Zhvillimi i etereve të reja celuloze HEMC për të reduktuar grumbullimin në suva me bazë gipsi të spërkatur me makinë

Zhvillimi i etereve të reja celuloze HEMC për të reduktuar grumbullimin në suva me bazë gipsi të spërkatur me makinë

Suva e spërkatur me makinë me bazë gipsi (GSP) është përdorur gjerësisht në Evropën Perëndimore që nga vitet 1970. Shfaqja e spërkatjes mekanike ka përmirësuar efektivisht efikasitetin e suvatimit të konstruksionit duke ulur kostot e ndërtimit. Me thellimin e komercializimit të GSP, eteri i celulozës i tretshëm në ujë është bërë një aditiv kryesor. Eteri i celulozës i jep GSP performancë të mirë të mbajtjes së ujit, gjë që kufizon thithjen e lagështisë nga suvaja nga nënshtresa, duke përftuar kështu një kohë të qëndrueshme ngurtësimi dhe veti të mira mekanike. Përveç kësaj, kurba specifike reologjike e eterit të celulozës mund të përmirësojë efektin e spërkatjes së makinës dhe të thjeshtojë ndjeshëm proceset e mëpasshme të nivelimit dhe përfundimit të llaçit.

Pavarësisht nga avantazhet e dukshme të etereve të celulozës në aplikimet GSP, ai gjithashtu mund të kontribuojë potencialisht në formimin e gungave të thata kur spërkatet. Këto grumbuj të pa lagur njihen gjithashtu si grumbullim ose formim dhe mund të ndikojnë negativisht në nivelimin dhe përfundimin e llaçit. Aglomerimi mund të zvogëlojë efikasitetin e vendit dhe të rrisë koston e aplikimeve të produkteve të gipsit me performancë të lartë. Për të kuptuar më mirë efektin e etereve të celulozës në formimin e gungave në GSP, ne kryem një studim në përpjekje për të identifikuar parametrat përkatës të produktit që ndikojnë në formimin e tyre. Bazuar në rezultatet e këtij studimi, ne zhvilluam një sërë produktesh eter celuloze me një tendencë të reduktuar për t'u aglomeruar dhe i vlerësuam ato në aplikime praktike.

Fjalët kyçe: eter celuloze; suva me spërkatje të makinës së gipsit; shkalla e shpërbërjes; morfologjia e grimcave

1. Hyrje

Eteret e celulozës të tretshme në ujë janë përdorur me sukses në suva të spërkatura me makinë me bazë gipsi (GSP) për të rregulluar kërkesën për ujë, për të përmirësuar mbajtjen e ujit dhe për të përmirësuar vetitë reologjike të llaçeve. Prandaj, ndihmon në përmirësimin e performancës së llaçit të lagësht, duke siguruar kështu forcën e kërkuar të llaçit. Për shkak të vetive të tij të qëndrueshme komerciale dhe miqësore me mjedisin, përzierja e thatë GSP është bërë një material ndërtimi i brendshëm i përdorur gjerësisht në të gjithë Evropën gjatë 20 viteve të fundit.

Makineri për përzierjen dhe spërkatjen e përzierjes së thatë GSP është komercializuar me sukses për dekada. Megjithëse disa veçori teknike të pajisjeve nga prodhues të ndryshëm ndryshojnë, të gjitha makineritë spërkatës të disponueshme në treg lejojnë një kohë shumë të kufizuar trazimi për përzierjen e ujit me llaç gipsi të thatë që përmban eter celuloze. Në përgjithësi, i gjithë procesi i përzierjes zgjat vetëm disa sekonda. Pas përzierjes, llaçi i lagësht derdhet përmes zorrës së shpërndarjes dhe spërkatet në murin e nënshtresës. I gjithë procesi përfundon brenda një minute. Sidoqoftë, në një periudhë kaq të shkurtër kohore, eteret e celulozës duhet të treten plotësisht në mënyrë që të zhvillojnë plotësisht vetitë e tyre në aplikim. Shtimi i produkteve të eterit celuloz të bluar imët në formulimet e llaçit të gipsit siguron tretje të plotë gjatë këtij procesi spërkatjeje.

