Efecte de l'èter d'hidroxipropil metil cel·lulosa sobre les propietats del morter de ciment ruixat a màquina

L'èter de cel·lulosa és un additiu essencial en el morter granallat a màquina. Es van estudiar els efectes de quatre viscositats diferents d'hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) sobre la retenció d'aigua, la densitat, el contingut d'aire, les propietats mecàniques i la distribució de la mida dels porus del morter granallat a màquina. Els estudis han demostrat que: HPMC pot millorar significativament el rendiment de retenció d'aigua del morter, i la taxa de retenció d'aigua pot superar el 90% quan la quantitat de HPMC és del 0,15%. El més evident; el contingut d'aire del morter augmenta amb l'augment del contingut d'HPMC: òbviament, HPMC reduirà les propietats mecàniques del morter de ciment, però la proporció de plegat del morter augmentarà; la mida dels porus del morter augmentarà significativament després d'afegir HPMC, la proporció de forats nocius i múltiples forats nocius va augmentar significativament.

Paraules clau: morter; èter d'hidroxipropil metilcel·lulosa; retenció d'aigua; distribució de la mida dels porus

0. Pròleg

En els darrers anys, amb el continu progrés de la indústria i la millora de la tecnologia, mitjançant la introducció i millora de màquines de polvorització de morter estrangeres, la tecnologia de polvorització i guix mecànica s'ha desenvolupat molt al nostre país. El morter de polvorització mecànica és diferent del morter normal, que requereix un alt rendiment de retenció d'aigua, una fluïdesa adequada i un cert rendiment anti-enfonsament. Normalment, al morter s'afegeix èter de cel·lulosa, entre els quals l'èter normal d'hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és el més utilitzat. Les principals funcions de l'HPMC en morter són: excel·lent capacitat de retenció d'aigua, espessiment i viscosificació i ajust reològic. Tanmateix, no es poden ignorar les deficiències de HPMC. HPMC té un efecte d'incorporació d'aire, que provocarà més defectes interns i reduirà seriosament les propietats mecàniques del morter. Aquest treball estudia la influència de les HPMC en la taxa de retenció d'aigua, la densitat, el contingut d'aire i les propietats mecàniques del morter des de l'aspecte macroscòpic, i estudia la influència de les HPMC en l'estructura de porus del morter des de l'aspecte microscòpic.

1. Prova

1.1 Matèries primeres

Ciment: disponible comercialment P·ciment O42.5, les seves resistències a la flexió i a la compressió 28d són de 6,9 ​​i 48,2 MPa respectivament; sorra: sorra fina del riu Chengde, malla 40-100; Èter de cel·lulosa: alcohol hidroxipropílic produït per una empresa a Hebei Èter de metil cel·lulosa, pols blanca, viscositat nominal 40, 100, 150, 200 Pa·S: Aigua: aigua de l'aixeta neta.

1.2 Mètode de prova

Segons JGJ/T 105-2011 "Normes de construcció per a polvorització i guix mecànics", la consistència del morter és de 80 ~ 120 mm i la taxa de retenció d'aigua és superior al 90%. En aquesta prova, la relació calç-sorra s'estableix en 1:5, la consistència es controla a (93±2) mm, i l'èter de cel·lulosa es barreja externament i la seva dosi es calcula segons la massa de ciment. Les propietats bàsiques del morter, com ara la densitat humida, el contingut d'aire, la taxa de retenció d'aigua i la consistència, es comprova amb referència a JGJ 70-2009 "Mètodes de prova per a les propietats bàsiques del morter de construcció", i el contingut d'aire es prova i es calcula segons el mètode de la densitat. Les proves de preparació, resistència a la flexió i a la compressió de les mostres es van dur a terme amb referència a GB/T 17671-1999 "Mètodes per a provar la resistència de la sorra de morter de ciment (métode ISO)". La mida dels porus es va provar mitjançant porosimetria de mercuri. El model del porosímetre de mercuri era AUTOPORE 9500 i el rang de mesura era de 5,5 nm a 360μm. Es van realitzar un total de 4 sèries de proves. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (els números són A, B, C, D).

2. Resultats i anàlisi

2.1 Efecte de HPMC sobre la taxa de retenció d'aigua del morter de ciment

La retenció d'aigua es refereix a la capacitat del morter per retenir aigua. En el morter ruixat a màquina, afegir èter de cel·lulosa pot mantenir eficaçment la humitat, reduir la taxa de sagnat i complir els requisits d'hidratació suficient dels materials a base de ciment.

