El yeso de desulfuración es el gas de combustión producido por la combustión de combustibles sulfurosos (carbón, petróleo), residuos sólidos industriales generados durante el proceso de purificación por desulfuración y el yeso hemihidratado (fórmula química CaSO₄·0,5H₂O). Su rendimiento es comparable al del yeso natural de construcción. Por lo tanto, cada vez hay más investigaciones y aplicaciones que utilizan yeso desulfurado en lugar de yeso natural para producir materiales autonivelantes. Los aditivos poliméricos orgánicos, como el reductor de agua, el retenedor de agua y el retardador, son componentes funcionales esenciales en la composición de los morteros autonivelantes. La interacción y el mecanismo de ambos con los materiales cementicios son aspectos que merecen especial atención. Debido a las características del proceso de formación, la finura del yeso desulfurado es pequeña (el tamaño de partícula se distribuye principalmente entre 40 y 60 μm) y la gradación del polvo es irregular, por lo que sus propiedades reológicas son deficientes, y la lechada de mortero preparada con él suele ser más propensa a la segregación, estratificación y exudación. El éter de celulosa es el aditivo más utilizado en morteros, y su uso combinado con un agente reductor de agua es una garantía importante para lograr el rendimiento integral de los materiales autonivelantes a base de yeso desulfurado, como el rendimiento constructivo y, posteriormente, el rendimiento mecánico y de durabilidad.
En este artículo, el valor de fluidez se utiliza como índice de control (grado de extensión 145 mm ± 5 mm), centrándose en el impacto del contenido de éter de celulosa y el peso molecular (valor de viscosidad) en el consumo de agua de los materiales autonivelantes a base de yeso desulfurado, la pérdida de fluidez con el tiempo y la coagulación La ley de influencia de las propiedades básicas como el tiempo y las propiedades mecánicas tempranas; al mismo tiempo, pruebe la ley de influencia del éter de celulosa en la liberación de calor y la tasa de liberación de calor de la hidratación del yeso desulfurado, analice su influencia en el proceso de hidratación del yeso desulfurado y discuta inicialmente este tipo de compatibilidad de aditivos con el sistema de gelificación de yeso de desulfurización.
1. Materias primas y métodos de prueba
1.1 Materias primas
Polvo de yeso: polvo de yeso desulfurado producido por una empresa en Tangshan, la composición mineral principal es yeso hemihidratado, su composición química se muestra en la Tabla 1 y sus propiedades físicas se muestran en la Tabla 2.
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Los aditivos incluyen: éter de celulosa (hidroxipropilmetilcelulosa, HPMC para abreviar); superplastificante WR; antiespumante B-1; polvo de látex redispersable EVA S-05, todos ellos disponibles comercialmente.
Árido: arena natural de río, arena fina de fabricación propia tamizada a través de un tamiz de 0,6 mm.
1.2 Método de prueba
Yeso de desulfuración fijo: arena: agua = 1:0,5:0,45, cantidad apropiada de otros aditivos, fluidez como índice de control (expansión 145 mm ± 5 mm), ajustando el consumo de agua, respectivamente mezclado con materiales cementantes (yeso de desulfuración + Cemento) 0, 0,5‰, 1,0‰, 2,0‰, 3,0‰ éter de celulosa (HPMC-20.000); fije además la dosis de éter de celulosa a 1‰, elija éteres de hidroxipropilmetilcelulosa HPMC-20,000, HPMC-40,000, HPMC-75,000 y HPMC-100,000 con diferentes pesos moleculares (los números correspondientes son H2, H4, H7.5 y H10 respectivamente), para estudiar la dosis y el peso molecular (valor de viscosidad) del éter de celulosa. Se discute el impacto de los cambios en las propiedades del mortero autonivelante a base de yeso y la influencia de los dos en la fluidez, el tiempo de fraguado y las propiedades mecánicas tempranas de la mezcla de mortero autonivelante de yeso desulfurado. El método de prueba específico se lleva a cabo de acuerdo con los requisitos de GB/T 17669.3-1999 “Determinación de las propiedades mecánicas del yeso para edificios”.
La prueba de calor de hidratación se lleva a cabo utilizando una muestra blanco de yeso desulfurado y muestras con contenido de éter de celulosa de 0,5‰ y 3‰, respectivamente, y el instrumento utilizado es un comprobador de calor de hidratación tipo TA-AIR.
2. Resultados y análisis
2.1 Efecto del contenido de éter de celulosa en las propiedades básicas del mortero
Con el aumento del contenido, la trabajabilidad y la cohesión del mortero se mejoran significativamente, la pérdida de fluidez con el tiempo se reduce significativamente, y el rendimiento de la construcción es más excelente, y el mortero endurecido no tiene fenómeno de delaminación, y la suavidad de la superficie, la tersura y la estética se han mejorado considerablemente. Al mismo tiempo, el consumo de agua del mortero para lograr la misma fluidez aumentó significativamente. Al 5 ‰, el consumo de agua aumentó en un 102%, y el tiempo de fraguado final se prolongó en 100 min, que fue 2,5 veces mayor que el de la muestra en blanco. Las propiedades mecánicas tempranas del mortero disminuyeron significativamente con el aumento del contenido de éter de celulosa. Cuando el contenido de éter de celulosa fue del 5 ‰, la resistencia a la flexión y la resistencia a la compresión a las 24 h disminuyeron al 18,75% y al 11,29% de la muestra en blanco, respectivamente. La resistencia a la compresión es del 39,47% y del 23,45% de la muestra en blanco, respectivamente. Cabe destacar que, al aumentar la cantidad de agente retenedor de agua, la densidad aparente del mortero también disminuyó significativamente, pasando de 2069 kg/m³ a 0 a 1747 kg/m³ al 5‰, lo que representa una disminución del 15,56 %. La densidad del mortero disminuye y la porosidad aumenta, lo cual explica la evidente disminución de sus propiedades mecánicas.
