Gips odsiarczający to gaz spalinowy powstający w wyniku spalania paliw zawierających siarkę (węgiel, ropa naftowa), stałych odpadów przemysłowych powstających w procesie oczyszczania odsiarczającego oraz gipsu półwodnego (wzór chemiczny CaSO4·0,5H2O), którego wydajność jest porównywalna z wydajnością naturalnego gipsu budowlanego. W związku z tym coraz więcej badań i zastosowań dotyczy wykorzystania gipsu odsiarczonego zamiast gipsu naturalnego do produkcji mas samopoziomujących. Organiczne domieszki polimerowe, takie jak reduktor wody, środek zatrzymujący wodę i opóźniacz wiązania, są niezbędnymi składnikami funkcjonalnymi w składzie zapraw samopoziomujących. Interakcja i mechanizm tych dwóch substancji z materiałami cementowymi to kwestie warte uwagi. Ze względu na specyfikę procesu formowania, stopień rozdrobnienia odsiarczonego gipsu jest niewielki (wielkość cząstek mieści się głównie w przedziale 40–60 μm), a gradacja proszku jest niewystarczająca. W związku z tym właściwości reologiczne odsiarczonego gipsu są słabe, a zaprawa zaprawowa przygotowana z jego użyciem jest często łatwiejsza do rozwarstwienia, rozwarstwienia i wyciekania. Eter celulozowy jest najczęściej stosowaną domieszką w zaprawach, a jego połączenie z reduktorem zawartości wody stanowi ważną gwarancję uzyskania kompleksowych właściwości samopoziomujących materiałów na bazie odsiarczonego gipsu, takich jak właściwości konstrukcyjne, a następnie właściwości mechaniczne i trwałość.
W tym artykule wartość płynności jest używana jako wskaźnik kontrolny (stopień rozprowadzania 145 mm ± 5 mm), koncentrując się na wpływie zawartości eteru celulozy i masy cząsteczkowej (wartość lepkości) na zużycie wody przez materiały samopoziomujące na bazie odsiarczonego gipsu, utratę płynności w czasie i koagulację. Prawo wpływu podstawowych właściwości, takich jak czas i wczesne właściwości mechaniczne; jednocześnie przetestuj prawo wpływu eteru celulozy na wydzielanie ciepła i szybkość wydzielania ciepła podczas hydratacji odsiarczonego gipsu, przeanalizuj jego wpływ na proces hydratacji odsiarczonego gipsu i wstępnie omówij ten typ domieszki Zgodność z systemem żelowania odsiarczonego gipsu.
1. Surowce i metody badań
1.1 Surowce
Proszek gipsowy: odsiarczony proszek gipsowy produkowany przez firmę w Tangshan; głównym składem mineralnym jest gips półwodny; jego skład chemiczny przedstawiono w tabeli 1, a jego właściwości fizyczne w tabeli 2.
zdjęcie
zdjęcie
Domieszki obejmują: eter celulozy (hydroksypropylometylocelulozę, w skrócie HPMC); superplastyfikator WR; środek przeciwpieniący B-1; proszek lateksowy redyspergowalny EVA S-05. Wszystkie te substancje są dostępne w handlu.
Kruszywo: naturalny piasek rzeczny, drobny piasek własnej produkcji przesiany przez sito o oczkach 0,6 mm.
1.2 Metoda badania
Stały gips odsiarczający: piasek: woda = 1:0,5:0,45, odpowiednia ilość innych domieszek, płynność jako wskaźnik kontrolny (ekspansja 145 mm ± 5 mm), przez dostosowanie zużycia wody, odpowiednio zmieszany z materiałami cementowymi (gips odsiarczający + cement) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ eter celulozowy (HPMC-20 000); dalej ustal dawkę eteru celulozy na 1‰, wybierz etery hydroksypropylometylocelulozy HPMC-20 000, HPMC-40 000, HPMC-75 000 i HPMC-100 000 o różnych masach cząsteczkowych (odpowiednie liczby to H2, H4, H7,5 i H10), aby zbadać dawkę i masę cząsteczkową (wartość lepkości) eteru celulozy. Omówiono wpływ zmian na właściwości zaprawy samopoziomującej na bazie gipsu oraz wpływ obu na płynność, czas wiązania i wczesne właściwości mechaniczne odsiarczonej mieszanki zaprawy samopoziomującej gipsowej. Konkretna metoda badawcza jest przeprowadzana zgodnie z wymaganiami GB/T 17669.3-1999 „Oznaczanie właściwości mechanicznych gipsu budowlanego”.
