تأثير هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز إيثر على خواص الملاط الأسمنتي المرشوشة آلياً

يعد إيثر السليلوز مادة مضافة أساسية في الملاط المسفوع آليًا. تمت دراسة تأثيرات أربع درجات لزوجة مختلفة من هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) على احتباس الماء والكثافة ومحتوى الهواء والخواص الميكانيكية وتوزيع حجم المسام للملاط المسفوع آليًا. أظهرت الدراسات أن: HPMC يمكن أن يحسن بشكل كبير أداء احتباس الماء للملاط، ويمكن أن يتجاوز معدل احتباس الماء 90% عندما تكون كمية HPMC 0.15%. الأكثر وضوحا؛ يزداد محتوى الهواء في الملاط مع زيادة محتوى HPMC: من الواضح أن HPMC سيقلل من الخواص الميكانيكية لملاط الأسمنت، لكن نسبة طي الملاط ستزيد؛ سيزداد حجم مسام المونة بشكل ملحوظ بعد إضافة HPMC، كما زادت نسبة الثقوب الضارة والثقوب الضارة المتعددة بشكل ملحوظ.

الكلمات الرئيسية: هاون؛ إيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز؛ احتباس الماء توزيع حجم المسام

0. مقدمة

في السنوات الأخيرة، مع التقدم المستمر للصناعة وتحسين التكنولوجيا، من خلال إدخال وتحسين آلات رش الملاط الأجنبية، تم تطوير تكنولوجيا الرش الميكانيكي والتجصيص بشكل كبير في بلدنا. يختلف ملاط ​​الرش الميكانيكي عن الملاط العادي، فهو يتطلب أداءً عاليًا في الاحتفاظ بالماء وسيولة مناسبة وأداء معين ضد الترهل. عادة، يتم إضافة إيثر السليلوز إلى الملاط، ومن بينها هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز الإيثر العادي (HPMC) هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. الوظائف الرئيسية لـ HPMC في الملاط هي: القدرة الممتازة على الاحتفاظ بالماء، والسماكة واللزوجة، والتعديل الريولوجي. ومع ذلك، لا يمكن تجاهل أوجه القصور في HPMC. HPMC له تأثير حبس الهواء، والذي سوف يسبب المزيد من العيوب الداخلية ويقلل بشكل خطير من الخواص الميكانيكية للملاط. يدرس هذا البحث تأثير HPMC على معدل احتباس الماء والكثافة ومحتوى الهواء والخواص الميكانيكية للملاط من الجانب العياني، ويدرس تأثير HPMC على البنية المسامية للملاط من الجانب المجهري.

1. الاختبار

1.1 المواد الخام

الاسمنت: متوفر تجاريا P·الأسمنت O42.5، تبلغ قوة الانحناء والضغط 28d 6.9 و48.2 ميجا باسكال على التوالي؛ الرمال: رمل نهر تشنغده الناعم، 40-100 شبكة؛ إيثر السليلوز: كحول الهيدروكسي بروبيل من إنتاج شركة في خبي إيثر ميثيل السليلوز، مسحوق أبيض، اللزوجة الاسمية 40، 100، 150، 200 باسكال·ج: الماء: ماء الصنبور النظيف.

1.2 طريقة الاختبار

وفقًا لـ JGJ/T 105-2011 "لوائح البناء الخاصة بالرش والتجصيص الميكانيكي"، يبلغ قوام الملاط 80 ~ 120 مم، ومعدل احتباس الماء أكبر من 90٪. في هذا الاختبار، تم ضبط نسبة الرمل الجيري على 1:5، وتم التحكم في الاتساق عند (93±2) مم، ويتم مزج إيثر السليلوز خارجياً، وتحسب جرعته على أساس كتلة الأسمنت. يتم اختبار الخصائص الأساسية للملاط مثل الكثافة الرطبة ومحتوى الهواء ومعدل احتباس الماء والاتساق بالرجوع إلى JGJ 70-2009 "طرق اختبار الخصائص الأساسية لملاط البناء"، ويتم اختبار محتوى الهواء وحسابه وفقًا لـ طريقة الكثافة. تم إجراء اختبارات التحضير والانثناء والضغط للعينات بالرجوع إلى GB/T 17671-1999 "طرق اختبار قوة ملاط ​​رمل الأسمنت (طريقة ISO)". تم اختبار حجم المسام بواسطة قياس المسامية بالزئبق. نموذج جهاز قياس المسامية الزئبقية هو AUTOPORE 9500، وكان نطاق القياس من 5.5 نانومتر إلى 360μم. تم إجراء ما مجموعه 4 مجموعات من الاختبارات. 0، 0.1%، 0.2%، 0.3% (الأرقام هي A، B، C، D).

