Gipsul de desulfurare este gazul de ardere produs prin arderea combustibililor care conțin sulf (cărbune, petrol), a deșeurilor solide industriale produse în timpul procesului de purificare prin desulfurare și a gipsului hemihidrat (formula chimică CaSO4· 0.5H2O), performanța fiind comparabilă cu cea a gipsului natural de construcție. Prin urmare, există din ce în ce mai multe cercetări și aplicații privind utilizarea gipsului desulfurat în locul gipsului natural pentru producerea de materiale autonivelante. Aditivii polimerici organici, cum ar fi agentul reducător de apă, agentul de reținere a apei și retardatorul, sunt componente funcționale esențiale în compoziția mortarelor autonivelante. Interacțiunea și mecanismul celor două cu materialele cimentoase sunt aspecte care merită atenție. Datorită caracteristicilor procesului de formare, finețea gipsului desulfurat este mică (dimensiunea particulelor este distribuită în principal între 40 și 60 μm), iar gradația pulberii este nerezonabilă, astfel încât proprietățile reologice ale gipsului desulfurat sunt slabe, iar suspensia de mortar preparată cu acesta are adesea o segregare, o stratificare și o sângerare mai ușoară. Eterul de celuloză este cel mai frecvent utilizat adaos în mortar, iar utilizarea sa combinată cu un agent reducător de apă este o garanție importantă pentru a realiza performanța completă a materialelor autonivelante pe bază de gips desulfurat, cum ar fi performanța constructivă și, ulterior, performanța mecanică și de durabilitate.
În această lucrare, valoarea fluidității este utilizată ca indice de control (grad de dispersie 145 mm±5 mm), concentrându-se pe impactul conținutului de eter de celuloză și al greutății moleculare (valoarea vâscozității) asupra consumului de apă al materialelor autonivelante pe bază de gips desulfurat, pierderea fluidității în timp și coagularea. Legea influenței proprietăților de bază, cum ar fi timpul și proprietățile mecanice inițiale; în același timp, se testează legea influenței eterului de celuloză asupra eliberării de căldură și a ratei de eliberare a căldurii la hidratarea gipsului desulfurat, se analizează influența acestuia asupra procesului de hidratare a gipsului desulfurat și se discută inițial compatibilitatea acestui tip de amestec cu sistemul de gelificare a gipsului desulfurat.
1. Materii prime și metode de testare
1.1 Materii prime
Pulbere de gips: pulbere de gips desulfurat produsă de o companie din Tangshan, principala compoziție minerală fiind gipsul hemihidrat, compoziția sa chimică este prezentată în Tabelul 1, iar proprietățile sale fizice sunt prezentate în Tabelul 2.
imagine
imagine
Amestecurile includ: eter de celuloză (hidroxipropilmetilceluloză, pe scurt HPMC); superplastifiant WR; antispumant B-1; pulbere de latex redispersabilă EVA S-05, toate fiind disponibile comercial.
Agregat: nisip natural de râu, nisip fin fabricat manual, cernut printr-o sită de 0,6 mm.
1.2 Metoda de testare
Gips de desulfurare fix: nisip: apă = 1:0,5:0,45, cantitate corespunzătoare de alte adaosuri, fluiditatea ca indice de control (expansiune 145 mm ± 5 mm), prin ajustarea consumului de apă, respectiv amestecat cu materiale cimentoase (gips de desulfurare + ciment) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ eter de celuloză (HPMC-20.000); Pentru a fixa în continuare dozajul de eter de celuloză la 1‰, se aleg eteri de hidroxipropil metilceluloză HPMC-20.000, HPMC-40.000, HPMC-75.000 și HPMC-100.000 cu greutăți moleculare diferite (numerele corespunzătoare sunt H2, H4, H7,5 și respectiv H10), pentru a studia dozajul și greutatea moleculară (valoarea vâscozității) eterului de celuloză. Se discută impactul modificărilor asupra proprietăților mortarului autonivelant pe bază de gips și influența celor două asupra fluidității, timpului de întărire și proprietăților mecanice inițiale ale amestecului de mortar autonivelant pe bază de gips desulfurat. Metoda specifică de testare se efectuează în conformitate cu cerințele GB/T 17669.3-1999 „Determinarea proprietăților mecanice ale gipsului de construcții”.
Testul de căldură de hidratare se efectuează utilizând o probă martor de gips desulfurat și probe cu un conținut de eter de celuloză de 0,5‰ și respectiv 3‰, iar instrumentul utilizat este un tester de căldură de hidratare de tip TA-AIR.
2. Rezultate și analiză
2.1 Efectul conținutului de eter de celuloză asupra proprietăților de bază ale mortarului
Odată cu creșterea conținutului, lucrabilitatea și coeziunea mortarului sunt îmbunătățite semnificativ, pierderea de fluiditate în timp este redusă semnificativ, iar performanța constructivă este excelentă, mortarul întărit nu prezintă fenomene de delaminare, iar netezimea, netezimea și estetica suprafeței au fost mult îmbunătățite. În același timp, consumul de apă al mortarului pentru a obține aceeași fluiditate a crescut semnificativ. La 5‰, consumul de apă a crescut cu 102%, iar timpul de priză finală a fost prelungit cu 100 de minute, ceea ce a fost de 2,5 ori mai mare decât cel al probei martor. Proprietățile mecanice inițiale ale mortarului au scăzut semnificativ odată cu creșterea conținutului de eter de celuloză. Când conținutul de eter de celuloză a fost de 5‰, rezistența la încovoiere și rezistența la compresiune la 24 de ore au scăzut la 18,75%, respectiv 11,29% din proba martor. Rezistența la compresiune este de 39,47%, respectiv 23,45% din proba martor. Este de remarcat faptul că odată cu creșterea cantității de agent de reținere a apei, densitatea volumetrică a mortarului a scăzut și ea semnificativ, de la 2069 kg/m3 la 0 la 1747 kg/m3 la 5‰, o scădere de 15,56%. Densitatea mortarului scade, iar porozitatea crește, acesta fiind unul dintre motivele scăderii evidente a proprietăților mecanice ale mortarului.
