Thạch cao khử lưu huỳnh là khí thải được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu chứa lưu huỳnh (than, dầu mỏ), chất thải rắn công nghiệp được tạo ra trong quá trình tinh chế khử lưu huỳnh và thạch cao hemihydrat (công thức hóa học CaSO4· 0,5H2O), hiệu suất tương đương với thạch cao xây dựng tự nhiên. Do đó, ngày càng có nhiều nghiên cứu và ứng dụng sử dụng thạch cao khử lưu huỳnh thay cho thạch cao tự nhiên để sản xuất vật liệu tự san phẳng. Các chất phụ gia polyme hữu cơ như chất khử nước, chất giữ nước và chất làm chậm là các thành phần chức năng thiết yếu trong thành phần của vật liệu vữa tự san phẳng. Sự tương tác và cơ chế của hai chất này với vật liệu xi măng là những vấn đề đáng được quan tâm. Do đặc điểm của quá trình hình thành, độ mịn của thạch cao khử lưu huỳnh nhỏ (kích thước hạt chủ yếu phân bố trong khoảng từ 40 đến 60 μm), và độ phân cấp bột không hợp lý, do đó tính chất lưu biến của thạch cao khử lưu huỳnh kém và vữa vữa được chuẩn bị bằng nó thường dễ bị phân tầng, phân tầng và chảy máu. Ete cellulose là chất phụ gia được sử dụng phổ biến nhất trong vữa và việc sử dụng kết hợp với chất khử nước là một đảm bảo quan trọng để hiện thực hóa hiệu suất toàn diện của vật liệu tự san phẳng gốc thạch cao khử lưu huỳnh như hiệu suất xây dựng và sau đó là hiệu suất cơ học và độ bền.
Trong bài báo này, giá trị lưu động được sử dụng làm chỉ số kiểm soát (độ lan truyền 145 mm ± 5 mm), tập trung vào tác động của hàm lượng ete cellulose và trọng lượng phân tử (giá trị độ nhớt) đến mức tiêu thụ nước của vật liệu tự san phẳng gốc thạch cao khử lưu huỳnh, sự mất tính lưu động theo thời gian và quá trình đông tụ. Định luật ảnh hưởng của các tính chất cơ bản như thời gian và các tính chất cơ học ban đầu; đồng thời, kiểm tra định luật ảnh hưởng của ete cellulose đến sự giải phóng nhiệt và tốc độ giải phóng nhiệt của quá trình hydrat hóa thạch cao khử lưu huỳnh, phân tích ảnh hưởng của nó đến quá trình hydrat hóa thạch cao khử lưu huỳnh và bước đầu thảo luận về tính tương thích của loại phụ gia này với hệ thống tạo gel thạch cao khử lưu huỳnh.
1. Nguyên liệu và phương pháp thử nghiệm
1.1 Nguyên liệu thô
Bột thạch cao: bột thạch cao khử lưu huỳnh được sản xuất bởi một công ty ở Đường Sơn, thành phần khoáng chất chính là thạch cao hemihydrat, thành phần hóa học của nó được thể hiện trong Bảng 1 và tính chất vật lý của nó được thể hiện trong Bảng 2.
hình ảnh
hình ảnh
Các chất phụ gia bao gồm: ete xenlulo (hydroxypropyl methylcellulose, viết tắt là HPMC); chất siêu dẻo WR; chất chống tạo bọt B-1; bột cao su phân tán lại EVA S-05, tất cả đều có sẵn trên thị trường.
Tổng hợp: cát sông tự nhiên, cát mịn tự làm được sàng qua sàng 0,6 mm.
