Kükürt giderme alçısı, kükürt içeren yakıtların (kömür, petrol) yakılmasıyla oluşan baca gazı, kükürt giderme arıtma işlemi sırasında oluşan endüstriyel katı atık ve hemihidrat alçı (kimyasal formülü CaSO4·0,5H2O) olup, performansı doğal yapı alçısına benzerdir. Bu nedenle, kendiliğinden yayılan malzemelerin üretiminde doğal alçı yerine kükürt giderme alçısı kullanılmasına yönelik araştırmalar ve uygulamalar giderek artmaktadır. Su azaltıcı madde, su tutucu madde ve geciktirici gibi organik polimer katkı maddeleri, kendiliğinden yayılan harç malzemelerinin bileşiminde temel fonksiyonel bileşenlerdir. Bu ikisinin çimentolu malzemelerle etkileşimi ve mekanizması, dikkat edilmesi gereken önemli bir konudur. Üretim sürecinin özelliklerinden dolayı, kükürtü giderilmiş alçıtaşının inceliği küçüktür (parçacık boyutu esas olarak 40 ile 60 μm arasında dağılır) ve toz tane dağılımı dengesizdir; bu nedenle kükürtü giderilmiş alçıtaşının reolojik özellikleri zayıftır ve onunla hazırlanan harçta sıklıkla ayrışma, tabakalaşma ve su sızması meydana gelir. Selüloz eter, harçta en yaygın kullanılan katkı maddesidir ve su azaltıcı madde ile birlikte kullanımı, kükürtü giderilmiş alçıtaşı bazlı kendiliğinden yayılan malzemelerin inşaat performansı ve daha sonraki mekanik ve dayanıklılık performansı gibi kapsamlı performansının gerçekleştirilmesi için önemli bir güvencedir.
Bu çalışmada, akışkanlık değeri kontrol indeksi olarak (yayılma derecesi 145 mm±5 mm) kullanılmış olup, selüloz eter içeriğinin ve moleküler ağırlığının (viskozite değeri) kükürtü giderilmiş alçı esaslı kendiliğinden yayılan malzemelerin su tüketimi, zamanla akışkanlık kaybı ve pıhtılaşma üzerindeki etkisine odaklanılmıştır. Ayrıca, selüloz eterin kükürtü giderilmiş alçı hidratasyonunun ısı salınımı ve ısı salınım hızı üzerindeki etkisi test edilmiş, kükürtü giderilmiş alçının hidratasyon süreci üzerindeki etkisi analiz edilmiş ve bu tür katkı maddelerinin kükürtü giderilmiş alçı jelleşme sistemiyle uyumluluğu ilk olarak tartışılmıştır.
1. Hammaddeler ve test yöntemleri
1.1 Hammaddeler
Alçı tozu: Tangshan'da bir şirket tarafından üretilen kükürtü giderilmiş alçı tozu, ana mineral bileşimi hemihidrat alçıdır, kimyasal bileşimi Tablo 1'de, fiziksel özellikleri ise Tablo 2'de gösterilmiştir.
resim
resim
Katkı maddeleri arasında şunlar bulunur: selüloz eter (hidroksipropil metilselüloz, kısaca HPMC); süperplastikleştirici WR; köpük giderici B-1; EVA yeniden dağılabilir lateks tozu S-05; bunların hepsi piyasada mevcuttur.
Agrega: doğal nehir kumu, 0,6 mm elekten geçirilmiş kendi üretimimiz ince kum.
1.2 Test yöntemi
Sabit kükürt giderme alçısı: kum: su = 1:0,5:0,45, uygun miktarda diğer katkı maddeleri, akışkanlık kontrol indeksi olarak (genişleme 145 mm ± 5 mm), su tüketimi ayarlanarak, sırasıyla çimentolu malzemelerle (kükürt giderme alçısı + Çimento) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ selüloz eter (HPMC-20,000) karıştırılarak; Selüloz eter dozajı %1 olarak sabitlenerek, farklı molekül ağırlıklarına sahip (sırasıyla H2, H4, H7.5 ve H10) HPMC-20.000, HPMC-40.000, HPMC-75.000 ve HPMC-100.000 hidroksipropil metilselüloz eterler seçilmiştir. Bu çalışmada, selüloz eter dozajının ve molekül ağırlığının (viskozite değeri) alçı esaslı kendiliğinden yayılan harcın özelliklerine etkisi ve bu iki faktörün kükürtü giderilmiş alçı esaslı kendiliğinden yayılan harç karışımının akışkanlığı, prizlenme süresi ve erken mekanik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Spesifik test yöntemi, GB/T 17669.3-1999 “Yapı Alçısının Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi” standardının gerekliliklerine uygun olarak gerçekleştirilmiştir.