Eteri celuloz i bluar imët fiton konsistencën shpejt në kontakt me ujin gjatë trazimit në spërkatës. Rritja e shpejtë e viskozitetit e shkaktuar nga shpërbërja e eterit të celulozës shkakton probleme me lagështimin e njëkohshëm me ujë të grimcave të materialit çimento gipsi. Ndërsa uji fillon të trashet, ai bëhet më pak i lëngshëm dhe nuk mund të depërtojë në poret e vogla midis grimcave të gipsit. Pasi qasja në poret është bllokuar, procesi i njomjes së grimcave të materialit çimento nga uji vonohet. Koha e përzierjes në spërkatës ishte më e shkurtër se koha e nevojshme për të lagur plotësisht grimcat e gipsit, gjë që rezultoi në formimin e grumbujve të pluhurit të thatë në llaçin e freskët të lagësht. Pasi formohen këto grumbuj, ato pengojnë efikasitetin e punëtorëve në proceset e mëvonshme: nivelimi i llaçit me grumbuj është shumë i mundimshëm dhe kërkon më shumë kohë. Edhe pasi llaçi të jetë ngurtësuar, mund të shfaqen grumbuj të formuar fillimisht. Për shembull, mbulimi i grumbujve brenda gjatë ndërtimit do të çojë në shfaqjen e zonave të errëta në fazën e mëvonshme, të cilat ne nuk duam t'i shohim.

Edhe pse eteret e celulozës janë përdorur si aditivë në GSP për shumë vite, efekti i tyre në formimin e gungave të pa lagura nuk është studiuar shumë deri më tani. Ky artikull paraqet një qasje sistematike që mund të përdoret për të kuptuar shkakun rrënjësor të grumbullimit nga këndvështrimi i eterit të celulozës.

2. Arsyet e formimit të grumbujve të pa lagur në GSP

2.1 Lagja e suvave me bazë suvaje

Në fazat e hershme të krijimit të programit të kërkimit, u mblodhën një sërë shkaqesh të mundshme rrënjësore për formimin e grumbujve në CSP. Më pas, përmes analizës kompjuterike, problemi fokusohet nëse ka një zgjidhje teknike praktike. Nëpërmjet këtyre punimeve, u ekzaminua paraprakisht zgjidhja optimale për formimin e aglomerateve në GSP. Nga konsideratat teknike dhe tregtare, rruga teknike e ndryshimit të njomjes së grimcave të gipsit nga trajtimi sipërfaqësor përjashtohet. Nga pikëpamja tregtare, ideja e zëvendësimit të pajisjeve ekzistuese me një pajisje spërkatës me një dhomë përzierjeje të projektuar posaçërisht që mund të sigurojë përzierjen e mjaftueshme të ujit dhe llaçit është përjashtuar.

Një tjetër mundësi është përdorimi i agjentëve njomës si aditivë në formulimet e suvasë së gipsit dhe ne kemi gjetur tashmë një patentë për këtë. Megjithatë, shtimi i këtij aditiv në mënyrë të pashmangshme ndikon negativisht në punueshmërinë e suvasë. Më e rëndësishmja, ajo ndryshon vetitë fizike të llaçit, veçanërisht fortësinë dhe forcën. Pra, ne nuk u thelluam shumë në të. Përveç kësaj, shtimi i agjentëve njomës konsiderohet gjithashtu se mund të ketë një ndikim negativ në mjedis.

