Utjecaj hidroksipropil metil celuloznog etera na svojstva strojno raspršenog cementnog maltera

Eter celuloze je bitan aditiv u malterima koji se peskare. Proučavani su učinci četiri različita viskoziteta hidroksipropil metilceluloze (HPMC) na zadržavanje vode, gustoću, sadržaj zraka, mehanička svojstva i raspodjelu veličine pora strojno pjeskarenog morta. Studije su pokazale da: HPMC može značajno poboljšati performanse zadržavanja vode maltera, a stopa zadržavanja vode može premašiti 90% kada je količina HPMC 0,15%. Najočigledniji; sadržaj vazduha u malteru se povećava sa povećanjem sadržaja HPMC: HPMC će očigledno smanjiti mehanička svojstva cementnog maltera, ali će se povećati odnos savijanja maltera; veličina pora maltera će se značajno povećati nakon dodavanja HPMC-a. Udio štetnih rupa i višestrukih štetnih rupa značajno se povećao.

Ključne riječi: malter; hidroksipropil metilcelulozni eter; zadržavanje vode; raspodjela veličine pora

0. Predgovor

Poslednjih godina, kontinuiranim napretkom industrije i unapređenjem tehnologije, uvođenjem i usavršavanjem stranih mašina za prskanje maltera, tehnologija mehaničkog prskanja i malterisanja je veoma razvijena u našoj zemlji. Mehanički malter za prskanje razlikuje se od običnog maltera, koji zahteva visoke performanse zadržavanja vode, odgovarajuću fluidnost i određene performanse protiv opadanja. Obično se u malter dodaje celulozni eter, među kojima se najčešće koristi hidroksipropil metilcelulozni eter (HPMC). Glavne funkcije HPMC u malteru su: odličan kapacitet zadržavanja vode, zgušnjavanje i viskozifikacija i reološko podešavanje. Međutim, nedostaci HPMC-a ne mogu se zanemariti. HPMC ima efekat uvlačenja vazduha, što će uzrokovati više unutrašnjih defekata i ozbiljno smanjiti mehanička svojstva maltera. Ovaj rad proučava utjecaj HPMC na stopu zadržavanja vode, gustoću, sadržaj zraka i mehanička svojstva morta s makroskopskog aspekta, te proučava utjecaj HPMC na strukturu pora morta s mikroskopskog aspekta.

1. Test

1.1 Sirovine

Cement: komercijalno dostupan P·Cement O42.5, njegove 28d čvrstoće na savijanje i tlačne čvrstoće su 6,9 odnosno 48,2 MPa; pijesak: Chengde fini riječni pijesak, 40-100 mesh; celulozni eter: hidroksipropil alkohol proizveden od strane kompanije u Hebei Metil celulozni eter, bijeli prah, nominalni viskozitet 40, 100, 150, 200 Pa·S: Voda: čista voda iz slavine.

1.2 Metoda ispitivanja

Prema JGJ/T 105-2011 “Propisi o građenju za mehaničko prskanje i malterisanje”, konzistencija maltera je 80~120mm, a stopa zadržavanja vode je veća od 90%. U ovom testu, omjer vapna i pijeska je postavljen na 1:5, konzistencija se kontrolira na (93±2)mm, a celulozni eter se spolja meša, a njegova doza se izračunava prema masi cementa. Osnovna svojstva maltera kao što su gustina vlage, sadržaj vazduha, stopa zadržavanja vode i konzistencija ispitana su u skladu sa JGJ 70-2009 “Metode ispitivanja osnovnih svojstava građevinskog maltera”, a sadržaj vazduha se ispituje i izračunava prema metoda gustine. Priprema, ispitivanje čvrstoće na savijanje i pritisak uzoraka obavljeno je prema GB/T 17671-1999 “Metode za ispitivanje čvrstoće pijeska za cementni mort (ISO metoda)”. Veličina pora je testirana živinom porozimetrijom. Model živinog porozimetra bio je AUTOPORE 9500, a mjerni opseg je bio od 5,5 nm do 360μm. Urađeno je ukupno 4 seta testova. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (brojevi su A, B, C, D).

2. Rezultati i analiza

2.1 Utjecaj HPMC-a na stopu zadržavanja vode cementnog maltera

Zadržavanje vode odnosi se na sposobnost maltera da zadrži vodu. U malteru koji se prska mašinom, dodavanje celuloznog etra može efikasno da održi vlagu, smanji stopu krvarenja i ispuni zahteve dovoljne hidratacije materijala na bazi cementa.

