ساخت محصولات گچي با خواص بهبوديافته با استفاده از مواد افزودني

بهنام باقري *1 و احمد منشي2
كارشناس ارشد، شركت مهندسي صنعتي فهامه، تهران، ايران
استاد، دانشگاه صنعتي اصفهان ، اصفهان، ايران
*[email protected]
(تاريخ دريافت: 30/06/1390، تاريخ پذيرش:15/09/1390)

چكيده
هدف از اين تحقيق توليد محصولات گچي مقاوم به آب ميباشد. در ابتدا نمونههاي ساخته شده با تركيب گچ و افزودنيهاي مختلـف توليـد وسپس مطابق با شرايط استانداردASTM test 1396ميزان درصد آب جذب شده تعيين شد. سپس توسط دستگاه تست شكست، ميـزان اسـتحكامشكست سرد آنها اندازهگيري شد و وزن مخصوص نمونه ها نيز تعيين گرديد. با توجه به نتايج حاصل، مواد افزودني مورد استفاده بـه دو دسـتهسبك كننده و استحكام دهنده تقسيم شده كه در مرحله ساخت نمونهها با انتخاب افزودني از هر گروه به بررسـي تـاثير افزودنـي سـوم پرداختـهشد. حاصل بررسيها شناسايي تركيب برتر گچ به همراه پالپ و سيمان و سريشيم بود كه با افزايش سريشيم خـواص محصـول بـه شـدت بهبـودمييافت. با بررسي نتايج حاصل از پرتونگاري اشعهX(XRD)، با افـزايش سريشـيم در تركيـب، تغييـر فـازي در تركيـب مشـاهده نشـد ولـي درتصاوير حاصل از ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) تاثير افزايش سريشيم بر ساختار تركيب كاملاً مشهود بوده ولـي تركيـب سـاخته شـدهبسيار كندگير بوده كه براي رفع اين ايراد از ماده كلريد سديم كمك گرفته و حاصل آن علاوه بر زمان گيرش مناسب، بهبود خواص محصول نيز شد. بهترين تركيب شامل 100 گرم گچ، 15 گرم سيمان، 5 گرم پالپ، 15 گرم سريشيم و 20 گرم كلريد سديم بدست آمد.

واژههاي كليدي:
گچ مقاوم به آب، پالپ، استحكام شكست، وزن مخصوص حجمي، افزودنيهاي گچ

1- مقدمه
مركز تحقيقات ساختمان و مسكن از دهـه ه شـتاد، در خصـوصت اثير م واد افزودن ي ب ر گ چ تحقي ق ك رده اس ت ك ه حاص لآزمايشات صورت گرفته در اين مركز به صورت جدول شماره (1) آمده است، در صورت مفيد بودن افزودني مورد نظر بر خواص محصول از علامت مثبت و در صـورت مضـر بـودناز علامت منفي در جدول استفاده شده است [1-5].

جدول(1): تاثير مواد افزودني مختلف بر خواص محصولات گچي
مقاومت دربرابرآب مقاومـ تكششي مقاومـ تخمشي مقاومـ تفشاري چگالي ا فزودني
– + + + دياتومه
– + + + پرليت
– – – – + ميكرو سيليس
+ – – + + پليمر خارجي
+ – – – + پليمر داخلي
+ اندودكننده سطحي
– – – – + سيليكات سديم

