ผลกระทบของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ต่อปูนปรับระดับเองที่ทำจากยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถัน

ยิปซัมที่ได้จากการกำจัดกำมะถัน คือ ก๊าซไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีกำมะถัน (ถ่านหิน ปิโตรเลียม) ของเสียจากอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วยการกำจัดกำมะถัน และยิปซัมเฮมิไฮเดรต (สูตรเคมี CaSO4·0.5H2O) ซึ่งมีคุณสมบัติเทียบเคียงได้กับยิปซัมก่อสร้างตามธรรมชาติ ดังนั้นจึงมีการวิจัยและการประยุกต์ใช้ยิปซัมที่ได้จากการกำจัดกำมะถันแทนยิปซัมตามธรรมชาติในการผลิตวัสดุปรับระดับพื้นผิวเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ สารเติมแต่งโพลีเมอร์อินทรีย์ เช่น สารลดน้ำ สารกักเก็บน้ำ และสารหน่วงการแข็งตัว เป็นส่วนประกอบสำคัญในองค์ประกอบของวัสดุปูนปรับระดับพื้นผิว ปฏิสัมพันธ์และกลไกของทั้งสองอย่างกับวัสดุซีเมนต์เป็นประเด็นที่ควรให้ความสนใจ เนื่องจากลักษณะเฉพาะของกระบวนการผลิต ทำให้ยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถันมีขนาดเล็ก (ขนาดอนุภาคส่วนใหญ่กระจายตัวอยู่ระหว่าง 40 ถึง 60 ไมโครเมตร) และการกระจายขนาดของผงไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้คุณสมบัติทางรีโอโลยีของยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถันไม่ดี และปูนที่เตรียมจากยิปซัมชนิดนี้มักเกิดการแยกตัว การแบ่งชั้น และการไหลซึมได้ง่าย เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารผสมที่ใช้กันมากที่สุดในปูน และการใช้ร่วมกับสารลดน้ำเป็นสิ่งสำคัญที่จะช่วยให้วัสดุปรับระดับพื้นผิวที่ทำจากยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถันมีประสิทธิภาพโดยรวมที่ดี เช่น ประสิทธิภาพในการก่อสร้าง และประสิทธิภาพเชิงกลและความทนทานในภายหลัง

ในบทความนี้ ค่าความลื่นไหลถูกใช้เป็นดัชนีควบคุม (ระดับการกระจายตัว 145 มม. ± 5 มม.) โดยมุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์และน้ำหนักโมเลกุล (ค่าความหนืด) ต่อการใช้น้ำของวัสดุปรับระดับพื้นผิวที่ทำจากยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถัน การสูญเสียความลื่นไหลเมื่อเวลาผ่านไป และกฎแห่งอิทธิพลของการจับตัวเป็นก้อนต่อคุณสมบัติพื้นฐาน เช่น เวลาและคุณสมบัติทางกลในช่วงเริ่มต้น ในขณะเดียวกันก็ทดสอบกฎแห่งอิทธิพลของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อการปลดปล่อยความร้อนและอัตราการปลดปล่อยความร้อนของการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถัน วิเคราะห์อิทธิพลของมันต่อกระบวนการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถัน และอภิปรายเบื้องต้นเกี่ยวกับความเข้ากันได้ของสารผสมประเภทนี้กับระบบเจลของยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถัน

1. วัตถุดิบและวิธีการทดสอบ

1.1 วัตถุดิบ

ผงยิปซัม: ผงยิปซัมที่ผ่านกระบวนการกำจัดกำมะถัน ผลิตโดยบริษัทแห่งหนึ่งในเมืองถังซาน องค์ประกอบแร่หลักคือยิปซัมเฮมิไฮเดรต องค์ประกอบทางเคมีแสดงในตารางที่ 1 และคุณสมบัติทางกายภาพแสดงในตารางที่ 2

รูปภาพ

รูปภาพ

ส่วนผสมเพิ่มเติมได้แก่: เซลลูโลสอีเทอร์ (ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส หรือ HPMC); สารลดน้ำพิเศษ WR; สารลดฟอง B-1; ผงลาเท็กซ์ EVA ที่กระจายตัวได้ใหม่ S-05 ซึ่งทั้งหมดนี้มีจำหน่ายทั่วไป

วัสดุผสม: ทรายแม่น้ำธรรมชาติ, ทรายละเอียดที่ผลิตเองโดยการร่อนผ่านตะแกรงขนาด 0.6 มม.

1.2 วิธีการทดสอบ

ปูนปลาสเตอร์กำจัดกำมะถัน: ทราย: น้ำ = 1:0.5:0.45 ผสมสารเติมแต่งอื่นๆ ในปริมาณที่เหมาะสม ควบคุมความลื่นไหลด้วยดัชนีควบคุม (การขยายตัว 145 มม. ± 5 มม.) โดยปรับปริมาณน้ำที่ใช้ ผสมกับวัสดุประสานซีเมนต์ (ปูนปลาสเตอร์กำจัดกำมะถัน + ซีเมนต์) ในปริมาณ 0, 0.5‰, 1.0‰, 2.0‰, 3.0‰ เซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC-20,000) ตามลำดับ นอกจากนี้ ยังกำหนดปริมาณของเซลลูโลสอีเทอร์ไว้ที่ 1‰ และเลือกใช้ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ HPMC-20,000, HPMC-40,000, HPMC-75,000 และ HPMC-100,000 ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน (หมายเลขที่สอดคล้องกันคือ H2, H4, H7.5 และ H10 ตามลำดับ) เพื่อศึกษาผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงปริมาณและน้ำหนักโมเลกุล (ค่าความหนืด) ของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อคุณสมบัติของปูนปรับระดับพื้นผิวแบบใช้ยิปซัมเป็นฐาน และอิทธิพลของทั้งสองต่อความลื่นไหล เวลาการแข็งตัว และคุณสมบัติทางกลเบื้องต้นของส่วนผสมปูนปรับระดับพื้นผิวแบบใช้ยิปซัมที่กำจัดกำมะถันแล้ว วิธีการทดสอบเฉพาะดำเนินการตามข้อกำหนดของ GB/T 17669.3-1999 “การกำหนดคุณสมบัติทางกลของยิปซัมสำหรับงานก่อสร้าง”

การทดสอบความร้อนจากการไฮเดรชั่นดำเนินการโดยใช้ตัวอย่างเปล่าของยิปซัมที่กำจัดกำมะถันแล้ว และตัวอย่างที่มีปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ 0.5‰ และ 3‰ ตามลำดับ โดยใช้เครื่องมือทดสอบความร้อนจากการไฮเดรชั่นชนิด TA-AIR

2. ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

2.1 ผลกระทบของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ต่อคุณสมบัติพื้นฐานของปูนก่อ

เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น ความสามารถในการทำงานและการยึดเกาะของปูนฉาบจะดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด การสูญเสียความเหลวเมื่อเวลาผ่านไปลดลงอย่างมาก ประสิทธิภาพในการก่อสร้างดีขึ้น และปูนฉาบที่แข็งตัวแล้วไม่มีปรากฏการณ์การแยกชั้น และความเรียบเนียน ความสม่ำเสมอ และความสวยงามของพื้นผิวดีขึ้นอย่างมาก ในขณะเดียวกัน ปริมาณน้ำที่ใช้ในการผสมปูนฉาบเพื่อให้ได้ความเหลวเท่าเดิมก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก ที่ปริมาณ 5‰ ปริมาณน้ำที่ใช้เพิ่มขึ้น 102% และเวลาการแข็งตัวขั้นสุดท้ายนานขึ้น 100 นาที ซึ่งมากกว่าตัวอย่างที่ไม่มีส่วนผสมถึง 2.5 เท่า คุณสมบัติทางกลในช่วงแรกของปูนฉาบลดลงอย่างมากเมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์อยู่ที่ 5‰ ความแข็งแรงดัดงอและความแข็งแรงอัดที่ 24 ชั่วโมงลดลงเหลือ 18.75% และ 11.29% ของตัวอย่างที่ไม่มีส่วนผสมตามลำดับ ความแข็งแรงอัดอยู่ที่ 39.47% และ 23.45% ของตัวอย่างที่ไม่มีส่วนผสมตามลำดับ เป็นที่น่าสังเกตว่า เมื่อปริมาณสารกักเก็บน้ำเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของปูนก็ลดลงอย่างเห็นได้ชัด จาก 2069 กก./ลบ.ม. ที่ 0‰ เป็น 1747 กก./ลบ.ม. ที่ 5‰ ลดลง 15.56% ความหนาแน่นของปูนลดลงและความพรุนเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้คุณสมบัติทางกลของปูนลดลงอย่างเห็นได้ชัด

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นพอลิเมอร์ที่ไม่มีประจุ หมู่ไฮดรอกซิลบนโซ่เซลลูโลสอีเทอร์และอะตอมออกซิเจนบนพันธะอีเทอร์สามารถรวมตัวกับโมเลกุลน้ำเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน เปลี่ยนน้ำอิสระให้เป็นน้ำที่ถูกกักเก็บไว้ จึงมีบทบาทในการกักเก็บน้ำ ในระดับมหภาค จะเห็นได้จากการเพิ่มขึ้นของความเหนียวแน่นของสารละลาย [5] การเพิ่มขึ้นของความหนืดของสารละลายไม่เพียงแต่จะเพิ่มปริมาณการใช้น้ำเท่านั้น แต่เซลลูโลสอีเทอร์ที่ละลายอยู่จะถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคยิปซัม ขัดขวางปฏิกิริยาไฮเดรชั่นและยืดเวลาการแข็งตัว นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการกวน จะมีการนำฟองอากาศจำนวนมากเข้ามาด้วย ช่องว่างจะเกิดขึ้นเมื่อปูนแข็งตัว ซึ่งในที่สุดจะลดความแข็งแรงของปูนลง เมื่อพิจารณาอย่างรอบด้านถึงปริมาณการใช้น้ำของส่วนผสมปูนฉาบ ประสิทธิภาพในการก่อสร้าง เวลาการแข็งตัว คุณสมบัติทางกล และความทนทานในภายหลัง ฯลฯ ปริมาณของเซลลูโลสอีเทอร์ในปูนฉาบปรับระดับเองที่ทำจากยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถันแล้วไม่ควรเกิน 1‰

2.2 ผลกระทบของน้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อประสิทธิภาพของปูนฉาบ

โดยทั่วไป ยิ่งความหนืดสูงและความละเอียดของเซลลูโลสอีเทอร์มากเท่าไร การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นและความแข็งแรงในการยึดเกาะก็จะยิ่งเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพโดยรวมจะได้รับผลกระทบในทางลบ ดังนั้นจึงได้ทำการทดสอบเพิ่มเติมถึงอิทธิพลของเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกันต่อคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุปูนปรับระดับพื้นผิวที่ทำจากยิปซัม พบว่าปริมาณน้ำที่ต้องการของปูนเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง แต่ไม่มีผลกระทบที่ชัดเจนต่อเวลาการแข็งตัวและความลื่นไหล ในขณะเดียวกัน ความแข็งแรงดัดและความแข็งแรงอัดของปูนในสถานะต่างๆ แสดงแนวโน้มลดลง แต่การลดลงนั้นน้อยกว่าอิทธิพลของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ต่อคุณสมบัติทางกลมาก โดยสรุป การเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ไม่มีผลกระทบที่ชัดเจนต่อประสิทธิภาพของส่วนผสมปูน เมื่อพิจารณาถึงความสะดวกในการก่อสร้าง ควรเลือกใช้เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดต่ำและน้ำหนักโมเลกุลน้อยเป็นวัสดุปรับระดับพื้นผิวที่ทำจากยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถันแล้ว

