Il gesso desolforato è il gas di scarico prodotto dalla combustione di combustibili contenenti zolfo (carbone, petrolio), rifiuti solidi industriali prodotti durante il processo di purificazione mediante desolforazione e gesso emiidrato (formula chimica CaSO4 · 0,5H2O), le cui prestazioni sono paragonabili a quelle del gesso naturale da costruzione. Pertanto, sono sempre più numerose le ricerche e le applicazioni dell'utilizzo del gesso desolforato al posto del gesso naturale per la produzione di materiali autolivellanti. Additivi polimerici organici come agenti riduttori d'acqua, agenti ritentori d'acqua e ritardanti sono componenti funzionali essenziali nella composizione delle malte autolivellanti. L'interazione e il meccanismo di entrambi con i materiali cementizi sono questioni degne di attenzione. A causa delle caratteristiche del processo di formazione, la finezza del gesso desolforato è ridotta (la granulometria è distribuita principalmente tra 40 e 60 μm) e la granulometria della polvere è irragionevole, pertanto le proprietà reologiche del gesso desolforato sono scarse e la malta da esso preparata risulta spesso più soggetta a segregazione, stratificazione e sanguinamento. L'etere di cellulosa è l'additivo più comunemente utilizzato nella malta e il suo utilizzo combinato con un agente riduttore d'acqua è un'importante garanzia per ottenere le prestazioni complete dei materiali autolivellanti a base di gesso desolforato, come le prestazioni costruttive e le successive prestazioni meccaniche e di durata.
In questo documento, il valore di fluidità viene utilizzato come indice di controllo (grado di diffusione 145 mm±5 mm), concentrandosi sull'impatto del contenuto di etere di cellulosa e del peso molecolare (valore di viscosità) sul consumo di acqua dei materiali autolivellanti a base di gesso desolforato, sulla perdita di fluidità nel tempo e sulla coagulazione. La legge dell'influenza delle proprietà di base come il tempo e le prime proprietà meccaniche; allo stesso tempo, testare la legge dell'influenza dell'etere di cellulosa sul rilascio di calore e sulla velocità di rilascio di calore dell'idratazione del gesso desolforato, analizzare la sua influenza sul processo di idratazione del gesso desolforato e discutere inizialmente questo tipo di compatibilità dell'additivo con il sistema di gelificazione del gesso desolforato.
1. Materie prime e metodi di prova
1.1 Materie prime
Polvere di gesso: polvere di gesso desolforata prodotta da un'azienda di Tangshan, la cui composizione minerale principale è gesso emiidrato, la cui composizione chimica è riportata nella Tabella 1, mentre le sue proprietà fisiche sono riportate nella Tabella 2.
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Gli additivi includono: etere di cellulosa (idrossipropilmetilcellulosa, HPMC in breve); superfluidificante WR; antischiuma B-1; polvere di lattice ridisperdibile EVA S-05, tutti disponibili in commercio.
Aggregato: sabbia naturale di fiume, sabbia fine prodotta artigianalmente e setacciata con maglie da 0,6 mm.
1.2 Metodo di prova
Gesso desolforante fisso: sabbia:acqua = 1:0,5:0,45, quantità appropriata di altri additivi, fluidità come indice di controllo (espansione 145 mm ± 5 mm), regolando il consumo di acqua, rispettivamente miscelato con materiali cementizi (gesso desolforante + cemento) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ etere di cellulosa (HPMC-20.000); Fissare ulteriormente il dosaggio di etere di cellulosa all'1‰, scegliere gli eteri di idrossipropilmetilcellulosa HPMC-20.000, HPMC-40.000, HPMC-75.000 e HPMC-100.000 con diversi pesi molecolari (i numeri corrispondenti sono rispettivamente H2, H4, H7,5 e H10), per studiare il dosaggio e il peso molecolare (valore di viscosità) dell'etere di cellulosa. Vengono discussi l'impatto delle modifiche sulle proprietà della malta autolivellante a base di gesso e l'influenza di entrambi sulla fluidità, sul tempo di presa e sulle proprietà meccaniche iniziali della miscela di malta autolivellante a base di gesso desolforato. Il metodo di prova specifico viene eseguito in conformità con i requisiti di GB/T 17669.3-1999 "Determinazione delle proprietà meccaniche del gesso da costruzione".
Il test del calore di idratazione viene eseguito utilizzando un campione bianco di gesso desolforato e campioni con un contenuto di etere di cellulosa rispettivamente dello 0,5‰ e del 3‰ e lo strumento utilizzato è un misuratore del calore di idratazione di tipo TA-AIR.
2. Risultati e analisi
2.1 Effetto del contenuto di etere di cellulosa sulle proprietà di base della malta
Con l'aumento del contenuto, la lavorabilità e la coesione della malta sono significativamente migliorate, la perdita di fluidità nel tempo è significativamente ridotta e le prestazioni costruttive sono più eccellenti. La malta indurita non presenta fenomeni di delaminazione e la levigatezza, la levigatezza e l'estetica della superficie sono state notevolmente migliorate. Allo stesso tempo, il consumo d'acqua della malta per ottenere la stessa fluidità è aumentato significativamente. Al 5‰, il consumo d'acqua è aumentato del 102% e il tempo di presa finale è stato prolungato di 100 minuti, ovvero 2,5 volte rispetto al campione grezzo. Le proprietà meccaniche iniziali della malta sono diminuite significativamente con l'aumento del contenuto di etere di cellulosa. Con un contenuto di etere di cellulosa del 5‰, la resistenza a flessione e la resistenza a compressione a 24 ore sono diminuite rispettivamente al 18,75% e all'11,29% rispetto al campione grezzo. La resistenza a compressione è rispettivamente del 39,47% e del 23,45% rispetto al campione grezzo. È interessante notare che con l'aumento della quantità di agente trattenente d'acqua, anche la densità apparente della malta è diminuita significativamente, da 2069 kg/m³ a 0 a 1747 kg/m³ a 5‰, con una diminuzione del 15,56%. La densità della malta diminuisce e la porosità aumenta, il che è uno dei motivi dell'evidente diminuzione delle proprietà meccaniche della malta.
