Odsírený sadrovec je spalinový plyn vznikajúci spaľovaním palív obsahujúcich síru (uhlie, ropa), priemyselného tuhého odpadu vznikajúceho počas procesu čistenia odsirením a hemihydrátu sadrovca (chemický vzorec CaSO4·0,5H2O), ktorého vlastnosti sú porovnateľné s vlastnosťami prírodného stavebného sadrovca. Preto existuje čoraz viac výskumov a aplikácií použitia odsíreného sadrovca namiesto prírodného sadrovca na výrobu samonivelačných materiálov. Organické polymérne prísady, ako sú činidlá na redukciu vody, vodozadržiavacie činidlá a spomaľovače tuhnutia, sú základnými funkčnými zložkami v zložení samonivelačných maltových materiálov. Interakcia a mechanizmus týchto dvoch látok s cementovými materiálmi sú otázky, ktoré si zaslúžia pozornosť. Vzhľadom na charakteristiky procesu tvorby je jemnosť odsíreného sadrovca malá (veľkosť častíc je prevažne rozložená medzi 40 a 60 μm) a gradient prášku je neprimeraný, takže reologické vlastnosti odsíreného sadrovca sú slabé a maltová suspenzia, ktorá sa s ním pripravuje, sa často ľahšie oddeľuje, stratifikuje a krváca. Éter celulózy je najčastejšie používanou prísadou do malty a jej kombinované použitie s činidlom na redukciu vody je dôležitou zárukou dosiahnutia komplexného výkonu samonivelačných materiálov na báze odsírených sadrovcov, ako sú stavebné vlastnosti a neskôr mechanické vlastnosti a trvanlivosť.
V tejto práci sa ako kontrolný index používa hodnota tekutosti (stupeň roztekania 145 mm ± 5 mm), pričom sa zameriavame na vplyv obsahu éteru celulózy a molekulovej hmotnosti (hodnoty viskozity) na spotrebu vody samonivelačných materiálov na báze odsírených sadrovcov, stratu tekutosti v priebehu času a koaguláciu. Zákon vplyvu základných vlastností, ako sú čas a skoré mechanické vlastnosti; zároveň sa testuje zákon vplyvu éteru celulózy na uvoľňovanie tepla a rýchlosť uvoľňovania tepla pri hydratácii odsírených sadrovcov, analyzuje sa jeho vplyv na proces hydratácie odsírených sadrovcov a najprv sa diskutuje o kompatibilite tohto typu prísady s gélovým systémom odsírených sadrovcov.
1. Suroviny a testovacie metódy
1.1 Suroviny
Sadrový prášok: odsírený sadrový prášok vyrobený spoločnosťou v Tangshan, ktorého hlavným minerálnym zložením je hemihydrát sadry, jeho chemické zloženie je uvedené v tabuľke 1 a jeho fyzikálne vlastnosti sú uvedené v tabuľke 2.
obrázok
obrázok
Prísady zahŕňajú: éter celulózy (hydroxypropylmetylcelulóza, skrátene HPMC); superplastifikátor WR; odpeňovač B-1; redispergovateľný latexový prášok EVA S-05, pričom všetky sú komerčne dostupné.
Kamenivo: prírodný riečny piesok, vlastnoručne vyrobený jemný piesok preosiaty cez sito s veľkosťou oka 0,6 mm.
