ผลกระทบของปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ต่อปูนปรับระดับแบบใช้ยิปซัมที่ขจัดกำมะถันออกแล้ว

ยิปซัมกำจัดซัลเฟอร์เป็นก๊าซไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีกำมะถัน (ถ่านหิน ปิโตรเลียม) ของเสียที่เป็นของแข็งจากอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วยการกำจัดซัลเฟอร์ และยิปซัมเฮมิไฮเดรต (สูตรเคมี CaSO4· 0.5H2O) ประสิทธิภาพเทียบได้กับยิปซัมสำหรับการก่อสร้างตามธรรมชาติ ดังนั้นจึงมีการวิจัยและการประยุกต์ใช้ยิปซัมกำจัดซัลเฟอร์แทนยิปซัมธรรมชาติเพื่อผลิตวัสดุปรับระดับด้วยตนเองมากขึ้นเรื่อยๆ สารผสมโพลีเมอร์อินทรีย์ เช่น ตัวลดน้ำ ตัวกักเก็บน้ำ และตัวหน่วง เป็นส่วนประกอบการทำงานที่จำเป็นในองค์ประกอบของวัสดุปูนปรับระดับด้วยตนเอง ปฏิสัมพันธ์และกลไกของทั้งสองอย่างกับวัสดุประสานเป็นประเด็นที่ควรให้ความสนใจ เนื่องจากลักษณะเฉพาะของกระบวนการสร้าง ความละเอียดของยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกแล้วจึงมีขนาดเล็ก (ขนาดอนุภาคส่วนใหญ่กระจายอยู่ระหว่าง 40 ถึง 60 μm) และการไล่ระดับของผงไม่สมเหตุสมผล ดังนั้นคุณสมบัติการไหลของยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกแล้วจึงไม่ดี และสารละลายปูนที่เตรียมไว้มักจะเกิดการแยกชั้น การแบ่งชั้น และการตกตะกอนได้ง่ายกว่า เซลลูโลสอีเธอร์เป็นส่วนผสมที่ใช้กันมากที่สุดในปูน และการใช้ร่วมกันกับตัวลดน้ำเป็นการรับประกันที่สำคัญในการบรรลุประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของวัสดุปรับระดับด้วยตนเองที่ใช้ยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกแล้ว เช่น ประสิทธิภาพในการก่อสร้าง และประสิทธิภาพเชิงกลและความทนทานในภายหลัง

ในเอกสารฉบับนี้จะใช้ค่าของไหลเป็นดัชนีควบคุม (ระดับการแพร่กระจาย 145 มม. ± 5 มม.) โดยเน้นที่ผลกระทบของเนื้อหาของเซลลูโลสอีเธอร์และน้ำหนักโมเลกุล (ค่าความหนืด) ต่อการใช้น้ำของวัสดุปรับระดับด้วยตนเองที่ใช้ยิปซัมกำจัดซัลเฟอร์ การสูญเสียของไหลตามกาลเวลา และการแข็งตัว กฎของอิทธิพลของคุณสมบัติพื้นฐาน เช่น เวลาและคุณสมบัติเชิงกลในระยะเริ่มต้น ในเวลาเดียวกัน ทดสอบกฎของอิทธิพลของเซลลูโลสอีเธอร์ต่อการปล่อยความร้อนและอัตราการปล่อยความร้อนของการให้ความชื้นของยิปซัมกำจัดซัลเฟอร์ วิเคราะห์อิทธิพลของเซลลูโลสอีเธอร์ต่อกระบวนการให้ความชื้นของยิปซัมกำจัดซัลเฟอร์ และหารือเบื้องต้นเกี่ยวกับความเข้ากันได้กับระบบเจลยิปซัมกำจัดซัลเฟอร์