از بــين مــواد افزودنــي مــورد آزمــايش، تنهــا مــواد پليمــري واندودكننده سطحي باعث بهبود خاصيت مقاومت در برابر جـذبآب محصول نهايي شده ولي در عوض موجب كـاهش خـواصمكانيكي نمونهها مي گردند. پس براي بهبـود خـواص مكـانيكيدر كنار بهبود خاصيت مقاومت در برابر جذب آب ، مـي بايسـتاز تركيب افزودنيهاي مناسب بـا هـم اسـتفاده كـرد تـا در كنـارخاصيت مقاومت در برابـر جـذب آب، محصـول داراي خـواصمناسب مكانيكي نيز باشد.
از سالها پيش اقدامات فراواني براي بهبود خاصـيت مقاومـت دربرابر آب محصولات گچي در سطح جهان صورت گرفته اسـت .
بسياري از روشهاي بـه كـار بـرده در شـروع تحقيقـات بـه علـتمطالعات كم و عدم شناخت صحيح خواص گـچ، پـس از مـدتكوتاهي با مشخص شدن ايرادات وارده بر آن، اسـتفاده از آن بـهس رعت منس وخ گردي ده و بي ان تم امي روش ه ا در اي ن مقال ه نم ي گنج د، ل ذا اق دامات ص ورت گرفت ه پ س از س ال 1976 ميلادي بررسي مي شوند. مثالهايي از افزودنيهاي مناسب مورد استفاده تا پيش از سال 1976 ميلادي كـه در پتنـتهـاي مختلـفبه آن اشاره شده است، شامل مواد زير ميباشند:
رزينها [6]، موم يا قير و يا تركيبي از آن [7]، تركيب موم همراه با قير و نشاسته و پرمنگنات پتاسيم [8]، مواد آلي غير قابل انحلال در آب مانند نفت خام و قير طبيعي و پلي و نيل استات و پلي و نيل كلرايد [9]، مخلوطي شامل رزينهاي فلز قليايي صابوني شده و نمك فلزات قليايي خاكي قابل انحلال در آب و ضايعات نفت كوره [10]، محلول معلق محتوي موم حاصل از نفت خام يا محصولاتي از ضايعات باقيمانده نفت كوره و يا قطران ذغال سنگ [11]، تركيبي از ضايعات و باقيماندههاي نفت كوره و رزين [12].
در تحقيقات صورت گرفته به دليل هريك از عوامل حوزه جغرافيايي، مواد قابل دسترس، روشهاي مختلف توليد و درجه اهميت محل به كارگيري محصول و….. باعث شد تا انواع روشها و نظرات مختلف ارائه شود كه حاصل آن حجم زيادي از طرحهاي مختلف براي ساخت محصولات گچي مي باشد كه داراي اختلافهاي فراواني در افزودني مورد استفاده و روش توليد به كار گرفته ميباشد. مواد افزودني مورد استفاده بر حسب ترتيب دوره زماني و سير پيشرفت تحقيقات به چهار بخش دسته بندي مي شوند.
– محصولات گچي ساخته شده با تركيب قير
– محصولات گچي ساخته شده با پلي ونيل الكل
– محصولات گچي ساخته شده با مواد پايه سيليكوني
– محصولات گچي ساخته شده با آلكيل فنول محصولات گچي ساخته شده با تركيبي از قير و موم داراي خاصيت مقاومت در برابر جذب آب بالايي بوده ولي به دليل مشاهده ايرادات زير از استفاده آنها صرف نظر شد:
– محلول معلق موم و قير ناپايدار است و پس از گذشت زمان به فازهاي مجزاي مايع و جامد در ميآمدند. فاز جامد به صورت پوستههاي شناور بر روي فاز مايع قرار ميگرفت و در صورت به هم زدن براي معلق شدن، نتيجه معكوس از خود نشان ميداد و حجم پوستههاي شناور افزايش مي يافت.
– ديوارهاي گچي ساخته شده با محلول معلق حاوي قير، پس از گذشت زمان تركيبات قير مركز خود را به بيرون ترشح داده و روي كاغذهاي پوششدهنده سطح، خالهاي سياه ايجاد ميشد.
– تركيب محلول معلق موم و قير به دليل وجود قير داراي رنگ كدر و بد رنگ بود كه باعث بد رنگ شدن محصول ميگرديد.
– قير، محصول جانبي پالايش نفت خام است و بسته به ميزان پالايش نفت، بسياري از خواص قير ميتواند تغيير يابد كه در نتيجه موجب افزايش تغييرات خواص محلول معلق و در پي آن خواص محصول نهايي ميشد.
– استفاده از محلول معلق موم و قير باعث ايجاد لجن سياه رنگ در ابزار و تانكهاي مورد استفاده ميشد كه به راحتي قابل پاككردن نبودند [13-17].
پس از آن از پلي ونيل الكل براي ساخت محصولات گچي استفاده شد كه به همراه آن آلكيل اسيد و موم مصرف ميشد.
پلي ونيل الكل از خود خاصيت چسبندگي نشان ميداد كه باعث بهبود مقاومت در برابر آب ميگشت [18] . آلكيل اسيد داراي فرمول كلي R-COOH است كه در اين فرمولاسيون R نشاندهنده گروه آلكيل غير قطبي است كه داراي خاصيت چربي دوستي است و COOH يك عامل اسيدي كه شكلي از نمكهاي آب دوست قطبي است. زمانيكه آلكيل اسيد در محلول معلق حاوي موم حل ميشد، جذب سطحي موم شده و خاصيت آب دوستي خود را به موم انتقال ميداد و با ايجاد خاصيت آب دوستي در موم، موجب ثبات و پايداري بيشتر محلول معلق ميگشت و پس از افزودن دوغاب گچ به محلول معلق و مخلوط شدن آن دو با هم، ذرات با بار منفي محتوي موم باعث جذب يونهاي كلسيم با بار دو مثبت دوغاب گچ ميشدند و نمك كلسيم نامحلول تشكيل ميشد. به اين صورت خاصيت آب دوستي ذرات موم كه در مرحله ساخت محلول معلق به پايداري تعليق كمك كرده بود اكنون تبديل به خاصيت آبگريزي و مقاومت در برابر جذب آب محصول گچي ميشد
.[19]
محلول معلق بدست آمده داراي مزاياي زير بود :
– كرم رنگ بوده و از محصولات ساخته شده با قير زيباتر بود.
– تانكهاي مورد استفاده فاقد هرگونه رسوب بودند.
– محصول ساخته شده با محلول معلق فوق داراي خاصيت آبگريزي مناسب تري نسبت به محصولات ساخته شده با محلولهاي معلق داراي فرمولاسيون قير و موم سخت معدني بودند.
– محصول كند گيرتر شده و در نتيجه كار با آن راحتتر انجام ميگرفت [19].
هرچند پلي ونيل الكل تاثير بسيار مناسبي بر كاهش ميزان آب جذب شده محصولات گچي ميگذاشت ولي پس از استفاده به دليل دارا بودن خاصيت ناپايداري ذاتي به صورت لايهاي رسوب ميكرد. لايههاي رسوبكرده داراي پتانسيل بالايي براي رشد باكتري ميباشند. انواع باكتري و قارچ از بين لايههاي پلي ونيل الكل شروع به رشد ميكرد و اين امر باعث شد تا تلاشها براي دست يافتن به افزودني مناسبتر همچنان ادامه يابد [19 -21].
به دليل وفور منابع طبيعي سيليكوني در مناطق جغرافيـايي حومـهكش ور ژاپ ن، س ابقه مطالع ات دانش مندان ژاپن ي در خص وصاستفاده از تركيبـ ات سـيليكوني بـراي افـزايش مقاومـت در برابـرجذب آب محصولات گچي قـدمتي طـولاني دارد. از آن جملـهم يت وان پتن ته اي ژاپن ي ب ه ش ماره ه اي ٧٩/٣٣٥٢٥٤ و
٧٨/١٢٢٤ و ٧٧/١٣٦٢٢٤ را نام برد[22].
در پتنتهاي آمريكايي مختلف [23-27] توضيح داده شده است كه چه عواملي باعث ميشوند تا در حـين اسـتفاده از سيلوكسـان گيرش محصولات گچي در طي زمان معقول و مناسبي بـه اتمـامنرس د و ي ا هرگ ز ب ه ص ورت كام ل گي رش ص ورت نگي رد وهمچنين خاصيت مقاومت در برابر آب به ميزان رضـايت بخشـيبهبود نيابد.
در كن ـار اس تفاده از رزي ن ه اي س يليكوني بهت ر اس ـت ك ه ازكاتاليزوري استفاده گردد كه با ايجاد تسهيل در ايجاد پيونـدهاي
عرض ي ب ين رزي نه اي س يليكون، موج ب بهب ود پليم ر ش دن سيلوكسانها گردد. اكسيد منيـزيم حاصـل از سـوختن كامـل بـهعنوان كاتاليزور مناسب توانست اين كار را انجام دهد [28 -29].
در ديگر مناطق، تركيبات سيلوكسان داراي قيمت بالايي بـوده ودر نتيجه از نظر اقتصادي استفاده از اين افزودني بـه صـرفه نبـودهاست [30].
در سال 2003 ميلادي دانشمندان اقدام به ساخت محلـول معلقـينمودند كه در آن چند نوع موم مورد استفاده قرار گرفته بود، كه دست كم يكـي از آنهـا داراي قابليـت صـابوني شـدن بـوده و بـههمراه آن از آلكيـل فنـول پليمـر شـده، محلـولي از نشاسـتههـا ومقدار انـدكي تسـطيح كننـده بـه منظـور صـابوني كـردن مـومهـااستفاده گرديد كه گنجاندن آلكيل فنول به تركيـب، يـك عامـلبس يار مه م ب راي دس ت ي افتن ب ه مي زان ج ذب آب كمت ر درمحصول نهايي بود [31].
بــ راي جلــ وگيري از جــ ذب آب توســ ط مــ واد ســ لولزي تشكيلدهنده چوب موجود در بعضي از نمونهها، اقدام به معرفي روش استفاده از پرس گرم شد. چندي بعد همراه با آلكيـل فنـولاز نگهدارندههاي تيابندوزيل و كربوكسي متيل سلولز بـراي رفـعمشكل رشد باكتري در تركيبات حاوي سلولز استفاده شد [30].
در سال 2008 ميلادي به بررسي محصولات گچي حاوي آلكيل فن ول و ت اثير اف زودن تيابن ديزول ب ر مي زان آب ج ذب ش دهمحصولات حاوي آلكيل فنول پرداخته شد. مشاهده گرديد كـهتاثير تيابنديزول گـاهي باعـث بهبـود خاصـيت مقاومـت در برابـرجذب آب ميشود و گاهي نيز خير، ولي بـا افـزودن4 MgSOبـهتركي ب مقاوم ت بيش تر نمون هه اي داراي تيوبن ديزول در براب ر جذب آب افزايش مييابد [32].
در اين مقاله به كمك افزودني هاي ارزان قيمت و در دسترس، با هدف بومي نمودن صنعت توليد فرآورده هاي گچي، بـه بهتـرينتركيب دست يافتـه و بـه بررسـي نحـوه عملكـرد افزودنـي هـايانتخاب شده پرداخته شده است.