Duke marrë parasysh që eteri celuloz është tashmë pjesë e formulimit të suvasë me bazë gipsi, vetë optimizimi i eterit celuloz bëhet zgjidhja më e mirë që mund të zgjidhet. Në të njëjtën kohë, nuk duhet të ndikojë në vetitë e mbajtjes së ujit ose të ndikojë negativisht në vetitë reologjike të suvasë në përdorim. Bazuar në hipotezën e propozuar më parë se gjenerimi i pluhurave të pa lagur në GSP është për shkak të rritjes tepër të shpejtë të viskozitetit të eterëve të celulozës pas kontaktit me ujin gjatë trazimit, kontrolli i karakteristikave të tretjes së etereve të celulozës u bë qëllimi kryesor i studimit tonë. .

2.2 Koha e tretjes së eterit të celulozës

Një mënyrë e thjeshtë për të ngadalësuar shkallën e shpërbërjes së etereve të celulozës është përdorimi i produkteve të grimcave. Disavantazhi kryesor i përdorimit të kësaj qasjeje në GSP është se grimcat që janë shumë të trashë nuk treten plotësisht brenda dritares së shkurtër të trazimit prej 10 sekondash në spërkatës, gjë që çon në një humbje të mbajtjes së ujit. Përveç kësaj, fryrja e eterit celuloz të patretur në fazën e mëvonshme do të çojë në trashje pas suvatimit dhe do të ndikojë në performancën e ndërtimit, gjë që nuk duam të shohim.

Një tjetër mundësi për të reduktuar shkallën e tretjes së etereve të celulozës është lidhja e kthyeshme e sipërfaqes së etereve të celulozës me glioksalin. Megjithatë, meqenëse reaksioni i ndërlidhjes është i kontrolluar nga pH, shkalla e shpërbërjes së etereve të celulozës varet shumë nga pH e tretësirës ujore përreth. Vlera e pH e sistemit GSP të përzier me gëlqere të shuar është shumë e lartë dhe lidhjet ndërlidhëse të glioksalit në sipërfaqe hapen shpejt pas kontaktit me ujin dhe viskoziteti fillon të rritet menjëherë. Prandaj, trajtime të tilla kimike nuk mund të luajnë një rol në kontrollin e shkallës së shpërbërjes në GSP.

Koha e tretjes së etereve të celulozës varet edhe nga morfologjia e grimcave të tyre. Megjithatë, ky fakt nuk ka marrë shumë vëmendje deri më tani, megjithëse efekti është shumë domethënës. Ata kanë një shpejtësi lineare të shpërbërjes konstante [kg/(m2•s)], kështu që shpërbërja e tyre dhe rritja e viskozitetit janë proporcionale me sipërfaqen e disponueshme. Kjo normë mund të ndryshojë ndjeshëm me ndryshimet në morfologjinë e grimcave të celulozës. Në llogaritjet tona supozohet se viskoziteti i plotë (100%) arrihet pas 5 sekondash përzierjeje me përzierje.

Llogaritjet e morfologjive të ndryshme të grimcave treguan se grimcat sferike kishin një viskozitet prej 35% të viskozitetit përfundimtar në gjysmën e kohës së përzierjes. Në të njëjtën periudhë kohore, grimcat e eterit të celulozës në formë shufre mund të arrijnë vetëm 10%. Grimcat në formë disku sapo filluan të treten më pas2.5 sekonda.

Gjithashtu përfshihen karakteristikat ideale të tretshmërisë për eteret e celulozës në GSP. Vonesoni ngritjen fillestare të viskozitetit për më shumë se 4,5 sekonda. Më pas, viskoziteti u rrit me shpejtësi për të arritur viskozitetin përfundimtar brenda 5 sekondave nga koha e përzierjes. Në GSP, një kohë kaq e gjatë e vonuar e tretjes lejon që sistemi të ketë një viskozitet të ulët dhe uji i shtuar mund të lagojë plotësisht grimcat e gipsit dhe të hyjë në poret midis grimcave pa shqetësim.