Iz utjecaja HPMC na stopu zadržavanja vode u mortu, može se vidjeti da s povećanjem sadržaja HPMC, stopa zadržavanja vode u mortu postupno raste. Krivulje etera celuloze sa viskozitetima od 100, 150 i 200 Pa·su u osnovi isti. Kada je sadržaj 0,05% do 0,15%, stopa zadržavanja vode raste linearno. Kada je sadržaj 0,15%, stopa zadržavanja vode je veća od 93%.．Nakon 20%, rastući trend zadržavanja vode postaje ravnomjeran, što ukazuje da je količina HPMC blizu zasićenja. Kriva utjecaja količine HPMC viskoziteta od 40 Pa·s na stopu zadržavanja vode je približno ravna linija. Kada je količina veća od 0,15%, stopa zadržavanja vode u malteru je znatno niža od one kod ostale tri vrste HPMC sa istom količinom viskoziteta. Općenito se vjeruje da je mehanizam zadržavanja vode celuloznog etra: hidroksilna grupa na molekuli etera celuloze i atom kisika na eterskoj vezi će se povezati s molekulom vode kako bi formirali vodikovu vezu, tako da slobodna voda postaje vezana voda. , čime se igra dobar efekat zadržavanja vode; Također se vjeruje da interdifuzija između molekula vode i molekularnih lanaca celuloznog etera omogućava molekulima vode da uđu u unutrašnjost makromolekularnih lanaca celuloznog etera i budu podložni jakim silama vezivanja, čime se poboljšava zadržavanje vode u cementnoj suspenziji. Odlično zadržavanje vode može održati malter homogenim, nije ga lako odvojiti i postići dobre performanse miješanja, dok smanjuje mehaničko habanje i produžava vijek trajanja mašine za prskanje maltera.

2.2. Utjecaj HPMC-a na gustinu i sadržaj zraka u cementnom mortu

Iz uticaja različitih viskoziteta i doza HPMC na gustinu maltera, može se videti da kada je doza HPMC 0-0,20% gustina maltera naglo opada sa povećanjem doze HPMC, od 2050 kg/m³ do oko 1650 kg/m³ , smanjen za oko 20%; nakon što sadržaj HPMC prelazi 0,20%, smanjenje gustine ima tendenciju da bude ravno. Upoređujući četiri vrste HPMC sa različitim viskozitetima, može se vidjeti da što je viskoznost veća, to je manja gustina maltera; krivulje gustoće maltera s mješovitim viskozitetima od 150 i 200 Pa s HPMC u osnovi se preklapaju, što ukazuje da kako viskoznost HPMC nastavlja rasti, gustoća morta se više ne smanjuje.

Iz utjecaja različitih viskoziteta i doza HPMC-a na sadržaj zraka u mortu, može se vidjeti da je promjena sadržaja zraka u mortu suprotna od gustine morta. Volumen zraka raste gotovo pravolinijski; kada sadržaj HPMC prelazi 0,20%, sadržaj zraka se gotovo ne mijenja, što ukazuje da je učinak uvlačenja zraka maltera blizu zasićenja. Efekat uvlačenja vazduha HPMC sa viskozitetom od 150 i 200 Pa·s je veći od HPMC sa viskozitetom od 40 i 100 Pa·s.

Efekat celuloznog etera koji uvlači vazduh uglavnom je određen njegovom molekularnom strukturom. Eter celuloze ima i hidrofilne grupe (hidroksilne, eterske grupe) i hidrofobne grupe (metilne grupe, glukozni prstenovi) i surfaktant je. , ima površinsku aktivnost, tako da ima efekat uvlačenja vazduha. S jedne strane, uvedeni plin može djelovati kao kuglični ležaj u malteru, poboljšati radne performanse maltera, povećati zapreminu i povećati izlaz, što je korisno za proizvođača. Ali s druge strane, efekat uvlačenja vazduha povećava sadržaj vazduha u malteru i poroznost nakon stvrdnjavanja, što rezultira povećanjem štetnih pora i znatno smanjenjem mehaničkih svojstava. Iako HPMC ima određeni efekat uvlačenja vazduha, ne može da zameni agens za uvlačenje vazduha. Osim toga, kada se HPMC i agens za uvlačenje zraka koriste u isto vrijeme, agens za uvlačenje zraka može pokvariti.

2.3 Utjecaj HPMC na mehanička svojstva cementnog maltera

Iz 28d čvrstoće na savijanje i 28d tlačne čvrstoće može se vidjeti da kada je količina HPMC-a samo 0,05%, čvrstoća maltera na savijanje značajno opada, što je oko 25% niže nego kod slijepog uzorka bez HPMC-a, a čvrstoća na pritisak može biti samo do 65% slijepog uzorka. 80%. Kada sadržaj HPMC prelazi 0,20%, stupanj smanjenja čvrstoće na savijanje i tlačne čvrstoće morta nije očit. Viskoznost HPMC-a ima mali uticaj na mehanička svojstva maltera. HPMC uvodi puno sitnih mjehurića zraka, a učinak zavlačenja zraka na malter povećava unutrašnju poroznost i štetne pore maltera, što rezultira značajnim smanjenjem tlačne čvrstoće i čvrstoće na savijanje. Drugi razlog za smanjenje čvrstoće maltera je efekat zadržavanja vode celuloznog etera, koji zadržava vodu u očvrslom malteru, a veliki odnos vode i veziva dovodi do smanjenja čvrstoće testnog bloka. Za mehanički građevinski malter, iako celulozni eter može značajno povećati stopu zadržavanja vode u malteru i poboljšati njegovu obradivost, ako je količina prevelika, to će ozbiljno uticati na mehanička svojstva maltera, tako da odnos između njih treba razumno odmeriti.