A partir de l'efecte de HPMC sobre la taxa de retenció d'aigua del morter, es pot veure que amb l'augment del contingut d'HPMC, la taxa de retenció d'aigua del morter augmenta gradualment. Les corbes dels èters de cel·lulosa amb viscositats de 100, 150 i 200 Pa·s són bàsicament els mateixos. Quan el contingut és del 0,05% al ​​0,15%, la taxa de retenció d'aigua augmenta linealment. Quan el contingut és del 0,15%, la taxa de retenció d'aigua és superior al 93%.．Després del 20%, la tendència creixent de retenció d'aigua es torna plana, cosa que indica que la quantitat d'HPMC està a prop de la saturació. La corba d'influència de la quantitat de HPMC amb una viscositat de 40 Pa·s sobre la taxa de retenció d'aigua és aproximadament una línia recta. Quan la quantitat és superior al 0,15%, la taxa de retenció d'aigua del morter és significativament inferior a la dels altres tres tipus de HPMC amb la mateixa quantitat de viscositat. En general es creu que el mecanisme de retenció d'aigua de l'èter de cel·lulosa és: el grup hidroxil de la molècula de l'èter de cel·lulosa i l'àtom d'oxigen de l'enllaç èter s'associaran amb la molècula d'aigua per formar un enllaç d'hidrogen, de manera que l'aigua lliure es converteix en aigua lligada. , jugant així un bon efecte de retenció d'aigua; També es creu que la interdifusió entre les molècules d'aigua i les cadenes moleculars d'èter de cel·lulosa permet que les molècules d'aigua entrin a l'interior de les cadenes macromoleculars de l'èter de cel·lulosa i estiguin sotmeses a fortes forces d'unió, millorant així la retenció d'aigua de purins de ciment. Una excel·lent retenció d'aigua pot mantenir el morter homogeni, no fàcil de segregar i obtenir un bon rendiment de mescla, alhora que redueix el desgast mecànic i augmenta la vida útil de la màquina de polvorització de morter.

2.2 L'efecte de HPMC sobre la densitat i el contingut d'aire del morter de ciment

A partir de la influència de diferents viscositats i dosificacions d'HPMC sobre la densitat del morter, es pot veure que quan la dosi d'HPMC és del 0-0,20%, la densitat del morter disminueix bruscament amb l'augment de la dosi d'HPMC, des de 2050 kg/m2.³ fins a uns 1650 kg/m³ , disminuït al voltant d'un 20%; després que el contingut d'HPMC superi el 0,20%, la disminució de la densitat tendeix a ser plana. Comparant els quatre tipus de HPMC amb diferents viscositats, es pot veure que com més gran sigui la viscositat, menor serà la densitat del morter; les corbes de densitat dels morters amb les viscositats mixtes de 150 i 200 Pa s HPMC se superposen bàsicament, cosa que indica que a mesura que la viscositat de HPMC continua augmentant, la densitat del morter ja no disminueix.

A partir de la influència de diferents viscositats i dosificacions de HPMC sobre el contingut d'aire del morter, es pot observar que el canvi del contingut d'aire del morter és oposat al de la densitat del morter. El volum d'aire gairebé puja en línia recta; quan el contingut d'HPMC supera el 0,20%, el contingut d'aire gairebé no canvia, cosa que indica que l'efecte d'incorporació d'aire del morter és proper a la saturació. L'efecte d'incorporació d'aire de HPMC amb viscositat de 150 i 200 Pa·s és més gran que la de HPMC amb viscositat de 40 i 100 Pa·s.

L'efecte d'incorporació d'aire de l'èter de cel·lulosa està determinat principalment per la seva estructura molecular. L'èter de cel·lulosa té tant grups hidròfils (hidroxil, grups èter) com hidrofòbics (grups metil, anells de glucosa), i és un tensioactiu. , té activitat superficial i, per tant, té un efecte d'entrada d'aire. D'una banda, el gas introduït pot actuar com a coixinet de boles al morter, millorar el rendiment de treball del morter, augmentar el volum i augmentar la producció, cosa que és beneficiós per al fabricant. Però, d'altra banda, l'efecte d'entrada d'aire augmenta el contingut d'aire del morter i la porositat després de l'enduriment, donant lloc a l'augment dels porus nocius i reduint molt les propietats mecàniques. Tot i que HPMC té un cert efecte d'incorporació d'aire, no pot substituir l'agent d'incorporació d'aire. A més, quan s'utilitzen l'HPMC i l'agent d'incorporació d'aire al mateix temps, l'agent d'incorporació d'aire pot fallar.

2.3 Efecte de les HPMC sobre les propietats mecàniques del morter de ciment

A partir de la resistència a la flexió 28d i la resistència a la compressió 28d, es pot veure que quan la quantitat de HPMC és només del 0,05%, la resistència a la flexió del morter disminueix significativament, que és aproximadament un 25% inferior a la de la mostra en blanc sense HPMC, i la resistència a la compressió només pot arribar al 65% de la mostra en blanc. 80%. Quan el contingut de HPMC supera el 0,20%, el grau de disminució de la resistència a la flexió i la resistència a la compressió del morter no és evident. La viscositat de HPMC té poc efecte sobre les propietats mecàniques del morter. HPMC introdueix moltes bombolles d'aire minúscules i l'efecte d'incorporació d'aire al morter augmenta la porositat interna i els porus nocius del morter, donant lloc a una disminució significativa de la resistència a la compressió i la resistència a la flexió. Un altre motiu de la disminució de la resistència del morter és l'efecte de retenció d'aigua de l'èter de cel·lulosa, que manté l'aigua al morter endurit, i la gran proporció d'aigua aglutinant condueix a una disminució de la resistència del bloc de prova. Per al morter de construcció mecànica, tot i que l'èter de cel·lulosa pot augmentar significativament la taxa de retenció d'aigua del morter i millorar la seva treballabilitat, si la quantitat és massa gran, afectarà seriosament les propietats mecàniques del morter, de manera que la relació entre ambdues s'ha de pesar raonablement.

