Razžveplani mavec je dimni plin, ki nastane pri zgorevanju goriv, ki vsebujejo žveplo (premog, nafta), industrijskih trdnih odpadkov, ki nastanejo med postopkom čiščenja z razžveplanjem, in hemihidratnega mavca (kemijska formula CaSO4·0,5H2O), katerega učinkovitost je primerljiva z lastnostmi naravnega gradbenega mavca. Zato je vse več raziskav in aplikacij uporabe razžveplanega mavca namesto naravnega mavca za proizvodnjo samorazlivnih malt. Organski polimerni dodatki, kot so sredstvo za zmanjšanje vode, sredstvo za zadrževanje vode in zaviralec vezanja, so bistvene funkcionalne sestavine v sestavi samorazlivnih maltnih materialov. Interakcija in mehanizem obeh s cementnimi materiali sta vprašanji, vredni pozornosti. Zaradi značilnosti procesa nastajanja je finost razžveplanega mavca majhna (velikost delcev je večinoma porazdeljena med 40 in 60 μm), gradacija prahu pa je nerazumna, zato so reološke lastnosti razžveplanega mavca slabe, maltna zmes, pripravljena z njim, pa je pogosto lažja. Pride do segregacije, stratifikacije in krvavitve. Celulozni eter je najpogosteje uporabljen dodatek v malti, njegova kombinirana uporaba z reduktorjem vode pa je pomembno zagotovilo za doseganje celovite učinkovitosti samonivelirnih materialov na osnovi razžveplanega mavca, kot so gradbena učinkovitost ter kasneje mehanske in trajnostne lastnosti.
V tem članku se kot kontrolni indeks (stopnja raztezanja 145 mm ± 5 mm) uporablja vrednost fluidnosti, s poudarkom na vplivu vsebnosti celuloznega etra in molekulske mase (vrednosti viskoznosti) na porabo vode pri samonivelirnih materialih na osnovi razžveplanega mavca, izgubo fluidnosti sčasoma in koagulacijo. Zakon vpliva osnovnih lastnosti, kot sta čas in zgodnje mehanske lastnosti; hkrati se preizkusi zakon vpliva celuloznega etra na sproščanje toplote in hitrost sproščanja toplote pri hidrataciji razžveplanega mavca, analizira njegov vpliv na proces hidratacije razžveplanega mavca in najprej se obravnava združljivost te vrste primesi z želirnim sistemom razžveplanega mavca.
1. Surovine in preskusne metode
1.1 Surovine
Mavčni prah: razžvepljen mavčni prah, ki ga proizvaja podjetje v Tangshanu, glavna mineralna sestava je hemihidratni mavec, njegova kemična sestava je prikazana v tabeli 1, njegove fizikalne lastnosti pa v tabeli 2.
slika
slika
Med dodatke spadajo: celulozni eter (hidroksipropil metilceluloza, na kratko HPMC); superplastifikator WR; sredstvo za odpravljanje pene B-1; EVA redisperzibilni lateks v prahu S-05, ki so vsi komercialno dostopni.
Agregat: naravni rečni pesek, doma narejen fin pesek, presejan skozi sito z velikostjo luknje 0,6 mm.
1.2 Preskusna metoda
Fiksni razžveplani mavec: pesek: voda = 1:0,5:0,45, ustrezna količina drugih dodatkov, tekočnost kot kontrolni indeks (razteznost 145 mm ± 5 mm), s prilagajanjem porabe vode, zmešano s cementnimi materiali (razžveplani mavec + cement) 0, 0,5 ‰, 1,0 ‰, 2,0 ‰, 3,0 ‰ celuloznega etra (HPMC-20.000); Nadalje določite odmerek celuloznega etra na 1 ‰, izberite hidroksipropil metilcelulozne etre HPMC-20.000, HPMC-40.000, HPMC-75.000 in HPMC-100.000 z različnimi molekulskimi masami (ustrezne številke so H2, H4, H7,5 in H10), da preučite odmerek in molekulsko maso (vrednost viskoznosti) celuloznega etra. Obravnavan je vpliv sprememb na lastnosti samorazlivne malte na osnovi mavca ter vpliv obeh na tekočnost, čas vezanja in zgodnje mehanske lastnosti razžveplane mavčne samorazlivne malte. Specifična preskusna metoda se izvaja v skladu z zahtevami standarda GB/T 17669.3-1999 "Določanje mehanskih lastnosti gradbenega mavca".
Preskus toplote hidratacije se izvede z uporabo slepega vzorca razžveplanega mavca in vzorcev z vsebnostjo celuloznega etra 0,5 ‰ oziroma 3 ‰, uporabljena naprava pa je tester toplote hidratacije tipa TA-AIR.
2. Rezultati in analiza
2.1 Vpliv vsebnosti celuloznega etra na osnovne lastnosti malte
Z naraščanjem vsebnosti se znatno izboljšata obdelovalnost in kohezija malte, znatno se zmanjša izguba tekočnosti sčasoma, konstrukcijske lastnosti pa so odlične, strjena malta pa se ne delaminira, gladkost površine, gladkost in estetika pa so se močno izboljšale. Hkrati se je znatno povečala poraba vode malte za doseganje enake tekočnosti. Pri 5 ‰ se je poraba vode povečala za 102 %, končni čas strjevanja pa se je podaljšal za 100 minut, kar je 2,5-krat več kot pri slepem vzorcu. Zgodnje mehanske lastnosti malte so se s povečanjem vsebnosti celuloznega etra znatno zmanjšale. Pri vsebnosti celuloznega etra 5 ‰ se je 24-urna upogibna trdnost in tlačna trdnost zmanjšala na 18,75 % oziroma 11,29 % slepega vzorca. Tlačna trdnost je bila 39,47 % oziroma 23,45 % slepega vzorca. Omeniti velja, da se je s povečanjem količine sredstva za zadrževanje vode znatno zmanjšala tudi nasipna gostota malte, z 2069 kg/m3 pri 0 na 1747 kg/m3 pri 5 ‰, kar je zmanjšanje za 15,56 %. Gostota malte se zmanjša, poroznost pa poveča, kar je eden od razlogov za očitno zmanjšanje mehanskih lastnosti malte.
