Десульфурированный гипс — это промышленный побочный продукт, получаемый путем десульфуризации и очистки дымовых газов, образующихся после сжигания серосодержащего топлива, с помощью суспензии мелкодисперсной извести или известнякового порошка. Его химический состав аналогичен составу природного дигидратного гипса, в основном CaSO4·2H2O. В настоящее время в нашей стране по-прежнему преобладает угольная энергетика, и выбросы SO2 при сжигании угля в процессе тепловой энергетики составляют более 50% годовых выбросов страны. Большое количество выбросов диоксида серы вызывает серьезное загрязнение окружающей среды. Использование технологии десульфуризации дымовых газов для получения десульфурированного гипса является важной мерой для решения проблем технологического развития отраслей, связанных с угольной промышленностью. Согласно неполным статистическим данным, выбросы влажного обессеренного гипса в нашей стране превышают 90 миллионов тонн в год, а основным методом переработки обессеренного гипса является его складирование, что не только занимает землю, но и приводит к огромным потерям ресурсов.
Гипс обладает такими свойствами, как малый вес, шумоподавление, огнестойкость, теплоизоляция и т.д. Он может использоваться в производстве цемента, строительном гипсе, отделочных работах и других областях. В настоящее время многие ученые проводят исследования штукатурных материалов. Исследования показывают, что штукатурный материал обладает микрорасширением, хорошей удобоукладываемостью и пластичностью и может заменить традиционные штукатурные материалы для внутренней отделки стен. Исследования Сюй Цзяньцзюня и других показали, что обессеренный гипс может использоваться для изготовления легких стеновых материалов. Исследования Е Бэйхуна и других показали, что штукатурный гипс, полученный из обессеренного гипса, может использоваться для оштукатуривания внутренней стороны наружных стен, внутренних перегородок и потолков, и может решить распространенные проблемы качества, такие как расслоение и растрескивание традиционного штукатурного раствора. Легкий штукатурный гипс — это новый тип экологически чистого штукатурного материала. Он изготавливается из полугидрата гипса в качестве основного цементирующего материала с добавлением легких заполнителей и добавок. По сравнению с традиционными цементными штукатурными материалами, он не склонен к растрескиванию, обладает хорошей адгезией, хорошей усадкой, экологичен и безопасен для окружающей среды. Использование обессеренного гипса для производства полугидрата гипса не только решает проблему нехватки природных строительных гипсовых ресурсов, но и обеспечивает рациональное использование обессеренного гипса и способствует защите окружающей среды. Поэтому, на основе исследования обессеренного гипса, в данной работе проведены испытания времени схватывания, прочности на изгиб и прочности на сжатие, изучены факторы, влияющие на характеристики легкого штукатурного раствора на основе обессеренного гипса, и предоставлена теоретическая основа для разработки легкого штукатурного раствора на основе обессеренного гипса.
1 эксперимент
1.1 Сырье
Порошок десульфурированного гипса: полугидрат гипса, полученный и прокаленный по технологии десульфуризации дымовых газов; его основные свойства приведены в таблице 1. Легкий заполнитель: используются стекловидные микрогранулы; его основные свойства приведены в таблице 2. Стекловидные микрогранулы добавляются в пропорциях 4%, 8%, 12% и 16% от массового соотношения легкого оштукатуренного десульфурированного гипсового раствора.
Замедлитель: используется цитрат натрия, химически чистый реагент, цитрат натрия рассчитывается в весовом соотношении к легкому гипсовому раствору для обессеривания, соотношение компонентов составляет 0, 0,1%, 0,2%, 0,3%.
Эфир целлюлозы: используется гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ), вязкость 400, ГПМЦ рассчитывается по весовому соотношению легкого оштукатуренного десульфурированного гипсового раствора, а соотношение компонентов смеси составляет 0, 0,1%, 0,2%, 0,4%.