2. النتائج والتحليل

2.1 تأثير HPMC على معدل احتباس الماء في ملاط ​​الأسمنت

يشير احتباس الماء إلى قدرة الملاط على الاحتفاظ بالمياه. في الملاط الذي يتم رشه آليًا، يمكن أن تؤدي إضافة إيثر السليلوز إلى الحفاظ على الرطوبة بشكل فعال، وتقليل معدل النزيف، وتلبية متطلبات الترطيب الكافي للمواد القائمة على الأسمنت.

من تأثير HPMC على معدل احتباس الماء في الملاط، يمكن ملاحظة أنه مع زيادة محتوى HPMC، يزداد معدل احتباس الماء في الملاط تدريجيًا. منحنيات اثيرات السليولوز ذات اللزوجة 100 و 150 و 200 باسكال·s هي نفسها في الأساس. عندما يكون المحتوى من 0.05% إلى 0.15%، فإن معدل احتباس الماء يزيد خطيًا. عندما يكون المحتوى 0.15%، يكون معدل احتباس الماء أكبر من 93%..بعد 20%، يصبح الاتجاه المتزايد للاحتفاظ بالمياه ثابتًا، مما يشير إلى أن كمية HPMC قريبة من التشبع. منحنى التأثير لكمية HPMC بلزوجة 40 Pa·s على معدل احتباس الماء هو خط مستقيم تقريبًا. عندما تكون الكمية أكبر من 0.15%، فإن معدل احتباس الماء للملاط يكون أقل بكثير من الأنواع الثلاثة الأخرى من HPMC بنفس القدر من اللزوجة. من المعتقد عمومًا أن آلية احتباس الماء في إيثر السليلوز هي: مجموعة الهيدروكسيل الموجودة في جزيء إيثر السليلوز وذرة الأكسجين الموجودة في رابطة الأثير سوف ترتبط بجزيء الماء لتكوين رابطة هيدروجينية، بحيث يصبح الماء الحر ماءً مقيدًا وبالتالي يلعب تأثيرًا جيدًا على احتباس الماء؛ ويعتقد أيضًا أن الانتشار المتبادل بين جزيئات الماء والسلاسل الجزيئية لإيثر السليلوز يسمح لجزيئات الماء بالدخول إلى داخل السلاسل الجزيئية لإيثر السليلوز وتخضع لقوى ربط قوية، وبالتالي تحسين احتباس الماء في ملاط ​​الأسمنت. احتباس الماء الممتاز يمكن أن يحافظ على تجانس الملاط، وليس من السهل فصله، والحصول على أداء خلط جيد، مع تقليل التآكل الميكانيكي وزيادة عمر آلة رش الملاط.

2.2 تأثير HPMC على كثافة ومحتوى الهواء لملاط الأسمنت

من تأثير اللزوجة والجرعات المختلفة لـ HPMC على كثافة الملاط، يمكن ملاحظة أنه عندما تكون جرعة HPMC 0-0.20٪، فإن كثافة الملاط تنخفض بشكل حاد مع زيادة جرعة HPMC، من 2050 كجم / م³ إلى حوالي 1650 كجم/م³ ، انخفض بنحو 20٪؛ بعد أن يتجاوز محتوى HPMC 0.20%، يميل انخفاض الكثافة إلى أن يكون مسطحًا. بمقارنة الأنواع الأربعة من HPMC ذات اللزوجة المختلفة، يمكن ملاحظة أنه كلما زادت اللزوجة، انخفضت كثافة الملاط؛ تتداخل منحنيات كثافة الملاط ذات اللزوجة المختلطة البالغة 150 و200 Pa s HPMC بشكل أساسي، مما يشير إلى أنه مع استمرار زيادة لزوجة HPMC، لم تعد كثافة الملاط تنخفض.

من تأثير اللزوجة والجرعات المختلفة لـ HPMC على محتوى الهواء للملاط، يمكن ملاحظة أن تغير محتوى الهواء للملاط يكون معاكسًا لتغير كثافة الملاط. يرتفع حجم الهواء تقريبًا في خط مستقيم؛ عندما يتجاوز محتوى HPMC 0.20%، بالكاد يتغير محتوى الهواء، مما يشير إلى أن تأثير احتجاز الهواء للملاط قريب من التشبع. تأثير حبس الهواء لـ HPMC بلزوجة 150 و 200 باسكال·s أكبر من HPMC بلزوجة 40 و 100 Pa·s.

يتم تحديد تأثير الهواء لإثير السليلوز بشكل أساسي من خلال تركيبه الجزيئي. يحتوي إيثر السليلوز على مجموعات محبة للماء (مجموعات الهيدروكسيل والإيثر) ومجموعات كارهة للماء (مجموعات الميثيل وحلقات الجلوكوز)، وهو مادة خافضة للتوتر السطحي. ، له نشاط سطحي، وبالتالي له تأثير حبس الهواء. من ناحية، يمكن أن يعمل الغاز المدخل كمحمل كروي في الملاط، مما يحسن أداء العمل للملاط، ويزيد الحجم، ويزيد الإنتاج، وهو أمر مفيد للشركة المصنعة. ولكن من ناحية أخرى، فإن تأثير حبس الهواء يزيد من محتوى الهواء في الملاط والمسامية بعد التصلب، مما يؤدي إلى زيادة المسام الضارة وتقليل الخواص الميكانيكية بشكل كبير. على الرغم من أن HPMC له تأثير معين على احتجاز الهواء، إلا أنه لا يمكن أن يحل محل عامل احتجاز الهواء. بالإضافة إلى ذلك، عند استخدام HPMC وعامل احتجاز الهواء في نفس الوقت، فقد يفشل عامل احتجاز الهواء.

2.3 تأثير HPMC على الخواص الميكانيكية لمونة الأسمنت

من قوة الانثناء 28d وقوة الضغط 28d، يمكن ملاحظة أنه عندما تكون كمية HPMC 0.05% فقط، فإن قوة الانثناء للملاط تنخفض بشكل ملحوظ، وهو أقل بحوالي 25% من العينة الفارغة بدون HPMC، و لا يمكن أن تصل قوة الضغط إلا إلى 65% من العينة الفارغة. 80%. عندما يتجاوز محتوى HPMC 0.20%، فإن درجة الانخفاض في قوة الانحناء وقوة الضغط للملاط ليست واضحة. لزوجة HPMC تأثير ضئيل على الخواص الميكانيكية للملاط. يقدم HPMC الكثير من فقاعات الهواء الصغيرة، ويزيد تأثير حبس الهواء على الملاط من المسامية الداخلية والمسام الضارة للملاط، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في قوة الضغط وقوة الانحناء. سبب آخر لانخفاض قوة الملاط هو تأثير احتباس الماء لإيثر السليلوز، الذي يحافظ على الماء في الملاط المتصلب، وتؤدي نسبة رابط الماء الكبيرة إلى انخفاض قوة كتلة الاختبار. بالنسبة لملاط البناء الميكانيكي، على الرغم من أن إيثر السليلوز يمكن أن يزيد بشكل كبير من معدل احتباس الماء للملاط وتحسين قابليته للتشغيل، إذا كانت الكمية كبيرة جدًا، فإنها ستؤثر بشكل خطير على الخواص الميكانيكية للملاط، لذلك يجب وزن العلاقة بين الاثنين بشكل معقول.

من نسبة الطي لمدة 28 يومًا، يمكن ملاحظة أنه مع زيادة محتوى HPMC، تظهر نسبة الطي الإجمالية للملاط اتجاهًا متزايدًا، وهو في الأساس علاقة خطية. وذلك لأن أثير السليلوز المضاف يقدم عددًا كبيرًا من فقاعات الهواء، مما يسبب المزيد من العيوب داخل الملاط، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في قوة الضغط للملاط، وعلى الرغم من أن قوة الانثناء تنخفض أيضًا إلى حد ما؛ لكن إيثر السليلوز يمكن أن يحسن مرونة الملاط ويقاوم قوة الطي مما يجعل معدل الانخفاض يتباطأ. وبالنظر بشكل شامل، فإن التأثير المشترك للاثنين يؤدي إلى زيادة في نسبة الطي.

2.4 تأثير HPMC على حجم مسام الملاط

تم قياس منحنيات توزيع حجم المسام للمجموعات الأربع من العينات A وB وC وD بواسطة قياس المسامية بالتسرب الزئبقي.