1.2 Skúšobná metóda
Fixná odsirená sadra: piesok:voda = 1:0,5:0,45, vhodné množstvo ďalších prísad, tekutosť ako kontrolný index (expanzia 145 mm ± 5 mm), úpravou spotreby vody, zmiešaná s cementovými materiálmi (odsirená sadra + cement) 0, 0,5 ‰, 1,0 ‰, 2,0 ‰, 3,0 ‰ éter celulózy (HPMC-20 000); Ďalej sa stanoví dávkovanie éteru celulózy na 1 ‰, zvolia sa hydroxypropylmetylcelulózové étery HPMC-20 000, HPMC-40 000, HPMC-75 000 a HPMC-100 000 s rôznymi molekulovými hmotnosťami (zodpovedajúce čísla sú H2, H4, H7,5 a H10), aby sa študovalo dávkovanie a molekulová hmotnosť (hodnota viskozity) éteru celulózy. Diskutuje sa o vplyve zmien na vlastnosti samonivelačnej malty na báze sadry a o vplyve oboch faktorov na tekutosť, čas tuhnutia a počiatočné mechanické vlastnosti zmesi samonivelačnej malty z odsírenej sadry. Špecifická skúšobná metóda sa vykonáva v súlade s požiadavkami normy GB/T 17669.3-1999 „Stanovenie mechanických vlastností stavebnej sadry“.
Skúška hydratačného tepla sa vykonáva s použitím slepej vzorky odsírené sadry a vzoriek s obsahom éteru celulózy 0,5 ‰ a 3 ‰ a použitým prístrojom je tester hydratačného tepla typu TA-AIR.
2. Výsledky a analýza
2.1 Vplyv obsahu éteru celulózy na základné vlastnosti malty
So zvyšujúcim sa obsahom sa výrazne zlepšuje spracovateľnosť a súdržnosť malty, výrazne sa znižuje strata tekutosti v priebehu času a stavebné vlastnosti sú vynikajúce. Vytvrdená malta nedochádza k delaminácii a výrazne sa zlepšuje hladkosť, hladkosť a estetika povrchu. Zároveň sa výrazne zvyšuje spotreba vody malty na dosiahnutie rovnakej tekutosti. Pri 5 ‰ sa spotreba vody zvýšila o 102 % a konečný čas tuhnutia sa predĺžil o 100 minút, čo bolo 2,5-násobok oproti slepej vzorke. Počiatočné mechanické vlastnosti malty sa so zvyšujúcim sa obsahom éteru celulózy výrazne znižovali. Pri obsahu éteru celulózy 5 ‰ sa 24-hodinová pevnosť v ohybe a pevnosť v tlaku znížila na 18,75 % a 11,29 % slepej vzorky. Pevnosť v tlaku je 39,47 % a 23,45 % slepej vzorky. Za zmienku stojí, že so zvyšujúcim sa množstvom vodozadržiavacieho činidla sa výrazne znížila aj objemová hmotnosť malty, z 2069 kg/m3 pri 0 na 1747 kg/m3 pri 5 ‰, čo predstavuje pokles o 15,56 %. Hustota malty sa znižuje a pórovitosť sa zvyšuje, čo je jeden z dôvodov zjavného poklesu mechanických vlastností malty.
Éter celulózy je neiónový polymér. Hydroxylové skupiny na reťazci éteru celulózy a atómy kyslíka na éterovej väzbe sa môžu spájať s molekulami vody za vzniku vodíkových väzieb, čím sa voľná voda premieňa na viazanú vodu, a tým sa podieľa na zadržiavaní vody. Makroskopicky sa to prejavuje ako zvýšenie súdržnosti suspenzie [5]. Zvýšenie viskozity suspenzie nielenže zvýši spotrebu vody, ale rozpustený éter celulózy sa tiež adsorbuje na povrchu častíc sadry, čím sa spomalí hydratačná reakcia a predlží sa čas tuhnutia; počas miešania sa tiež zavedie veľké množstvo vzduchových bublín. Pri tuhnutí malty sa vytvoria dutiny, čo nakoniec zníži jej pevnosť. Pri komplexnom zohľadnení jednostrannej spotreby vody v maltovej zmesi, stavebných vlastností, času tuhnutia a mechanických vlastností a neskoršej trvanlivosti atď. by obsah éteru celulózy v samonivelačnej malte na báze odsírených sadrovcov nemal prekročiť 1 ‰.