1.2 Метод испытания
Расход воды и время схватывания гипсовой штукатурки стандартной консистенции с добавлением сульфида относятся к GB/T17669.4-1999 «Определение физических свойств строительной гипсовой штукатурки», а время схватывания легкой гипсовой штукатурки с добавлением сульфида относится к GB/T 28627-2012 «Штукатурка гипсом».
Прочность на изгиб и сжатие обессеренного гипса определяли в соответствии с GB/T9776-2008 «Строительный гипс». Образцы размером 40 мм × 40 мм × 160 мм формовали, измеряли прочность через 2 часа и прочность в сухом состоянии. Прочность на изгиб и сжатие легкого оштукатуренного обессеренного гипсового раствора определяли в соответствии с GB/T 28627-2012 «Штукатурный гипс». Прочность при естественном твердении измеряли через 1 день и через 28 дней.
2. Результаты и обсуждение
2.1 Влияние содержания гипсового порошка на механические свойства легкого гипса, полученного методом десульфуризации.
Общее количество гипсового порошка, известнякового порошка и легкого заполнителя составляет 100%, а количество фиксированного легкого заполнителя и добавок остается неизменным. При количестве гипсового порошка 60%, 70%, 80% и 90% десульфуризация влияет на результаты испытаний на прочность при изгибе и сжатии гипсового раствора.
Прочность на изгиб и прочность на сжатие легкого гипсового раствора, оштукатуренного обессеренным гипсом, увеличиваются с возрастом, что указывает на то, что степень гидратации гипса становится более достаточной с течением времени. С увеличением количества обессеренного гипсового порошка прочность на изгиб и прочность на сжатие легкого гипсового раствора в целом демонстрировали тенденцию к увеличению, но увеличение было незначительным, и особенно заметно это было на примере прочности на сжатие через 28 дней. Через 1 день прочность на изгиб гипсового порошка, смешанного с 90% порошка, увеличилась на 10,3% по сравнению с гипсовым порошком, смешанным с 60%, а соответствующая прочность на сжатие увеличилась на 10,1%. Через 28 дней прочность на изгиб гипсового порошка, смешанного с 90% порошка, увеличилась на 8,8% по сравнению с гипсовым порошком, смешанным с 60%, а соответствующая прочность на сжатие увеличилась на 2,6%. В заключение можно сказать, что количество гипсового порошка оказывает большее влияние на прочность на изгиб, чем на прочность на сжатие.
2.2 Влияние содержания легкого заполнителя на механические свойства легкого оштукатуренного обессеренного гипса
Общее количество гипсового порошка, известнякового порошка и легкого заполнителя составляет 100%, а количество фиксированного гипсового порошка и добавок остается неизменным. При количестве стекловидных микрогранул 4%, 8%, 12% и 16% легкие штукатурные растворы демонстрируют результаты испытаний на изгиб и сжатие.
В том же возрасте прочность на изгиб и прочность на сжатие легкого гипсового раствора, оштукатуренного обессеренным гипсом, снижались с увеличением содержания стекловидных микрогранул. Это объясняется тем, что большинство стекловидных микрогранул имеют полую структуру и обладают низкой прочностью, что снижает прочность на изгиб и сжатие легкого гипсового раствора. В возрасте 1 дня прочность на изгиб раствора с 16% содержанием гипсового порошка снизилась на 35,3% по сравнению с раствором с 4% содержанием гипсового порошка, а соответствующая прочность на сжатие снизилась на 16,3%. В возрасте 28 дней прочность на изгиб раствора с 16% содержанием гипсового порошка снизилась на 24,6% по сравнению с раствором с 4% содержанием гипсового порошка, а соответствующая прочность на сжатие снизилась всего на 6,0%. В заключение можно сказать, что влияние содержания стекловидных микрогранул на прочность при изгибе сильнее, чем на прочность при сжатии.