وفقًا لمنحنى توزيع حجم المسام وبيانات توزيع حجم المسام والمعلمات الإحصائية المختلفة لعينات AD، فإن HPMC له تأثير كبير على بنية مسام ملاط ​​الأسمنت:

(1) بعد إضافة HPMC، يزداد حجم مسام ملاط ​​الأسمنت بشكل ملحوظ. على منحنى توزيع حجم المسام، تتحرك مساحة الصورة إلى اليمين، وتصبح قيمة المسام المقابلة لقيمة الذروة أكبر. أيضًا من البيانات الإحصائية لتوزيع حجم المسام ومتوسط ​​حجم المسام في نتائج اختبار المعلمات الإحصائية المختلفة، يمكن ملاحظة أن متوسط ​​حجم المسام لملاط الأسمنت بعد إضافة HPMC أكبر بكثير من العينة الفارغة، و في العينة بجرعة 0.3%، تكون فتحة القيمة أعلى بمقدار أمرين من تلك الموجودة في العينة الفارغة.

(2) وو تشونغوي وآخرون. تقسم المسام في الخرسانة إلى أربعة أنواع وهي المسام غير الضارة (≥20 نانومتر)، قليل من المسام الضارة (20-100 نانومتر)، المسام الضارة (100-200 نانومتر) والعديد من المسام الضارة (≥200 نانومتر). 200 نانومتر). من البيانات الإحصائية لتوزيع حجم المسام ونتائج اختبار المعلمات الإحصائية المختلفة، يمكن ملاحظة أن عدد المسام غير الضارة أو المسام الأقل ضررًا انخفض بشكل كبير، ويزداد عدد المسام الضارة أو المسام الأكثر ضررًا بعد إضافة HPMC. تبلغ المسام غير الضارة أو الأقل ضررًا للعينة بدون HPMC حوالي 49.4%، ويتم تقليل المسام غير الضارة أو الأقل ضررًا بشكل كبير بعد إضافة HPMC. بأخذ جرعة 0.1% كمثال، يتم تقليل المسام غير الضارة أو الأقل ضررًا بحوالي 45%. عدد المسام الضارة أكبر من 10μم زاد بنحو 9 مرات.

3) لا يتبع قطر المسام المتوسط، ومتوسط ​​قطر المسام، وحجم المسام المحدد، ومساحة السطح المحددة قاعدة تغيير صارمة للغاية مع زيادة محتوى HPMC، والذي قد يكون مرتبطًا بالتشتت الكبير لاختيار العينة في اختبار حقن الزئبق. ولكن على العموم، يميل قطر المسام المتوسط ​​ومتوسط ​​قطر المسام وحجم المسام المحدد للعينة الممزوجة بـ HPMC إلى الزيادة مقارنة بالعينة الفارغة، بينما تنخفض مساحة السطح المحددة.

3. الاستنتاج

(1) يزداد معدل احتباس الماء في الملاط مع زيادة محتوى HPMC. منحنيات الأثير السليلوز مع اللزوجة 100 و 150 و 200 باسكال·S هي نفسها بشكل أساسي، ومعدل احتباس الماء أكبر من 93% عندما يكون المحتوى 0.15%. عندما يكون محتوى 40 باسكال·إذا كان إيثر السليلوز أكبر من 0.15%، فإن معدل احتباس الماء أقل من الأنواع الثلاثة الأخرى من اللزوجة HPMC.

(2) تتناقص كثافة الملاط تدريجيًا مع زيادة محتوى HPMC، ويكون المحتوى 0.05%. انخفاض الكثافة هو الأكثر وضوحا عند 0.20%، حوالي 20%؛ عندما يتجاوز المحتوى 0.20%، بالكاد تتغير الكثافة؛ يزداد محتوى الهواء في الملاط مع زيادة محتوى HPMC.

(3) من الواضح أن زيادة محتوى HPMC ستقلل من الخواص الميكانيكية لملاط الأسمنت، لكن نسبة الطي المقابلة للملاط ستزيد، وستصبح مرونة الملاط أفضل.

(4) بعد إضافة HPMC، يزداد حجم مسام الملاط بشكل ملحوظ، وتزداد نسبة المسام الضارة والمسام الضارة المتعددة بشكل ملحوظ. العينة التي تحتوي على محتوى HPMC بنسبة 0.1% انخفضت بحوالي 45% مقارنة بالعينة الفارغة التي لا تحتوي على مسام ضارة أو أقل، وعدد المسام الأكثر ضررًا أكبر من 10μم زاد حوالي 9 مرات.