مواد و روش انجام آزمايشات
2-1 نحوه انجام آزمايشات و ساخت نمونهها
در مرحله اول از چند افزودني كـه بـا توجـه بـه سـابقه مطالعـات،انتظ ار بهب ود در خ واص گ چ را از آنه ا داش ته ب ه هم راه چن د افزودني جديد استفاده شد. اين مواد يك به يك با گـچ تركيـبو اثر هر افزودني مورد بررسـي قـرار گرفـت. بـا توجـه بـه نتـايجبدس ت آم ده م واد افزودن ي ب ه دو دس ته، ك اهشدهن ده وزن مخصوص حجمي و افزايش دهنـده اسـتحكام تقسـيم شـدند. در مرحله دوم، با به كارگيري ميـزان ثـابتي از دو افزودنـي كـاهشدهنده وزن مخصوص حجمـي و افـزايش دهنـده اسـتحكام، اثـرافزودني جديد بر ميزان آب جذب شده بررسي گرديد.
تركيب ساخته شده در قالبهاي با ابعاد 5×5×5 سانتيمتر ريختـهشد. پس از دو ساعت تركيب از قالب خـارج شـد و پـس از 72 ساعت قرار گرفتن در شرايط آزمايشگاه به مدت 72 ساعت نيز در دستگاه خشككن با دماي 40 – 45 درجـه سـانتيگـرا د قـرارگرفتهاند.
نمونهها وزن شده (1W) و به مدت 2 سـاعت درون آب بـا دمـايحدود 21 درجـه سـانتيگـراد قـرار داده و دوبـاره وزن شـدهانـد(2W). مطابق با فرمول زير ميزان درصد آب جذب شده محاسـبهگرديد (شرايط استاندارASTM test 1396)