Hidrasyon ısısı testi, kükürtü giderilmiş alçıdan oluşan boş bir numune ve sırasıyla %0,5 ve %3 selüloz eter içeriğine sahip numuneler kullanılarak gerçekleştirilir ve kullanılan cihaz TA-AIR tipi bir hidrasyon ısısı test cihazıdır.
2. Sonuçlar ve analiz
2.1 Selüloz eter içeriğinin harcın temel özelliklerine etkisi
İçeriğin artmasıyla birlikte, harcın işlenebilirliği ve kohezyonu önemli ölçüde iyileşmiş, zamanla akışkanlık kaybı önemli ölçüde azalmış, inşaat performansı daha mükemmel hale gelmiş, sertleşmiş harçta tabaka ayrılması fenomeni olmamış ve yüzey düzgünlüğü, pürüzsüzlüğü ve estetiği büyük ölçüde iyileştirilmiştir. Aynı zamanda, aynı akışkanlığı elde etmek için harcın su tüketimi önemli ölçüde artmıştır. %5'te su tüketimi %102 artmış ve nihai prizlenme süresi 100 dakika uzamış, bu da boş numunenin 2,5 katı olmuştur. Selüloz eter içeriğinin artmasıyla harcın erken mekanik özellikleri önemli ölçüde azalmıştır. Selüloz eter içeriği %5 olduğunda, 24 saatlik eğilme dayanımı ve basınç dayanımı boş numunenin sırasıyla %18,75 ve %11,29'una düşmüştür. Basınç dayanımı ise boş numunenin sırasıyla %39,47 ve %23,45'ine düşmüştür. Su tutucu madde miktarının artmasıyla harcın yoğunluğunun da önemli ölçüde azaldığına dikkat çekmek gerekir; %0'da 2069 kg/m³ iken %5'te 1747 kg/m³'e düşmüştür, bu da %15,56'lık bir azalmaya karşılık gelir. Harcın yoğunluğunun azalması ve gözenekliliğinin artması, harcın mekanik özelliklerindeki belirgin azalmanın nedenlerinden biridir.
Selüloz eter, iyonik olmayan bir polimerdir. Selüloz eter zincirindeki hidroksil grupları ve eter bağındaki oksijen atomları, su molekülleriyle birleşerek hidrojen bağları oluşturabilir ve serbest suyu bağlı suya dönüştürerek su tutmada rol oynar. Makroskobik olarak, bulamacın kohezyonunda bir artış olarak kendini gösterir [5]. Bulamaç viskozitesindeki artış sadece su tüketimini artırmakla kalmaz, aynı zamanda çözünmüş selüloz eter alçı parçacıklarının yüzeyine adsorbe olarak hidratasyon reaksiyonunu engeller ve prizlenme süresini uzatır; karıştırma işlemi sırasında çok sayıda hava kabarcığı da oluşur. Harç sertleştikçe boşluklar oluşur ve sonuç olarak harcın mukavemeti azalır. Harç karışımının tek taraflı su tüketimi, inşaat performansı, prizlenme süresi ve mekanik özellikleri ve daha sonraki dayanıklılığı vb. kapsamlı olarak göz önünde bulundurulduğunda, kükürtü giderilmiş alçı bazlı kendiliğinden yayılan harçtaki selüloz eter içeriği %1'i geçmemelidir.