1. วัตถุดิบและวิธีการทดสอบ

1.1 วัตถุดิบ

ผงยิปซัม: ผงยิปซัมกำจัดซัลเฟอร์ที่ผลิตโดยบริษัทแห่งหนึ่งในถังซาน องค์ประกอบแร่ธาตุหลักคือยิปซัมเฮมิไฮเดรต องค์ประกอบทางเคมีแสดงอยู่ในตารางที่ 1 และคุณสมบัติทางกายภาพแสดงอยู่ในตารางที่ 2

รูปภาพ

รูปภาพ

สารผสม ได้แก่ เซลลูโลสอีเธอร์ (ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส หรือเรียกสั้นๆ ว่า HPMC); สารลดน้ำพิเศษ WR; สารลดฟอง B-1; ผงลาเท็กซ์ที่กระจายตัวได้ EVA S-05 ซึ่งทั้งหมดนี้มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์

รวม: ทรายแม่น้ำธรรมชาติ ทรายละเอียดที่ผลิตเอง ร่อนผ่านตะแกรงขนาด 0.6 มม.

1.2 วิธีการทดสอบ

ยิปซัมกำจัดซัลเฟอร์แบบคงที่: ทราย: น้ำ = 1:0.5:0.45, ปริมาณสารผสมอื่นๆ ที่เหมาะสม, ความลื่นไหลเป็นดัชนีควบคุม (การขยายตัว 145 มม. ± 5 มม.) โดยปรับการใช้น้ำ ผสมกับวัสดุประสาน (ยิปซัมกำจัดซัลเฟอร์ + ซีเมนต์) 0, 0.5‰, 1.0‰, 2.0‰, 3.0‰ เซลลูโลสอีเธอร์ (HPMC-20,000) ตามลำดับ แก้ไขปริมาณอีเธอร์เซลลูโลสเพิ่มเติมเป็น 1‰ เลือกอีเธอร์เมทิลเซลลูโลสไฮดรอกซีโพรพิล HPMC-20,000, HPMC-40,000, HPMC-75,000 และ HPMC-100,000 ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน (ตัวเลขที่สอดคล้องกันคือ H2, H4, H7.5 และ H10 ตามลำดับ) เพื่อศึกษาปริมาณและน้ำหนักโมเลกุล (ค่าความหนืด) ของอีเธอร์เซลลูโลส ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงต่อคุณสมบัติของปูนปรับระดับอัตโนมัติที่ทำจากยิปซัม และอิทธิพลของทั้งสองอย่างต่อความลื่นไหล เวลาการก่อตัว และคุณสมบัติเชิงกลเบื้องต้นของส่วนผสมปูนปรับระดับอัตโนมัติที่ทำจากยิปซัมที่ผ่านการกำจัดซัลเฟอร์ออกแล้วนั้นได้รับการหารือแล้ว วิธีการทดสอบเฉพาะนั้นดำเนินการตามข้อกำหนดของ GB/T 17669.3-1999 “การกำหนดคุณสมบัติเชิงกลของยิปซัมสำหรับอาคาร”

การทดสอบความร้อนจากความชื้นจะดำเนินการโดยใช้ตัวอย่างยิปซัมที่ถูกกำจัดซัลเฟอร์ออกแล้วและตัวอย่างที่มีปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ 0.5‰ และ 3‰ ตามลำดับ และเครื่องมือที่ใช้คือเครื่องทดสอบความร้อนจากความชื้นชนิด TA-AIR

2. ผลการวิจัยและการวิเคราะห์

2.1 ผลของปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ต่อคุณสมบัติพื้นฐานของปูน