= درصد آب جذب شده
قابل ذكر است كه بـراي افـزايش دقـت نتـايج بدسـت آمـده هـرآزمون دو مرتبه انجـام شـد و ميـانگين دو رقـم بدسـت آمـده بـهصورت نمودارهـاي سـتوني ارائـه شـده اسـت. ميـزان حـداكثر وحداقل نتايج به دست آمده از هـر آزمـون بـر روي هـر سـتون بـاخطوط خطا (Error Bars) نمايش داده شدهاند.

2-2 وسايل و مواد مورد استفاده:
در اين تحقيق از مواد و تجهيزات زير استفاده گرديد:
گچ سفيد، محصول يكي از كارخانههـاي سـمنان كـه قبـل ازاستفاده از الك 1180 ميكرون عبور داده شده است.
پالـ پ، ضـ ايعات كارخانجـ ات مقواسـ ازي مـ يباشـ د. بـ ا خرد كردن مقوا به صورت الياف توليد و نوعي سلولز ميباشد.
سيمان پرتلند، از الك 1180 ميكرون عبور داده شده است.
سريشيم، پس از انحلال در آب به صـورت محلـول معلـق درآمده و داراي خاصـيت چسـبندگي مـي باشـد . سريشـيم مـاده اي اس ت ك ه از (ك لاژن) اج زاء پروتئين ي تش كيل دهن ده پوس ت، استخوان و بافتهـاي غضـروفي بدسـت مـي آيـد . كـلاژن داراي تركيبات شيميايي قطبي ويوني مي باشد[33].
كلريد سديم، از الك با مش 50 عبور داده شده است.
دستگاه آزمون شكست سرد، متعلق به آزمايشگاه تكنولـو ژي
بـتن و مص الح دانش كده عم ران دانش گاه آزاد اسـلامي واح د نجف آبـا د اسـت. ايـن دسـتگاه سـاخت شـركت ELE و داراي حداكثر ظرفيت 200 تن مي باشد.
ترازوي دقيق با دقت دو رقم اعشار.
دستگاه پرتونگار اشعه ايكس(XRD)، مـدلXpert ، سـاختشركت PHILIPS، متعلق به آزمايشگاه مـواد پيشـرفته دانشـكدهمهندسي مواد دانشگاه آزاد اسلامي واحد نجف آباد.
9-دستگاه ميكروسـكوپ الكترونـي روبشـي (SEM)، متعلـق بـه آزمايشگاه مواد پيشـرفته دانشـگاه آزاد اسـلامي واحـد مجلسـي،ساخت شركت SERON ، مدل 2100-AIS.
دس تگاه خش كك ن ب ا قابلي ت ايج اد دم ا ت ا 200 درج ه سانتيگراد.
كوليس با دقت0.02 mm، براي اندازهگيري ابعاد نمونههاي ساخته شده و وارد نمودن اطلاعـات حاصـل بـه دسـتگاه آزمـونشكست سرد.