Celulozni eter je neionski polimer. Hidroksilne skupine v celulozni etrni verigi in atomi kisika na etrni vezi se lahko združijo z molekulami vode in tvorijo vodikove vezi, pri čemer prosto vodo pretvorijo v vezano vodo, kar igra vlogo pri zadrževanju vode. Makroskopsko se to kaže kot povečanje kohezivnosti suspenzije [5]. Povečanje viskoznosti suspenzije ne bo samo povečalo porabe vode, temveč se bo raztopljeni celulozni eter adsorbiral na površino mavčnih delcev, kar bo oviralo hidratacijsko reakcijo in podaljšalo čas vezanja; med mešanjem se bo vneslo tudi veliko število zračnih mehurčkov. Med strjevanjem malte se bodo oblikovale praznine, kar bo sčasoma zmanjšalo trdnost malte. Celovito upoštevajoč enostransko porabo vode maltne mešanice, gradbene lastnosti, čas vezanja in mehanske lastnosti ter kasnejšo trajnost itd., vsebnost celuloznega etra v samorazlivni malti na osnovi razžveplanega mavca ne sme presegati 1 ‰.
2.2 Vpliv molekulske mase celuloznega etra na delovanje malte
Običajno velja, da višja kot je viskoznost in finejša finost celuloznega etra, boljše je zadrževanje vode in povečanje trdnosti vezi. To bo negativno vplivalo na delovanje. Zato je bil nadalje preizkušen vpliv celuloznih etrov različnih molekulskih mas na osnovne lastnosti samorazlivnih maltnih materialov na osnovi mavca. Potreba po vodi za malto se je do neke mere povečala, vendar ni imela očitnega vpliva na čas vezanja in tekočnost. Hkrati sta se upogibna in tlačna trdnost malte v različnih stanjih zmanjševali, vendar je bil upad veliko manjši kot vpliv vsebnosti celuloznega etra na mehanske lastnosti. Skratka, povečanje molekulske mase celuloznega etra nima očitnega vpliva na delovanje maltnih mešanic. Glede na enostavnost gradnje je treba kot samorazlivne materiale na osnovi razžveplanega mavca izbrati celulozni eter z nizko viskoznostjo in majhno molekulsko maso.
2.3 Vpliv celuloznega etra na toploto hidratacije razžveplanega mavca
Z naraščanjem vsebnosti celuloznega etra se je eksotermni vrh hidratacije razžveplanega mavca postopoma zmanjševal, čas položaja vrha pa se je nekoliko zakasnil, medtem ko se je eksotermna toplota hidratacije zmanjšala, vendar ne očitno. To kaže, da lahko celulozni eter do določene mere upočasni hitrost hidratacije in stopnjo hidratacije razžveplanega mavca, zato odmerek ne sme biti prevelik in ga je treba nadzorovati znotraj 1 ‰. Vidimo lahko, da se koloidni film, ki nastane po stiku celuloznega etra z vodo, adsorbira na površino delcev razžveplanega mavca, kar zmanjša hitrost hidratacije mavca pred 2 urama. Hkrati njegov edinstven učinek zadrževanja in zgoščevanja vode upočasni izhlapevanje vode iz suspenzije, disipacija pa je koristna za nadaljnjo hidratacijo razžveplanega mavca v kasnejši fazi. Skratka, celulozni eter ima omejen vpliv na hitrost hidratacije in stopnjo hidratacije razžveplanega mavca, ko je nadzorovan ustrezen odmerek. Hkrati pa povečanje vsebnosti in molekulske mase celuloznega etra znatno poveča viskoznost suspenzije in pokaže odlično sposobnost zadrževanja vode. Da bi zagotovili tekočnost razžveplane mavčne samonivelirne malte, se bo poraba vode znatno povečala, kar je posledica podaljšanega časa vezanja malte. Glavni razlog za poslabšanje mehanskih lastnosti.
3. Zaključek
(1) Ko se kot kontrolni indeks uporabi fluidnost, se z naraščajočo vsebnostjo celuloznega etra čas vezanja samorazlivne malte na osnovi razžveplanega mavca znatno podaljša, mehanske lastnosti pa se znatno zmanjšajo; v primerjavi z vsebnostjo molekulske mase celuloznega etra povečanje le malo vpliva na zgoraj navedene lastnosti malte. Celovito gledano je treba izbrati celulozni eter z majhno molekulsko maso (viskoznost pod 20.000 Pa·s), odmerek pa je treba nadzorovati znotraj 1 ‰ cementnega materiala.
(2) Rezultati preskusa hidratacijske toplote razžveplanega mavca kažejo, da ima celulozni eter v okviru tega preskusa omejen vpliv na hitrost hidratacije in proces hidratacije razžveplanega mavca. Povečanje porabe vode in zmanjšanje gostote v razsutem stanju sta glavna razloga za zmanjšanje mehanskih lastnosti malte na osnovi razžveplanega mavca.
Čas objave: 8. maj 2023