Badanie ciepła hydratacji przeprowadza się z użyciem próbki kontrolnej odsiarczonego gipsu oraz próbek o zawartości eteru celulozy wynoszącej odpowiednio 0,5‰ i 3‰. Do badania używa się aparatu do badania ciepła hydratacji typu TA-AIR.
2. Wyniki i analiza
2.1 Wpływ zawartości eteru celulozy na podstawowe właściwości zaprawy
Wraz ze wzrostem zawartości, urabialność i spójność zaprawy ulegają znacznej poprawie, utrata płynności z upływem czasu ulega znacznemu zmniejszeniu, a parametry konstrukcyjne są doskonałe. Utwardzona zaprawa nie ulega rozwarstwieniu, a gładkość powierzchni, gładkość i estetyka uległy znacznej poprawie. Jednocześnie znacząco wzrosło zużycie wody przez zaprawę, niezbędne do uzyskania tej samej płynności. Przy stężeniu 5‰ zużycie wody wzrosło o 102%, a czas wiązania końcowego wydłużył się o 100 min, czyli 2,5-krotnie w porównaniu z próbką ślepą. Wczesne właściwości mechaniczne zaprawy znacznie spadły wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy. Przy stężeniu 5‰, 24-godzinna wytrzymałość na zginanie i wytrzymałość na ściskanie spadły odpowiednio do 18,75% i 11,29% próbki ślepej. Wytrzymałość na ściskanie wynosi odpowiednio 39,47% i 23,45% próbki ślepej. Warto zauważyć, że wraz ze wzrostem ilości środka zatrzymującego wodę, gęstość objętościowa zaprawy również znacząco spadła, z 2069 kg/m³ przy 0‰ do 1747 kg/m³ przy 5‰, co stanowi spadek o 15,56%. Gęstość zaprawy maleje, a porowatość wzrasta, co jest jedną z przyczyn wyraźnego pogorszenia właściwości mechanicznych zaprawy.
Eter celulozy jest polimerem niejonowym. Grupy hydroksylowe w łańcuchu eteru celulozy i atomy tlenu w wiązaniu eterowym mogą łączyć się z cząsteczkami wody, tworząc wiązania wodorowe, przekształcając wolną wodę w wodę związaną, odgrywając w ten sposób rolę w retencji wody. Makroskopowo objawia się to wzrostem spoistości zaprawy [5]. Wzrost lepkości zaprawy nie tylko zwiększy zużycie wody, ale także rozpuszczony eter celulozy będzie adsorbowany na powierzchni cząstek gipsu, utrudniając reakcję hydratacji i wydłużając czas wiązania; podczas procesu mieszania zostanie wprowadzona duża liczba pęcherzyków powietrza. W miarę twardnienia zaprawy utworzą się puste przestrzenie, ostatecznie zmniejszając jej wytrzymałość. Biorąc pod uwagę całościowe zużycie wody przez mieszankę zaprawy, właściwości konstrukcyjne, czas wiązania i właściwości mechaniczne, a także późniejszą trwałość itp., zawartość eteru celulozowego w zaprawie samopoziomującej na bazie odsiarczonego gipsu nie powinna przekraczać 1‰.
