جبس إزالة الكبريت هو غاز المداخن الناتج عن احتراق الوقود المحتوي على الكبريت (الفحم والبترول)، والنفايات الصلبة الصناعية الناتجة عن عملية تنقية إزالة الكبريت، والجبس نصف المائي (الصيغة الكيميائية CaSO4·0.5H2O)، ويُضاهي أداؤه أداء جبس البناء الطبيعي. لذلك، تتزايد الأبحاث والتطبيقات لاستخدام الجبس منزوع الكبريت بدلاً من الجبس الطبيعي لإنتاج مواد ذاتية التسوية. تُعدّ إضافات البوليمر العضوية، مثل عامل اختزال الماء، وعامل احتجاز الماء، ومثبط الاحتراق، مكونات وظيفية أساسية في تركيب مواد الملاط ذاتية التسوية. ويُعدّ تفاعل هذه المواد وآلية عملها مع المواد الأسمنتية من القضايا الجديرة بالاهتمام. نظرًا لخصائص عملية التكوين، فإن دقة الجبس منزوع الكبريت صغيرة (يتراوح حجم الجسيمات بشكل رئيسي بين 40 و60 ميكرومتر)، وتدرج المسحوق غير معقول، مما يؤدي إلى ضعف خصائصه الريولوجية، كما أن ملاط الملاط المُحضّر به غالبًا ما يكون أسهل في الانفصال والطبقية والنزيف. يُعد إيثر السليلوز أكثر المواد المضافة استخدامًا في الملاط، ويُعد استخدامه مع عامل اختزال الماء ضمانًا مهمًا لتحقيق الأداء الشامل لمواد التسوية الذاتية القائمة على الجبس منزوع الكبريت، مثل أداء البناء والأداء الميكانيكي والمتانة لاحقًا.
في هذه الورقة، تم استخدام قيمة السيولة كمؤشر تحكم (درجة الانتشار 145 مم ± 5 مم)، مع التركيز على تأثير محتوى إيثر السليلوز والوزن الجزيئي (قيمة اللزوجة) على استهلاك المياه لمواد التسوية الذاتية القائمة على الجبس منزوع الكبريت، وفقدان السيولة بمرور الوقت، والتخثر قانون تأثير الخصائص الأساسية مثل الوقت والخصائص الميكانيكية المبكرة؛ في نفس الوقت، اختبار قانون تأثير إيثر السليلوز على إطلاق الحرارة ومعدل إطلاق الحرارة لترطيب الجبس منزوع الكبريت، وتحليل تأثيره على عملية ترطيب الجبس منزوع الكبريت، ومناقشة هذا النوع من المواد المضافة في البداية التوافق مع نظام التبلور الجبس منزوع الكبريت.
1. المواد الخام وطرق الاختبار
1.1 المواد الخام
مسحوق الجبس: مسحوق الجبس منزوع الكبريت الذي تنتجه شركة في تانغشان، التركيب المعدني الرئيسي هو الجبس نصف المائي، يظهر تركيبه الكيميائي في الجدول 1، وتظهر خصائصه الفيزيائية في الجدول 2.
صورة
صورة
تشمل المواد المضافة: إيثر السليلوز (هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز، HPMC باختصار)؛ والملين الفائق WR؛ ومزيل الرغوة B-1؛ ومسحوق اللاتكس القابل للتشتت EVA S-05، وكلها متوفرة تجارياً.
المواد المجمعة: رمل نهري طبيعي، رمل ناعم مصنع ذاتيًا ومنخل من خلال منخل 0.6 مم.
1.2 طريقة الاختبار
جبس إزالة الكبريت الثابت: الرمل: الماء = 1:0.5:0.45، كمية مناسبة من المواد المضافة الأخرى، السيولة كمؤشر للتحكم (التمدد 145 مم ± 5 مم)، عن طريق تعديل استهلاك المياه، الممزوج على التوالي مع المواد الأسمنتية (جبس إزالة الكبريت + الأسمنت) 0، 0.5‰، 1.0‰، 2.0‰، 3.0‰ إيثر السليلوز (HPMC-20,000)؛ بعد تثبيت جرعة إيثر السليلوز إلى 1‰، اختر إيثرات هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز HPMC-20,000، وHPMC-40,000، وHPMC-75,000، وHPMC-100,000 بأوزان جزيئية مختلفة (الأرقام المقابلة هي H2، وH4، وH7.5، وH10 على التوالي)، لدراسة الجرعة والوزن الجزيئي (قيمة اللزوجة) لإيثر السليلوز. تمت مناقشة تأثير التغييرات على خصائص ملاط التسوية الذاتية القائم على الجبس، وتأثير كليهما على السيولة، وزمن التصلب، والخصائص الميكانيكية المبكرة لخليط ملاط التسوية الذاتية الجبس منزوع الكبريت. تم إجراء طريقة الاختبار المحددة وفقًا لمتطلبات GB/T 17669.3-1999 "تحديد الخصائص الميكانيكية لجبس البناء".