2.3 Влияние содержания замедлителя на время схватывания легкой оштукатуренной обессеренной гипсовой смеси
Общая дозировка гипсового порошка, известнякового порошка и легкого заполнителя составляет 100%, а дозировка фиксированного гипсового порошка, известнякового порошка, легкого заполнителя и целлюлозного эфира остается неизменной. При дозировке цитрата натрия 0, 0,1%, 0,2%, 0,3 % время схватывания легкого оштукатуренного раствора из обессеренного гипса.
Начальное и конечное время схватывания легкого оштукатуренного раствора из обессеренного гипса увеличивается с увеличением содержания цитрата натрия, однако увеличение времени схватывания незначительно. При содержании цитрата натрия 0,3% начальное время схватывания увеличивается на 28 минут, а конечное — на 33 минуты. Увеличение времени схватывания может быть связано с большой площадью поверхности обессеренного гипса, которая может поглощать замедлитель вокруг частиц гипса, тем самым снижая скорость растворения гипса и подавляя его кристаллизацию, что приводит к неспособности гипсовой суспензии сформировать прочную структурную систему. Это увеличивает время схватывания гипса.
2.4 Влияние содержания эфира целлюлозы на механические свойства легкого оштукатуренного обессеренного гипса
Общая дозировка гипсового порошка, известнякового порошка и легкого заполнителя составляет 100%, а дозировка фиксированного гипсового порошка, известнякового порошка, легкого заполнителя и замедлителя остается неизменной. При дозировке гидроксипропилметилцеллюлозы 0, 0,1%, 0,2% и 0,4% результаты прочности на изгиб и сжатие легкого оштукатуренного десульфурированного гипсового раствора.
В возрасте 1 дня прочность на изгиб легкого оштукатуренного гипсового раствора сначала увеличивалась, а затем уменьшалась с увеличением содержания гидроксипропилметилцеллюлозы; в возрасте 28 дней прочность на изгиб легкого оштукатуренного гипсового раствора с увеличением содержания гидроксипропилметилцеллюлозы демонстрировала тенденцию сначала к уменьшению, затем к увеличению, а затем к уменьшению. При содержании гидроксипропилметилцеллюлозы 0,2% прочность на изгиб достигает максимума и превышает соответствующую прочность при содержании целлюлозы 0. Независимо от возраста (1 или 28 дней), прочность на сжатие легкого оштукатуренного гипсового раствора уменьшается с увеличением содержания гидроксипропилметилцеллюлозы, причем соответствующая тенденция к снижению более выражена в возрасте 28 дней. Это объясняется тем, что эфир целлюлозы обладает водоудерживающим и загущающим действием, а потребность в воде для достижения стандартной консистенции возрастает с увеличением содержания эфира целлюлозы, что приводит к увеличению водоцементного соотношения в структуре суспензии и, следовательно, к снижению прочности гипсового образца.
3. Заключение
(1) Степень гидратации обессеренного гипса становится более достаточной с возрастом. С увеличением содержания порошка обессеренного гипса прочность на изгиб и сжатие легкого гипсового штукатурного материала в целом демонстрирует тенденцию к увеличению, но увеличение незначительное.
(2) С увеличением содержания стекловидных микрогранул прочность на изгиб и прочность на сжатие легкого оштукатуренного десульфурированного гипсового раствора соответственно снижаются, но влияние содержания стекловидных микрогранул на прочность на изгиб больше, чем на прочность на сжатие.
(3) С увеличением содержания цитрата натрия начальное и конечное время схватывания легкого оштукатуренного десульфурированного гипсового раствора увеличивается, но при малом содержании цитрата натрия влияние на время схватывания не является очевидным.
(4) С увеличением содержания гидроксипропилметилцеллюлозы прочность на сжатие легкого оштукатуренного десульфурированного гипсового раствора снижается, но прочность на изгиб сначала увеличивается, а затем уменьшается через 1 день, а через 28 дней наблюдается тенденция сначала к уменьшению, затем к увеличению, а затем к уменьшению.
Дата публикации: 02.02.2023