Desierinimo gipsas yra dūmų dujos, susidarančios deginant sieros turintį kurą (anglį, naftą), pramonines kietąsias atliekas, susidarančias desierinimo valymo proceso metu, ir hemihidratinį gipsą (cheminė formulė CaSO4·0,5H2O), kurio savybės yra panašios į natūralaus statybinio gipso. Todėl vis daugiau tyrimų ir pritaikymų, kaip naudoti desierinimo gipsą vietoj natūralaus gipso savaime išsilyginančių medžiagų gamyboje. Organiniai polimerų priedai, tokie kaip vandens reduktorius, vandens sulaikymo agentas ir lėtiklis, yra esminiai funkciniai komponentai savaime išsilyginančių skiedinių sudėtyje. Jų sąveika ir mechanizmas su cementinėmis medžiagomis yra verti dėmesio klausimai. Dėl susidarymo proceso ypatybių desierinimo gipso smulkumas yra mažas (dalelių dydis daugiausia pasiskirsto tarp 40 ir 60 μm), o miltelių gradacija yra nepagrįsta, todėl desierinimo gipso reologinės savybės yra prastos, o jo paruoštas skiedinio srutos dažnai lengviau atsiskiria, stratifikuojasi ir išsiskiria. Celiuliozės eteris yra dažniausiai naudojamas skiedinio priedas, o jo derinys su vandens kiekį mažinančia medžiaga yra svarbi garantija, kad desulfuruotos gipso pagrindu pagamintos savaime išsilyginančios medžiagos, tokios kaip konstrukcinės savybės, o vėliau ir mechaninės bei ilgaamžiškumo savybės, bus visapusiškai eksploatuojamos.
Šiame straipsnyje kaip kontrolinis indeksas naudojama takumo vertė (plitimo laipsnis 145 mm±5 mm), daugiausia dėmesio skiriant celiuliozės eterio kiekio ir molekulinės masės (klampumo vertės) įtakai desulfuruoto gipso pagrindu pagamintų savaime išsilyginančių medžiagų vandens sunaudojimui, takumo praradimui laikui bėgant ir koaguliacijos dėsniui, susijusiam su pagrindinių savybių, tokių kaip laikas ir ankstyvosios mechaninės savybės, įtaka; tuo pačiu metu išbandomas celiuliozės eterio įtakos desulfuruoto gipso hidratacijos šilumos išsiskyrimui ir šilumos išsiskyrimo greičiui dėsnis, analizuojama jo įtaka desulfuruoto gipso hidratacijos procesui ir pirmiausia aptariamas šio tipo priedų suderinamumas su desulfuruoto gipso stingdinimo sistema.
1. Žaliavos ir bandymo metodai
1.1 Žaliavos
Gipso milteliai: Tangšane įsikūrusios įmonės pagaminti desulfuruoti gipso milteliai, kurių pagrindinė mineralinė sudėtis yra hemihidratinis gipsas, cheminė sudėtis pateikta 1 lentelėje, o fizinės savybės – 2 lentelėje.
paveikslėlis
paveikslėlis
Į priedus įeina: celiuliozės eteris (hidroksipropilmetilceliuliozė, trumpai HPMC); superplastifikatorius WR; putojimo slopintojas B-1; EVA redispersiniai latekso milteliai S-05, kurie visi yra komerciškai prieinami.
Užpildas: natūralus upės smėlis, savadarbis smulkus smėlis, persijotas per 0,6 mm sietą.
1.2 Bandymo metodas
Fiksuotas desulfuravimo gipsas: smėlis: vanduo = 1:0,5:0,45, tinkamas kiekis kitų priedų, takumas kaip kontrolinis rodiklis (plėtimas 145 mm ± 5 mm), reguliuojant vandens suvartojimą, atitinkamai sumaišant su cementinėmis medžiagomis (desulfuravimo gipsas + cementas) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ celiuliozės eteris (HPMC-20 000); Toliau nustatant celiuliozės eterio dozę iki 1 ‰, pasirenkami skirtingos molekulinės masės (atitinkami skaičiai yra atitinkamai H2, H4, H7,5 ir H10) hidroksipropilmetilceliuliozės eteriai HPMC-20 000, HPMC-40 000, HPMC-75 000 ir HPMC-100 000, kad būtų galima ištirti celiuliozės eterio dozę ir molekulinę masę (klampumo vertę). Aptariama pokyčių įtaka gipso pagrindo savaime išsilyginančio skiedinio savybėms ir šių dviejų veiksnių įtaka desulfuruoto gipso savaime išsilyginančio skiedinio mišinio takumui, stingimo laikui ir ankstyvosioms mechaninėms savybėms. Konkretus bandymo metodas atliekamas pagal GB/T 17669.3-1999 „Statybinio gipso mechaninių savybių nustatymas“ reikalavimus.
