Effekt af hydroxypropylmethylcelluloseether på egenskaberne af maskinsprøjtet cementmørtel

Celluloseether er et væsentligt tilsætningsstof i maskinblæst mørtel. Virkningerne af fire forskellige viskositeter af hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) på vandretention, tæthed, luftindhold, mekaniske egenskaber og porestørrelsesfordeling af maskinblæst mørtel blev undersøgt. Undersøgelser har vist, at: HPMC kan forbedre mørtelens vandtilbageholdelsesevne betydeligt, og vandophobningsraten kan overstige 90 %, når mængden af ​​HPMC er 0,15 %. Den mest oplagte; luftindholdet i mørtel stiger med stigningen i HPMC-indhold: HPMC vil naturligvis reducere de mekaniske egenskaber af cementmørtel, men foldeforholdet af mørtel vil stige; porestørrelsen af ​​mørtel vil stige betydeligt efter tilsætning af HPMC, Andelen af ​​skadelige huller og flere skadelige huller steg markant.

Nøgleord: mørtel; hydroxypropylmethylcelluloseether; vandophobning; porestørrelsesfordeling

0. Forord

I de seneste år, med industriens kontinuerlige fremskridt og forbedring af teknologien, gennem indførelse og forbedring af udenlandske mørtelsprøjtemaskiner, er teknologien til mekanisk sprøjtning og pudsning blevet stærkt udviklet i vores land. Mekanisk sprøjtemørtel adskiller sig fra almindelig mørtel, som kræver høj vandtilbageholdelsesevne, passende flydeevne og en vis anti-nedbøjningsevne. Normalt tilsættes celluloseether til mørtlen, blandt hvilke hydroxypropylmethylcellulose Plain ether (HPMC) er den mest udbredte. HPMC's hovedfunktioner i mørtel er: fremragende vandretentionsevne, fortykkelse og viskositetsgivende og rheologisk justering. Manglerne ved HPMC kan dog ikke ignoreres. HPMC har en luftinddragende effekt, som vil forårsage flere interne defekter og alvorligt reducere de mekaniske egenskaber af mørtel. Dette papir studerer HPMC's indflydelse på vandretentionshastigheden, densiteten, luftindholdet og mekaniske egenskaber af mørtel fra det makroskopiske aspekt, og studerer HPMC's indflydelse på mørtlens porestruktur fra det mikroskopiske aspekt.

1. Test

1.1 Råvarer

Cement: kommercielt tilgængelig P·O42.5 cement, dens 28d bøjnings- og trykstyrke er henholdsvis 6,9 og 48,2 MPa; sand: Chengde fint flodsand, 40-100 mesh; celluloseether: hydroxypropylalkohol fremstillet af en virksomhed i Hebei Methylcelluloseether, hvidt pulver, nominel viskositet 40, 100, 150, 200 Pa·S: Vand: rent postevand.

1.2 Testmetode

Ifølge JGJ/T 105-2011 "Konstruktionsbestemmelser for mekanisk sprøjtning og pudsning" er mørtlens konsistens 80~120 mm, og vandtilbageholdelsesgraden er større end 90%. I denne test er kalk-sand forholdet sat til 1:5, konsistensen er kontrolleret til (93)±2) mm, og celluloseetheren blandes eksternt, og dens dosering beregnes efter cementmassen. Mørtlens grundlæggende egenskaber såsom våddensitet, luftindhold, vandtilbageholdelseshastighed og konsistens er testet med henvisning til JGJ 70-2009 "Test Methods for Basic Properties of Building Mørtel", og luftindholdet testes og beregnes iht. tæthedsmetode. Præparations-, bøjnings- og trykstyrketestene af prøverne blev udført med henvisning til GB/T 17671-1999 "Methods for Testing the Strength of Cement Mortar Sand (ISO Method)". Porestørrelsen blev testet ved kviksølvporosimetri. Modellen af ​​kviksølvporosimeteret var AUTOPORE 9500, og måleområdet var 5,5 nm til 360μm. Der blev udført i alt 4 sæt test. 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (tallene er A, B, C, D).

2. Resultater og analyse

2.1 Effekt af HPMC på cementmørtels vandtilbageholdelseshastighed

Vandophobning refererer til mørtels evne til at holde vand. I maskinsprøjtet mørtel kan tilsætning af celluloseether effektivt opretholde fugt, reducere blødningshastigheden og opfylde kravene til tilstrækkelig hydrering af cementbaserede materialer.

