Desulfurizētais ģipsis ir dūmgāzes, kas rodas, sadedzinot sēru saturošu kurināmo (ogles, nafta), rūpnieciskos cietos atkritumus, kas rodas desulfurizācijas attīrīšanas procesā, un pushidrātu ģipsi (ķīmiskā formula CaSO4·0,5H2O), un tā veiktspēja ir salīdzināma ar dabiskā celtniecības ģipša veiktspēju. Tāpēc arvien vairāk tiek pētīts un pielietots desulfurizēta ģipša izmantošana dabiskā ģipša vietā, lai ražotu pašizlīdzinošus materiālus. Organisko polimēru piedevas, piemēram, ūdens reducējošs līdzeklis, ūdens aizturošs līdzeklis un palēninātājs, ir būtiskas funkcionālās sastāvdaļas pašizlīdzinošo javas materiālu sastāvā. Abu mijiedarbība un mehānisms ar cementa materiāliem ir jautājumi, kas ir pelnījuši uzmanību. Veidošanas procesa īpatnību dēļ desulfurizētā ģipša smalkums ir mazs (daļiņu izmērs galvenokārt ir sadalīts starp 40 un 60 μm), un pulvera gradācija ir nepamatota, tāpēc desulfurizētā ģipša reoloģiskās īpašības ir sliktas, un ar to sagatavotā javas suspensija bieži vien ir vieglāka. Notiek segregācija, stratifikācija un noplūde. Celulozes ēteris ir visbiežāk izmantotā piedeva javā, un tā kombinēta lietošana ar ūdens reducētāju ir svarīga garantija, lai panāktu desulfurizētu ģipša bāzes pašizlīdzinošo materiālu visaptverošu veiktspēju, piemēram, konstrukcijas veiktspēju un vēlāk mehānisko un izturības veiktspēju.
Šajā darbā kā kontroles indekss tiek izmantota plūstamības vērtība (izkliedes pakāpe 145 mm±5 mm), koncentrējoties uz celulozes ētera satura un molekulmasas (viskozitātes vērtības) ietekmi uz desulfurizēta ģipša pašizlīdzinošo materiālu ūdens patēriņu, plūstamības zudumu laika gaitā un koagulācijas ietekmi uz pamatīpašībām, piemēram, laiku un agrīnajām mehāniskajām īpašībām; vienlaikus tiek pārbaudīts celulozes ētera ietekmes likums uz desulfurizēta ģipša hidratācijas siltuma izdalīšanos un siltuma izdalīšanās ātrumu, analizēta tā ietekme uz desulfurizēta ģipša hidratācijas procesu un sākotnēji apspriesta šāda veida piejaukuma saderība ar desulfurizēta ģipša želejveida sistēmu.
1. Izejvielas un testēšanas metodes
1.1 Izejvielas
Ģipša pulveris: desulfurizēts ģipša pulveris, ko ražo uzņēmums Tanšanas pilsētā, galvenais minerālu sastāvs ir hemihidrāts ģipsis, tā ķīmiskais sastāvs ir parādīts 1. tabulā, bet fizikālās īpašības - 2. tabulā.
attēls
attēls
Piedevas ietver: celulozes ēteri (hidroksipropilmetilcelulozi, saīsināti HPMC); superplastifikatoru WR; putu slāpētāju B-1; EVA atkārtoti disperģējamo lateksa pulveri S-05, kas visi ir komerciāli pieejami.
Pildmateriāls: dabīgas upes smiltis, pašu gatavotas smalkas smiltis, izsijātas caur 0,6 mm sietu.