3. Morfologjia e grimcave të eterit celuloz

3.1 Matja e morfologjisë së grimcave

Meqenëse forma e grimcave të eterit të celulozës ka një ndikim kaq të rëndësishëm në tretshmërinë, fillimisht është e nevojshme të përcaktohen parametrat që përshkruajnë formën e grimcave të eterit të celulozës, dhe më pas të identifikohen dallimet midis grimcave të eterit që nuk lagen. Formimi i aglomerateve është një parametër veçanërisht i rëndësishëm. .

Morfologjinë e grimcave të eterit të celulozës e morëm me teknikën e analizës dinamike të imazhit. Morfologjia e grimcave të etereve të celulozës mund të karakterizohet plotësisht duke përdorur një analizues imazhi dixhital SYMPATEC (prodhuar në Gjermani) dhe mjete specifike të analizës softuerike. Parametrat më të rëndësishëm të formës së grimcave u gjetën të jenë gjatësia mesatare e fibrave të shprehura si LEFI (50,3) dhe diametri mesatar i shprehur si DIFI (50,3). Të dhënat e gjatësisë mesatare të fibrave konsiderohen të jenë gjatësia e plotë e një grimce të caktuar eter celuloze të përhapur.

Zakonisht të dhënat e shpërndarjes së madhësisë së grimcave, të tilla si diametri mesatar i fibrës DIFI, mund të llogariten bazuar në numrin e grimcave (të shënuara me 0), gjatësinë (e shënuar me 1), sipërfaqen (e shënuar me 2) ose vëllimin (e shënuar me 3). Të gjitha matjet e të dhënave të grimcave në këtë punim bazohen në vëllim dhe për këtë arsye tregohen me një prapashtesë 3. Për shembull, në DIFI(50,3), 3 nënkupton shpërndarjen e vëllimit dhe 50 do të thotë që 50% e kurbës së shpërndarjes së madhësisë së grimcave është më e vogël se vlera e treguar dhe 50% e tjera është më e madhe se vlera e treguar. Të dhënat e formës së grimcave të eterit të celulozës jepen në mikrometra (µm).

3.2 Eteri celuloz pas optimizimit të morfologjisë së grimcave

Duke marrë parasysh efektin e sipërfaqes së grimcave, koha e shpërbërjes së grimcave të grimcave të eterit të celulozës me një formë grimce si shufër varet fuqimisht nga diametri mesatar i fibrës DIFI (50,3). Bazuar në këtë supozim, puna për zhvillimin e etereve të celulozës kishte për qëllim marrjen e produkteve me një diametër mesatar fibër më të madh DIFI (50,3) për të përmirësuar tretshmërinë e pluhurit.

Megjithatë, një rritje në gjatësinë mesatare të fibrës DIFI (50,3) nuk pritet të shoqërohet me një rritje të madhësisë mesatare të grimcave. Rritja e të dy parametrave së bashku do të rezultojë në grimca që janë shumë të mëdha për t'u tretur plotësisht brenda kohës tipike të trazimit prej 10 sekondash të spërkatjes mekanike.

Prandaj, një hidroksietilmetilcelulozë ideale (HEMC) duhet të ketë një diametër mesatar fibër më të madh DIFI (50,3) duke ruajtur gjatësinë mesatare të fibrës LEFI (50,3). Ne përdorim një proces të ri prodhimi të eterit celuloz për të prodhuar një HEMC të përmirësuar. Forma e grimcave të eterit të celulozës së tretshme në ujë, e marrë përmes këtij procesi prodhimi, është krejtësisht e ndryshme nga forma e grimcave të celulozës që përdoret si lëndë e parë për prodhim. Me fjalë të tjera, procesi i prodhimit lejon që modeli i formës së grimcave të eterit të celulozës të jetë i pavarur nga lëndët e para të prodhimit.