3- نتايج بحث
نتايج حاصل از آزمايشات به صورت سه نمودار سـتوني تغي يـ رات درصد جذب آب، تغييـ رات اسـتحكام شكسـت سـرد و تغيـراتوزن مخص وص حجم ي نش ان داده ش ده اس ت . همانگون ه ك ه شكلهاي شماره 1، 2 و3 نشان مـي دهنـد، هرچنـد پالـپ باعـثكاهش وزن مخصوص حجمي مي شود ولي بـراي جـذب آب واستحكام شكست سرد، مضر اسـت . نكتـه قابـل توجـه كـه مـي -بايست به آن توجه نمود، تاثير پالپ بـر افـزايش انعطـاف پـذيريمحصول است. با افزايش ميزان پالپ، شكست ترد مشاهده نشـدهاست. با افزايش ميـزان پالـپ از 2 گـرم بـه 12 گـرم ، ميـزان آبجذب شده از حـدود 15 درصـد بـه حـدود 35 درصـد افـزايشيافت. در عوض افزايش پالپ، باعث كاهش وزن و سبك شـدننمونهها از وزن مخصوص حجمي حدود 3 gr/cm56/1 به حـدود3gr/cm 16/1 گرديد. سبك شـدن محصـول، كـاهش اسـتحكامشكست سرد از ميزان حدود2kg/m190 بـه حـدود 2kg/m 80 را با خود به همراه آورد.
رشتههاي باريك و سبك پالپ در زمينـه فشـرده و منسـجم گـچقرار گرفته و پس از خشك شدن، حجمي از گچ متخلخل ايجاد ميشود. تخلخل باعث افزايش نفوذپذيري آب بـه حجـم گـچ و در ع وض ك اهش وزن مخص وص حجم ي م ي گ ردد. تف اوت عمده پالپ با مواد سبك كننده معدني ديگر، فرم رشتهاي اليـافپالپ است. با قرار گـرفتن اليـاف در زمينـه گـچ، يـك شـبكه بـااتصال قويتر ذرات گچ به يكديگر ايجاد مي گردد. شبكه ايجاد شده، موجب از بين رفتن تردي و شكنندگي محصول و افـزايش انعطافپذيري شده است.

شكل (1): نمودارهاي ستوني تغييرات درصد جذب آب حاصل از افزودن
پالپ به گچ

شكل (2):نمودارهاي ستوني تغييرات استحكام شكست سرد حاصل از افزودن پالپ به گچ

شكل (3): نمودارهاي ستوني تغييرات وزن مخصوص حجمي حاصل از افزودن پالپ به گچ از افزودنيهاي مورد استفاده براي بهبود استحكام، سيمان پرتلنـد
مي باشد. همانگونه كه در شـكل هـاي شـماره 4 تـا 6 نشـان دادهشده اسـت، طبـق انتظـار در مقـادير بـالاي سـيمان مصـرفي، وزن مخصوص حجمي افزايش يافته است، ولي در عوض باعث بهبود مي زان آب ج ذب ش ده و اس تحكام شكس ت س رد ش ده اس ت.
بهترين ميزان استحكام بدست آمـده حاصـل از افـزودن 15 گـرمسيمان است. با افزودن 15 گرم سيمان بـه مـلات گـچ، اسـتحكامشكست سرد از حـدود 2kg/m200 بـه مقـدار حـدود 2kg/m 285 افزايش يافته است.

شكل (4): نمودارهاي ستوني تغييرات درصد جذب آب حاصل ازافزودن سيمان به گچ

شكل (5): نمودارهاي ستوني تغييرات استحكام شكست سرد حاصل ازافزودن سيمان به گچ

شكل(6): نمودارهاي ستوني تغيرات وزن مخصوص حجمي حاصل ازافزودن سيمان به گچ
با مشخص شدن ايجاد خاصيت انعطاف پذيري همـراه بـا سـبككنندگي به وسيله افزودن پالپ به تركيب، و افزايش استحكام بـهوسيله افزودن سـيمان بـه تركيـب، مرحلـه دوم آزمايشـات انجـامگرفته است. در مرحله دوم ابتدا تـاثير افـزودن سريشـيم بـر رويتركيبي از 100 گرم گچ، 15 گرم سيمان و 5 گرم پالـپ بررسـيشد.با افزايش ميزان سريشيم از 5 گرم به 15 گرم، شـاهد كـاهشآب جذب شده از ميزان حدود 38 درصد به حدود 11 درصـد وافـزايش اس تحكام شكس ت سـرد از مي زان ح دود 2kg/m 20 ب ه حدود 2kg/m 75 مي باشيم.