Eterul de celuloză este un polimer neionic. Grupările hidroxil de pe lanțul eteric de celuloză și atomii de oxigen de pe legătura eterică se pot combina cu moleculele de apă pentru a forma legături de hidrogen, transformând apa liberă în apă legată, jucând astfel un rol în retenția apei. Macroscopic, aceasta se manifestă ca o creștere a coeziunii suspensiei [5]. Creșterea vâscozității suspensiei nu numai că va crește consumul de apă, dar și eterul de celuloză dizolvat va fi adsorbit pe suprafața particulelor de gips, împiedicând reacția de hidratare și prelungind timpul de priză; în timpul procesului de amestecare, se va introduce și un număr mare de bule de aer. Pe măsură ce mortarul se întărește, se vor forma goluri, reducând în cele din urmă rezistența mortarului. Având în vedere consumul unilateral de apă al amestecului de mortar, performanța constructivă, timpul de priză și proprietățile mecanice, precum și durabilitatea ulterioară etc., conținutul de eter de celuloză în mortarul autonivelant pe bază de gips desulfurat nu trebuie să depășească 1‰.
2.2 Efectul greutății moleculare a eterului de celuloză asupra performanței mortarului
De obicei, cu cât vâscozitatea și finețea eterului de celuloză sunt mai mari, cu atât retenția de apă este mai bună și rezistența la lipire crește. Performanța acestora va fi afectată negativ. Prin urmare, influența eterilor de celuloză cu greutăți moleculare diferite asupra proprietăților de bază ale mortarelor autonivelante pe bază de gips a fost testată în continuare. Necesarul de apă al mortarului a crescut într-o oarecare măsură, dar nu a avut un efect evident asupra timpului de întărire și a fluidității. În același timp, rezistențele la încovoiere și compresiune ale mortarului în diferite stări au arătat o tendință descendentă, însă scăderea a fost mult mai mică decât influența conținutului de eter de celuloză asupra proprietăților mecanice. În concluzie, creșterea greutății moleculare a eterului de celuloză nu are un efect evident asupra performanței amestecurilor de mortar. Având în vedere comoditatea construcției, eterii de celuloză cu vâscozitate scăzută și greutate moleculară mică ar trebui selectați ca materiale autonivelante pe bază de gips desulfurat.
2.3 Efectul eterului de celuloză asupra căldurii de hidratare a gipsului desulfurat
Odată cu creșterea conținutului de eter de celuloză, vârful exotermic de hidratare al gipsului desulfurat a scăzut treptat, iar timpul de atingere a vârfului a fost ușor întârziat, în timp ce căldura exotermică de hidratare a scăzut, dar nu în mod evident. Acest lucru arată că eterul de celuloză poate întârzia într-o anumită măsură rata de hidratare și gradul de hidratare ale gipsului desulfurat, așadar doza nu trebuie să fie prea mare și trebuie controlată în limita a 1‰. Se poate observa că pelicula coloidală formată după ce eterul de celuloză întâlnește apa este adsorbită pe suprafața particulelor de gips desulfurat, ceea ce reduce rata de hidratare a gipsului înainte de 2 ore. În același timp, efectele sale unice de retenție a apei și de îngroșare întârzie evaporarea apei din suspensie, iar disiparea este benefică pentru hidratarea ulterioară a gipsului desulfurat în etapa ulterioară. Pe scurt, atunci când doza adecvată este controlată, eterul de celuloză are o influență limitată asupra ratei de hidratare și a gradului de hidratare a gipsului desulfurat în sine. În același timp, creșterea conținutului de eter de celuloză și a greutății moleculare va crește semnificativ vâscozitatea suspensiei și va demonstra o performanță excelentă de retenție a apei. Pentru a asigura fluiditatea mortarului autonivelant pe bază de gips desulfurat, consumul de apă va crește semnificativ, ceea ce se datorează timpului prelungit de întărire al mortarului. Principalul motiv pentru scăderea proprietăților mecanice.
3. Concluzie
(1) Când fluiditatea este utilizată ca indice de control, odată cu creșterea conținutului de eter de celuloză, timpul de întărire al mortarului autonivelant pe bază de gips desulfurat este semnificativ prelungit, iar proprietățile mecanice sunt semnificativ reduse; în comparație cu conținutul, creșterea greutății moleculare a eterului de celuloză are un efect redus asupra proprietăților mortarului menționate mai sus. Având în vedere toate aspectele, eterul de celuloză trebuie selectat cu o greutate moleculară mică (valoare a vâscozității mai mică de 20 000 Pa·s), iar dozajul trebuie controlat în limita a 1‰ față de materialul cimentos.
(2) Rezultatele testelor privind căldura de hidratare a gipsului desulfurat arată că, în cadrul acestui test, eterul de celuloză are o influență limitată asupra ratei de hidratare și a procesului de hidratare a gipsului desulfurat. Creșterea consumului de apă și scăderea densității volumetrice sunt principalele motive pentru scăderea proprietăților mecanice ale mortarului pe bază de gips desulfurat.
Data publicării: 08 mai 2023