‰ ცელულოზის ეთერი (HPMC-20,000); ცელულოზის ეთერის დოზა 1‰-მდე დააფიქსირეთ, ცელულოზის ეთერის დოზისა და მოლეკულური წონის (სიბლანტის მნიშვნელობის) შესასწავლად აირჩიეთ HPMC-20,000, HPMC-40,000, HPMC-75,000 და HPMC-100,000 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერები სხვადასხვა მოლეკულური წონით (შესაბამისი რიცხვებია H2, H4, H7.5 და H10). განხილულია ცვლილებების გავლენა თაბაშირზე დაფუძნებული თვითგასწორებადი ნაღმტყორცნების თვისებებზე და ორივეს გავლენა გოგირდგაცლილი თაბაშირზე თვითგასწორებადი ნაღმტყორცნების ნარევის სითხეობაზე, გამაგრების დროზე და ადრეულ მექანიკურ თვისებებზე. ტესტირების კონკრეტული მეთოდი ტარდება GB/T 17669.3-1999 „სამშენებლო თაბაშირის მექანიკური თვისებების განსაზღვრა“-ს მოთხოვნების შესაბამისად.

ჰიდრატაციის სიცხის ტესტი ტარდება გოგირდგაუცლილი თაბაშირის ცარიელი ნიმუშის და ცელულოზის ეთერის შემცველი ნიმუშების გამოყენებით, შესაბამისად, 0.5‰ და 3‰, ხოლო გამოყენებული ინსტრუმენტია TA-AIR ტიპის ჰიდრატაციის სიცხის საზომი მოწყობილობა.

2. შედეგები და ანალიზი

2.1 ცელულოზის ეთერის შემცველობის გავლენა ნაღმტყორცნის ძირითად თვისებებზე

შემცველობის ზრდასთან ერთად, მნიშვნელოვნად უმჯობესდება ნაღმტყორცნის დამუშავებადობა და შეკვრა, დროთა განმავლობაში მნიშვნელოვნად მცირდება სითხის დაკარგვა, ხოლო კონსტრუქციის მახასიათებლები უფრო შესანიშნავი ხდება, გამაგრებულ ნაღმტყორცნს არ ახასიათებს დელამინაციის ფენომენი, ხოლო ზედაპირის სიგლუვე, სიგლუვე და ესთეტიკა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია. ამავდროულად, იგივე სითხის მისაღწევად ნაღმტყორცნის წყლის მოხმარება მნიშვნელოვნად გაიზარდა. 5‰-ზე წყლის მოხმარება 102%-ით გაიზარდა, ხოლო საბოლოო გამაგრების დრო 100 წუთით გაიზარდა, რაც 2.5-ჯერ მეტია, ვიდრე ცარიელი ნიმუშის. ნაღმტყორცნის ადრეული მექანიკური თვისებები მნიშვნელოვნად შემცირდა ცელულოზის ეთერის შემცველობის ზრდასთან ერთად. როდესაც ცელულოზის ეთერის შემცველობა 5‰ იყო, 24-საათიანი მოღუნვის სიმტკიცე და შეკუმშვის სიმტკიცე შემცირდა ცარიელი ნიმუშის შესაბამისად 18.75%-მდე და 11.29%-მდე. შეკუმშვის სიმტკიცე შეადგენს შესაბამისად 39.47%-ს და 23.45%-ს ცარიელი ნიმუშის. აღსანიშნავია, რომ წყლის შემაკავებელი აგენტის რაოდენობის ზრდასთან ერთად, მნიშვნელოვნად შემცირდა ნაღმტყორცნის მოცულობითი სიმკვრივეც, 2069 კგ/მ3-დან 0-ზე 1747 კგ/მ3-მდე 5‰-ზე, რაც 15.56%-ით შემცირებას წარმოადგენს. ნაღმტყორცნის სიმკვრივე მცირდება და ფორიანობა იზრდება, რაც ნაღმტყორცნის მექანიკური თვისებების აშკარა შემცირების ერთ-ერთი მიზეზია.