2.2 Selüloz eterin moleküler ağırlığının harcın performansına etkisi
Genellikle, selüloz eterin viskozitesi ne kadar yüksek ve inceliği ne kadar fazla olursa, su tutma özelliği o kadar iyi olur ve yapışma mukavemeti o kadar artar. Performans olumsuz etkilenir. Bu nedenle, farklı molekül ağırlıklarına sahip selüloz eterlerin alçı bazlı kendiliğinden yayılan harç malzemelerinin temel özellikleri üzerindeki etkisi daha detaylı olarak incelenmiştir. Harcın su ihtiyacı belirli bir ölçüde artmış, ancak prizlenme süresi ve akışkanlık üzerinde belirgin bir etkisi olmamıştır. Aynı zamanda, farklı hallerdeki harcın eğilme ve basınç dayanımları düşüş eğilimi göstermiş, ancak bu düşüş, selüloz eter içeriğinin mekanik özellikler üzerindeki etkisinden çok daha az olmuştur. Özetle, selüloz eterin molekül ağırlığındaki artışın harç karışımlarının performansı üzerinde belirgin bir etkisi yoktur. İnşaat kolaylığı göz önüne alındığında, kükürtü giderilmiş alçı bazlı kendiliğinden yayılan malzemeler olarak düşük viskoziteli ve küçük molekül ağırlıklı selüloz eter seçilmelidir.
2.3 Selüloz eterin kükürtü giderilmiş alçıtaşının hidratasyon ısısı üzerindeki etkisi
Selüloz eter içeriğinin artmasıyla, kükürtü giderilmiş alçıtaşının hidratasyonunun ekzotermik tepe noktası kademeli olarak azalmış ve tepe noktasının konumunun zamanı biraz gecikmiştir; ekzotermik hidratasyon ısısı ise belirgin olmamakla birlikte azalmıştır. Bu, selüloz eterin kükürtü giderilmiş alçıtaşının hidratasyon hızını ve hidratasyon derecesini belirli bir ölçüde geciktirebileceğini göstermektedir; bu nedenle dozaj çok yüksek olmamalı ve %1'in altında kontrol edilmelidir. Selüloz eterin su ile temas ettikten sonra oluşan koloidal filmin, kükürtü giderilmiş alçıtaşı parçacıklarının yüzeyine adsorbe olduğu ve bu durumun 2 saatten önce alçıtaşının hidratasyon hızını azalttığı görülmektedir. Aynı zamanda, benzersiz su tutma ve koyulaştırma etkileri, bulamaç suyunun buharlaşmasını ve dağılmasını geciktirerek, daha sonraki aşamada kükürtü giderilmiş alçıtaşının daha fazla hidratasyonuna fayda sağlamaktadır. Özetle, uygun dozaj kontrol edildiğinde, selüloz eter, kükürtü giderilmiş alçının hidratasyon hızı ve hidratasyon derecesi üzerinde sınırlı bir etkiye sahiptir. Aynı zamanda, selüloz eter içeriğinin ve moleküler ağırlığının artması, bulamacın viskozitesini önemli ölçüde artıracak ve mükemmel su tutma performansı gösterecektir. Kükürtü giderilmiş alçıdan yapılan kendiliğinden yayılan harcın akışkanlığını sağlamak için, harcın prizlenme süresinin uzaması nedeniyle su tüketimi önemli ölçüde artacaktır. Bu da mekanik özelliklerin azalmasının ana nedenidir.
3. Sonuç
(1) Akışkanlık kontrol indeksi olarak kullanıldığında, selüloz eter içeriğinin artmasıyla kükürtü giderilmiş alçı esaslı kendiliğinden yayılan harcın prizlenme süresi önemli ölçüde uzar ve mekanik özellikleri önemli ölçüde azalır; içeriğe kıyasla, selüloz eterin moleküler ağırlığındaki artışın harcın yukarıdaki özellikleri üzerinde az etkisi vardır. Kapsamlı olarak değerlendirildiğinde, selüloz eter küçük moleküler ağırlıklı (viskozite değeri 20.000 Pa·s'den düşük) seçilmeli ve dozajı çimentolu malzemenin %1'i içinde kontrol edilmelidir.
(2) Kükürtü giderilmiş alçının hidratasyon ısısı test sonuçları, bu test kapsamında selüloz eterin kükürtü giderilmiş alçının hidratasyon hızı ve hidratasyon süreci üzerinde sınırlı bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Su tüketimindeki artış ve yığın yoğunluğundaki azalma, kükürtü giderilmiş alçı esaslı harcın mekanik özelliklerindeki azalmanın başlıca nedenleridir.
Yayın tarihi: 08 Mayıs 2023