Kükürt giderme alçıtaşı, kükürt içeren yakıtın yakılması sonucu oluşan baca gazının ince kireç veya kireçtaşı tozu bulamacı ile kükürt giderme ve saflaştırma işlemiyle elde edilen endüstriyel bir yan üründür. Kimyasal bileşimi, esas olarak CaSO4·2H2O olan doğal dihidrat alçıtaşı ile aynıdır. Şu anda ülkemizin enerji üretim yöntemi hala kömürle çalışan santrallere dayanmaktadır ve termik santrallerde kömürden yayılan SO2, ülkemizin yıllık emisyonlarının %50'sinden fazlasını oluşturmaktadır. Büyük miktarda kükürt dioksit emisyonu ciddi çevre kirliliğine neden olmaktadır. Baca gazı kükürt giderme teknolojisi kullanılarak kükürt giderme alçıtaşı üretimi, kömürle çalışan santrallerle ilgili endüstrilerin teknolojik gelişiminin çözümü için önemli bir önlemdir. Eksik istatistiklere göre, ülkemizde ıslak kükürt giderme yöntemiyle üretilen alçıtaşı emisyonu yılda 90 milyon tonu aşmıştır ve kükürt giderme yöntemiyle üretilen alçıtaşı çoğunlukla yığınlama şeklinde işlenmekte olup, bu durum sadece arazi işgaline değil, aynı zamanda büyük bir kaynak israfına da yol açmaktadır.
Alçı, hafiflik, gürültü azaltma, yangın önleme, ısı yalıtımı gibi özelliklere sahiptir. Çimento üretiminde, inşaat alçı üretiminde, dekorasyon mühendisliğinde ve diğer alanlarda kullanılabilir. Günümüzde birçok bilim insanı sıva malzemesi üzerine araştırmalar yapmaktadır. Araştırmalar, sıva malzemesinin mikro genleşme, iyi işlenebilirlik ve plastisite özelliklerine sahip olduğunu ve iç mekan duvar dekorasyonunda geleneksel sıva malzemelerinin yerini alabileceğini göstermektedir. Xu Jianjun ve diğerlerinin çalışmaları, kükürtü giderilmiş alçının hafif duvar malzemeleri yapımında kullanılabileceğini göstermiştir. Ye Beihong ve diğerlerinin çalışmaları, kükürtü giderilmiş alçıdan üretilen sıva alçısının dış duvarın iç tarafı, iç bölme duvarı ve tavanın sıva tabakası için kullanılabileceğini ve geleneksel sıva harcının kabuklanma ve çatlama gibi yaygın kalite sorunlarını çözebileceğini göstermiştir. Hafif sıva alçısı, yeni bir çevre dostu sıva malzemesi türüdür. Ana çimento malzemesi olarak yarı hidratlı alçı kullanılarak, hafif agregalar ve katkı maddeleri eklenerek üretilir. Geleneksel çimento sıva malzemelerine kıyasla, çatlaması kolay değildir, iyi yapışma özelliğine sahiptir, iyi büzülme gösterir, yeşil ve çevre dostudur. Kükürtü giderilmiş alçı kullanılarak yarı hidratlı alçı üretilmesi, doğal yapı alçı kaynaklarının yetersizliği sorununu çözmekle kalmaz, aynı zamanda kükürtü giderilmiş alçının kaynak kullanımını gerçekleştirir ve ekolojik çevreyi koruma amacına ulaşır. Bu nedenle, bu çalışma, kükürtü giderilmiş alçı üzerine yapılan araştırmalara dayanarak, hafif sıva kükürtü giderilmiş alçı harcının performansını etkileyen faktörleri incelemek ve hafif sıva kükürtü giderilmiş alçı harcının geliştirilmesi için teorik bir temel sağlamak amacıyla prizlenme süresi, eğilme dayanımı ve basınç dayanımını test etmiştir.
1 deney
1.1 Hammaddeler
Kükürt giderme alçı tozu: Baca gazı kükürt giderme teknolojisi ile üretilen ve kalsine edilen hemihidrat alçı tozunun temel özellikleri Tablo 1'de gösterilmiştir. Hafif agrega: Vitrifiye mikro tanecikler kullanılmıştır ve temel özellikleri Tablo 2'de gösterilmiştir. Vitrifiye mikro tanecikler, hafif sıvalı kükürt giderme alçı harcının kütle oranına göre %4, %8, %12 ve %16 oranlarında karıştırılmıştır.
Geciktirici: Sodyum sitrat kullanılır, kimyasal analizle saf reaktiftir, sodyum sitrat, hafif sıva kükürt giderme alçı harcının ağırlık oranına göre belirlenir ve karıştırma oranı %0, %0,1, %0,2, %0,3'tür.