El éter de celulosa es un polímero no iónico. Los grupos hidroxilo de la cadena de éter de celulosa y los átomos de oxígeno del enlace éter se combinan con moléculas de agua para formar enlaces de hidrógeno, convirtiendo el agua libre en agua ligada, contribuyendo así a la retención de agua. Macroscópicamente, esto se manifiesta como un aumento de la cohesión de la lechada [5]. El aumento de la viscosidad de la lechada no solo aumenta el consumo de agua, sino que también el éter de celulosa disuelto se adsorbe en la superficie de las partículas de yeso, lo que dificulta la reacción de hidratación y prolonga el tiempo de fraguado. Durante el proceso de agitación, también se introduce una gran cantidad de burbujas de aire. A medida que el mortero endurece, se forman huecos, lo que eventualmente reduce su resistencia. Considerando integralmente el consumo de agua de la mezcla de mortero, el rendimiento de la construcción, el tiempo de fraguado, las propiedades mecánicas y la durabilidad posterior, etc., el contenido de éter de celulosa en el mortero autonivelante a base de yeso desulfurado no debe exceder el 1‰.
2.2 El efecto del peso molecular del éter de celulosa en el rendimiento del mortero
Generalmente, cuanto mayor sea la viscosidad y la finura del éter de celulosa, mejor será la retención de agua y aumentará la fuerza de adhesión. el rendimiento se verá afectado negativamente. Por lo tanto, se estudió más a fondo la influencia de los éteres de celulosa de diferentes pesos moleculares en las propiedades básicas de los materiales de mortero autonivelante a base de yeso. La demanda de agua del mortero aumentó hasta cierto punto, pero no tuvo un efecto evidente en el tiempo de fraguado ni en la fluidez. Al mismo tiempo, las resistencias a la flexión y a la compresión del mortero en diferentes estados mostraron una tendencia a la baja, pero esta disminución fue mucho menor que la influencia del contenido de éter de celulosa en las propiedades mecánicas. En resumen, el aumento del peso molecular del éter de celulosa no tiene un efecto evidente en el rendimiento de las mezclas de mortero. Considerando la conveniencia de la construcción, se debe seleccionar éter de celulosa de baja viscosidad y bajo peso molecular como materiales autonivelantes a base de yeso desulfurado.
2.3 Efecto del éter de celulosa sobre el calor de hidratación del yeso desulfurado
Con el aumento del contenido de éter de celulosa, el pico exotérmico de hidratación del yeso desulfurado disminuyó gradualmente, y el tiempo de la posición del pico se retrasó ligeramente, mientras que el calor exotérmico de hidratación disminuyó, pero no de forma obvia. Esto demuestra que el éter de celulosa puede retrasar la velocidad y el grado de hidratación del yeso desulfurado hasta cierto punto, por lo que la dosis no debe ser demasiado grande y debe controlarse dentro del 1‰. Se puede observar que la película coloidal formada después de que el éter de celulosa se encuentra con agua se adsorbe en la superficie de las partículas de yeso desulfurado, lo que reduce la velocidad de hidratación del yeso antes de 2 h. Al mismo tiempo, sus efectos únicos de retención de agua y espesamiento retrasan la evaporación del agua de la lechada y la disipación es beneficiosa para la hidratación adicional del yeso desulfurado en la etapa posterior. En resumen, con una dosificación adecuada, el éter de celulosa tiene una influencia limitada en la velocidad y el grado de hidratación del yeso desulfurado. Al mismo tiempo, el aumento del contenido y el peso molecular de éter de celulosa incrementará significativamente la viscosidad de la lechada y mostrará una excelente retención de agua. Para garantizar la fluidez del mortero autonivelante de yeso desulfurado, el consumo de agua aumentará significativamente, debido al prolongado tiempo de fraguado del mortero, principal causa de la disminución de las propiedades mecánicas.
3. Conclusión
(1) Al utilizar la fluidez como índice de control, el aumento del contenido de éter de celulosa prolonga significativamente el tiempo de fraguado del mortero autonivelante a base de yeso desulfurado y reduce significativamente sus propiedades mecánicas. En comparación con el contenido, el aumento del peso molecular del éter de celulosa tiene poco efecto sobre las propiedades del mortero mencionadas. En resumen, se recomienda seleccionar éter de celulosa con un peso molecular bajo (viscosidad inferior a 20 000 Pa·s) y controlar la dosificación con una tolerancia de 1‰ respecto al material cementante.
(2) Los resultados de la prueba de calor de hidratación del yeso desulfurado muestran que, en el ámbito de esta prueba, el éter de celulosa tiene una influencia limitada en la velocidad y el proceso de hidratación del yeso desulfurado. El aumento del consumo de agua y la disminución de la densidad aparente son las principales causas de la disminución de las propiedades mecánicas del mortero a base de yeso desulfurado.
Hora de publicación: 08 de mayo de 2023