ცელულოზის ეთერი არაიონური პოლიმერია. ცელულოზის ეთერის ჯაჭვზე არსებული ჰიდროქსილის ჯგუფები და ეთერის ბმაზე არსებული ჟანგბადის ატომები შეიძლება შეერთდეს წყლის მოლეკულებთან წყალბადის ბმების წარმოსაქმნელად, რაც თავისუფალ წყალს შეკავშირებულ წყლად გარდაქმნის, რითაც წყლის შეკავებაში მონაწილეობს. მაკროსკოპულად ეს გამოიხატება ნარევის შეკრულობის ზრდით [5]. ნარევის სიბლანტის ზრდა არა მხოლოდ გაზრდის წყლის მოხმარებას, არამედ გახსნილი ცელულოზის ეთერი ადსორბირებული იქნება თაბაშირის ნაწილაკების ზედაპირზე, რაც შეაფერხებს ჰიდრატაციის რეაქციას და გაახანგრძლივებს გამაგრების დროს; მორევის პროცესში ასევე წარმოიქმნება ჰაერის ბუშტების დიდი რაოდენობა. ნაღმტყორცნის გამკვრივებისას წარმოიქმნება სიცარიელეები, რაც საბოლოოდ ამცირებს ნარევის სიმტკიცეს. ნაღმტყორცნის ნარევის ცალმხრივი წყლის მოხმარების, კონსტრუქციული მახასიათებლების, გამაგრების დროისა და მექანიკური თვისებების, ასევე შემდგომი გამძლეობის და ა.შ. გათვალისწინებით, ცელულოზის ეთერის შემცველობა გოგირდგაცლილ თაბაშირზე დაფუძნებულ თვითგასწორებად ნაღმტყორცნში არ უნდა აღემატებოდეს 1‰-ს.

2.2 ცელულოზის ეთერის მოლეკულური წონის გავლენა ნაღმტყორცნის მახასიათებლებზე

როგორც წესი, რაც უფრო მაღალია ცელულოზის ეთერის სიბლანტე და წვრილმარცვლოვნება, მით უკეთ ინარჩუნებს წყალი და იზრდება შეერთების სიმტკიცე. უარყოფითად იმოქმედებს მის მახასიათებლებზე. ამიტომ, სხვადასხვა მოლეკულური წონის ცელულოზის ეთერების გავლენა თაბაშირზე დაფუძნებული თვითგასწორებადი ნაღმტყორცნების მასალების ძირითად თვისებებზე დამატებით შემოწმდა. ნაღმტყორცნის წყლის მოთხოვნილება გარკვეულწილად გაიზარდა, მაგრამ აშკარა გავლენა არ მოუხდენია გამაგრების დროზე და სითხეობაზე. ამავდროულად, ნაღმტყორცნის მოხრისა და შეკუმშვის სიმტკიცე სხვადასხვა მდგომარეობაში კლების ტენდენციას ავლენდა, მაგრამ კლება გაცილებით ნაკლები იყო, ვიდრე ცელულოზის ეთერის შემცველობის გავლენა მექანიკურ თვისებებზე. შეჯამებისთვის, ცელულოზის ეთერის მოლეკულური წონის ზრდას აშკარა გავლენა არ აქვს ნაღმტყორცნების ნარევების მახასიათებლებზე. კონსტრუქციის მოხერხებულობის გათვალისწინებით, დაბალი სიბლანტის და მცირე მოლეკულური წონის ცელულოზის ეთერი უნდა შეირჩეს გოგირდგაცლილ თაბაშირზე დაფუძნებული თვითგასწორებადი მასალების სახით.

