O gesso dessulfurado é o gás de combustão produzido pela combustão de combustíveis contendo enxofre (carvão, petróleo), resíduos sólidos industriais produzidos durante o processo de purificação por dessulfuração e o gesso hemi-hidratado (fórmula química CaSO4 · 0,5H2O). Seu desempenho é comparável ao do gesso natural para construção. Portanto, há cada vez mais pesquisas e aplicações do uso de gesso dessulfurado em vez de gesso natural para a produção de materiais autonivelantes. Aditivos poliméricos orgânicos, como agentes redutores de água, agentes de retenção de água e retardantes, são componentes funcionais essenciais na composição de materiais de argamassa autonivelante. A interação e o mecanismo de interação entre ambos com materiais cimentícios são questões que merecem atenção. Devido às características do processo de formação, a finura do gesso dessulfurado é pequena (o tamanho das partículas é distribuído principalmente entre 40 e 60 μm) e a granulometria do pó é irregular, de modo que as propriedades reológicas do gesso dessulfurado são ruins, e a argamassa preparada com ele costuma ser mais fácil de segregar, estratificar e sangrar. O éter de celulose é o aditivo mais comumente utilizado em argamassas, e seu uso combinado com um agente redutor de água é uma garantia importante para o desempenho abrangente dos materiais autonivelantes à base de gesso dessulfurado, como desempenho de construção e, posteriormente, desempenho mecânico e de durabilidade.
Neste artigo, o valor de fluidez é usado como índice de controle (grau de espalhamento 145 mm ± 5 mm), com foco no impacto do conteúdo de éter de celulose e do peso molecular (valor de viscosidade) no consumo de água de materiais autonivelantes à base de gesso dessulfurado, na perda de fluidez ao longo do tempo e na coagulação. A lei da influência de propriedades básicas, como tempo e propriedades mecânicas iniciais; ao mesmo tempo, testar a lei da influência do éter de celulose na liberação de calor e na taxa de liberação de calor da hidratação do gesso dessulfurado, analisar sua influência no processo de hidratação do gesso dessulfurado e discutir inicialmente esse tipo de compatibilidade de mistura com o sistema de gelificação de gesso dessulfurado.
1. Matérias-primas e métodos de teste
1.1 Matérias-primas
Pó de gesso: pó de gesso dessulfurado produzido por uma empresa em Tangshan, a principal composição mineral é gesso hemi-hidratado, sua composição química é mostrada na Tabela 1 e suas propriedades físicas são mostradas na Tabela 2.
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Os aditivos incluem: éter de celulose (hidroxipropilmetilcelulose, HPMC para abreviar); superplastificante WR; antiespumante B-1; pó de látex redispersível EVA S-05, todos disponíveis comercialmente.
Agregado: areia natural de rio, areia fina de fabricação própria peneirada em peneira de 0,6 mm.
1.2 Método de teste
Gesso de dessulfuração fixo: areia: água = 1:0,5:0,45, quantidade apropriada de outros aditivos, fluidez como índice de controle (expansão 145 mm ± 5 mm), ajustando o consumo de água, respectivamente misturado com materiais cimentícios (gesso de dessulfuração + cimento) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ éter de celulose (HPMC-20.000); fixar ainda mais a dosagem de éter de celulose para 1‰, escolher HPMC-20.000, HPMC-40.000, HPMC-75.000 e HPMC-100.000 éteres de hidroxipropilmetilcelulose com diferentes pesos moleculares (os números correspondentes são H2, H4, H7,5 e H10, respectivamente), para estudar a dosagem e o peso molecular (valor de viscosidade) do éter de celulose. O impacto das mudanças nas propriedades da argamassa autonivelante à base de gesso e a influência dos dois na fluidez, tempo de pega e propriedades mecânicas iniciais da mistura de argamassa autonivelante de gesso dessulfurado são discutidos. O método de teste específico é realizado de acordo com os requisitos do GB/T 17669.3-1999 “Determinação das Propriedades Mecânicas do Gesso de Construção”.
O teste de calor de hidratação é realizado usando uma amostra em branco de gesso dessulfurado e amostras com teor de éter de celulose de 0,5‰ e 3‰, respectivamente, e o instrumento usado é um testador de calor de hidratação do tipo TA-AIR.
2. Resultados e análise
2.1 Efeito do teor de éter de celulose nas propriedades básicas da argamassa
Com o aumento do teor, a trabalhabilidade e a coesão da argamassa são significativamente melhoradas, a perda de fluidez ao longo do tempo é significativamente reduzida, e o desempenho da construção é mais excelente, e a argamassa endurecida não tem fenômeno de delaminação, e a lisura da superfície, a suavidade e a estética foram significativamente melhoradas. Ao mesmo tempo, o consumo de água da argamassa para atingir a mesma fluidez aumentou significativamente. A 5‰, o consumo de água aumentou em 102%, e o tempo final de pega foi prolongado em 100 min, o que foi 2,5 vezes maior que o da amostra em branco. As propriedades mecânicas iniciais da argamassa diminuíram significativamente com o aumento do teor de éter de celulose. Quando o teor de éter de celulose era de 5‰, a resistência à flexão e a resistência à compressão de 24 h diminuíram para 18,75% e 11,29% da amostra em branco, respectivamente. A resistência à compressão é de 39,47% e 23,45% da amostra em branco, respectivamente. Vale ressaltar que, com o aumento da quantidade de agente retentor de água, a densidade aparente da argamassa também diminuiu significativamente, de 2.069 kg/m³ a 0 para 1.747 kg/m³ a 5‰, uma redução de 15,56%. A densidade da argamassa diminui e a porosidade aumenta, o que é uma das razões para a evidente redução das propriedades mecânicas da argamassa.
