Десульфурированный гипс является побочным продуктом процесса десульфурации дымовых газов на угольных электростанциях или других заводах, использующих серосодержащее топливо. Благодаря своей высокой огнестойкости, термостойкости и влагостойкости он широко используется в строительной отрасли в качестве строительного материала. Однако одной из основных проблем при использовании десульфурированного гипса является его высокая теплота гидратации, что может привести к таким проблемам, как растрескивание и деформация в процессе схватывания и затвердевания. Поэтому необходимо найти эффективные методы снижения теплоты гидратации десульфурированного гипса при сохранении его механических свойств и характеристик.
Эфиры целлюлозы являются широко используемыми добавками в строительной отрасли для улучшения обрабатываемости, прочности и долговечности материалов на основе цемента. Это нетоксичный, биоразлагаемый, возобновляемый полимер, полученный из целлюлозы, самого распространенного органического соединения в мире. Эфир целлюлозы может образовывать стабильную гелеобразную структуру в воде, что может улучшить водоудержание, устойчивость к провисанию и консистенцию материалов на основе цемента. Кроме того, эфиры целлюлозы могут также влиять на процессы гидратации и схватывания материалов на основе гипса, дополнительно влияя на их механические свойства и характеристики.
Влияние эфира целлюлозы на процесс гидратации и затвердевания гипса
Гипс — это соединение дигидрата сульфата кальция, которое реагирует с водой, образуя плотные и твердые блоки полугидрата сульфата кальция. Процесс гидратации и затвердевания гипса сложен и включает несколько стадий, включая зародышеобразование, рост, кристаллизацию и затвердевание. Первоначальная реакция гипса и воды генерирует большое количество тепла, называемое теплом гидратации. Это тепло может вызвать термические напряжения и усадку в материале на основе гипса, что может привести к трещинам и другим дефектам.
Эфиры целлюлозы могут влиять на процессы гидратации и схватывания гипса посредством нескольких механизмов. Во-первых, эфиры целлюлозы могут улучшать обрабатываемость и консистенцию материалов на основе гипса, образуя стабильные и однородные дисперсии в воде. Это снижает потребность в воде и увеличивает текучесть материала, тем самым облегчая процесс гидратации и схватывания. Во-вторых, эфиры целлюлозы могут захватывать и удерживать влагу внутри материала, образуя гелеобразную сеть, тем самым повышая водоудерживающую способность материала. Это продлевает время гидратации и снижает вероятность термического напряжения и усадки. В-третьих, эфиры целлюлозы могут задерживать ранние стадии процесса гидратации, адсорбируясь на поверхности кристаллов гипса и подавляя их рост и кристаллизацию. Это снижает начальную скорость теплоты гидратации и задерживает время схватывания. В-четвертых, эфиры целлюлозы могут улучшать механические свойства и эксплуатационные характеристики материалов на основе гипса, увеличивая их прочность, долговечность и устойчивость к деформации.
Факторы, влияющие на теплоту гидратации десульфурированного гипса
На теплоту гидратации десульфурированного гипса влияет множество факторов, включая химический состав, размер частиц, влажность, температуру и добавки, используемые в материале. Химический состав десульфурированного гипса может варьироваться в зависимости от типа топлива и используемого процесса десульфурации. Вообще говоря, по сравнению с природным гипсом, десульфурированный гипс имеет более высокое содержание примесей, таких как полугидрат сульфата кальция, карбонат кальция и кремний. Это влияет на степень гидратации и количество тепла, выделяемого в ходе реакции. Размер частиц и удельная площадь поверхности десульфурированного гипса также будут влиять на скорость и интенсивность теплоты гидратации. Более мелкие частицы и большая удельная площадь поверхности могут увеличить площадь контакта и облегчить реакцию, что приводит к более высокой теплоте гидратации. Содержание воды и температура материала также могут влиять на теплоту гидратации, контролируя скорость и степень реакции. Более высокое содержание воды и более низкая температура могут снизить скорость и интенсивность теплоты гидратации, в то время как более низкое содержание воды и более высокая температура могут увеличить скорость и интенсивность теплоты гидратации. Добавки, такие как эфиры целлюлозы, могут влиять на теплоту гидратации, взаимодействуя с кристаллами гипса и изменяя их свойства и поведение.
Потенциальные преимущества использования эфиров целлюлозы для снижения теплоты гидратации десульфурированного гипса
Использование нами эфиров целлюлозы в качестве добавок для снижения теплоты гидратации десульфурированного гипса обеспечивает ряд потенциальных преимуществ, в том числе:
1. Улучшить обрабатываемость и консистенцию материалов, что благоприятно сказывается на смешивании, размещении и компоновке материалов.
2. Снижение водопотребления и повышение текучести материалов, что может улучшить механические свойства и удобство использования материалов.
3. Улучшить водоудерживающую способность материала и продлить время гидратации материала, тем самым снизив потенциальные термические напряжения и усадку.
4. Задержать начальную стадию гидратации, замедлить время затвердевания материалов, снизить пиковое значение теплоты гидратации, повысить безопасность и качество материалов.
5. Улучшить механические свойства и эксплуатационные характеристики материалов, что может повысить долговечность, прочность и устойчивость материалов к деформации.
6. Эфир целлюлозы нетоксичен, биоразлагаем и возобновляем, что может снизить воздействие на окружающую среду и способствовать устойчивому развитию строительной отрасли.
в заключение
Эфиры целлюлозы являются перспективными добавками, которые могут влиять на процессы гидратации и схватывания обезвоженного гипса, улучшая обрабатываемость, консистенцию, водоудержание и механические свойства материала. Взаимодействие между эфирами целлюлозы и кристаллами гипса может снизить пиковую теплоту гидратации и замедлить время схватывания, что может повысить безопасность и качество материала. Однако эффективность эфиров целлюлозы может зависеть от таких факторов, как химический состав, размер частиц, содержание влаги, температура и добавки, используемые в материале. Будущие исследования должны быть сосредоточены на оптимизации дозировки и рецептуры эфиров целлюлозы для достижения желаемого снижения теплоты гидратации десульфурированного гипса без влияния на его механические свойства и характеристики. Кроме того, следует дополнительно изучить и оценить потенциальные экономические, экологические и социальные преимущества использования эфиров целлюлозы.
Время публикации: 11 октября 2023 г.