شكل(7): نمودارهاي ستوني تغييرات درصد جذب آب حاصل از افزودن سريشيم به تركيب 100 گرم گچ، 15 گرم سيمان و 5 گرم پالپ

شكل (8): نمودارهاي ستوني تغييرات استحكام شكست سرد حاصل از افزودن سريشيم به تركيب100 گرم گچ، 15 گرم سيمان و 5 گرم پالپ

شكل(9): نمودارهاي ستوني تغييرات وزن مخصوص حجمي حاصل ازافزودن سريشيم به تركيب 100 گرم گچ، 15 گرم سيمان و 5 گرم پالپ
نتايج حاصل از پرتونگاري دو نمونه بـا 5 و 15 گـرم سريشـيم در شكلهاي 10 و 11 ارائه شده است.

شكل (10): تصوير پرتونگاري نمونهاي با تركيب5 گرم سريشيم و 15 گرم سيمان و 5 گرم پالپ به همراه 100 گرم گچ

شكل (11): تصوير حاصل از پرتونگاري نمونهاي با تركيب15 گرم سريشيم
15 گرم سيمان 5 گرم پالپ به همراه 100 گرم گچ

هــر دو نمونـ ه داراي دو فـ از يكسـ انBassanite بـ ا فرمـ ول ش يميايي 1/2H2O ،CaSOو Anhydrite ب ا فرمــول شــيميايي 4CaSO مي باشند. بنابراين تغييرات چشمگير خواص محصـولبا افزايش سريشيم مصـرفي، بـه دليـل ايجـاد تغيـرات فـازي نمـيباشد. در زمان تركيب شدن گچ با آب، سريشيم باعـث چسـبيده شدن ذرات گچ بـه يكـديگر و ديگـر ذرات افزودنـي شـده و درنتيجه سطح آزاد گچ كاهش مي يابـد . ايـن امـر موجـب كـاهشانجام واكنش گچ با آب مطابق با فرمول زير مي شود.
CaSO4.1/2H2O+3/2H2O CaSO4.2H2O

ذرات گچ كه به دليل وجود سريشيم موفق بـه انجـام واكـنش بـاآب نش ده ان د خ ود را ب ه ص ورت ف از Bassanite ب ا فرم ول شيميايي CaSO4 . 1/2 H2O نشان داده اند. اين فازهـا در هـردو نمونه ساخته شده با 5 و 15 گرم سريشيم وجود دارند.

(الف) ( ب)

(ج)
شكل (12): نمونه ساخته شده با تركيب 5 گرم سريشيم 5 گرم پالپ 15 گـرمسيمان و 100 گرم گچ با بزرگنماييهاي 1000 و 6000 و 20000 برابر

( الف) (ب)

(ج)
شكل (13): نمونه ساخته شده با تركيب 15گرم سريشيم 5 گرم پالپ 15 گرم سيمان و 100 گرم گچ با بزرگنماييهاي 1000 و 6000 و 20000 برابر

همانگونه كه در شكلهاي شماره 12و13 به وضوح نمايش داده شده است، سريشيم باعث چسبيده شدن ذرات گـچ و سـيمان بـهالياف پالپ شده است. با افزايش ميزان سريشيم از 5 به 15 گـرم ، ميزان افزودنيهاي متصل شده به الياف پالـپ بـه شـدت افـزايشيافته و قطر رشـته هـاي پالـپ چنـدين برابـر شـدهانـد . بـا افـزايشسريشيم، تقويت الياف اتفاق افتاده است كه عامل اصلي افـزايشاستحكام شكست سرد محصول مي باشد.
در زمان تماس محصول با آب، سريشـيم موجـود در تركيـب بـهفرم ژله اي در مي آيد. سريشيم بـه صـورت هالـه ژلـهاي اطـرافگچ را مي پوشاند.اين هاله ژلـه اي همچـون سـدي، مـانع جـذبآب توسط گچ شده است.
پس از شناخت تركيب مناسـب محصـول گچـي شـامل: سـيمان،سريشيم و پالپ، به منظور ايجاد سهولت در عملآوري ملات بـهدلي ل كن دگير ب ودن سريش يم از تن دگير كنن ده كلري د س ديماستفاده شد كه باعث بهبود ديگر خواص محصول نيز شد.

