Mehanička svojstva etera celuloze modificiranog za cementni mort

Pripremljen je modifikovani cementni malter sa vodocementnim omjerom 0,45, omjerom vapna i pijeska 1:2,5 i celuloznog etra različitog viskoziteta 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8% i 1,0%. . Mjerenjem mehaničkih svojstava cementnog morta i promatranjem mikroskopske morfologije proučavan je utjecaj HEMC-a na tlačnu čvrstoću, čvrstoću na savijanje i čvrstoću vezivanja modificiranog cementnog morta. Rezultati istraživanja pokazuju da: s povećanjem sadržaja HEMC, tlačna čvrstoća modificiranog morta u različitim dobima kontinuirano opada, a raspon smanjenja opada i teži da bude blag; kada se doda isti sadržaj celuloznog etra, tlačna čvrstoća modificiranog eterom celuloze različitog viskoziteta je: HEMC20 HEMC10>HEMC5.

Ključne riječi:celulozni eter; cementni mort; tlačna čvrstoća; čvrstoća na savijanje; snagu veze

1 Uvod

U ovoj fazi godišnja potražnja za malterom u svijetu premašuje 200 miliona tona, a industrijska potražnja i dalje raste. Trenutno tradicionalni cementni malter ima nedostatke kao što su krvarenje, raslojavanje, veliko skupljanje pri sušenju, slaba nepropusnost, niska vlačna čvrstoća i nepotpuna hidratacija zbog gubitka vode, koje je teško riješiti, što ne samo da uzrokuje građevinske nedostatke, već i dovodi do do stvrdnjavanja. Događaju se pojave kao što su pucanje maltera, usitnjavanje, osipanje i udubljenje.

Kao jedan od najčešće korišćenih dodataka za komercijalni malter, celulozni eter ima funkcije zadržavanja vode, zgušnjavanja i usporavanja, i može se koristiti za poboljšanje fizičkih svojstava cementnog maltera kao što su obradivost, zadržavanje vode, performanse vezivanja i vreme vezivanja. , kao što je značajno povećanje cementa. Vlačna čvrstoća maltera će se smanjiti, ali će se smanjiti tlačna čvrstoća, čvrstoća na savijanje i modul elastičnosti cementnog maltera. Zhang Yishun i drugi proučavali su učinak etera metil celuloze i etera hidroksipropil metil celuloze na svojstva maltera. Rezultati su pokazali da: oba etera celuloze mogu poboljšati zadržavanje vode u malteru, a čvrstoća na savijanje i čvrstoća na pritisak se smanjuju u različitim stepenima, dok se omjer savijanja i čvrstoća vezivanja maltera povećavaju u različitim stepenima, a performanse skupljanja maltera mogu biti poboljšana. AJenni, R. Zurbriggen, itd. koristili su moderne tehnike testiranja i analize za proučavanje interakcije različitih materijala u sistemu tankoslojnog adhezivnog maltera modifikovanog celuloznim eterom i uočili da se eter celuloze i Ca(OH) pojavljuju blizu površine maltera. . 2, što ukazuje na migraciju etera celuloze u materijalima na bazi cementa.

U ovom radu, koristeći metode ispitivanja maltera kao što su otpornost na pritisak, otpornost na savijanje, vezivanje i mikroskopski izgled SEM, proučava se uticaj celuloznog eter cementnog maltera na mehanička svojstva kao što su čvrstoća na pritisak, otpornost na savijanje i čvrstoća vezivanja u različitim godinama starosti. i izlaže se. njegovog mehanizma delovanja.

2. Sirovine i metode ispitivanja

2.1 Sirovine

2.1.1 Cement

Obični laurat cement koji proizvodi Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., model P 042.5 (GB175-2007), ima gustinu od 3,25 g/cm³ i specifične površine 4200cm²/g.

2.1.2 Hidroksipropil metilcelulozni etar

Theeter hidroksietil metil celulozekoju proizvodi Hercules Group iz Sjedinjenih Država ima viskozitet od 50000MPa/s, 100000MPa/s i 200000MPa/s u 2% rastvoru na 25°C, a sljedeće skraćenice su HEMC5, HEMC10 i HEMC20.

2.2 Metoda ispitivanja

a. Čvrstoća na pritisak modificiranog maltera

Tlačna čvrstoća uzoraka zelenog tijela testirana je na TYE-300 stroju za tlačnu čvrstoću iz Wuxi Jianyi Instrument Co., Ltd. Brzina opterećenja je 0,5 kN/s. Ispitivanje tlačne čvrstoće se provodi prema GB/T17671-1999 “Metoda ispitivanja čvrstoće cementnog maltera (ISO metoda)”.

Po definiciji, formula za izračunavanje tlačne čvrstoće zelenog tijela je:

Rc=F/S

Gdje Rc—tlačna čvrstoća, MPa;

F—opterećenje loma koje djeluje na uzorak, kN;

S—površina pritiska, m².

