Gypsum desulfurationis est gas fumarium productum ex combustione combustibilium sulphure continentium (carbonis, petrolei), vastorum solidorum industrialium per processum purificationis desulfurationis productorum, et gypsi hemihydrati (formula chemica CaSO4·0.5H2O). Efficacia eius comparabilis est cum gypso aedificatorio naturali. Quapropter, plures investigationes et applicationes fiunt ad gypse desulfurato loco gypsi naturalis utendum ad materias autolivantes producendas. Additiones polymerorum organicorum, ut agens aquae reducens, agens aquae retinens, et retardator, sunt partes functionales essentiales in compositione materiarum mortarii autolivantis. Interactio et mechanismus utriusque cum materiis cementitiis sunt res dignae attentione prima. Ob proprietates processus formationis, subtilitas gypsi desulfurati parva est (magnitudo particularum plerumque inter 40 et 60 μm distribuitur), et gradatio pulveris iniusta est, itaque proprietates rheologicae gypsi desulfurati malae sunt, et lutum mortarii ex eo paratum saepe facilius segregat, stratificatur et profusio effunditur. Aether cellulosicum est additivum frequentissime in mortario adhibitum, et usus eius cum agente aquae reducente magni momenti est pignus ad efficiendam plenam efficaciam materiarum autolievantium e gypso desulfurato fundatarum, qualis est efficacia constructionis et postea efficacia mechanica et durabilitatis.
In hac dissertatione, valor fluiditatis ut index moderationis (gradus expansionis 145 mm±5 mm) adhibetur, intendendo in effectum contenti aetheris cellulosici et ponderis molecularis (valoris viscositatis) in consumptionem aquae materiarum autolievantium e gypso desulfurato fundatarum, iacturam fluiditatis per tempus, et coagulationem. Lex influentiae proprietatum fundamentalium, ut tempus et proprietates mechanicae primaevae; simul, lex influentiae aetheris cellulosici in emissionem caloris et ratem emissionis caloris hydrationis gypsi desulfurati examinatur, eius influxus in processum hydrationis gypsi desulfurati analyzatur, et initialiter de compatibilitate huius generis mixturae cum systemate gelificationis gypsi desulfurationis disseritur.
1. Materiae primae et modi probationum
1.1 Materiae primae
Gypsi pulvis: gypsi pulvis desulfuratus a societate Tangshanensi productus, cuius compositio mineralis principalis est gypsum hemihydricum, cuius compositio chemica in Tabula 1 ostenditur, proprietates physicae autem in Tabula 2 monstrantur.
imago
imago
Inter mixturas sunt: aether cellulosae (hydroxypropylmethylcellulosa, HPMC breviter); superplastificans WR; antispuma B-1; pulvis latex redispersibilis EVA S-05, quae omnia in commercio praesto sunt.
Aggregatum: arena fluvialis naturalis, arena tenuis manu facta per cribrum 0.6 mm cribrata.
1.2 Methodus probationis
Gypsum desulfurationis fixum: arena: aqua = 1:0.5:0.45, quantitate congrua aliarum additivarum, fluiditate ut indice moderationis (expansione 145 mm ± 5 mm), per adaptationem consumptionis aquae, respective mixta cum materiis cementitiis (gypsum desulfurationis + cementum) 0, 0.5‰, 1.0‰, 2.0‰, 3.0‰ aether cellulosicus (HPMC-20,000); Porro dosis aetheris cellulosici ad 1‰ statuenda, aetheres hydroxypropylmethylcellulosici HPMC-20 000, HPMC-40 000, HPMC-75 000, et HPMC-100 000 cum diversis ponderibus molecularibus (numeri correspondentes sunt H2, H4, H7.5, et H10 respective) eligendae sunt, ad dosim et pondus moleculare (valorem viscositatis) aetheris cellulosici studendum. Impetus mutationum in proprietates mortarii autolievantis gypso fundati, et influxus utriusque in fluiditatem, tempus solidificationis, et proprietates mechanicas initiales mixturae mortarii autolievantis gypsi desulfurati discutiuntur. Methodus probationis specifica secundum requisita GB/T 17669.3-1999 "Determinatio Proprietatum Mechanicarum Gypsi Aedificandi" perficitur.
Examen caloris hydrationis perficitur utens exemplo inanis gypsi desulfurati et exemplis cum contento aethere cellulosae 0.5‰ et 3‰ respective, et instrumentum adhibitum est probator caloris hydrationis generis TA-AIR.
2. Resultata et analysis
2.1 Effectus contenti aetheris cellulosae in proprietates fundamentales mortarii
Cum incremento quantitatis, operabilitas et cohaesio mortarii insigniter augentur, amissio fluiditatis per tempus insigniter minuit, et efficacia constructionis praestantior est, et mortarium induratum nullum phaenomenon delaminationis patitur, et levitas superficiei, laevitas et aesthetica magnopere emendatae sunt. Simul, consumptio aquae mortarii ad eandem fluiditatem consequendam insigniter aucta est. Ad 5‰, consumptio aquae 102% crevit, et tempus finale solidificationis 100 minutis prolongatum est, quod 2.5 vicibus maius erat quam in exemplo nudo. Proprietates mechanicae initiales mortarii insigniter decreverunt cum incremento quantitatis aetheris cellulosi. Cum contentum aetheris cellulosi 5‰ esset, vis flexuralis 24 horarum et vis compressiva ad 18.75% et 11.29% exempli nudi respective decreverunt. Vis compressiva 39.47% et 23.45% exempli nudi respective est. Notandum est, cum incremento quantitatis agentis aquam retinentis, densitatem massae mortarii etiam significanter decrevisse, a 2069 kg/m3 ad 0 ad 1747 kg/m3 ad 5‰, quod est decrementum 15.56%. Densitas mortarii decrescit et porositas augetur, quae una ex causis est manifestae decrementi proprietatum mechanicarum mortarii.