شكل (16): نمودارهاي ستوني تغييرات وزن مخصوص حجمي حاصل از
افزودن كلريد سديم به تركيب100 گرم گچ، 15 گرم سيمان، 5 گرم پالپ و
15 گرم سريشيم

هم انطور ك ه در ش كله اي ش ماره 14 ت ا 16 مش اهده ش د، ب ا افزايش ميزان كلريد سديم مصرفي از ميزان 10 گرم، ميـزان آبجذب شده به شدت كاهش يافته است. با افزايش كلريد سـديم،محصول داراي وزن مخصوص مناسبي ميگردد و نـوع شكسـتكاملاً نرم شده است. افزايش انعطاف محصول با افـزايش كلريـدسديم مصرفي به حدي مي باشد كـه در مـوارد مصـرف بـيش از 15 گرم كلريد سديم، دستگاه تست به دليـل تغيـر فـرم پيوسـته ويكنواخت محصول گچـي ، قـادر بـه تشـخيص شكسـت نبـوده وميزان نيروي شكست غير قابل تعيين مي باشد.
شكل (14): نمودارهاي ستوني تغييرات درصد جذ بĤب حاصل از افزودن كلريد سديم به تركيب 100 گرم گچ، 15 گرم سيمان و 5 گرم پالپ و 15 گرم سريشيم

شكل(15): نمودارهاي ستوني تغييرات استحكام شكست سرد حاصل از
فزودن كلريد سديم به تركيب100 گرم گچ، 15 گرم سيمان و 5 گرم پالپ و
15 گرم سريشيم

نمونهاي با تركيب100گرم گچ، 15 گرم سيمان، 5 گـرم پالـپ و15 گرم سريشيم به همراه 20 گرم كلريـد سـديم سـاخته شـده و تحت پرتونگاري بـا اشـعه ايكـس قـرار گرفتـه كـه نتيجـه آن درشكل 17 آورده شده اسـت . نمونـه شـامل سـه فـازBassanite بـافرمول شيميايي CaSO4 . H2O و Anhydrite با فرمـول شـيميايي 4CaSO و فاز Halite با فرمول شيميايي NaCl ميباشد.

شكل (17):نتيجه حاصل از پرتونگاري نمونهاي با تركيـب 15 گـرم سريشـيم، 15 گرم سيمان، 5 گرم پالپ و 20 گرم كلريد سديم به همراه 100 گرم گچ.

براي بررسي بيشـتر نمونـهاي بـا همـان تركيـب مجـدداً سـاخته وتص اوير ب ا ب زرگنم ايي 1000 و 6000 و 20000 براب ر توس ط دستگاه ميكروسكوپ الكتروني روبشي از آن گرفته شـده اسـتكه در شكل شماره 18 نشان داده شده است.

(الف) (ب)

(ج)
شكل (18): عكس نمونه ساخته شده با تركيب 15 گرم سريشيم، 5 گرم پالپ و 15 گرم سيمان و20 گرم كلريد سديم به همراه 100 گرم گچ با بزرگنماييهاي به ترتيب 1000 و 6000 و 20000 برابر

در حين فرآيند گيرش، كلريد سديم بلافاصـله پـس از تمـاس بـاآب، حل مي شود و محلول كلريد سديم شـكل مـي گيـرد . ايـنمحلول به عنوان كاتاليزور عمل مي كند و سريشيم كه به سـختيبا آب واكنش ميداد را اكنـون بـا خـود در برگرفتـه و بـا ايجـادمحلولي با سياليت بالاتر، توزيع يكنواخت و نفوذ بيشـتر سريشـيمدر بين ذرات گچ و مواد افزودني را ايجاد مي كند. در نمونههاي ساخته شده كه فاقد كلريد سديم مي باشند، به دليل عدم توانايي نفوذ سريشيم در بين ذرات، تودههاي بزرگ بـه هـم چسـبيده، ازگچ و ديگر مواد افزودني ايجاد مي شود. اكنـون بـا نفـوذ بيشـترسريشـيم در ب ين ذرات گ چ و م واد افزودن ي، محص ولي دارايبافت ظريف كه فاصله بين الياف پالپ در آن كـم شـده اسـت وتعداد پيوندهاي بين الياف آن بيشتر مي باشد، مشاهده مي شود.
با توزيع بيشتر سريشيم در گچ به كمك كلريـد سـديم، سريشـيمتبديل به ژل شـده درحـين مواجهـه بـا رطوبـت، داراي مقاومـتبيشتري بوده و بهتر ميتواند گچ را در برابـر جـذب آب پوشـشدهد.
با توجه بـه مشـاهده فـازHalite بـا فرمـول شـيمياييNaCl در نتايج حاصل از پرتونگاري نمونهها، ميتوان نتيجه گرفت كـه در حين خشك شدن بـا تبلـور بلورهـاي كلريـد سـديم بـين اليـاف،فاصله ايجاد ميشـود . ايـن امـر موجـب كـاهش وزن مخصـوصحجمي محصول مي شود.