Hidratacijos šilumos bandymas atliekamas naudojant tuščiąjį desulfuruoto gipso mėginį ir mėginius, kuriuose celiuliozės eterio kiekis yra atitinkamai 0,5‰ ir 3‰, o naudojamas prietaisas yra TA-AIR tipo hidratacijos šilumos matuoklis.
2. Rezultatai ir analizė
2.1 Celiuliozės eterio kiekio įtaka pagrindinėms skiedinio savybėms
Padidinus kiekį, žymiai pagerėja skiedinio apdirbamumas ir sukibimas, žymiai sumažėja takumo praradimas laikui bėgant, pagerėja konstrukcijos eksploatacinės savybės, sukietėjęs skiedinys neatsisluoksniuoja, paviršiaus lygumas, glotnumas ir estetika labai pagerėja. Tuo pačiu metu žymiai padidėjo vandens sunaudojimas skiediniui, norint pasiekti tokį patį takumą. Esant 5‰, vandens sunaudojimas padidėjo 102 %, o galutinis stingimo laikas pailgėjo 100 min., tai yra 2,5 karto ilgiau nei tuščiojo bandinio. Padidėjus celiuliozės eterio kiekiui, ankstyvosios skiedinio mechaninės savybės žymiai sumažėjo. Kai celiuliozės eterio kiekis buvo 5‰, 24 val. lenkimo stipris ir gniuždymo stipris sumažėjo atitinkamai iki 18,75 % ir 11,29 % tuščiojo bandinio. Gniuždymo stipris yra atitinkamai 39,47 % ir 23,45 % tuščiojo bandinio. Verta paminėti, kad padidinus vandenį sulaikančios medžiagos kiekį, skiedinio tūrinis tankis taip pat gerokai sumažėjo – nuo 2069 kg/m3 esant 0 iki 1747 kg/m3 esant 5‰, t. y. sumažėjo 15,56 %. Skiedinio tankis mažėja, o poringumas didėja, o tai yra viena iš akivaizdaus skiedinio mechaninių savybių sumažėjimo priežasčių.
Celiuliozės eteris yra nejoninis polimeras. Celiuliozės eterio grandinės hidroksilo grupės ir eterio jungties deguonies atomai gali jungtis su vandens molekulėmis ir sudaryti vandenilinius ryšius, paversdami laisvą vandenį surištu vandeniu ir taip atlikdami vandens sulaikymo funkciją. Makroskopiškai tai pasireiškia padidėjusia srutos rišlumu [5]. Padidėjusi srutos klampa ne tik padidins vandens sunaudojimą, bet ir ištirpęs celiuliozės eteris bus adsorbuotas ant gipso dalelių paviršiaus, trukdydamas hidratacijos reakcijai ir pailgindamas stingimo laiką; maišymo metu taip pat susidarys daug oro burbuliukų. Skiediniui kietėjant, susidarys tuštumos, kurios ilgainiui sumažins skiedinio stiprumą. Atsižvelgiant į vienpusį skiedinio mišinio vandens sunaudojimą, konstrukcijos charakteristikas, stingimo laiką ir mechanines savybes, o vėliau ir ilgaamžiškumą ir kt., celiuliozės eterio kiekis desulfuruotame gipso pagrindu pagamintame savaime išsilyginančiame skiedinyje neturėtų viršyti 1 ‰.