Selüloz eter: Hidroksipropil metilselüloz (HPMC) kullanılır, viskozitesi 400'dür, HPMC, hafif sıvalı kükürt giderme alçı harcının ağırlık oranına göre belirlenir ve karıştırma oranı %0, %0,1, %0,2, %0,4'tür.
1.2 Test yöntemi
Standart kıvamdaki kükürtü giderilmiş alçının su tüketimi ve prizlenme süresi GB/T17669.4-1999 “Yapı Alçısı Sıvasının Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi” standardına, hafif sıva kükürtü giderilmiş alçı harcının prizlenme süresi ise GB/T 28627-2012 “Sıva Alçısı” standardına göre belirlenir.
Kükürtü giderilmiş alçının eğilme ve basınç dayanımı, GB/T9776-2008 “Yapı Alçısı” standardına göre gerçekleştirilmiş olup, 40mm×40mm×160mm boyutlarında numuneler kalıplanarak 2 saatlik dayanım ve kuru dayanım ölçülmüştür. Hafif sıvalı kükürtü giderilmiş alçı harcının eğilme ve basınç dayanımı ise GB/T 28627-2012 “Sıva Alçısı” standardına göre gerçekleştirilmiş olup, 1 günlük ve 28 günlük doğal kürleme dayanımı ölçülmüştür.
2 Sonuçlar ve tartışma
2.1 Alçı tozu içeriğinin hafif sıva kükürt giderme alçısının mekanik özelliklerine etkisi
Toplam alçı tozu, kireçtaşı tozu ve hafif agrega miktarı %100 olup, sabit hafif agrega ve katkı maddesi miktarı değişmeden kalmıştır. Alçı tozu miktarı %60, %70, %80 ve %90 olduğunda, alçı harcının eğilme ve basınç dayanımının kükürt giderme sonuçları incelenmiştir.
Hafif sıvalarda kullanılan kükürtü giderilmiş alçı harcının eğilme dayanımı ve basınç dayanımı yaşla birlikte artmaktadır; bu da alçının hidratasyon derecesinin yaşla birlikte daha yeterli hale geldiğini göstermektedir. Kükürtü giderilmiş alçı tozunun artmasıyla birlikte, hafif sıva alçısının eğilme dayanımı ve basınç dayanımı genel olarak yukarı yönlü bir eğilim göstermiş, ancak artış küçük olmuştur ve 28 günlük basınç dayanımındaki artış özellikle belirgindir. 1 günlük yaşta, %90 oranında alçı tozu ile karıştırılan alçının eğilme dayanımı, %60 oranında alçı tozu ile karıştırılan alçıya kıyasla %10,3 artmış ve buna karşılık gelen basınç dayanımı %10,1 artmıştır. 28 günlük yaşta, %90 oranında alçı tozu ile karıştırılan alçının eğilme dayanımı, %60 oranında alçı tozu ile karıştırılan alçıya kıyasla %8,8 artmış ve buna karşılık gelen basınç dayanımı %2,6 artmıştır. Özetle, alçı tozu miktarının eğilme dayanımı üzerinde basınç dayanımından daha fazla etkisi olduğu sonucuna varılabilir.
2.2 Hafif agrega içeriğinin hafif sıvalı kükürt giderme alçısının mekanik özelliklerine etkisi
Toplam alçı tozu, kireçtaşı tozu ve hafif agrega miktarı %100 olup, sabit alçı tozu ve katkı maddesi miktarı değişmeden kalmıştır. Vitrifiye mikro tanecik miktarı %4, %8, %12 ve %16 olduğunda, kükürtü giderilmiş alçı harcının eğilme ve basınç dayanımı sonuçları elde edilmiştir.
Aynı yaşta, hafif sıvalı kükürt giderme alçı harcının eğilme dayanımı ve basınç dayanımı, vitrifiye mikro tanecik içeriğinin artmasıyla azalmıştır. Bunun nedeni, vitrifiye mikro taneciklerin çoğunun iç yapısının boş olması ve kendi dayanımlarının düşük olmasıdır; bu da hafif sıva alçı harcının eğilme ve basınç dayanımını azaltır. 1 günlük yaşta, %16 alçı tozunun eğilme dayanımı %4 alçı tozuna kıyasla %35,3 azalırken, karşılık gelen basınç dayanımı %16,3 azalmıştır. 28 günlük yaşta, %16 alçı tozunun eğilme dayanımı %4 alçı tozuna kıyasla %24,6 azalırken, karşılık gelen basınç dayanımı sadece %6,0 azalmıştır. Özetle, vitrifiye mikro taneciklerin içeriğinin eğilme dayanımı üzerindeki etkisinin, basınç dayanımı üzerindeki etkisinden daha büyük olduğu sonucuna varılabilir.