2.3 ผลของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อความร้อนจากการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่ผ่านการกำจัดกำมะถัน

เมื่อปริมาณของเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น จุดสูงสุดของปฏิกิริยาคายความร้อนของการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่กำจัดกำมะถันแล้วจะค่อยๆ ลดลง และเวลาของตำแหน่งจุดสูงสุดจะเลื่อนออกไปเล็กน้อย ในขณะที่ความร้อนคายความร้อนของการไฮเดรชั่นลดลง แต่ไม่ชัดเจนมากนัก แสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสอีเทอร์สามารถชะลออัตราและระดับการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่กำจัดกำมะถันแล้วได้ในระดับหนึ่ง ดังนั้นปริมาณที่ใช้ไม่ควรมากเกินไป และควรควบคุมให้อยู่ภายใน 1‰ จะเห็นได้ว่าฟิล์มคอลลอยด์ที่เกิดขึ้นหลังจากเซลลูโลสอีเทอร์สัมผัสกับน้ำจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคยิปซัมที่กำจัดกำมะถันแล้ว ซึ่งช่วยลดอัตราการไฮเดรชั่นของยิปซัมก่อน 2 ชั่วโมง ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติการกักเก็บน้ำและการเพิ่มความหนืดที่เป็นเอกลักษณ์ของมันจะช่วยชะลอการระเหยของน้ำในสารละลาย และการกระจายตัวของน้ำจะเป็นประโยชน์ต่อการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่กำจัดกำมะถันแล้วในระยะต่อมา โดยสรุปแล้ว เมื่อควบคุมปริมาณที่เหมาะสม เซลลูโลสอีเทอร์จะมีผลกระทบต่ออัตราการไฮเดรชั่นและระดับการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่กำจัดกำมะถันแล้วเพียงเล็กน้อย ในขณะเดียวกัน การเพิ่มปริมาณและน้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์จะทำให้ความหนืดของสารละลายเพิ่มขึ้นอย่างมากและแสดงประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยม เพื่อให้แน่ใจว่าปูนปรับระดับยิปซัมที่กำจัดกำมะถันแล้วมีความเหลว การใช้น้ำจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้คุณสมบัติทางกลลดลงเนื่องจากระยะเวลาการแข็งตัวของปูนนานขึ้น

3. บทสรุป

(1) เมื่อใช้ความลื่นไหลเป็นดัชนีควบคุม พบว่าเมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น เวลาการแข็งตัวของปูนปรับระดับเองที่ทำจากยิปซัมที่กำจัดกำมะถันจะยาวนานขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และคุณสมบัติทางกลจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับปริมาณแล้ว การเพิ่มขึ้นของน้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์มีผลกระทบต่อคุณสมบัติข้างต้นของปูนน้อยมาก เมื่อพิจารณาโดยรวมแล้ว ควรเลือกเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (ค่าความหนืดต่ำกว่า 20,000 Pa·s) และควรควบคุมปริมาณให้อยู่ภายใน 1‰ ของวัสดุประสานซีเมนต์

(2) ผลการทดสอบความร้อนจากการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่กำจัดกำมะถันแสดงให้เห็นว่าภายในขอบเขตของการทดสอบนี้ เซลลูโลสอีเทอร์มีอิทธิพลจำกัดต่ออัตราการไฮเดรชั่นและกระบวนการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่กำจัดกำมะถัน การเพิ่มขึ้นของการใช้น้ำและการลดลงของความหนาแน่นรวมเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้คุณสมบัติเชิงกลของปูนฉาบยิปซัมที่กำจัดกำมะถันลดลง