2.2 Wpływ masy cząsteczkowej eteru celulozy na właściwości użytkowe zaprawy
Zwykle im wyższa lepkość i drobniejsze rozdrobnienie eteru celulozy, tym lepsza retencja wody i większa wytrzymałość wiązania. Wydajność będzie negatywnie wpływać. Dlatego też, wpływ eterów celulozy o różnych masach cząsteczkowych na podstawowe właściwości zapraw samopoziomujących na bazie gipsu został dodatkowo zbadany. Zapotrzebowanie na wodę zaprawy wzrosło do pewnego stopnia, ale nie miało to oczywistego wpływu na czas wiązania i płynność. Jednocześnie wytrzymałość na zginanie i ściskanie zaprawy w różnych stanach wykazywała tendencję spadkową, ale spadek ten był znacznie mniejszy niż wpływ zawartości eteru celulozy na właściwości mechaniczne. Podsumowując, wzrost masy cząsteczkowej eteru celulozy nie ma oczywistego wpływu na wydajność mieszanek zapraw. Biorąc pod uwagę wygodę konstrukcji, jako odsiarczone materiały samopoziomujące na bazie gipsu należy wybierać eter celulozy o niskiej lepkości i małej masie cząsteczkowej.
2.3 Wpływ eteru celulozy na ciepło hydratacji odsiarczonego gipsu
Wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy, egzotermiczny pik hydratacji odsiarczonego gipsu stopniowo malał, a czas wystąpienia piku był nieznacznie opóźniony, podczas gdy egzotermiczne ciepło hydratacji malało, lecz nie w sposób oczywisty. Pokazuje to, że eter celulozy może opóźniać tempo hydratacji i stopień hydratacji odsiarczonego gipsu do pewnego stopnia, dlatego dawka nie powinna być zbyt duża i powinna być kontrolowana z dokładnością do 1‰. Widać, że film koloidalny utworzony po zetknięciu eteru celulozy z wodą jest adsorbowany na powierzchni cząstek odsiarczonego gipsu, co zmniejsza tempo hydratacji gipsu przed upływem 2 godzin. Jednocześnie jego unikalne właściwości retencji wody i zagęszczania opóźniają parowanie wody z zawiesiny, a rozpraszanie jest korzystne dla dalszej hydratacji odsiarczonego gipsu w późniejszym etapie. Podsumowując, przy odpowiednim dozowaniu, eter celulozowy ma ograniczony wpływ na szybkość hydratacji i stopień hydratacji samego odsiarczonego gipsu. Jednocześnie wzrost zawartości eteru celulozowego i masy cząsteczkowej znacząco zwiększa lepkość zaczynu i wykazuje doskonałe właściwości retencji wody. Aby zapewnić płynność zaprawy samopoziomującej z odsiarczonego gipsu, zużycie wody znacznie wzrasta, co wynika z wydłużonego czasu wiązania zaprawy. Jest to główna przyczyna pogorszenia właściwości mechanicznych.
3. Wnioski
(1) Przy użyciu płynności jako wskaźnika kontrolnego, wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy, czas wiązania zaprawy samopoziomującej na bazie odsiarczonego gipsu ulega znacznemu wydłużeniu, a właściwości mechaniczne ulegają znacznemu pogorszeniu; w porównaniu z zawartością, wzrost masy cząsteczkowej eteru celulozy ma niewielki wpływ na powyższe właściwości zaprawy. Biorąc pod uwagę wszystkie aspekty, eter celulozy powinien mieć małą masę cząsteczkową (wartość lepkości poniżej 20 000 Pa·s), a jego dozowanie powinno być kontrolowane z dokładnością do 1‰ w stosunku do materiału cementowego.
(2) Wyniki badań ciepła hydratacji odsiarczonego gipsu wskazują, że w zakresie niniejszego badania eter celulozy ma ograniczony wpływ na szybkość hydratacji i proces hydratacji odsiarczonego gipsu. Wzrost zużycia wody i spadek gęstości objętościowej to główne przyczyny pogorszenia właściwości mechanicznych zaprawy na bazie odsiarczonego gipsu.
Czas publikacji: 08-05-2023