Aether cellulosicum est polymerum non-ionicum. Greges hydroxylici in catena aetheris cellulosici et atomi oxygenii in vinculo aetheris cum moleculis aquae coniungi possunt ad vincula hydrogenii formanda, aquam liberam in aquam ligatam convertentes, ita in retentione aquae partes agentes. Macroscopice hoc manifestatur ut augmentum cohaesionis mixturae [5]. Incrementum viscositatis mixturae non solum consumptionem aquae augebit, sed etiam aether cellulosicus dissolutus in superficie particularum gypsi adsorbebitur, reactionem hydrationis impediens et tempus solidificationis prolongans; durante processu agitationis, magna copia bullarum aeris etiam introducetur. Inanitates formabuntur dum mortarium durescit, tandem robur mortarii minuentes. Cum consumptionem aquae unilateralem mixturae mortarii, facultatem constructionis, tempus solidificationis et proprietates mechanicas, et postea durabilitatem, etc., plene consideratis, contentum aetheris cellulosici in mortario autolivante gypso desulfurato non debet excedere 1‰.
2.2 Effectus ponderis molecularis aetheris cellulosici in effectu mortarii
Solet fieri ut quo maior viscositas et quo subtilior subtilitas aetheris cellulosi, eo melior aquae retentio et augeatur vis nexus. Efficacia negative afficiatur. Quapropter, influxus aetherum cellulosi diversorum ponderum molecularium in proprietates basicas materiarum mortarii autolievantium gypso fundatarum ulterius examinatus sit. Postulatio aquae mortarii quodammodo aucta est, sed nullum effectum manifestum in tempus solidificationis et fluiditatem habuit. Simul, vires flexurales et compressivae mortarii in diversis statibus deorsum tendentem ostenderunt, sed declinatio multo minor erat quam influxus contenti aetheris cellulosi in proprietates mechanicas. Summa summarum, augmentum ponderis molecularis aetheris cellulosi nullum effectum manifestum in efficacia mixturarum mortarii habet. Considerata commoditate constructionis, aether cellulosi viscositatis humilis et ponderis molecularis parvi ut materiae autolievantes gypso desulfuratae eligendae sunt.
2.3 Effectus aetheris cellulosici in calorem hydratationis gypsi desulfurati
Crescente contento aetheris cellulosi, culmen hydrationis exothermicum gypsi desulfurati paulatim decrevit, et tempus positionis culminis paulum retardatum est, dum calor hydrationis exothermicus decrevit, sed non manifeste. Hoc demonstrat aetherem cellulosum posse hydrationis ratem et gradum hydrationis gypsi desulfurati ad certum gradum retardare, ergo dosis non nimis magna esse debet, et intra 1‰ moderanda. Videtur pelliculam colloidalem, postquam aether cellulosus aquam convenit, formatam in superficie particularum gypsi desulfurati adsorberi, quod ratem hydrationis gypsi ante duas horas reducit. Simul, eius singulares effectus retentionis aquae et spissationis evaporationem aquae lutulentae retardant et dissipatio utilis est ad ulteriorem hydrationem gypsi desulfurati in stadio posteriore. Summatim, cum dosis apta moderatur, aether cellulosum limitatam vim in ratem hydrationis et gradum hydrationis ipsius gypsi desulfurati habet. Simul, augmentum quantitatis aetheris cellulosae et ponderis molecularis viscositatem liquaminis significanter augebit et egregiam aquae retentionem demonstrabit. Ut fluiditas mortarii gypsi desulfurati autolivans servetur, consumptio aquae significanter augebitur, quod propter longius tempus solidificationis mortarii fit. Causa principalis detrimenti proprietatum mechanicarum.
3. Conclusio
(1) Cum fluiditas ut index moderandi adhibetur, cum incremento contenti aetheris cellulosi, tempus solidificationis mortarii autolibrantis gypso desulfurati insigniter prolongatur, et proprietates mechanicae insigniter minuuntur; comparatione cum contento, pondus moleculare aetheris cellulosi. Incrementum parum effectum in praedictas proprietates mortarii habet. Pleno respectu, aether cellulosi cum parvo pondere moleculari (valore viscositatis minore quam 20 000 Pa·s) eligendus est, et dosis intra 1‰ materiae cementiti moderanda est.
(2) Resultata probationis caloris hydrationis gypsi desulfurati ostendunt, intra fines huius probationis, aetherem cellulosicum limitatam vim habere in ratem hydrationis et processum hydrationis gypsi desulfurati. Incrementum consumptionis aquae et diminutio densitatis massae sunt causae principales diminutionis proprietatum mechanicarum mortarii gypso desulfurati fundati.
Tempus publicationis: VIII Maii, MMXXIII