4- نتيجهگيري
پال پ ب ه ص ورت س لولزي ب ا الي اف رش تهاي خ ود موج ب تقويـــت خـــواص مكـــانيكي محصـــولات گچـــي خصوصـــاً انعطاف پذيري آن شده ولي اگـر مقـدار آن از 3 درصـد افـزايشيابد موجب كاهش استحكام شكست سرد ميشود.
در محصـ ولات مركـ ب شـ امل 100 گـ رم گـ چ ، سـ يمان
(15 گـــرم) پالـــپ (5 گـــرم) بـــه همـــراه (5 و 10 و 15 و 20 گرم)سريشيم، وجود سريشيم در مرحله عملآوري گچ و سـفتشدن، با چسباندن ذرات گچ به يكديگر و به افزودنـي هـا ، سـطحآزاد گچ را كاهش داده و امكان واكنش كامل گـچ بـا آب را از بين برده است. در پراش پرتو اشعه ايكس نمونههاي ساخته شده، گ چ خ ام ب ا فـازBassanite مش اهده گردي د. سريش يم باع ث چسبانده شـدن ذرات گـچ و ديگـر افزودنـيهـا بـه اليـاف پالـپمي شود. رشتههاي قطور و مستحكم، افـزاي ش انعطـاف پـذيري رابه همراه ميآورد. در حين اندازهگيري ميـزان آب جـذب شـدهمحص ولات س اخته ش ده در زم ان ق رار گ رفتن نمون ه در آب،سريشيم به صورت هالهاي ژلهاي اطراف گچ را احاطه ميكنـد ومانع جذب بيشتر آب ميشود.
به منظور رفـع ايـراد ديرگيـر بـودن تركيبـات سـاخته شـده بـاسريشيم از تسريع كننـده كلريـد سـديم اسـتفاده شـد. بـا افـزودنكلريد سديم به منظور تنـد گيـر كـردن مـلات، عـلاوه بـر انجـامسريعتر واكنش گيرش، بهبود خواص محصول از جملـه افـزايشانعطافپذيري، كـاهش وزن مخصـوص حجمـي و كـاهش آبجذب شده را مشاهده گرديد.
كلريد سديم توزيع سريشيم را يكنواخت تر كرد.
محلول آب و كلريد سديم به عنوان كاتاليزور عمـل كـرده وبا در برگرفتن سريشيم در خود باعث ايجـاد محلـولي بـا سـياليتبالا شده كه حاصل آن توزيع بهتر سريشيم در تركيب است و در ادامه در حين خشك شدن نمونه، بلورهاي كلريد سديم بـا رشـدكريستالي خود از محلول نمكي باعـث ايجـاد فضـاي خـالي بـينذرات فشرده و كاهش وزن مخصوص حجمي محصول شدهاند.

تشكر و قدرداني
بدينوسيله كمال تشكر و قـدرداني خـود را از حمايتهـاي جنـابآق اي مهن دس س يد ساس ان مهركي ان، م ديريت محت رم عام لشركت مهندسي صنعتي فهامه و همچنين جنـاب آقـاي مهنـدسشهرام اكبريان، رياست محترم گروه مكانيك آن شركت محترم، ك ه در ط ي م دت انج ام اي ن تحقي ق از هرگون ه همك اري و مساعدت خود دريغ ننمودنـد اعـلام ميـدارم . همراهـي صـميمانهايشان، بسياري از سختي ها را برايم آسان نمـود و فرصـت انجـاماين تحقيق ايجاد گرديد. توفيق روز افزون براي ايشان خواستارم.

مراجع
ف.جعفرپور، س.بختياري، ف.فيروزيـار و س .سـياهپوش، اصـلاحبرخي خواص گچ ساختماني به وسيله مواد افزودني، نشريه شماره (گ – 456) مركز تحقيقات ساختمان و مسكن، تمـام صـفحات،
1386
س.بختياري، ف.جعفرپور و ف.فيروز يار، بررسي خـواص برخـياندودهاي گچي مقاوم در برابـرآتش، نشـريه شـماره( گ– 383) مركز تحقيقات ساختمان و مسكن، تمام صفحات، 1383
م.عباسيان، مباني شيمي فيزيك گچ، انتشارات شركت ايران گچ، تهران1371
ا. حامي، مصالح ساختماني ، انتشارات دانشگاه تهران، تهران 1376
ف.جعفرپور، گچ، نشريه شماره28، مركـ ز تحقيقـات سـاختمان و
مسكن، 1372

C. Waldemar, “Water proofed gypsum”, United States patent 1, 975, 787, Feb. 20, 1931

D. George, and P. Thomas, “Water resistant cementitious product”, United States patent 2, 198 ,776, Aug. 29, 1936



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید