คำถามและคำตอบทางเทคนิคเกี่ยวกับการใช้งานแผ่นยิปซัม

สารที่ช่วยกักเก็บน้ำซึ่งผสมอยู่ในผงยิปซัมมีบทบาทอย่างไร?
คำตอบ: ปูนปลาสเตอร์ยิปซัม ปูนยิปซัมยึดติด ปูนยาแนว ยิปซัมพัตตี้ และวัสดุผงก่อสร้างอื่นๆ ถูกนำมาใช้ ในการก่อสร้างนั้น จะมีการเติมสารหน่วงการแข็งตัวของยิปซัมลงไปในระหว่างการผลิต เพื่อยืดระยะเวลาการก่อสร้างของปูนยิปซัม สารหน่วงการแข็งตัวจะถูกเติมเข้าไปเพื่อยับยั้งกระบวนการไฮเดรชั่นของยิปซัมเฮมิไฮเดรต ปูนยิปซัมชนิดนี้จำเป็นต้องทิ้งไว้บนผนังเป็นเวลา 1 ถึง 2 ชั่วโมงก่อนที่จะแข็งตัว และผนังส่วนใหญ่มีคุณสมบัติในการดูดซับน้ำ โดยเฉพาะผนังอิฐ รวมถึงผนังคอนกรีตผสมอากาศ แผ่นฉนวนกันความร้อนที่มีรูพรุน และวัสดุผนังน้ำหนักเบาอื่นๆ ดังนั้นปูนยิปซัมจึงควรมีการกักเก็บน้ำเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำบางส่วนในปูนซึมเข้าไปในผนัง ส่งผลให้ขาดน้ำเมื่อปูนยิปซัมแข็งตัวและเกิดการไฮเดรชั่นไม่เพียงพอ ทำให้เกิดการแยกตัวและการแตกร้าวของรอยต่อระหว่างปูนฉาบกับผิวผนัง การเติมสารกักเก็บน้ำมีจุดประสงค์เพื่อรักษาระดับความชื้นในสารละลายยิปซัม เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของสารละลายยิปซัมที่บริเวณรอยต่อ ซึ่งจะช่วยให้การยึดเกาะมีความแข็งแรง สารกักเก็บน้ำที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เซลลูโลสอีเทอร์ เช่น เมทิลเซลลูโลส (MC), ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC), ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส (HEMC) เป็นต้น นอกจากนี้ ยังสามารถใช้โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ โซเดียมอัลจิเนต แป้งดัดแปลง ดินเบา ผงธาตุหายาก ฯลฯ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำได้อีกด้วย

ไม่ว่าสารกักเก็บน้ำชนิดใดจะสามารถชะลออัตราการแข็งตัวของยิปซัมได้ในระดับที่แตกต่างกัน แต่เมื่อปริมาณสารหน่วงการแข็งตัวยังคงเท่าเดิม สารกักเก็บน้ำโดยทั่วไปจะสามารถชะลอการแข็งตัวได้ประมาณ 15-30 นาที ดังนั้นปริมาณสารหน่วงการแข็งตัวจึงสามารถลดลงได้อย่างเหมาะสม

ปริมาณสารกักเก็บน้ำที่เหมาะสมในผงยิปซัมคือเท่าใด?
คำตอบ: สารกักเก็บน้ำมักใช้ในวัสดุก่อสร้างประเภทผง เช่น ปูนปลาสเตอร์ยิปซัม ปูนยึดเกาะยิปซัม ยาแนวยิปซัม และปูนฉาบยิปซัม เนื่องจากยิปซัมประเภทนี้ผสมกับสารหน่วงการแข็งตัว ซึ่งจะยับยั้งกระบวนการไฮเดรชั่นของยิปซัมเฮมิไฮเดรต จึงจำเป็นต้องทำการบำบัดสารกักเก็บน้ำในสารละลายยิปซัมเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำบางส่วนในสารละลายถ่ายเทไปยังผนัง ส่งผลให้เกิดการขาดแคลนน้ำและการไฮเดรชั่นไม่สมบูรณ์เมื่อสารละลายยิปซัมแข็งตัว การเติมสารกักเก็บน้ำมีจุดประสงค์เพื่อรักษาระดับความชื้นในสารละลายยิปซัม เพื่อให้แน่ใจว่าปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของสารละลายยิปซัมที่บริเวณรอยต่อเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ จึงทำให้มั่นใจได้ถึงความแข็งแรงในการยึดเกาะ

โดยทั่วไปปริมาณการใช้สารกันความชื้นจะอยู่ที่ 0.1% ถึง 0.2% (โดยคำนึงถึงยิปซัม) เมื่อใช้ปูนยิปซัมกับผนังที่มีการดูดซับน้ำสูง (เช่น คอนกรีตมวลเบา แผ่นฉนวนเพอร์ไลต์ บล็อกยิปซัม ผนังอิฐ ฯลฯ) และเมื่อเตรียมปูนยิปซัมสำหรับยึดเกาะ ปูนยิปซัมสำหรับอุดรอยรั่ว ปูนฉาบผิว หรือปูนโป๊วบางๆ ปริมาณสารกันความชื้นจะต้องมากขึ้น (โดยทั่วไป 0.2% ถึง 0.5%)

สารกักเก็บน้ำ เช่น เมทิลเซลลูโลส (MC) และไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) ละลายได้ในอุณหภูมิต่ำ แต่จะเกิดการจับตัวเป็นก้อนในระยะแรกหากละลายในน้ำโดยตรง จึงจำเป็นต้องผสมสารกักเก็บน้ำกับผงยิปซัมก่อนเพื่อให้กระจายตัว เตรียมเป็นผงแห้ง เติมน้ำแล้วคนให้เข้ากัน ทิ้งไว้ 5 นาที แล้วคนอีกครั้ง จะได้ผลดีกว่า อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์ที่สามารถละลายในน้ำได้โดยตรง แต่มีประสิทธิภาพน้อยในการผลิตปูนผงแห้ง

สารกันซึมทำหน้าที่กันน้ำในเนื้อปูนปลาสเตอร์ที่แข็งตัวได้อย่างไร?
คำตอบ: สารกันซึมชนิดต่างๆ ออกฤทธิ์กันซึมในเนื้อปูนปลาสเตอร์ที่แข็งตัวแล้วด้วยกลไกการทำงานที่แตกต่างกัน โดยพื้นฐานแล้วสามารถสรุปได้เป็น 4 วิธีดังนี้:

(1) ลดความสามารถในการละลายของเนื้อปูนปลาสเตอร์ที่แข็งตัว เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การอ่อนตัว และเปลี่ยนแคลเซียมซัลเฟตไดไฮเดรตที่มีความสามารถในการละลายสูงในเนื้อปูนปลาสเตอร์บางส่วนให้เป็นเกลือแคลเซียมที่มีความสามารถในการละลายต่ำ ตัวอย่างเช่น เติมกรดไขมันสังเคราะห์ที่ผ่านกระบวนการสบู่ที่มี C7-C9 และเติมปูนขาวและแอมโมเนียมโบเรตในปริมาณที่เหมาะสมในเวลาเดียวกัน

(2) สร้างชั้นฟิล์มกันน้ำเพื่อปิดกั้นรูพรุนขนาดเล็กในเนื้อวัสดุที่แข็งตัวแล้ว ตัวอย่างเช่น การผสมอิมัลชันพาราฟิน อิมัลชันแอสฟัลต์ อิมัลชันเรซิน และอิมัลชันคอมโพสิตพาราฟิน-เรซิน อิมัลชันคอมโพสิตแอสฟัลต์ที่ปรับปรุงแล้ว เป็นต้น

(3) เปลี่ยนพลังงานพื้นผิวของวัตถุที่แข็งตัว เพื่อให้โมเลกุลของน้ำอยู่ในสถานะเกาะตัวกันและไม่สามารถแทรกซึมเข้าไปในช่องแคปิลลารีได้ ตัวอย่างเช่น มีการผสมสารกันน้ำซิลิโคนชนิดต่างๆ รวมถึงน้ำมันซิลิโคนอิมัลชันชนิดต่างๆ

(4) สามารถใช้สารกันซึมซิลิโคนได้หลากหลายชนิด โดยการเคลือบภายนอกหรือการจุ่มเพื่อแยกน้ำไม่ให้ซึมเข้าไปในช่องเส้นเลือดฝอยของเนื้อปูนที่แข็งตัว ซิลิโคนชนิดใช้ตัวทำละลายดีกว่าซิลิโคนชนิดใช้น้ำ แต่ซิลิโคนชนิดใช้ตัวทำละลายทำให้การซึมผ่านของก๊าซในเนื้อปูนที่แข็งตัวลดลง

แม้ว่าจะสามารถใช้สารกันซึมชนิดต่างๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติกันน้ำของวัสดุก่อสร้างยิปซัมได้หลายวิธี แต่ยิปซัมก็ยังคงเป็นวัสดุที่แข็งตัวได้ในอากาศ ซึ่งไม่เหมาะสำหรับใช้งานกลางแจ้งหรือในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงเป็นเวลานาน และเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีสภาพเปียกและแห้งสลับกันเท่านั้น

การปรับปรุงคุณสมบัติของปูนปลาสเตอร์โดยใช้สารกันซึมคืออะไร?
คำตอบ: สารกันซึมยิปซัมมีกลไกการทำงานหลักสองวิธี คือ วิธีแรกคือการเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การอ่อนตัวโดยลดการละลาย และวิธีที่สองคือการลดอัตราการดูดซับน้ำของวัสดุยิปซัม การลดการดูดซับน้ำสามารถทำได้จากสองด้าน ด้านแรกคือการเพิ่มความแน่นของยิปซัมที่แข็งตัวแล้ว กล่าวคือ การลดการดูดซับน้ำของยิปซัมโดยการลดรูพรุนและรอยแตกในโครงสร้าง เพื่อปรับปรุงความต้านทานต่อน้ำของยิปซัม ด้านที่สองคือการเพิ่มพลังงานพื้นผิวของยิปซัมที่แข็งตัวแล้ว กล่าวคือ การลดการดูดซับน้ำของยิปซัมโดยการทำให้พื้นผิวรูพรุนก่อตัวเป็นฟิล์มที่ไม่ชอบน้ำ

สารกันซึมที่ช่วยลดความพรุนมีบทบาทในการอุดรูพรุนเล็กๆ ของยิปซัมและเพิ่มความหนาแน่นของเนื้อยิปซัม มีสารผสมหลายชนิดที่ใช้ลดความพรุน เช่น พาราฟินอิมัลชัน แอสฟัลต์อิมัลชัน โรซินอิมัลชัน และพาราฟินแอสฟัลต์คอมโพสิตอิมัลชัน สารกันซึมเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการลดความพรุนของยิปซัมภายใต้การใช้งานที่เหมาะสม แต่ในขณะเดียวกันก็มีผลเสียต่อผลิตภัณฑ์ยิปซัมด้วย

สารกันน้ำชนิดที่พบได้ทั่วไปซึ่งเปลี่ยนพลังงานพื้นผิวคือซิลิโคน ซิลิโคนสามารถแทรกซึมเข้าไปในรูพรุนแต่ละรู เปลี่ยนพลังงานพื้นผิวภายในช่วงความยาวที่กำหนด และด้วยเหตุนี้จึงเปลี่ยนมุมสัมผัสกับน้ำ ทำให้โมเลกุลของน้ำควบแน่นรวมกันเป็นหยดน้ำ ปิดกั้นการซึมผ่านของน้ำ บรรลุวัตถุประสงค์ในการกันน้ำ และในขณะเดียวกันก็รักษาการซึมผ่านของอากาศของปูนปลาสเตอร์ สารกันน้ำประเภทนี้ส่วนใหญ่ได้แก่ โซเดียมเมทิลซิลิโคเนต เรซินซิลิโคน น้ำมันซิลิโคนอิมัลซิไฟเออร์ เป็นต้น แน่นอนว่า สารกันน้ำชนิดนี้ต้องการให้เส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนไม่ใหญ่เกินไป และในขณะเดียวกันก็ไม่สามารถต้านทานการซึมผ่านของน้ำที่มีแรงดันได้ และไม่สามารถแก้ปัญหาการกันน้ำและกันความชื้นในระยะยาวของผลิตภัณฑ์ยิปซัมได้อย่างแท้จริง

นักวิจัยในประเทศใช้วิธีการผสมผสานวัสดุอินทรีย์และวัสดุอนินทรีย์ กล่าวคือ ใช้สารกันซึมแบบอิมัลชันอินทรีย์ที่ได้จากการร่วมทำอิมัลชันของโพลีไวนิลแอลกอฮอล์และกรดสเตียริก แล้วเติมสารส้มและแนฟทาลีนซัลโฟเนตอัลดีไฮด์คอนเดนเซต เพื่อสร้างสารกันซึมคอมโพสิตยิปซัมชนิดใหม่ โดยผสมกับสารกันซึมเกลือ สารกันซึมคอมโพสิตยิปซัมนี้สามารถผสมกับยิปซัมและน้ำได้โดยตรง มีส่วนร่วมในกระบวนการตกผลึกของยิปซัม และให้ผลลัพธ์การกันซึมที่ดีขึ้น

สารกันซึมซิเลนมีฤทธิ์ยับยั้งการเกิดคราบเกลือในปูนยิปซัมอย่างไร?
คำตอบ: (1) การเติมสารกันซึมซิเลนสามารถลดระดับการเกิดคราบขาวบนปูนยิปซัมได้อย่างมีนัยสำคัญ และระดับการยับยั้งการเกิดคราบขาวบนปูนยิปซัมจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณซิเลนที่เพิ่มขึ้นภายในช่วงที่กำหนด ผลการยับยั้งของซิเลนที่ 0.4% นั้นเหมาะสมที่สุด และผลการยับยั้งมีแนวโน้มที่จะคงที่เมื่อปริมาณเกินกว่านี้

(2) การเติมซิเลนไม่เพียงแต่สร้างชั้นที่ไม่ชอบน้ำบนพื้นผิวของปูนเพื่อป้องกันการแทรกซึมของน้ำจากภายนอก แต่ยังช่วยลดการเคลื่อนที่ของด่างภายในเพื่อก่อให้เกิดคราบขาว ซึ่งช่วยปรับปรุงผลการยับยั้งการเกิดคราบขาวได้อย่างมีนัยสำคัญ

(3) ในขณะที่การเติมไซเลนช่วยยับยั้งการเกิดคราบขาวอย่างมีนัยสำคัญ แต่ไม่มีผลเสียต่อคุณสมบัติทางกลของปูนยิปซัมที่เป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้จากอุตสาหกรรม และไม่มีผลต่อการก่อตัวของโครงสร้างภายในและความสามารถในการรับน้ำหนักขั้นสุดท้ายของวัสดุก่อสร้างแบบแห้งผสมยิปซัมที่เป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้จากอุตสาหกรรม