ด้วยการเพิ่มเนื้อหา ความสามารถในการทำงานและการยึดเกาะของปูนจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การสูญเสียความลื่นไหลเมื่อเวลาผ่านไปลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และประสิทธิภาพการก่อสร้างก็ยอดเยี่ยมมากขึ้น และปูนที่แข็งตัวไม่มีปรากฏการณ์การแยกชั้น และความเรียบของพื้นผิว ความเรียบ และความสวยงามได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ในเวลาเดียวกัน การใช้น้ำของปูนเพื่อให้ได้ความลื่นไหลเท่ากันก็เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อถึง 5‰ การใช้น้ำเพิ่มขึ้น 102% และเวลาการก่อตัวขั้นสุดท้ายจะขยายออกไป 100 นาที ซึ่งเป็น 2.5 เท่าของตัวอย่างเปล่า คุณสมบัติทางกลในช่วงเริ่มต้นของปูนลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์เพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์อยู่ที่ 5‰ ความแข็งแรงในการดัดงอ 24 ชั่วโมงและความแข็งแรงในการบีบอัดจะลดลงเหลือ 18.75% และ 11.29% ของตัวอย่างเปล่าตามลำดับ ความแข็งแรงในการบีบอัดคือ 39.47% และ 23.45% ของตัวอย่างเปล่าตามลำดับ ที่น่าสังเกตก็คือ เมื่อปริมาณสารกักเก็บน้ำเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของปูนก็ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน จาก 2,069 กก./ม.3 ที่ 0 เป็น 1,747 กก./ม.3 ที่ 5‰ ลดลง 15.56% ความหนาแน่นของปูนลดลงและความพรุนเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้คุณสมบัติเชิงกลของปูนลดลงอย่างเห็นได้ชัด

เซลลูโลสอีเธอร์เป็นพอลิเมอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิก กลุ่มไฮดรอกซิลบนโซ่เซลลูโลสอีเธอร์และอะตอมออกซิเจนบนพันธะอีเธอร์สามารถรวมตัวกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน ซึ่งจะเปลี่ยนน้ำอิสระให้กลายเป็นน้ำที่ถูกผูกมัด จึงมีบทบาทในการกักเก็บน้ำ เมื่อมองในระดับมหภาค จะพบว่ามีการยึดเกาะของสารละลายเพิ่มขึ้น [5] ความหนืดของสารละลายที่เพิ่มขึ้นจะไม่เพียงแต่เพิ่มการใช้ปริมาณน้ำเท่านั้น แต่ยังทำให้เซลลูโลสอีเธอร์ที่ละลายอยู่ถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคยิปซัม ทำให้ปฏิกิริยาไฮเดรชั่นถูกขัดขวางและยืดเวลาการก่อตัว นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการกวน ฟองอากาศจำนวนมากจะถูกแทรกเข้ามาด้วย ช่องว่างจะเกิดขึ้นเมื่อปูนแข็งตัว ซึ่งในที่สุดจะทำให้ความแข็งแรงของปูนลดลง เมื่อพิจารณาโดยรวมถึงการใช้น้ำข้างเดียวของส่วนผสมปูน ประสิทธิภาพการก่อสร้าง เวลาในการแข็งตัวและคุณสมบัติเชิงกล ความทนทานในภายหลัง เป็นต้น ปริมาณอีเธอร์เซลลูโลสในปูนปรับระดับแบบกำจัดซัลเฟอร์ที่ทำจากยิปซัมไม่ควรเกิน 1‰

2.2 ผลของน้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเธอร์ต่อประสิทธิภาพของปูน

โดยทั่วไป ยิ่งความหนืดสูงและความละเอียดของเซลลูโลสอีเธอร์ยิ่งมากขึ้นเท่าไร การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น และความแข็งแรงในการยึดเกาะก็จะเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น ประสิทธิภาพการทำงานจะได้รับผลกระทบในทางลบ ดังนั้น อิทธิพลของเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกันต่อคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุปูนปรับระดับอัตโนมัติที่ทำจากยิปซัมจึงได้รับการทดสอบเพิ่มเติม ความต้องการน้ำของปูนเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง แต่ไม่มีผลที่ชัดเจนต่อระยะเวลาการก่อตัวและความลื่นไหล ในขณะเดียวกัน ความแข็งแรงในการดัดงอและแรงอัดของปูนในสถานะต่างๆ มีแนวโน้มลดลง แต่การลดลงนั้นน้อยกว่าอิทธิพลของปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ต่อคุณสมบัติเชิงกลมาก โดยสรุปแล้ว การเพิ่มขึ้นของน้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเธอร์ไม่มีผลที่ชัดเจนต่อประสิทธิภาพของส่วนผสมปูน เมื่อพิจารณาถึงความสะดวกในการก่อสร้าง ควรเลือกเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีความหนืดต่ำและมีน้ำหนักโมเลกุลเล็กเป็นวัสดุปรับระดับอัตโนมัติที่ทำจากยิปซัมที่ขจัดซัลเฟอร์ออก