Po definiciji, formula za izračunavanje čvrstoće na savijanje zelenog tijela je:

Rf= (3P× L)/(2b× h²) =0,234×P

U formuli, Rf—čvrstoća na savijanje, MPa;

P—opterećenje loma koje djeluje na uzorak, kN;

L—rastojanje između centara nosećih cilindara, odnosno 10 cm;

b, h—širina i visina poprečnog presjeka ispitnog tijela, a obje su 4 cm.

b. Vlačna čvrstoća modificiranog cementnog maltera

Koristite ZQS6-2000 detektor čvrstoće ljepila za ciglu za mjerenje čvrstoće ljepila, a brzina zatezanja je 2 mm/min. Ispitivanje čvrstoće vezivanja obavljeno je prema JC/T985-2005 “Samorazlivajući malter za tlo na bazi cementa”.

Po definiciji, formula za izračunavanje snage veze zelenog tijela je:

P=F/S

U formuli, P—zatezna čvrstoća veze, MPa;

F—maksimalno opterećenje kvara, N;

S—površina lijepljenja, mm².

3. Rezultati i diskusija

3.1 Čvrstoća na pritisak

Iz tlačne čvrstoće dvije vrste mortova modificiranih celuloznim eterom različitog viskoziteta u različitim godinama starosti, može se vidjeti da se s povećanjem sadržaja HEMC smanjuje tlačna čvrstoća mortova modificiranih celuloznim eterom u različitim godinama starosti (3d, 7d i 28d). značajno. Značajno smanjena i postupno stabilizirana: kada je sadržaj HEMC bio manji od 0,4%, tlačna čvrstoća je značajno smanjena u usporedbi sa slijepim uzorkom; kada je sadržaj HEMC bio 0,4%~1,0%, trend smanjenja tlačne čvrstoće je usporen. Kada je sadržaj celuloznog etra veći od 0,8%, tlačna čvrstoća starosti 7d i 28d je niža od čvrstoće slijepog uzorka u 3d starosti, dok je tlačna čvrstoća modificiranog maltera 3d skoro nula, a uzorak je lagano stisnuta Odmah zdrobljena, unutrašnjost je praškasta, a gustina je vrlo mala.

Utjecaj istog HEMC-a na tlačnu čvrstoću modificiranog morta u različitim dobima također je različit, što pokazuje da tlačna čvrstoća 28d opada s povećanjem sadržaja HEMC-a više nego kod 7d i 3d. Ovo pokazuje da je efekat usporavanja HEMC-a oduvijek postojao sa starenjem, a na usporavanje HEMC-a nije utjecalo smanjenje vode u sistemu ili napredak reakcije hidratacije, što rezultira rastom tlačne čvrstoće. da je modificirani malter mnogo manji od onog bez uzoraka morta pomiješanih sa HEMC.

Iz krivulje promjene tlačne čvrstoće morta modificiranog celuloznim eterom u različitim godinama starosti, može se vidjeti da kada se doda ista količina celuloznog etra, tlačna čvrstoća modificiranog eterom celuloze različitog viskoziteta iznosi: HEMC20 HEMC10>HEMC5. To je zato što HEMC sa visokim stepenom polimerizacije ima veći učinak na smanjenje tlačne čvrstoće maltera od HEMC sa niskim stepenom polimerizacije, ali je tlačna čvrstoća modifikovanog maltera pomešanog sa HEMC mnogo niža od tlačne čvrstoće maltera. slijepi malter bez HEMC.

Sljedeća tri faktora dovode do smanjenja tlačne čvrstoće modificiranog maltera: s jedne strane, jer vodotopiva HEMC makromolekularna mreža pokriva čestice cementa, CSH gel, kalcijev oksid, kalcijum aluminat hidrat i druge čestice i nehidratizirane čestice Na površini, posebno u ranoj fazi hidratacije cementa, adsorpcija između kalcijum aluminat hidrata i HEMC usporava reakciju hidratacije kalcijum aluminata, što rezultira značajnim smanjenjem tlačne čvrstoće. Efekat usporavanja trajnog maltera je očigledan, što pokazuje da kada sadržaj HEMC20 dostigne 0,8%~1%, 3d čvrstoća modifikovanog uzorka maltera je nula; s druge strane, hidratizirana HEMC otopina ima veći viskozitet, a tokom procesa miješanja maltera može se pomiješati sa zrakom da bi se formirao veliki broj zračnih mjehurića, što rezultira velikim brojem šupljina u očvrslom malteru. , a tlačna čvrstoća uzorka kontinuirano opada sa povećanjem sadržaja HEMC i povećanjem stepena njegove polimerizacije; Sustav maltera samo povećava fleksibilnost maltera i ne može imati ulogu krutog oslonca, pa je tlačna čvrstoća smanjena.

3.2 Čvrstoća na savijanje

Iz čvrstoće na savijanje dva različita viskoziteta modificiranih maltera celuloznim eterom u različitoj starosti, može se vidjeti da slično promjeni tlačne čvrstoće modificiranog morta, čvrstoća na savijanje modificiranog morta celuloznim eterom postupno opada s povećanjem sadržaja HEMC.