Iz omjera savijanja za 28 dana može se vidjeti da s povećanjem sadržaja HPMC-a ukupni omjer savijanja maltera pokazuje trend rasta, što je u osnovi linearni odnos. To je zato što dodani eter celuloze unosi veliki broj mjehurića zraka, uzrokujući više defekata unutar maltera, što rezultira naglim smanjenjem tlačne čvrstoće maltera, a iako se i čvrstoća na savijanje smanjuje do određene mjere; ali celulozni eter može poboljšati fleksibilnost maltera i otpornost. Čvrstoća na savijanje je povoljna, što usporava brzinu smanjenja. Sveobuhvatno posmatrajući, kombinovani efekat ova dva rezultira povećanjem omjera savijanja.

2.4 Utjecaj HPMC na veličinu pora maltera

Krivulje raspodjele veličine pora za četiri grupe uzoraka A, B, C i D mjerene su intruzionom porozimetrijom žive.

Prema krivulji raspodjele veličine pora, podacima o raspodjeli veličine pora i različitim statističkim parametrima AD uzoraka, HPMC ima veliki utjecaj na strukturu pora cementnog maltera:

(1) Nakon dodavanja HPMC-a, veličina pora cementnog maltera se značajno povećava. Na krivulji raspodjele veličine pora, područje slike se pomiče udesno, a vrijednost pora koja odgovara vršnoj vrijednosti postaje veća. Također iz statističkih podataka o raspodjeli veličine pora i srednje veličine pora u rezultatima ispitivanja različitih statističkih parametara, može se vidjeti da je srednja veličina pora cementnog morta nakon dodavanja HPMC značajno veća od one u slijepom uzorku, a u uzorku sa dozom od 0,3% Vrijednost otvora je 2 reda veličine veća od vrijednosti slijepog uzorka.

(2) Wu Zhongwei et al. podijelio pore u betonu u četiri tipa, a to su bezopasne pore (≤20 nm), nekoliko štetnih pora (20–100 nm), štetne pore (100–200 nm) i mnoge štetne pore (≥200 nm). 200 nm). Iz statističkih podataka o raspodjeli veličina pora i rezultata ispitivanja različitih statističkih parametara može se vidjeti da je broj bezopasnih ili manje štetnih pora značajno smanjen, a broj štetnih ili štetnijih pora povećan nakon dodavanja HPMC. Bezopasne ili manje štetne pore uzorka bez HPMC su oko 49,4%, a bezopasne ili manje štetne pore su značajno smanjene nakon dodavanja HPMC. Uzimajući za primjer dozu od 0,1%, bezopasne ili manje štetne pore se smanjuju za oko 45%. , broj štetnih pora veći od 10μm povećan za oko 9 puta.

3) Srednji prečnik pora, prosječni prečnik pora, specifični volumen pora i specifična površina ne prate vrlo striktno pravilo promjene s povećanjem sadržaja HPMC, što može biti povezano sa velikom disperzijom odabira uzorka u testu ubrizgavanja žive. Ali u cjelini, srednji dijametar pora, prosječni promjer pora i specifični volumen pora uzorka pomiješanog sa HPMC imaju tendenciju povećanja u poređenju sa slijepim uzorkom, dok se specifična površina smanjuje.

3. Zaključak

(1) Stopa zadržavanja vode u malteru raste sa povećanjem sadržaja HPMC. Krivulje celuloznog etra viskoziteta 100, 150 i 200 Pa·S su u osnovi isti, a stopa zadržavanja vode je veća od 93% kada je sadržaj 0,15%. Kada je sadržaj od 40 Pa·s celuloznim eterom je veći od 0,15%, stopa zadržavanja vode je niža od one druge tri vrste HPMC viskoziteta.

(2) Gustoća maltera postepeno opada sa povećanjem sadržaja HPMC, a sadržaj iznosi 0,05%. Smanjenje gustine je najočiglednije na 0,20%, oko 20%; kada sadržaj prelazi 0,20%, gustina se gotovo ne mijenja; sadržaj vazduha u malteru raste sa povećanjem sadržaja HPMC.

(3) Povećanje sadržaja HPMC će očigledno smanjiti mehanička svojstva cementnog maltera, ali će se odgovarajući omjer savijanja maltera povećati, a fleksibilnost maltera će postati bolja.

(4) Nakon dodavanja HPMC-a, veličina pora maltera se značajno povećava, a udio štetnih pora i višestrukih štetnih pora značajno se povećava. Uzorak sa 0,1% sadržaja HPMC smanjen je za oko 45% u poređenju sa slijepim uzorkom bez ili manje štetnih pora, te broj štetnijih pora veći od 10μm povećao oko 9 puta.