2.3 ผลของเซลลูโลสอีเธอร์ต่อความร้อนของการไฮเดรชั่นของยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออก

เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์เพิ่มขึ้น จุดสูงสุดของการคายความร้อนของการให้ความชื้นของยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกแล้วจะลดลงทีละน้อย และเวลาของตำแหน่งจุดสูงสุดจะล่าช้าเล็กน้อย ในขณะที่ความร้อนของการคายความร้อนของการให้ความชื้นลดลง แต่ไม่ชัดเจน สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสอีเธอร์สามารถชะลออัตราการให้ความชื้นและระดับการให้ความชื้นของยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกได้ในระดับหนึ่ง ดังนั้นปริมาณยาจึงไม่ควรมากเกินไป และควรควบคุมภายใน 1‰ จะเห็นได้ว่าฟิล์มคอลลอยด์ที่เกิดขึ้นหลังจากเซลลูโลสอีเธอร์สัมผัสกับน้ำจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออก ซึ่งจะทำให้อัตราการให้ความชื้นของยิปซัมลดลงก่อน 2 ชั่วโมง ในเวลาเดียวกัน ผลการกักเก็บน้ำและการทำให้ข้นเฉพาะตัวของมันจะทำให้การระเหยของน้ำในสารละลายช้าลง และการกระจายตัวนั้นมีประโยชน์ต่อการให้ความชื้นเพิ่มเติมของยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกในขั้นตอนต่อมา โดยสรุป เมื่อควบคุมปริมาณที่เหมาะสมแล้ว เซลลูโลสอีเธอร์จะมีอิทธิพลจำกัดต่ออัตราการดูดซับน้ำและระดับการดูดซับน้ำของยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกแล้ว ในขณะเดียวกัน การเพิ่มขึ้นของปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์และน้ำหนักโมเลกุลจะเพิ่มความหนืดของสารละลายอย่างมากและแสดงประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำที่ยอดเยี่ยม เพื่อให้มั่นใจถึงความลื่นไหลของปูนปรับระดับยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกแล้ว การใช้น้ำจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งเป็นผลมาจากระยะเวลาการก่อตัวที่ยาวนานของปูน เหตุผลหลักคือคุณสมบัติเชิงกลลดลง

3. บทสรุป

(1) เมื่อใช้ความลื่นไหลเป็นดัชนีควบคุม เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์เพิ่มขึ้น เวลาในการก่อตัวของปูนปรับระดับแบบใช้ยิปซัมที่ขจัดกำมะถันออกจะยาวนานขึ้นอย่างเห็นได้ชัด และคุณสมบัติเชิงกลก็ลดลงอย่างมาก เมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณที่เพิ่มขึ้น น้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเธอร์มีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติของปูนข้างต้น เมื่อพิจารณาโดยรวมแล้ว ควรเลือกเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (ค่าความหนืดต่ำกว่า 20,000 Pa·s) และควรควบคุมปริมาณให้อยู่ใน 1‰ ของวัสดุประสาน

(2) ผลการทดสอบความร้อนจากการเติมน้ำของยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกแล้วพบว่าเซลลูโลสอีเธอร์มีอิทธิพลจำกัดต่ออัตราการเติมน้ำและกระบวนการเติมน้ำของยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกแล้วในขอบเขตของการทดสอบนี้ การใช้น้ำที่เพิ่มขึ้นและความหนาแน่นที่ลดลงเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้คุณสมบัติเชิงกลของปูนยิปซัมที่กำจัดซัลเฟอร์ออกแล้วลดลง