Tre imazhe me mikroskop elektronik skanues: një me eter celuloz të prodhuar nga procesi standard dhe një me eter celuloz të prodhuar nga procesi i ri me një diametër më të madh DIFI(50,3) sesa produktet e veglave të procesit konvencional. Gjithashtu tregohet morfologjia e celulozës së grirë imët e përdorur në prodhimin e këtyre dy produkteve.

Duke krahasuar mikrografët elektronikë të celulozës dhe eterit celuloz të prodhuar nga procesi standard, është e lehtë të zbulohet se të dy kanë karakteristika morfologjike të ngjashme. Numri i madh i grimcave në të dy imazhet shfaq struktura tipike të gjata dhe të holla, duke sugjeruar se tiparet themelore morfologjike nuk kanë ndryshuar edhe pasi të ketë ndodhur reaksioni kimik. Është e qartë se karakteristikat morfologjike të grimcave të produkteve të reaksionit janë shumë të lidhura me lëndët e para.

U konstatua se karakteristikat morfologjike të eterit celuloz të prodhuar nga procesi i ri janë dukshëm të ndryshme, ai ka një diametër mesatar më të madh DIFI (50,3) dhe kryesisht paraqet forma të rrumbullakëta grimcash të shkurtra dhe të trasha, ndërsa grimcat tipike të holla dhe të gjata. në lëndët e para të celulozës Pothuajse e zhdukur.

Kjo shifër tregon sërish se morfologjia e grimcave të etereve të celulozës të prodhuara nga procesi i ri nuk është më e lidhur me morfologjinë e lëndës së parë të celulozës – lidhja midis morfologjisë së lëndës së parë dhe produktit përfundimtar nuk ekziston më.

4. Efekti i morfologjisë së grimcave HEMC në formimin e grumbujve të palagur në GSP

GSP u testua në kushte aplikimi në terren për të verifikuar që hipoteza jonë rreth mekanizmit të punës (që përdorimi i një produkti eter celuloz me një diametër mesatar më të madh DIFI (50,3) do të reduktonte grumbullimin e padëshiruar) ishte e saktë. Në këto eksperimente u përdorën HEMC me diametra mesatarë DIFI (50,3) që variojnë nga 37 µm në 52 µm. Për të minimizuar ndikimin e faktorëve të tjerë përveç morfologjisë së grimcave, baza e suvasë së gipsit dhe të gjithë aditivët e tjerë u mbajtën të pandryshuara. Viskoziteti i eterit të celulozës u mbajt konstant gjatë testit (60,000 mPa.s, tretësirë ​​ujore 2%, e matur me një reometër HAAKE).

Një spërkatës gipsi i disponueshëm në treg (PFT G4) u përdor për spërkatje në provat e aplikimit. Përqendrohuni në vlerësimin e formimit të grumbujve të pa lagur të llaçit të gipsit menjëherë pasi të jetë aplikuar në mur. Vlerësimi i grumbullimit në këtë fazë gjatë gjithë procesit të aplikimit të suvatimit do të zbulojë më së miri ndryshimet në performancën e produktit. Në test, punëtorët me përvojë vlerësuan situatën e grumbullimit, ku 1 ishte më e mira dhe 6 më e keqja.

Rezultatet e testit tregojnë qartë lidhjen midis diametrit mesatar të fibrës DIFI (50,3) dhe rezultatit të performancës së grumbullimit. Në përputhje me hipotezën tonë se produktet e eterit të celulozës me DIFI më të madh (50,3) ia kalonin produkteve më të vogla DIFI (50,3), rezultati mesatar për DIFI (50,3) prej 52 μm ishte 2 (mirë), ndërsa ato me DIFI ( 50,3) nga 37µm dhe 40µm shënuan 5 (dështim).