L'etere di cellulosa è un polimero non ionico. I gruppi ossidrilici sulla catena dell'etere di cellulosa e gli atomi di ossigeno sul legame etereo possono combinarsi con le molecole d'acqua per formare legami idrogeno, trasformando l'acqua libera in acqua legata, svolgendo così un ruolo nella ritenzione idrica. Macroscopicamente si manifesta come un aumento della coesione della sospensione [5]. L'aumento della viscosità della sospensione non solo aumenterà il consumo di acqua, ma anche l'etere di cellulosa disciolto verrà adsorbito sulla superficie delle particelle di gesso, ostacolando la reazione di idratazione e prolungando il tempo di presa; durante il processo di agitazione, verrà anche introdotto un gran numero di bolle d'aria. Si formeranno vuoti durante l'indurimento della malta, riducendone infine la resistenza. Considerando complessivamente il consumo unilaterale di acqua della miscela di malta, le prestazioni di costruzione, il tempo di presa e le proprietà meccaniche, nonché la successiva durabilità, ecc., il contenuto di etere di cellulosa nella malta autolivellante a base di gesso desolforato non deve superare l'1‰.
2.2 L'effetto del peso molecolare dell'etere di cellulosa sulle prestazioni della malta
Solitamente, maggiore è la viscosità e la finezza dell'etere di cellulosa, maggiore è la ritenzione idrica e maggiore è la forza di adesione. Le prestazioni saranno influenzate negativamente. Pertanto, è stata ulteriormente testata l'influenza degli eteri di cellulosa di diverso peso molecolare sulle proprietà di base dei materiali per malte autolivellanti a base di gesso. Il fabbisogno d'acqua della malta è aumentato in una certa misura, ma non ha avuto effetti evidenti sul tempo di presa e sulla fluidità. Allo stesso tempo, le resistenze a flessione e compressione della malta in diversi stati hanno mostrato una tendenza al ribasso, ma tale calo è stato di gran lunga inferiore all'influenza del contenuto di etere di cellulosa sulle proprietà meccaniche. In sintesi, l'aumento del peso molecolare dell'etere di cellulosa non ha effetti evidenti sulle prestazioni delle miscele di malta. Considerata la praticità costruttiva, come materiali autolivellanti a base di gesso desolforato si consiglia di selezionare etere di cellulosa a bassa viscosità e basso peso molecolare.
2.3 Effetto dell'etere di cellulosa sul calore di idratazione del gesso desolforato
Con l'aumento del contenuto di etere di cellulosa, il picco esotermico di idratazione del gesso desolforato è gradualmente diminuito e il momento del raggiungimento del picco è stato leggermente ritardato, mentre il calore esotermico di idratazione è diminuito, ma non in modo evidente. Ciò dimostra che l'etere di cellulosa può ritardare in una certa misura la velocità e il grado di idratazione del gesso desolforato, pertanto il dosaggio non dovrebbe essere eccessivo e dovrebbe essere controllato entro l'1‰. Si può osservare che il film colloidale formatosi dopo l'incontro dell'etere di cellulosa con l'acqua viene adsorbito sulla superficie delle particelle di gesso desolforato, riducendone la velocità di idratazione prima di 2 ore. Allo stesso tempo, i suoi esclusivi effetti di ritenzione idrica e addensamento ritardano l'evaporazione dell'acqua in sospensione e la dissipazione è vantaggiosa per l'ulteriore idratazione del gesso desolforato nella fase successiva. In sintesi, quando il dosaggio è controllato, l'etere di cellulosa ha un'influenza limitata sulla velocità e sul grado di idratazione del gesso desolforato stesso. Allo stesso tempo, l'aumento del contenuto di etere di cellulosa e del suo peso molecolare aumenterà significativamente la viscosità della malta, mostrando eccellenti prestazioni di ritenzione idrica. Per garantire la fluidità della malta autolivellante a base di gesso desolforato, il consumo d'acqua aumenterà significativamente, a causa del prolungato tempo di presa della malta. Questa è la causa principale del calo delle proprietà meccaniche.
3. Conclusion
(1) Quando la fluidità viene utilizzata come indice di controllo, con l'aumento del contenuto di etere di cellulosa, il tempo di presa della malta autolivellante a base di gesso desolforato viene prolungato in modo significativo e le proprietà meccaniche vengono significativamente ridotte; rispetto al contenuto, il peso molecolare dell'etere di cellulosa L'aumento ha scarso effetto sulle suddette proprietà della malta. Considerando nel complesso, l'etere di cellulosa dovrebbe essere selezionato con un basso peso molecolare (valore di viscosità inferiore a 20.000 Pa·s) e il dosaggio dovrebbe essere controllato entro 1‰ del materiale cementizio.
(2) I risultati dei test sul calore di idratazione del gesso desolforato mostrano che, nell'ambito di questo test, l'etere di cellulosa ha un'influenza limitata sulla velocità e sul processo di idratazione del gesso desolforato. L'aumento del consumo d'acqua e la diminuzione della densità apparente sono le principali cause della diminuzione delle proprietà meccaniche della malta a base di gesso desolforato.
Data di pubblicazione: 08-05-2023