2.3 ცელულოზის ეთერის გავლენა გოგირდგაცლილი თაბაშირის ჰიდრატაციის სიცხეზე

ცელულოზის ეთერის შემცველობის ზრდასთან ერთად, გოგირდგაცლილი თაბაშირის ჰიდრატაციის ეგზოთერმული პიკი თანდათან მცირდება, პიკის პოზიციის დრო კი ოდნავ გადაიდო, ხოლო ჰიდრატაციის ეგზოთერმული სითბო მცირდება, თუმცა არა აშკარად. ეს აჩვენებს, რომ ცელულოზის ეთერს შეუძლია გარკვეულწილად შეანელოს გოგირდგაცლილი თაბაშირის ჰიდრატაციის სიჩქარე და ჰიდრატაციის ხარისხი, ამიტომ დოზა არ უნდა იყოს ძალიან დიდი და უნდა გაკონტროლდეს 1‰-ის ფარგლებში. ჩანს, რომ ცელულოზის ეთერის წყალთან შეხების შემდეგ წარმოქმნილი კოლოიდური ფენა ადსორბირდება გოგირდგაცლილი თაბაშირის ნაწილაკების ზედაპირზე, რაც ამცირებს თაბაშირის ჰიდრატაციის სიჩქარეს 2 საათამდე. ამავდროულად, მისი უნიკალური წყლის შეკავების და გასქელების ეფექტი აფერხებს ნალექის წყლის აორთქლებას და დისიპაცია სასარგებლოა გოგირდგაცლილი თაბაშირის შემდგომი ჰიდრატაციისთვის მოგვიანებით ეტაპზე. შეჯამებისთვის, როდესაც შესაბამისი დოზა კონტროლდება, ცელულოზის ეთერს შეზღუდული გავლენა აქვს თავად გოგირდგაცლილი თაბაშირის ჰიდრატაციის სიჩქარესა და ჰიდრატაციის ხარისხზე. ამავდროულად, ცელულოზის ეთერის შემცველობისა და მოლეკულური წონის ზრდა მნიშვნელოვნად ზრდის ნალექის სიბლანტეს და აჩვენებს წყლის შეკავების შესანიშნავ მაჩვენებელს. გოგირდგაცლილი თაბაშირის თვითგასწორებადი ნაღმტყორცნის სითხის უზრუნველყოფის მიზნით, წყლის მოხმარება მნიშვნელოვნად გაიზრდება, რაც განპირობებულია ნაღმტყორცნის გახანგრძლივებული გამაგრების დროით. მექანიკური თვისებების შემცირების მთავარი მიზეზი.

3. დასკვნა

(1) როდესაც საკონტროლო ინდექსად გამოიყენება სითხეობა, ცელულოზის ეთერის შემცველობის ზრდასთან ერთად, გოგირდგაცლილი თაბაშირზე დამზადებული თვითგასწორებადი ნაღმტყორცნის გამაგრების დრო მნიშვნელოვნად იზრდება და მექანიკური თვისებები მნიშვნელოვნად მცირდება; შემცველობასთან შედარებით, ცელულოზის ეთერის მოლეკულური წონის ზრდას მცირე გავლენა აქვს ნაღმტყორცნის ზემოთ ჩამოთვლილ თვისებებზე. ყოვლისმომცველი გათვალისწინებით, ცელულოზის ეთერი უნდა შეირჩეს მცირე მოლეკულური წონით (სიბლანტის მნიშვნელობა 20 000 პა·წმ-ზე ნაკლები) და დოზირება უნდა იყოს კონტროლირებადი ცემენტური მასალის 1‰ ფარგლებში.

(2) გოგირდგაცლილი თაბაშირის ჰიდრატაციის სითბოს ტესტის შედეგები აჩვენებს, რომ ამ ტესტის ფარგლებში, ცელულოზის ეთერს შეზღუდული გავლენა აქვს გოგირდგაცლილი თაბაშირის ჰიდრატაციის სიჩქარესა და ჰიდრატაციის პროცესზე. წყლის მოხმარების ზრდა და მოცულობითი სიმკვრივის შემცირება გოგირდგაცლილი თაბაშირზე დამზადებული ნაღმტყორცნის მექანიკური თვისებების შემცირების ძირითადი მიზეზებია.