O éter de celulose é um polímero não iônico. Os grupos hidroxila na cadeia do éter de celulose e os átomos de oxigênio na ligação éter podem se combinar com moléculas de água para formar ligações de hidrogênio, transformando água livre em água ligada, desempenhando assim um papel na retenção de água. Macroscopicamente, isso se manifesta como um aumento na coesividade da pasta [5]. O aumento da viscosidade da pasta não só aumentará o consumo de água, mas também o éter de celulose dissolvido será adsorvido na superfície das partículas de gesso, dificultando a reação de hidratação e prolongando o tempo de pega; durante o processo de agitação, um grande número de bolhas de ar também será introduzido. Vazios se formarão à medida que a argamassa endurece, eventualmente reduzindo a resistência da argamassa. Considerando de forma abrangente o consumo unilateral de água da mistura de argamassa, o desempenho da construção, o tempo de pega e as propriedades mecânicas, e a durabilidade posterior, etc., o teor de éter de celulose na argamassa autonivelante à base de gesso dessulfurado não deve exceder 1‰.
2.2 Efeito do peso molecular do éter de celulose no desempenho da argamassa
Geralmente, quanto maior a viscosidade e mais fina a finura do éter de celulose, melhor a retenção de água e aumenta a resistência da ligação. O desempenho será afetado negativamente. Portanto, a influência de éteres de celulose de diferentes pesos moleculares nas propriedades básicas de materiais de argamassa autonivelante à base de gesso foi testada mais detalhadamente. A demanda de água da argamassa aumentou até certo ponto, mas não teve efeito óbvio no tempo de pega e na fluidez. Ao mesmo tempo, as resistências à flexão e à compressão da argamassa em diferentes estados mostraram uma tendência de queda, mas o declínio foi muito menor do que a influência do teor de éter de celulose nas propriedades mecânicas. Em resumo, o aumento do peso molecular do éter de celulose não tem efeito óbvio no desempenho das misturas de argamassa. Considerando a conveniência da construção, o éter de celulose de baixa viscosidade e pequeno peso molecular deve ser selecionado como materiais autonivelantes à base de gesso dessulfurado.
2.3 Efeito do éter de celulose no calor de hidratação do gesso dessulfurado
Com o aumento do teor de éter de celulose, o pico exotérmico de hidratação do gesso dessulfurado diminuiu gradualmente, e o tempo de pico foi ligeiramente atrasado, enquanto o calor exotérmico de hidratação diminuiu, mas não significativamente. Isso mostra que o éter de celulose pode atrasar a taxa de hidratação e o grau de hidratação do gesso dessulfurado até certo ponto, portanto, a dosagem não deve ser muito grande e deve ser controlada dentro de 1‰. Pode-se observar que o filme coloidal formado após o éter de celulose encontrar a água é adsorvido na superfície das partículas de gesso dessulfurado, o que reduz a taxa de hidratação do gesso antes de 2 h. Ao mesmo tempo, seus efeitos únicos de retenção de água e espessamento retardam a evaporação da água da lama e a dissipação é benéfica para a hidratação posterior do gesso dessulfurado no estágio posterior. Em resumo, quando a dosagem apropriada é controlada, o éter de celulose tem influência limitada na taxa de hidratação e no grau de hidratação do próprio gesso dessulfurado. Ao mesmo tempo, o aumento do teor de éter de celulose e do peso molecular aumentará significativamente a viscosidade da pasta e apresentará excelente desempenho de retenção de água. Para garantir a fluidez da argamassa autonivelante de gesso dessulfurado, o consumo de água aumentará significativamente, devido ao tempo de pega prolongado da argamassa. Essa é a principal razão para a redução das propriedades mecânicas.
3. Conclusão
(1) Quando a fluidez é utilizada como índice de controle, com o aumento do teor de éter de celulose, o tempo de pega da argamassa autonivelante à base de gesso dessulfurado é significativamente prolongado e as propriedades mecânicas são significativamente reduzidas; em comparação com o teor, o peso molecular do éter de celulose tem pouco efeito sobre as propriedades da argamassa acima. Considerando de forma abrangente, o éter de celulose deve ser selecionado com um baixo peso molecular (valor de viscosidade inferior a 20.000 Pa·s), e a dosagem deve ser controlada dentro de 1‰ do material cimentício.
(2) Os resultados dos ensaios de calor de hidratação do gesso dessulfurado mostram que, no âmbito deste ensaio, o éter de celulose tem influência limitada na taxa de hidratação e no processo de hidratação do gesso dessulfurado. O aumento do consumo de água e a diminuição da densidade aparente são as principais razões para a diminuição das propriedades mecânicas da argamassa à base de gesso dessulfurado.
Horário de publicação: 08/05/2023