2.3 Geciktirici içeriğinin hafif sıvalı kükürtsüz alçının prizlenme süresi üzerindeki etkisi
Alçı tozu, kireçtaşı tozu ve hafif agrega toplam dozajı %100 iken, sabit alçı tozu, kireçtaşı tozu, hafif agrega ve selüloz eter dozajı değişmeden kalır. Sodyum sitrat dozajı %0, %0,1, %0,2, %0,3 olduğunda, hafif sıvalı kükürt giderme alçı harcının prizlenme süresi sonuçları elde edilir.
Hafif sıvalı kükürt giderme alçı harcının hem ilk hem de son sertleşme süreleri sodyum sitrat içeriğinin artmasıyla artmaktadır, ancak sertleşme süresindeki artış küçüktür. Sodyum sitrat içeriği %0,3 olduğunda, ilk sertleşme süresi 28 dakika, son sertleşme süresi ise 33 dakika uzamaktadır. Sertleşme süresinin uzaması, kükürt giderme alçısının geniş yüzey alanından kaynaklanıyor olabilir; bu alan, alçı parçacıklarının etrafındaki geciktiriciyi emerek alçının çözünme hızını azaltır ve alçının kristalleşmesini engeller, sonuç olarak alçı harcının sağlam bir yapısal sistem oluşturma yeteneğini azaltır. Bu durum, alçının sertleşme süresini uzatır.
2.4 Selüloz eter içeriğinin hafif sıvalı kükürt giderme alçısının mekanik özelliklerine etkisi
Alçı tozu, kireçtaşı tozu ve hafif agrega toplam dozajı %100 iken, sabit alçı tozu, kireçtaşı tozu, hafif agrega ve geciktirici dozajı değişmeden kalmıştır. Hidroksipropil metilselüloz dozajı %0, %0,1, %0,2 ve %0,4 olduğunda, hafif sıvalı kükürt giderme alçı harcının eğilme ve basınç dayanımı sonuçları elde edilmiştir.
1 günlük yaşta, hafif sıvalı kükürt giderme alçı harcının eğilme dayanımı, hidroksipropil metilselüloz içeriğinin artmasıyla önce artmış, sonra azalmıştır; 28 günlük yaşta ise, hidroksipropil metilselüloz içeriğinin artmasıyla hafif sıvalı kükürt giderme alçı harcının eğilme dayanımı önce azalmış, sonra artmış ve sonra tekrar azalmış bir eğilim göstermiştir. Hidroksipropil metilselüloz içeriği %0,2 olduğunda, eğilme dayanımı maksimuma ulaşır ve selüloz içeriğinin %0 olduğu zamanki karşılık gelen dayanımı aşar. 1 günlük veya 28 günlük yaştan bağımsız olarak, hafif sıvalı kükürt giderme alçı harcının basınç dayanımı, hidroksipropil metilselüloz içeriğinin artmasıyla azalır ve karşılık gelen azalma eğilimi 28 günlük yaşta daha belirgindir. Bunun nedeni, selüloz eterin su tutma ve koyulaştırma etkisine sahip olması ve standart kıvam için gereken su miktarının selüloz eter içeriğinin artmasıyla artması, bu da bulamaç yapısının su-çimento oranının artmasına ve dolayısıyla alçı numunesinin mukavemetinin azalmasına yol açmasıdır.
3 Sonuç
(1) Kükürtü giderilmiş alçıtaşının hidratasyon derecesi yaşla birlikte daha yeterli hale gelir. Kükürtü giderilmiş alçıtaşı tozu içeriğinin artmasıyla, hafif sıva alçıtaşının eğilme ve basınç dayanımı genel olarak yukarı yönlü bir eğilim gösterdi, ancak artış küçüktü.
(2) Vitrifiye mikro boncuk içeriğinin artmasıyla, hafif sıvalı kükürt giderilmiş alçı harcının eğilme dayanımı ve basınç dayanımı buna bağlı olarak azalır, ancak vitrifiye mikro boncuk içeriğinin eğilme dayanımı üzerindeki etkisi basınç dayanımı üzerindeki etkisinden daha büyüktür.
(3) Sodyum sitrat içeriğinin artmasıyla, hafif sıvalı kükürt giderilmiş alçı harcının ilk prizlenme süresi ve son prizlenme süresi uzar, ancak sodyum sitrat içeriği az olduğunda prizlenme süresi üzerindeki etki belirgin değildir.
(4) Hidroksipropil metilselüloz içeriğinin artmasıyla, hafif sıvalı kükürt giderilmiş alçı harcının basınç dayanımı azalır, ancak eğilme dayanımı 1. günde önce artma, sonra azalma eğilimi gösterirken, 28. günde önce azalma, sonra artma ve sonra tekrar azalma eğilimi göstermiştir.
Yayın tarihi: 02 Şubat 2023