Siç e prisnim, sjellja e grumbullimit në aplikacionet GSP varet ndjeshëm nga diametri mesatar DIFI (50,3) i eterit të celulozës së përdorur. Për më tepër, u përmend në diskutimin e mëparshëm se ndër të gjithë parametrat morfologjikë DIFI(50,3) ndikoi fuqishëm në kohën e tretjes së pluhurave të eterit celuloz. Kjo konfirmon se koha e shpërbërjes së eterit të celulozës, e cila është shumë e lidhur me morfologjinë e grimcave, në fund të fundit ndikon në formimin e grumbullimeve në GSP. Një DIFI më i madh (50,3) shkakton një kohë më të gjatë shpërbërjeje të pluhurit, gjë që redukton ndjeshëm mundësinë e grumbullimit. Megjithatë, koha shumë e gjatë e tretjes së pluhurit do ta bëjë të vështirë për eterin e celulozës që të shpërndahet plotësisht brenda kohës së trazimit të pajisjes spërkatës.

Produkti i ri HEMC me një profil shpërbërjeje të optimizuar për shkak të një diametri mesatar më të madh fibër DIFI (50,3) jo vetëm që ka lagështi më të mirë të pluhurit të gipsit (siç shihet në vlerësimin e grumbullimit), por gjithashtu nuk ndikon në performancën e mbajtjes së ujit të produktin. Mbajtja e ujit e matur sipas EN 459-2 ishte e padallueshme nga produktet HEMC me të njëjtin viskozitet me DIFI(50,3) nga 37µm në 52µm. Të gjitha matjet pas 5 minutash dhe 60 minutash bien brenda intervalit të kërkuar të treguar në grafik.

Megjithatë, u konfirmua gjithashtu se nëse DIFI(50,3) bëhet shumë i madh, grimcat e eterit të celulozës nuk do të treten më plotësisht. Kjo u gjet gjatë testimit të një produkti DIFI (50,3) prej 59 µM. Rezultatet e testit të tij të mbajtjes së ujit pas 5 minutash dhe veçanërisht pas 60 minutash nuk arritën të përmbushnin minimumin e kërkuar.

5. Përmbledhje

Eteret e celulozës janë aditivë të rëndësishëm në formulimet GSP. Puna e kërkimit dhe zhvillimit të produktit këtu shikon lidhjen midis morfologjisë së grimcave të etereve të celulozës dhe formimit të grumbujve të pa lagur (të ashtuquajturat grumbullime) kur spërkatet mekanikisht. Ajo bazohet në supozimin e mekanizmit të punës se koha e tretjes së pluhurit të eterit të celulozës ndikon në njomjen e pluhurit të gipsit nga uji dhe në këtë mënyrë ndikon në formimin e grumbujve.

Koha e shpërbërjes varet nga morfologjia e grimcave të eterit të celulozës dhe mund të merret duke përdorur mjetet e analizës dixhitale të imazhit. Në GSP, eteret e celulozës me një diametër të madh mesatar prej DIFI (50,3) kanë karakteristika të optimizuara të shpërbërjes së pluhurit, duke i lënë më shumë kohë ujit që të lagojë plotësisht grimcat e gipsit, duke mundësuar kështu një anti-agglomerim optimal. Ky lloj eteri celuloz prodhohet duke përdorur një proces të ri prodhimi dhe forma e tij e grimcave nuk varet nga forma origjinale e lëndës së parë për prodhim.

Diametri mesatar i fibrës DIFI (50,3) ka një efekt shumë të rëndësishëm në grumbullimin, gjë që është verifikuar duke shtuar këtë produkt në një bazë gipsi të spërkatur me makinë të disponueshme në treg për spërkatje në vend. Për më tepër, këto teste me spërkatje në terren konfirmuan rezultatet tona laboratorike: produktet e eterit të celulozës me performancë më të mirë me DIFI të mëdha (50,3) ishin plotësisht të tretshme brenda periudhës kohore të trazimit të GSP. Prandaj, produkti i eterit celuloz me vetitë më të mira kundër ngjitjes pas përmirësimit të formës së grimcave ruan ende performancën origjinale të mbajtjes së ujit.