يتم إجراء اختبار حرارة الترطيب باستخدام عينة فارغة من الجبس منزوع الكبريت وعينات تحتوي على إيثر السليلوز بنسبة 0.5‰ و3‰ على التوالي، والأداة المستخدمة هي جهاز اختبار حرارة الترطيب من نوع TA-AIR.
2. النتائج والتحليل
2.1 تأثير محتوى إيثر السليلوز على الخصائص الأساسية للملاط
مع زيادة المحتوى، تتحسن قابلية تشغيل الملاط وتماسكه بشكل كبير، كما يقل فقدان السيولة بمرور الوقت بشكل كبير، ويكون أداء البناء أكثر تميزًا، ولا توجد ظاهرة انفصال في الملاط المتصلب، كما تم تحسين نعومة السطح ونعومته وجمالياته بشكل كبير. في الوقت نفسه، زاد استهلاك الماء للملاط لتحقيق نفس السيولة بشكل كبير. عند 5‰، زاد استهلاك الماء بنسبة 102٪، وتم إطالة وقت التثبيت النهائي بمقدار 100 دقيقة، وهو ما يعادل 2.5 مرة من العينة الفارغة. انخفضت الخصائص الميكانيكية المبكرة للملاط بشكل كبير مع زيادة محتوى إيثر السليلوز. عندما كان محتوى إيثر السليلوز 5‰، انخفضت قوة الانحناء وقوة الضغط لمدة 24 ساعة إلى 18.75٪ و11.29٪ من العينة الفارغة على التوالي. تبلغ قوة الضغط 39.47٪ و23.45٪ من العينة الفارغة على التوالي. تجدر الإشارة إلى أنه مع زيادة كمية عامل الاحتفاظ بالماء، انخفضت الكثافة الظاهرية للملاط بشكل ملحوظ، من 2069 كجم/م3 عند 0 إلى 1747 كجم/م3 عند 5‰، أي بنسبة انخفاض قدرها 15.56%. تنخفض كثافة الملاط وتزداد مساميته، وهو أحد أسباب الانخفاض الواضح في خواصه الميكانيكية.
إيثر السليلوز هو بوليمر غير أيوني. يمكن لمجموعات الهيدروكسيل على سلسلة إيثر السليلوز وذرات الأكسجين على رابطة الإيثر أن تتحد مع جزيئات الماء لتكوين روابط هيدروجينية، محولةً الماء الحر إلى ماء مرتبط، وبالتالي تلعب دورًا في الاحتفاظ بالماء. يتجلى ذلك على المستوى المجهري على أنه زيادة في تماسك الملاط [5]. لن تؤدي زيادة لزوجة الملاط إلى زيادة استهلاك الماء فحسب، بل سيتم أيضًا امتصاص إيثر السليلوز المذاب على سطح جزيئات الجبس، مما يعيق تفاعل الترطيب ويطيل وقت التصلب؛ أثناء عملية التحريك، سيتم أيضًا إدخال عدد كبير من فقاعات الهواء. ستتشكل فجوات مع تصلب الملاط، مما يقلل في النهاية من قوته. مع الأخذ بعين الاعتبار بشكل شامل استهلاك المياه من جانب واحد لخليط الملاط، وأداء البناء، ووقت التثبيت والخصائص الميكانيكية، والمتانة اللاحقة، وما إلى ذلك، يجب ألا يتجاوز محتوى الأثير السليلوز في ملاط التسوية الذاتية القائم على الجبس منزوع الكبريت 1‰.