1.2 Phương pháp thử nghiệm
Thạch cao khử lưu huỳnh cố định: cát: nước = 1:0,5:0,45, lượng phụ gia khác thích hợp, độ chảy làm chỉ số kiểm soát (độ giãn nở 145 mm ± 5 mm), bằng cách điều chỉnh lượng nước tiêu thụ, lần lượt trộn với vật liệu xi măng (thạch cao khử lưu huỳnh + Xi măng) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ ete xenlulo (HPMC-20.000); tiếp tục cố định liều lượng ete cellulose thành 1‰, chọn ete hydroxypropyl methylcellulose HPMC-20.000, HPMC-40.000, HPMC-75.000 và HPMC-100.000 có trọng lượng phân tử khác nhau (các số tương ứng lần lượt là H2, H4, H7.5 và H10), để nghiên cứu liều lượng và trọng lượng phân tử (giá trị độ nhớt) của ete cellulose Tác động của những thay đổi đến các tính chất của vữa tự san phẳng gốc thạch cao và ảnh hưởng của hai yếu tố này đến độ lưu động, thời gian đông kết và các tính chất cơ học ban đầu của hỗn hợp vữa tự san phẳng thạch cao đã khử lưu huỳnh được thảo luận. Phương pháp thử nghiệm cụ thể được thực hiện theo yêu cầu của GB / T 17669.3-1999 "Xác định các tính chất cơ học của thạch cao xây dựng".
Thử nghiệm nhiệt hydrat hóa được thực hiện bằng cách sử dụng mẫu thạch cao khử lưu huỳnh và mẫu có hàm lượng ete xenlulo lần lượt là 0,5‰ và 3‰, và dụng cụ được sử dụng là máy thử nhiệt hydrat hóa loại TA-AIR.
2. Kết quả và phân tích
2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng ete xenlulo đến tính chất cơ bản của vữa
Với sự gia tăng của hàm lượng, khả năng làm việc và độ kết dính của vữa được cải thiện đáng kể, sự mất độ lưu động theo thời gian được giảm đáng kể và hiệu suất thi công tuyệt vời hơn, vữa đã đông cứng không có hiện tượng tách lớp, độ mịn bề mặt, độ nhẵn và tính thẩm mỹ đã được cải thiện rất nhiều. Đồng thời, lượng nước tiêu thụ của vữa để đạt được cùng độ lưu động tăng lên đáng kể. Ở 5‰, lượng nước tiêu thụ tăng 102% và thời gian đông kết cuối cùng được kéo dài thêm 100 phút, gấp 2,5 lần so với mẫu trắng. Các tính chất cơ học ban đầu của vữa giảm đáng kể khi hàm lượng ete cellulose tăng. Khi hàm lượng ete cellulose là 5‰, cường độ uốn và cường độ nén sau 24 giờ giảm xuống còn 18,75% và 11,29% của mẫu trắng. Cường độ nén lần lượt là 39,47% và 23,45% của mẫu trắng. Điều đáng chú ý là khi tăng lượng chất giữ nước, khối lượng riêng của vữa cũng giảm đáng kể, từ 2069 kg/m3 ở 0 xuống 1747 kg/m3 ở 5‰, giảm 15,56%. Khối lượng riêng của vữa giảm và độ xốp tăng, đây là một trong những nguyên nhân làm giảm rõ rệt các tính chất cơ học của vữa.
Cellulose ether là một loại polymer không ion. Các nhóm hydroxyl trên chuỗi ether cellulose và các nguyên tử oxy trên liên kết ether có thể kết hợp với các phân tử nước để tạo thành liên kết hydro, biến nước tự do thành nước liên kết, do đó đóng vai trò giữ nước. Về mặt vĩ mô, nó được biểu hiện là sự gia tăng độ kết dính của bùn [5]. Độ nhớt của bùn tăng không chỉ làm tăng lượng nước tiêu thụ mà ether cellulose hòa tan cũng sẽ được hấp phụ trên bề mặt của các hạt thạch cao, cản trở phản ứng hydrat hóa và kéo dài thời gian đông kết; trong quá trình khuấy, một số lượng lớn bọt khí cũng sẽ được đưa vào. Các lỗ rỗng sẽ hình thành khi vữa cứng lại, cuối cùng làm giảm cường độ của vữa. Xem xét toàn diện lượng nước tiêu thụ một bên của hỗn hợp vữa, hiệu suất thi công, thời gian đông kết và các tính chất cơ học, và độ bền sau này, v.v., hàm lượng ether cellulose trong vữa tự san phẳng gốc thạch cao đã khử lưu huỳnh không được vượt quá 1‰.
