Vliv etheru hydroxypropylmethylcelulózy na vlastnosti strojně stříkané cementové malty

Éter celulózy je základní přísadou do strojově tryskaných malt. Byly studovány účinky čtyř různých viskozit hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC) na retenci vody, hustotu, obsah vzduchu, mechanické vlastnosti a distribuci velikosti pórů strojně tryskané malty. Studie ukázaly, že: HPMC může významně zlepšit schopnost malty zadržovat vodu a míra zadržování vody může přesáhnout 90 %, když je množství HPMC 0,15 %. Nejzřetelnější; obsah vzduchu v maltě se zvyšuje se zvyšováním obsahu HPMC: HPMC samozřejmě sníží mechanické vlastnosti cementové malty, ale zvýší se poměr skládání malty; velikost pórů malty se po přidání HPMC výrazně zvětší. Výrazně se zvýšil podíl škodlivých děr a více škodlivých děr.

klíčová slova: minomet; ether hydroxypropylmethylcelulózy; zadržování vody; distribuce velikosti pórů

0. Předmluva

V posledních letech, s neustálým pokrokem průmyslu a zlepšováním technologie, prostřednictvím zavádění a zdokonalování zahraničních strojů na stříkání malty, se u nás velmi rozvinula technologie mechanického stříkání a omítání. Mechanická malta pro stříkání se liší od běžné malty, která vyžaduje vysokou schopnost zadržování vody, vhodnou tekutost a určitý výkon proti stékání. Obvykle se do malty přidává ether celulózy, mezi nimiž je nejrozšířenější obyčejný ether hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC). Hlavní funkce HPMC v maltě jsou: vynikající schopnost zadržovat vodu, zahušťování a viskosifikace a reologická úprava. Nedostatky HPMC však nelze ignorovat. HPMC má efekt strhávání vzduchu, který způsobí více vnitřních defektů a vážně sníží mechanické vlastnosti malty. Tento článek studuje vliv HPMC na rychlost zadržování vody, hustotu, obsah vzduchu a mechanické vlastnosti malty z makroskopického hlediska a zkoumá vliv HPMC na strukturu pórů malty z mikroskopického hlediska.

1. Test

1.1 Suroviny

Cement: komerčně dostupný P·cement O42,5, jeho pevnost v ohybu 28d a v tlaku 6,9 a 48,2 MPa; písek: jemný říční písek Chengde, 40-100 mesh; ether celulózy: hydroxypropylalkohol vyráběný společností v Hebei ether methylcelulózy, bílý prášek, nominální viskozita 40, 100, 150, 200 Pa·S: Voda: čistá voda z vodovodu.

1.2 Zkušební metoda

Podle JGJ/T 105-2011 „Stavební předpisy pro mechanické stříkání a omítání“ je konzistence malty 80~120 mm a míra zadržování vody je vyšší než 90 %. V tomto testu je poměr vápna a písku nastaven na 1:5, konzistence je kontrolována na (93±2) mm a éter celulózy se externě přimíchává a jeho dávkování se vypočítá podle hmoty cementu. Základní vlastnosti malty, jako je hustota za vlhka, obsah vzduchu, míra zadržování vody a konzistence, jsou testovány s odkazem na JGJ 70-2009 „Zkušební metody pro základní vlastnosti stavební malty“ a obsah vzduchu je testován a vypočítáván podle hustotní metoda. Příprava, zkoušky pevnosti v ohybu a tlaku vzorků byly provedeny s odkazem na GB/T 17671-1999 „Metody pro zkoušení pevnosti písku z cementové malty (metoda ISO)“. Velikost pórů byla testována pomocí rtuťové porozimetrie. Model rtuťového porozimetru byl AUTOPORE 9500 a rozsah měření byl 5,5 nm až 360μm Celkem byly provedeny 4 sady testů. 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (čísla jsou A, B, C, D).

2. Výsledky a analýza

2.1 Vliv HPMC na rychlost zadržování vody v cementové maltě

Zadržováním vody se rozumí schopnost malty zadržovat vodu. V strojně stříkané maltě může přidání éteru celulózy účinně udržovat vlhkost, snížit rychlost krvácení a splnit požadavky na dostatečnou hydrataci materiálů na bázi cementu.