2.2 Celiuliozės eterio molekulinės masės įtaka skiedinio savybėms
Paprastai, kuo didesnis klampumas ir smulkesnis celiuliozės eterio smulkumas, tuo geresnis vandens sulaikymas ir didesnis sukibimo stiprumas. Tai neigiamai paveiks eksploatacines savybes. Todėl buvo toliau tiriama skirtingų molekulinių masių celiuliozės eterių įtaka pagrindinėms gipso pagrindu pagamintų savaime išsilyginančių skiedinių savybėms. Skiedinio vandens poreikis tam tikru mastu padidėjo, tačiau tai neturėjo akivaizdžios įtakos stingimo laikui ir takumui. Tuo pačiu metu skiedinio lenkimo ir gniuždymo stipriai skirtingose būsenose mažėjo, tačiau šis sumažėjimas buvo daug mažesnis nei celiuliozės eterio kiekio įtaka mechaninėms savybėms. Apibendrinant galima teigti, kad celiuliozės eterio molekulinės masės padidėjimas neturi akivaizdžios įtakos skiedinio mišinių eksploatacinėms savybėms. Atsižvelgiant į konstrukcijos patogumą, kaip desulfuruotos gipso pagrindu pagamintas savaime išsilyginančias medžiagas reikėtų rinktis mažo klampumo ir mažos molekulinės masės celiuliozės eterius.
2.3 Celiuliozės eterio įtaka desulfuruoto gipso hidratacijos šilumai
Didėjant celiuliozės eterio kiekiui, desulfuruoto gipso egzoterminė hidratacijos pikas palaipsniui mažėjo, o piko laikas šiek tiek vėlavo, o egzoterminė hidratacijos šiluma sumažėjo, bet nežymiai. Tai rodo, kad celiuliozės eteris gali tam tikru mastu sulėtinti desulfuruoto gipso hidratacijos greitį ir laipsnį, todėl dozė neturėtų būti per didelė ir turėtų būti kontroliuojama 1 ‰ tikslumu. Matyti, kad koloidinė plėvelė, susidariusi po celiuliozės eterio sąlyčio su vandeniu, adsorbuojasi ant desulfuruoto gipso dalelių paviršiaus, todėl gipso hidratacijos greitis sumažėja per 2 valandas. Tuo pačiu metu unikalus vandens sulaikymo ir tirštinimo poveikis sulėtina vandens išgaravimą, o disipacija yra naudinga tolesnei desulfuruoto gipso hidratacijai vėlesniame etape. Apibendrinant galima teigti, kad tinkamai kontroliuojant dozę, celiuliozės eteris turi ribotą įtaką paties desulfuruoto gipso hidratacijos greičiui ir laipsniui. Tuo pačiu metu, padidinus celiuliozės eterio kiekį ir molekulinę masę, žymiai padidėja suspensijos klampumas ir pasižymės puikiomis vandens sulaikymo savybėmis. Siekiant užtikrinti desulfuruoto gipso savaime išsilyginančio skiedinio takumą, vandens sunaudojimas žymiai padidės dėl ilgo skiedinio stingimo laiko. Pagrindinė mechaninių savybių sumažėjimo priežastis.
3. Išvada
(1) Kai kaip kontrolinis rodiklis naudojamas takumas, didėjant celiuliozės eterio kiekiui, desulfuruoto gipso pagrindu pagaminto savaime išsilyginančio skiedinio stingimo laikas gerokai pailgėja, o mechaninės savybės gerokai sumažėja; palyginti su celiuliozės eterio kiekiu, padidėjęs celiuliozės eterio molekulinis svoris mažai veikia minėtas skiedinio savybes. Apskritai, celiuliozės eteris turėtų būti pasirinktas su maža molekuline mase (klampumo vertė mažesnė nei 20 000 Pa·s), o dozė turėtų būti kontroliuojama 1 ‰ tikslumu nuo cementinės medžiagos.
(2) Desulfuruoto gipso hidratacijos šilumos bandymo rezultatai rodo, kad šio bandymo metu celiuliozės eteris turi ribotą įtaką desulfuruoto gipso hidratacijos greičiui ir hidratacijos procesui. Padidėjęs vandens sunaudojimas ir sumažėjęs tūrinis tankis yra pagrindinės desulfuruoto gipso pagrindu pagaminto skiedinio mechaninių savybių sumažėjimo priežastys.
Įrašo laikas: 2023 m. gegužės 8 d.