A partir de la relació de plegat de 28 dies, es pot veure que amb l'augment del contingut d'HPMC, la relació de plegat global del morter mostra una tendència creixent, que és bàsicament una relació lineal. Això es deu al fet que l'èter de cel·lulosa afegit introdueix un gran nombre de bombolles d'aire, provocant més defectes a l'interior del morter, la qual cosa provoca una forta disminució de la resistència a la compressió del morter, i encara que la resistència a la flexió també disminueix en certa mesura; però l'èter de cel·lulosa pot millorar la flexibilitat del morter i resistir La força de plegat és favorable, la qual cosa fa que la velocitat de disminució es ralenti. Tenint en compte de manera exhaustiva, l'efecte combinat dels dos resulta en un augment de la relació de plegament.

2.4 Efecte de HPMC sobre la mida dels porus del morter

Les corbes de distribució de la mida dels porus dels quatre grups de mostres A, B, C i D es van mesurar mitjançant porosimetria d'intrusió de mercuri.

Segons la corba de distribució de la mida dels porus, les dades de distribució de la mida dels porus i diversos paràmetres estadístics de les mostres d'AD, HPMC té una gran influència en l'estructura dels porus del morter de ciment:

(1) Després d'afegir HPMC, la mida dels porus del morter de ciment augmenta significativament. A la corba de distribució de la mida dels porus, l'àrea de la imatge es mou cap a la dreta i el valor del porus corresponent al valor màxim es fa més gran. També a partir de les dades estadístiques de distribució de la mida dels porus i la mida mitjana dels porus en els resultats de la prova de diversos paràmetres estadístics, es pot veure que la mida mitjana dels porus del morter de ciment després d'afegir HPMC és significativament més gran que la de la mostra en blanc, i a la mostra amb una dosi del 0,3% L'obertura del valor és 2 ordres de magnitud superior a la de la mostra en blanc.

(2) Wu Zhongwei et al. va dividir els porus del formigó en quatre tipus, que són porus inofensius (≤20 nm), pocs porus nocius (20–100 nm), porus nocius (100–200 nm) i molts porus nocius (≥200 nm). 200 nm). A partir de les dades estadístiques de distribució de la mida dels porus i dels resultats de les proves de diversos paràmetres estadístics, es pot veure que el nombre de porus inofensius o menys nocius es redueix significativament i el nombre de porus nocius o més perjudicials augmenta després d'afegir HPMC. Els porus inofensius o menys nocius de la mostra sense HPMC són al voltant del 49,4%, i els porus inofensius o menys nocius es redueixen significativament després d'afegir HPMC. Prenent com a exemple la dosi del 0,1%, els porus inofensius o menys nocius es redueixen en un 45%. , el nombre de porus nocius més gran que 10μm va augmentar unes 9 vegades.

3) El diàmetre mitjà de porus, el diàmetre mitjà de porus, el volum de porus específic i la superfície específica no segueixen una regla de canvi molt estricta amb l'augment del contingut de HPMC, que pot estar relacionat amb la gran dispersió de la selecció de mostres en la prova d'injecció de mercuri. Però, en general, el diàmetre mitjà de porus, el diàmetre mitjà de porus i el volum de porus específic de la mostra barrejada amb HPMC tendeixen a augmentar en comparació amb la mostra en blanc, mentre que la superfície específica disminueix.

3. Conclusió

(1) La taxa de retenció d'aigua del morter augmenta amb l'augment del contingut de HPMC. Les corbes de l'èter de cel·lulosa amb viscositats de 100, 150 i 200 Pa·S són bàsicament els mateixos, i la taxa de retenció d'aigua és superior al 93% quan el contingut és del 0,15%. Quan el contingut de 40 Pa·L'èter de cel·lulosa és superior al 0,15%, la taxa de retenció d'aigua és inferior a la dels altres tres tipus de viscositat HPMC.

(2) La densitat del morter disminueix gradualment amb l'augment del contingut de HPMC i el contingut és del 0,05%. La disminució de la densitat és la més evident al 0,20%, al voltant del 20%; quan el contingut supera el 0,20%, la densitat gairebé no canvia; el contingut d'aire del morter augmenta amb l'augment del contingut de HPMC.

(3) L'augment del contingut d'HPMC reduirà òbviament les propietats mecàniques del morter de ciment, però augmentarà la proporció de plegat corresponent del morter i la flexibilitat del morter serà millor.

(4) Després d'afegir HPMC, la mida dels porus del morter augmenta significativament i la proporció de porus nocius i múltiples porus nocius augmenta significativament. La mostra amb un contingut d'HPMC del 0,1% es va reduir al voltant del 45% en comparació amb la mostra en blanc sense porus o menys nocius, i el nombre de porus més nocius més gran que 10μm va augmentar unes 9 vegades.