Z vlivu HPMC na rychlost zadržování vody maltou lze vidět, že se zvyšováním obsahu HPMC se rychlost zadržování vody v maltě postupně zvyšuje. Křivky etherů celulózy s viskozitami 100, 150 a 200 Pa·s jsou v podstatě stejné. Když je obsah 0,05 % až 0,15 %, míra retence vody se lineárně zvyšuje. Když je obsah 0,15 %, míra retence vody je větší než 93 %..Po 20 % se rostoucí trend zadržování vody zplošťuje, což naznačuje, že množství HPMC se blíží nasycení. Křivka vlivu množství HPMC o viskozitě 40 Pa·s na míře zadržování vody je přibližně přímka. Když je množství větší než 0,15 %, je míra zadržování vody v maltě výrazně nižší než u ostatních tří druhů HPMC se stejným množstvím viskozity. Obecně se má za to, že mechanismus zadržování vody v éteru celulózy je následující: hydroxylová skupina na molekule éteru celulózy a atom kyslíku na etherové vazbě se spojí s molekulou vody a vytvoří vodíkovou vazbu, takže volná voda se stane vázanou vodou. , čímž hraje dobrý efekt zadržování vody; Má se také za to, že vzájemná difúze mezi molekulami vody a molekulárními řetězci éteru celulózy umožňuje molekulám vody vstoupit do vnitřku makromolekulárních řetězců éteru celulózy a být vystaveny silným vazebným silám, čímž se zlepší zadržování vody v cementové kaši. Vynikající zadržování vody může udržovat maltu homogenní, není snadné ji oddělovat a dosáhnout dobrého mísícího výkonu, přičemž snižuje mechanické opotřebení a zvyšuje životnost stroje na stříkání malty.

2.2 Vliv HPMC na hustotu a obsah vzduchu v cementové maltě

Z vlivu různých viskozit a dávek HPMC na hustotu malty je vidět, že když je dávkování HPMC 0-0,20 %, hustota malty prudce klesá se zvyšováním dávky HPMC, z 2050 kg/m³ na cca 1650 kg/m³ , sníženo asi o 20 %; poté, co obsah HPMC překročí 0,20 %, má pokles hustoty tendenci být plochý. Porovnáním čtyř druhů HPMC s různými viskozitami lze vidět, že čím vyšší je viskozita, tím nižší je hustota malty; křivky hustoty malt se směsnými viskozitami 150 a 200 Pa.s HPMC se v podstatě překrývají, což ukazuje, že jak se viskozita HPMC dále zvyšuje, hustota malty již neklesá.

Z vlivu různých viskozit a dávek HPMC na obsah vzduchu v maltě je vidět, že změna obsahu vzduchu v maltě je opačná než změna hustoty malty. Objem vzduchu stoupá téměř přímočaře; když obsah HPMC překročí 0,20 %, obsah vzduchu se téměř nemění, což ukazuje, že efekt strhávání vzduchu maltou je blízko nasycení. Vzduchový efekt HPMC s viskozitou 150 a 200 Pa·s je větší než u HPMC s viskozitou 40 a 100 Pa·s.

Provzdušňovací účinek éteru celulózy je určen především jeho molekulární strukturou. Éter celulózy má jak hydrofilní skupiny (hydroxylové, etherové skupiny), tak hydrofobní skupiny (methylové skupiny, glukózové kruhy) a je povrchově aktivní látkou. , má povrchovou aktivitu, má tedy provzdušňovací účinek. Zaváděný plyn může na jedné straně působit jako kuličkové ložisko v maltě, zlepšovat pracovní výkon malty, zvětšovat objem a zvyšovat výkon, což je výhodné pro výrobce. Na druhé straně však provzdušňovací efekt zvyšuje obsah vzduchu v maltě a pórovitost po vytvrzení, což má za následek zvětšení škodlivých pórů a výrazné snížení mechanických vlastností. Ačkoli HPMC má určitý provzdušňovací účinek, nemůže nahradit provzdušňovací činidlo. Kromě toho, když se současně použije HPMC a provzdušňovací prostředek, může provzdušňovací prostředek selhat.

2.3 Vliv HPMC na mechanické vlastnosti cementové malty

Z pevnosti v ohybu 28d a pevnosti v tlaku 28d lze vidět, že když je množství HPMC pouze 0,05 %, pevnost malty v ohybu výrazně klesá, což je asi o 25 % nižší než u slepého vzorku bez HPMC, a pevnost v tlaku může být dosahovat pouze 65 % slepého vzorku. 80 %. Když obsah HPMC překročí 0,20 %, není stupeň poklesu pevnosti v ohybu a pevnosti malty v tlaku zřejmý. Viskozita HPMC má malý vliv na mechanické vlastnosti malty. HPMC vnáší do malty mnoho drobných vzduchových bublinek a efekt strhávání vzduchu do malty zvyšuje vnitřní poréznost a škodlivé póry malty, což má za následek výrazné snížení pevnosti v tlaku a pevnosti v ohybu. Dalším důvodem poklesu pevnosti malty je efekt retence vody éterem celulózy, který zadržuje vodu ve vytvrzené maltě a velký poměr voda-pojivo vede ke snížení pevnosti zkušebního bloku. U mechanických stavebních malt, ačkoli éter celulózy může výrazně zvýšit míru zadržování vody v maltě a zlepšit její zpracovatelnost, pokud je množství příliš velké, vážně ovlivní mechanické vlastnosti malty, takže vztah mezi těmito dvěma by měl být zvážen přiměřeně.