2.2 Ảnh hưởng của khối lượng phân tử của ete xenlulo đến tính chất của vữa
Thông thường, độ nhớt càng cao và độ mịn của ete cellulose càng mịn thì khả năng giữ nước và tăng cường độ liên kết càng tốt. hiệu suất sẽ bị ảnh hưởng tiêu cực. Do đó, ảnh hưởng của ete cellulose có trọng lượng phân tử khác nhau đến các tính chất cơ bản của vật liệu vữa tự san phẳng gốc thạch cao đã được thử nghiệm thêm. Nhu cầu nước của vữa tăng lên đến một mức độ nhất định, nhưng không có tác động rõ ràng đến thời gian đông kết và độ chảy. Đồng thời, cường độ uốn và nén của vữa ở các trạng thái khác nhau cho thấy xu hướng giảm, nhưng mức giảm ít hơn nhiều so với ảnh hưởng của hàm lượng ete cellulose đến các tính chất cơ học. Tóm lại, sự gia tăng trọng lượng phân tử của ete cellulose không có tác động rõ ràng đến hiệu suất của hỗn hợp vữa. Xem xét sự tiện lợi của thi công, ete cellulose có độ nhớt thấp và trọng lượng phân tử nhỏ nên được chọn làm vật liệu tự san phẳng gốc thạch cao đã khử lưu huỳnh.
2.3 Ảnh hưởng của ete xenlulo đến nhiệt thủy hóa của thạch cao khử lưu huỳnh
Khi hàm lượng ete cellulose tăng, đỉnh tỏa nhiệt của quá trình hydrat hóa thạch cao khử lưu huỳnh giảm dần, thời gian đạt đỉnh hơi chậm lại, trong khi nhiệt tỏa nhiệt của quá trình hydrat hóa giảm nhưng không rõ ràng. Điều này cho thấy ete cellulose có thể làm chậm tốc độ hydrat hóa và mức độ hydrat hóa của thạch cao khử lưu huỳnh ở một mức độ nhất định, do đó liều lượng không nên quá lớn và nên được kiểm soát trong phạm vi 1‰. Có thể thấy rằng màng keo hình thành sau khi ete cellulose gặp nước được hấp phụ trên bề mặt của các hạt thạch cao khử lưu huỳnh, làm giảm tốc độ hydrat hóa của thạch cao trước 2 giờ. Đồng thời, hiệu ứng giữ nước và làm đặc độc đáo của nó làm chậm quá trình bay hơi của nước bùn và tản nhiệt có lợi cho quá trình hydrat hóa tiếp theo của thạch cao khử lưu huỳnh ở giai đoạn sau. Tóm lại, khi kiểm soát liều lượng thích hợp, ete cellulose có ảnh hưởng hạn chế đến tốc độ hydrat hóa và mức độ hydrat hóa của chính thạch cao khử lưu huỳnh. Đồng thời, việc tăng hàm lượng ete cellulose và trọng lượng phân tử sẽ làm tăng đáng kể độ nhớt của bùn và cho thấy hiệu suất giữ nước tuyệt vời. Để đảm bảo độ lưu động của vữa tự san phẳng thạch cao khử lưu huỳnh, lượng nước tiêu thụ sẽ tăng đáng kể, nguyên nhân là do thời gian đông kết của vữa kéo dài. Nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm các tính chất cơ học.
3. Kết luận
(1) Khi độ lưu động được sử dụng làm chỉ số kiểm soát, với sự gia tăng hàm lượng ete cellulose, thời gian đông kết của vữa tự san phẳng gốc thạch cao khử lưu huỳnh được kéo dài đáng kể và các tính chất cơ học bị giảm đáng kể; so với hàm lượng, trọng lượng phân tử của ete cellulose Sự gia tăng này có ít ảnh hưởng đến các tính chất trên của vữa. Xem xét toàn diện, ete cellulose nên được chọn có trọng lượng phân tử nhỏ (giá trị độ nhớt thấp hơn 20 000 Pa·s) và liều lượng nên được kiểm soát trong vòng 1‰ của vật liệu xi măng.
(2) Kết quả thử nghiệm nhiệt thủy hóa của thạch cao khử lưu huỳnh cho thấy trong phạm vi thử nghiệm này, ete xenlulo có ảnh hưởng hạn chế đến tốc độ thủy hóa và quá trình thủy hóa của thạch cao khử lưu huỳnh. Việc tăng lượng nước tiêu thụ và giảm khối lượng riêng là những lý do chính khiến các tính chất cơ học của vữa gốc thạch cao khử lưu huỳnh giảm.
Thời gian đăng: 08-05-2023