Iz krivulje promjene čvrstoće na savijanje morta modificiranog celuloznim eterom u različitim godinama, može se vidjeti da kada je sadržaj celuloznog etra isti, čvrstoća na savijanje HEMC20 modificiranog uzorka morta je nešto niža od one HEMC10 modificiranog uzorka morta, dok kada je sadržaj HEMC 0,4%~0,8%, 28d krivulje promjene čvrstoće na savijanje za ove dvije gotovo se podudaraju.

Iz krivulje promjene čvrstoće na savijanje modificiranog maltera celuloznim eterom u različitim godinama starosti, također se može vidjeti da je promjena čvrstoće na savijanje modificiranog maltera: HEMC5

3.3 Snaga veze

Iz krivulja varijacije čvrstoće veze tri morta modificirana celuloznim eterom u različitim godinama može se vidjeti da se čvrstoća vezivanja modificiranog morta povećava s povećanjem sadržaja HEMC i postupno teži da bude stabilna. Sa produžavanjem starosti, čvrstoća vezivanja modificiranog maltera također je pokazala trend rasta.

Iz 28-dnevnih krivulja promjene jačine veze za tri morta modificirana celuloznim eterom može se vidjeti da se čvrstoća vezivanja modificiranog maltera povećava s povećanjem sadržaja HEMC i postupno teži da bude stabilna. Istovremeno, sa povećanjem stepena polimerizacije celuloznog etra, promena jačine veze modifikovanog maltera je: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

To je zbog unošenja velikog broja pora u modificirani malter s visokim sadržajem HEMC, što rezultira povećanjem poroznosti očvrslog tijela, smanjenjem gustine strukture i sporim rastom čvrstoće veze. ; u testu zatezanja došlo je do loma u modificiranom malteru. Unutrašnjost nema loma na kontaktnoj površini između modificiranog maltera i podloge, što ukazuje da je čvrstoća veze između modificiranog maltera i podloge veća od čvrstoće očvrslog maltera. modifikovani malter. Međutim, kada je količina HEMC niska (0%~0,4%), molekule HEMC topive u vodi mogu pokriti i omotati hidratizirane čestice cementa i formirati polimerni film između čestica cementa, što povećava fleksibilnost i fleksibilnost modifikovani malter. Plastičnost, a zbog odličnog zadržavanja vode HEMC-a, modificirani mort ima dovoljno vode za reakciju hidratacije, što osigurava razvoj čvrstoće cementa, a čvrstoća vezivanja modificiranog cementnog morta linearno raste.

3.4 SEM

Iz SEM uporednih slika prije i nakon maltera modificiranog celuloznim eterom, može se vidjeti da su praznine između kristalnih zrna u nemodificiranom mortu relativno velike i da se formira mala količina kristala. U modificiranom mortu kristali rastu u potpunosti, ugradnja celuloznog etera poboljšava performanse zadržavanja vode u malteru, cement je potpuno hidriran, a proizvodi hidratacije su očigledni.

To je zato što je eter celuloze obrađen posebnim postupkom eterifikacije, koji ima odličnu disperziju i zadržavanje vode. Voda se postupno oslobađa kroz duži vremenski period, samo mala količina vode izlazi iz kapilarnih pora zbog sušenja i isparavanja, a većina vode hidratizira s cementom kako bi se osigurala čvrstoća modificiranog cementnog maltera.

4 Zaključak

a. Kako se sadržaj HEMC povećava, tlačna čvrstoća modificiranog maltera u različitim dobima kontinuirano opada, a opseg redukcije se smanjuje i teži da bude ravan; kada je sadržaj celuloznog etra veći od 0,8%, 7d i 28d tlačna čvrstoća slijepog uzorka 3d je niža od slijepog uzorka, dok je tlačna čvrstoća modificiranog maltera starom 3d skoro nula. Uzorak se lomi pri laganom pritisku, a unutrašnjost je praškasta male gustine.

b. Kada se doda ista količina etra celuloze, tlačna čvrstoća modificiranog eterom celuloze s različitim viskozitetima mijenja se na sljedeći način: HEMC20 HEMC10>HEMC5.

c. Čvrstoća na savijanje morta modificiranog eterom celuloze postepeno se smanjuje s povećanjem sadržaja HEMC. Promjena čvrstoće na savijanje modificiranog maltera je: HEMC5

d. Čvrstoća vezivanja modifikovanog maltera raste sa povećanjem sadržaja HEMC i postepeno teži da bude stabilna. Istovremeno, sa povećanjem stepena polimerizacije celuloznog etra, promena jačine veze modifikovanog maltera je: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

e. Nakon što se celulozni eter umiješa u cementni malter, kristal u potpunosti raste, pore između kristalnih zrna su smanjene, a cement je potpuno hidratiziran, što osigurava čvrstoću na pritisak, savijanje i vezivanje cementnog morta.