2.2 تأثير الوزن الجزيئي لإيثر السليلوز على أداء الملاط
عادةً، كلما زادت اللزوجة ونعومة إيثر السليلوز، كان احتباس الماء أفضل وزادت قوة الترابط. سيتأثر الأداء سلبًا. لذلك، تم اختبار تأثير إيثرات السليلوز ذات الأوزان الجزيئية المختلفة على الخصائص الأساسية لمواد الملاط ذاتية التسوية القائمة على الجبس بشكل أكبر. زاد الطلب على الماء للملاط إلى حد ما، ولكن لم يكن له تأثير واضح على وقت التصلب والسيولة. في الوقت نفسه، أظهرت قوى الانحناء والضغط للملاط في حالات مختلفة اتجاهًا تنازليًا، ولكن الانخفاض كان أقل بكثير من تأثير محتوى إيثر السليلوز على الخصائص الميكانيكية. باختصار، ليس لزيادة الوزن الجزيئي لإيثر السليلوز تأثير واضح على أداء مخاليط الملاط. بالنظر إلى سهولة البناء، يجب اختيار إيثر السليلوز منخفض اللزوجة وصغير الوزن الجزيئي كمواد ذاتية التسوية قائمة على الجبس منزوع الكبريت.
2.3 تأثير إيثر السليلوز على حرارة ترطيب الجبس منزوع الكبريت
مع زيادة محتوى إيثر السليلوز، انخفضت ذروة طاردة للحرارة من ترطيب الجبس منزوع الكبريت تدريجيًا، وتأخر وقت موضع الذروة قليلاً، بينما انخفضت حرارة طاردة للحرارة من ترطيب، ولكن ليس بشكل واضح. وهذا يدل على أن إيثر السليلوز يمكن أن يؤخر معدل الترطيب ودرجة ترطيب الجبس منزوع الكبريت إلى حد ما، لذلك يجب ألا تكون الجرعة كبيرة جدًا، ويجب التحكم فيها في حدود 1‰. يمكن ملاحظة أن الفيلم الغرواني المتشكل بعد التقاء إيثر السليلوز بالماء يتم امتصاصه على سطح جزيئات الجبس منزوع الكبريت، مما يقلل من معدل ترطيب الجبس قبل ساعتين. في الوقت نفسه، فإن احتباس الماء الفريد وتأثيراته السميكة تؤخر تبخر ماء الملاط والتبديد مفيد لمزيد من ترطيب الجبس منزوع الكبريت في المرحلة اللاحقة. باختصار، عند ضبط الجرعة المناسبة، يكون لإيثر السليلوز تأثير محدود على معدل ترطيب الجبس منزوع الكبريت ودرجة ترطيبه. في الوقت نفسه، ستؤدي زيادة محتوى إيثر السليلوز ووزنه الجزيئي إلى زيادة كبيرة في لزوجة الملاط، وتُظهر أداءً ممتازًا في الاحتفاظ بالماء. ولضمان سيولة ملاط الجبس منزوع الكبريت ذاتي التسوية، سيزداد استهلاك الماء بشكل ملحوظ، ويعود ذلك إلى طول فترة تصلب الملاط. وهذا هو السبب الرئيسي لانخفاض الخواص الميكانيكية.
3. الخاتمة
(1) عند استخدام السيولة كمؤشر تحكم، مع زيادة محتوى إيثر السليلوز، يطول زمن تصلب ملاط التسوية الذاتية المصنوع من الجبس منزوع الكبريت بشكل ملحوظ، وتنخفض خصائصه الميكانيكية بشكل ملحوظ؛ وبالمقارنة مع المحتوى، فإن الوزن الجزيئي لإيثر السليلوز ليس له تأثير يُذكر على خصائص الملاط المذكورة أعلاه. بشكل شامل، يجب اختيار إيثر السليلوز بوزن جزيئي صغير (قيمة اللزوجة أقل من 20000 باسكال ثانية)، ويجب التحكم في الجرعة في حدود 1‰ من المادة الأسمنتية.
(2) تُظهر نتائج اختبار حرارة ترطيب الجبس منزوع الكبريت أن تأثير إيثر السليلوز على معدل ترطيب الجبس منزوع الكبريت محدود في نطاق هذا الاختبار. ويُعدّ ارتفاع استهلاك الماء وانخفاض الكثافة الظاهرية السببين الرئيسيين لانخفاض الخواص الميكانيكية للملاط الجبسي منزوع الكبريت.
وقت النشر: ٨ مايو ٢٠٢٣