Z 28denního poměru skládání je vidět, že s nárůstem obsahu HPMC vykazuje celkový poměr skládání malty rostoucí trend, což je v podstatě lineární závislost. Je tomu tak proto, že přidaný éter celulózy zavádí velké množství vzduchových bublin, které způsobují více defektů uvnitř malty, což má za následek prudký pokles pevnosti malty v tlaku, a přestože pevnost v ohybu také do určité míry klesá; ale éter celulózy může zlepšit pružnost malty a odolávat Pevnost v ohybu je příznivá, což zpomaluje rychlost poklesu. Celkově vzato, kombinovaný účinek těchto dvou vede ke zvýšení poměru skládání.

2.4 Vliv HPMC na velikost pórů malty

Distribuční křivky velikosti pórů čtyř skupin vzorků A, B, C a D byly měřeny rtuťovou intruzní porozimetrií.

Podle distribuční křivky velikosti pórů, údajů o distribuci velikosti pórů a různých statistických parametrů vzorků AD má HPMC velký vliv na strukturu pórů cementové malty:

(1) Po přidání HPMC se velikost pórů cementové malty výrazně zvětší. Na křivce distribuce velikosti pórů se oblast obrazu posouvá doprava a hodnota pórů odpovídající maximální hodnotě se zvětšuje. Také ze statistických údajů distribuce velikosti pórů a střední velikosti pórů ve výsledcích zkoušek různých statistických parametrů lze vidět, že střední velikost pórů cementové malty po přidání HPMC je významně větší než u slepého vzorku a ve vzorku s dávkou 0,3 % Hodnota apertury je o 2 řády vyšší než u slepého vzorku.

(2) Wu Zhongwei a kol. rozdělil póry v betonu do čtyř typů, které jsou neškodnými póry (≤20 nm), málo škodlivých pórů (20–100 nm), škodlivé póry (100–200 nm) a mnoho škodlivých pórů (≥200 nm). 200 nm). Ze statistických údajů o distribuci velikosti pórů a výsledků testů různých statistických parametrů lze vidět, že počet neškodných pórů nebo méně škodlivých pórů se výrazně sníží a počet škodlivých nebo škodlivějších pórů se po přidání HPMC zvýší. Neškodné nebo méně škodlivé póry vzorku bez HPMC jsou asi 49,4 % a neškodné nebo méně škodlivé póry jsou po přidání HPMC významně redukovány. Vezmeme-li jako příklad dávku 0,1 %, neškodné nebo méně škodlivé póry jsou redukovány asi o 45 %. , počet škodlivých pórů větší než 10μm se zvýšil asi 9krát.

3) Střední průměr pórů, průměrný průměr pórů, specifický objem pórů a specifický povrch se neřídí velmi přísným pravidlem změny se zvýšením obsahu HPMC, což může souviset s velkým rozptylem výběru vzorků v testu injektáže rtuti. Celkově však střední průměr pórů, průměrný průměr pórů a specifický objem pórů vzorku smíchaného s HPMC mají tendenci se zvětšovat ve srovnání se slepým vzorkem, zatímco specifický povrch se zmenšuje.

3. Závěr

(1) Míra zadržování vody v maltě se zvyšuje se zvyšováním obsahu HPMC. Křivky éteru celulózy s viskozitami 100, 150 a 200 Pa·S jsou v podstatě stejné a míra retence vody je větší než 93 %, když je obsah 0,15 %. Při obsahu 40 Pa·s ether celulózy je větší než 0,15 %, míra retence vody je nižší než u ostatních tří druhů viskozitní HPMC.

(2) Hustota malty se postupně snižuje se zvyšováním obsahu HPMC a obsah je 0,05 %. Pokles hustoty je nejzřetelnější při 0,20 %, asi 20 %; když obsah překročí 0,20 %, hustota se téměř nemění; obsah vzduchu v maltě se zvyšuje se zvyšováním obsahu HPMC.

(3) Zvýšení obsahu HPMC zjevně sníží mechanické vlastnosti cementové malty, ale zvýší se odpovídající poměr skládání malty a zlepší se pružnost malty.

(4) Po přidání HPMC se výrazně zvětší velikost pórů malty a výrazně se zvýší podíl škodlivých pórů a více škodlivých pórů. Vzorek s obsahem 0,1 % HPMC se snížil asi o 45 % ve srovnání se slepým vzorkem bez nebo méně škodlivých pórů a počet škodlivějších pórů větších než 10μm se zvýšil asi 9krát.