1.2 Testa metode
Fiksēts desulfurizācijas ģipsis: smiltis: ūdens = 1:0,5:0,45, atbilstošs citu piedevu daudzums, plūstamība kā kontroles indekss (izplešanās 145 mm ± 5 mm), pielāgojot ūdens patēriņu, attiecīgi sajaucot ar cementa materiāliem (desulfurizācijas ģipsis + cements) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ celulozes ēteris (HPMC-20 000); Papildus fiksējot celulozes ētera devu līdz 1‰, tiek izvēlēti HPMC-20 000, HPMC-40 000, HPMC-75 000 un HPMC-100 000 hidroksipropilmetilcelulozes ēteri ar atšķirīgu molekulmasu (atbilstošie skaitļi ir attiecīgi H2, H4, H7,5 un H10), lai pētītu celulozes ētera devu un molekulmasu (viskozitātes vērtību). Tiek apspriesta izmaiņu ietekme uz ģipša bāzes pašizlīdzinošās javas īpašībām, kā arī abu ietekme uz desulfurizētā ģipša pašizlīdzinošās javas maisījuma plūstamību, sacietēšanas laiku un agrīnajām mehāniskajām īpašībām. Konkrētā testa metode tiek veikta saskaņā ar GB/T 17669.3-1999 “Būvģipša mehānisko īpašību noteikšana” prasībām.
Hidratācijas siltuma testu veic, izmantojot tukšu desulfurizēta ģipša paraugu un paraugus ar celulozes ētera saturu attiecīgi 0,5‰ un 3‰, un izmantotais instruments ir TA-AIR tipa hidratācijas siltuma testeris.
2. Rezultāti un analīze
2.1 Celulozes ētera satura ietekme uz javas pamatīpašībām
Palielinoties javas saturam, ievērojami uzlabojas javas iestrādājamība un kohēzija, ievērojami samazinās plūstamības zudums laika gaitā, un konstrukcijas veiktspēja ir izcilāka, sacietējušajai javai nav delaminācijas fenomena, un virsmas gludums, gludums un estētika ir ievērojami uzlabojusies. Vienlaikus ievērojami palielinājās javas ūdens patēriņš, lai sasniegtu tādu pašu plūstamību. Pie 5‰ ūdens patēriņš palielinājās par 102%, un galīgais sacietēšanas laiks pagarinājās par 100 minūtēm, kas ir 2,5 reizes ilgāk nekā tukšajam paraugam. Javas agrīnās mehāniskās īpašības ievērojami samazinājās, palielinoties celulozes ētera saturam. Pie 5‰ celulozes ētera satura 24 stundu lieces izturība un spiedes izturība samazinājās attiecīgi līdz 18,75% un 11,29% no tukšā parauga. Spiedes izturība ir attiecīgi 39,47% un 23,45% no tukšā parauga. Jāatzīmē, ka, palielinoties ūdeni aizturošas vielas daudzumam, ievērojami samazinājās arī javas tilpuma blīvums no 2069 kg/m3 pie 0 līdz 1747 kg/m3 pie 5‰, kas ir samazinājums par 15,56%. Javas blīvums samazinās un porainība palielinās, kas ir viens no iemesliem acīmredzamai javas mehānisko īpašību samazināšanai.
Celulozes ēteris ir nejonu polimērs. Hidroksīlgrupas celulozes ētera ķēdē un skābekļa atomi ētera saitē var savienoties ar ūdens molekulām, veidojot ūdeņraža saites, pārvēršot brīvo ūdeni saistītā ūdenī, tādējādi spēlējot lomu ūdens aizturē. Makroskopiski tas izpaužas kā suspensijas kohēzijas palielināšanās [5]. Suspensijas viskozitātes palielināšanās ne tikai palielinās ūdens patēriņu, bet arī izšķīdušais celulozes ēteris adsorbēsies uz ģipša daļiņu virsmas, kavējot hidratācijas reakciju un pagarinot sacietēšanas laiku; maisīšanas procesā veidosies arī liels skaits gaisa burbuļu. Javai sacietējot, veidosies tukšumi, kas galu galā samazinās javas izturību. Visaptveroši ņemot vērā javas maisījuma vienpusējo ūdens patēriņu, konstrukcijas veiktspēju, sacietēšanas laiku un mehāniskās īpašības, kā arī vēlāk izturību utt., celulozes ētera saturs desulfurizētā ģipša bāzes pašizlīdzinošajā javā nedrīkst pārsniegt 1‰.