2.2 Vplyv molekulovej hmotnosti éteru celulózy na vlastnosti malty
Zvyčajne platí, že čím vyššia je viskozita a čím jemnejšia je jemnosť éteru celulózy, tým lepšia je retencia vody a zvyšuje sa pevnosť spoja. Výkon bude negatívne ovplyvnený. Preto bol ďalej testovaný vplyv éterov celulózy s rôznymi molekulovými hmotnosťami na základné vlastnosti samonivelačných maltových materiálov na báze sadry. Spotreba vody malty sa do určitej miery zvýšila, ale nemala zjavný vplyv na čas tuhnutia a tekutosť. Zároveň ohybová a tlaková pevnosť malty v rôznych stavoch vykazovala klesajúci trend, ale pokles bol oveľa menší ako vplyv obsahu éteru celulózy na mechanické vlastnosti. Stručne povedané, zvýšenie molekulovej hmotnosti éteru celulózy nemá žiadny zjavný vplyv na výkon maltových zmesí. Vzhľadom na pohodlie pri konštrukcii by sa ako samonivelačné materiály na báze odsírených sadrovcov mali voliť étery celulózy s nízkou viskozitou a nízkou molekulovou hmotnosťou.
2.3 Vplyv éteru celulózy na hydratačné teplo odsírené sadry
So zvyšujúcim sa obsahom éteru celulózy sa exotermický pík hydratácie odsírené sadry postupne znižoval a čas dosiahnutia píku sa mierne oneskoroval, zatiaľ čo exotermické hydratačné teplo sa znižovalo, ale nie zjavne. To ukazuje, že éter celulózy môže do určitej miery spomaliť rýchlosť hydratácie a stupeň hydratácie odsírené sadry, takže dávkovanie by nemalo byť príliš veľké a malo by sa kontrolovať v rozmedzí 1 ‰. Je zrejmé, že koloidný film vytvorený po stretnutí éteru celulózy s vodou sa adsorbuje na povrchu častíc odsírené sadry, čo znižuje rýchlosť hydratácie sadry skôr ako uplynie 2 hodín. Zároveň jeho jedinečný účinok zadržiavania a zahusťovania vody oneskoruje odparovanie vody z suspenzie a jej disipácia je prospešná pre ďalšiu hydratáciu odsírené sadry v neskoršej fáze. Stručne povedané, pri správnom dávkovaní má éter celulózy obmedzený vplyv na rýchlosť hydratácie a stupeň hydratácie samotnej odsírené sadry. Zároveň zvýšenie obsahu éteru celulózy a molekulovej hmotnosti výrazne zvýši viskozitu suspenzie a vykazuje vynikajúcu schopnosť zadržiavať vodu. Aby sa zabezpečila tekutosť odsírnej sadrovej samonivelačnej malty, spotreba vody sa výrazne zvýši, čo je spôsobené predĺženou dobou tuhnutia malty. Hlavným dôvodom je pokles mechanických vlastností.
3. Záver
(1) Ak sa ako kontrolný index použije tekutosť, so zvyšujúcim sa obsahom éteru celulózy sa výrazne predlžuje čas tuhnutia samonivelačnej malty na báze odsírených sadrovcov a výrazne sa znižujú mechanické vlastnosti; v porovnaní s obsahom má zvýšenie molekulovej hmotnosti éteru celulózy malý vplyv na vyššie uvedené vlastnosti malty. Z komplexného hľadiska by sa mal éter celulózy voliť s malou molekulovou hmotnosťou (hodnota viskozity nižšia ako 20 000 Pa·s) a dávkovanie by sa malo kontrolovať v rozmedzí 1 ‰ cementového materiálu.
(2) Výsledky skúšky hydratačného tepla odsírené sadry ukazujú, že v rámci tejto skúšky má éter celulózy obmedzený vplyv na rýchlosť hydratácie a proces hydratácie odsírené sadry. Zvýšenie spotreby vody a zníženie objemovej hmotnosti sú hlavnými dôvodmi zníženia mechanických vlastností malty na báze odsírenej sadry.
Čas uverejnenia: 8. mája 2023