2.2 Celulozes ētera molekulmasas ietekme uz javas veiktspēju
Parasti, jo augstāka ir celulozes ētera viskozitāte un smalkāka frakcija, jo labāka ir ūdens aizture un palielinās saķeres stiprība. Tas negatīvi ietekmēs veiktspēju. Tāpēc tika tālāk pārbaudīta dažādu molekulmasu celulozes ēteru ietekme uz ģipša bāzes pašizlīdzinošo javas materiālu pamatīpašībām. Javas ūdens pieprasījums zināmā mērā palielinājās, taču tam nebija acīmredzamas ietekmes uz sacietēšanas laiku un plūstamību. Tajā pašā laikā javas lieces un spiedes stiprības dažādos stāvokļos uzrādīja lejupejošu tendenci, taču šis kritums bija daudz mazāks nekā celulozes ētera satura ietekme uz mehāniskajām īpašībām. Rezumējot, celulozes ētera molekulmasas palielinājumam nav acīmredzamas ietekmes uz javas maisījumu veiktspēju. Ņemot vērā konstrukcijas ērtības, kā desulfurizēta ģipša bāzes pašizlīdzinošie materiāli jāizvēlas zemas viskozitātes un mazas molekulmasas celulozes ēteri.
2.3 Celulozes ētera ietekme uz desulfurizēta ģipša hidratācijas siltumu
Palielinoties celulozes ētera saturam, desulfurizētā ģipša hidratācijas eksotermiskais pīķis pakāpeniski samazinājās, un pīķa pozīcijas laiks nedaudz aizkavējās, savukārt eksotermiskais hidratācijas siltums samazinājās, bet ne ievērojami. Tas parāda, ka celulozes ēteris zināmā mērā var aizkavēt desulfurizētā ģipša hidratācijas ātrumu un hidratācijas pakāpi, tāpēc devai nevajadzētu būt pārāk lielai un tā jākontrolē 1‰ robežās. Var redzēt, ka koloidālā plēve, kas veidojas pēc celulozes ētera saskares ar ūdeni, adsorbējas uz desulfurizētā ģipša daļiņu virsmas, kas samazina ģipša hidratācijas ātrumu pirms 2 stundām. Tajā pašā laikā tā unikālā ūdens saglabāšanas un sabiezināšanas iedarbība aizkavē suspensijas ūdens iztvaikošanu, un disipācija ir labvēlīga desulfurizētā ģipša tālākai hidratācijai vēlākā posmā. Rezumējot, ja tiek kontrolēta atbilstoša deva, celulozes ēterim ir ierobežota ietekme uz paša desulfurizētā ģipša hidratācijas ātrumu un hidratācijas pakāpi. Tajā pašā laikā celulozes ētera satura un molekulmasas palielināšanās ievērojami palielinās suspensijas viskozitāti un uzrādīs lielisku ūdens saglabāšanas veiktspēju. Lai nodrošinātu desulfurizētā ģipša pašizlīdzinošā java plūstamību, ievērojami palielināsies ūdens patēriņš, kas ir saistīts ar javas ilgstošo sacietēšanas laiku. Galvenais mehānisko īpašību samazināšanās iemesls.
3. Secinājums
(1) Ja kā kontroles indeksu izmanto plūstamību, palielinoties celulozes ētera saturam, desulfurizētas ģipša bāzes pašizlīdzinošās javas sacietēšanas laiks ievērojami pagarinās un mehāniskās īpašības ievērojami samazinās; salīdzinot ar celulozes ētera molekulmasas saturu, palielinājumam ir maza ietekme uz iepriekš minētajām javas īpašībām. Kopumā celulozes ēteris jāizvēlas ar mazu molekulmasu (viskozitātes vērtība mazāka par 20 000 Pa·s), un deva jākontrolē 1 ‰ robežās no cementa materiāla.
(2) Desulfurizēta ģipša hidratācijas siltuma testa rezultāti liecina, ka šī testa ietvaros celulozes ēterim ir ierobežota ietekme uz desulfurizēta ģipša hidratācijas ātrumu un hidratācijas procesu. Ūdens patēriņa palielināšanās un tilpuma blīvuma samazināšanās ir galvenie iemesli desulfurizēta ģipša javas mehānisko īpašību samazināšanās.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 8. maijs