Ud fra effekten af ​​HPMC på mørtlens vandtilbageholdelseshastighed, kan det ses, at med stigningen i HPMC-indholdet øges mørtlens vandtilbageholdelseshastighed gradvist. Kurverne for celluloseethere med viskositeter på 100, 150 og 200 Pa·s er grundlæggende de samme. Når indholdet er 0,05 % til 0,15 %, stiger vandtilbageholdelseshastigheden lineært. Når indholdet er 0,15 %, er vandretentionsgraden større end 93 %..Efter 20 % bliver den stigende tendens til vandretention flad, hvilket indikerer, at mængden af ​​HPMC er tæt på mætning. Påvirkningskurven for mængden af ​​HPMC med en viskositet på 40 Pa·s på vandretentionshastigheden er omtrent en lige linje. Når mængden er større end 0,15 %, er mørtlens vandtilbageholdelseshastighed betydeligt lavere end for de tre andre typer HPMC med samme viskositet. Det antages generelt, at vandretentionsmekanismen for celluloseether er: hydroxylgruppen på celluloseethermolekylet og oxygenatomet på etherbindingen vil associere med vandmolekylet for at danne en hydrogenbinding, så det frie vand bliver bundet vand , hvilket spiller en god vandretentionseffekt; Det antages også, at interdiffusionen mellem vandmolekyler og celluloseethermolekylære kæder tillader vandmolekyler at trænge ind i det indre af celluloseethermakromolekylære kæder og udsættes for stærke bindingskræfter, hvorved cementopslæmningens vandretention forbedres. Fremragende vandretention kan holde mørtlen homogen, ikke let at adskille, og opnå god blandingsydelse, samtidig med at det reducerer mekanisk slid og øger levetiden af ​​mørtelsprøjtemaskinen.

2.2 Effekten af ​​HPMC på densiteten og luftindholdet i cementmørtel

Ud fra indflydelsen af ​​forskellige viskositeter og doseringer af HPMC på massefylden af ​​mørtel, kan det ses, at når doseringen af ​​HPMC er 0-0,20%, falder massefylden af ​​mørtel kraftigt med stigningen af ​​HPMC dosering, fra 2050 kg/m³ til omkring 1650 kg/m³ , faldet med ca. 20%; efter at HPMC-indholdet overstiger 0,20 %, har tæthedsfaldet en tendens til at være fladt. Sammenlignes de fire typer HPMC med forskellige viskositeter, kan det ses, at jo højere viskositeten er, jo lavere densitet af mørtlen; massefyldekurverne for mørtler med de blandede viskositeter på 150 og 200 Pa s HPMC overlapper grundlæggende, hvilket indikerer, at når viskositeten af ​​HPMC fortsætter med at stige, falder massefylden af ​​mørtel ikke længere.

Ud fra indflydelsen af ​​forskellige viskositeter og doseringer af HPMC på luftindholdet i mørtel, kan det ses, at ændringen af ​​luftindholdet i mørtel er modsat af densiteten af ​​mørtel. Luftmængden stiger næsten i en ret linje; når HPMC-indholdet overstiger 0,20 %, ændres luftindholdet næsten ikke, hvilket indikerer, at mørtlens luftinddragende effekt er tæt på mætning. Den luftinddragende effekt af HPMC med viskositet på 150 og 200 Pa·s er større end HPMC med en viskositet på 40 og 100 Pa·s.

Den luftinddragende virkning af celluloseether er hovedsageligt bestemt af dens molekylære struktur. Celluloseether har både hydrofile grupper (hydroxyl, ethergrupper) og hydrofobe grupper (methylgrupper, glucoseringe) og er et overfladeaktivt stof. , har overfladeaktivitet og har således en luftinddragende effekt. På den ene side kan den indførte gas fungere som et kugleleje i mørtlen, forbedre mørtlens arbejdsydelse, øge volumen og øge outputtet, hvilket er en fordel for producenten. Men på den anden side øger den luftinddragende effekt mørtlens luftindhold og porøsiteten efter hærdning, hvilket resulterer i forøgelse af skadelige porer og kraftigt reduceret de mekaniske egenskaber. Selvom HPMC har en vis luftinddragende effekt, kan det ikke erstatte det luftinddragende middel. Når der samtidig anvendes HPMC og luftinddragende middel, kan det luftinddragende middel svigte.

2.3 Effekt af HPMC på cementmørtels mekaniske egenskaber

Ud fra 28d bøjningsstyrken og 28d trykstyrken kan det ses, at når mængden af ​​HPMC kun er 0,05%, falder mørtlens bøjningsstyrke betydeligt, hvilket er ca. 25% lavere end for blindprøven uden HPMC, og trykstyrken kan kun nå 65 % af blindprøven. 80 %. Når indholdet af HPMC overstiger 0,20 %, er graden af ​​fald i mørtlens bøjningsstyrke og trykstyrke ikke tydelig. Viskositeten af ​​HPMC har ringe effekt på de mekaniske egenskaber af mørtel. HPMC introducerer en masse små luftbobler, og den luftinddragende effekt på mørtlen øger den indre porøsitet og skadelige porer i mørtlen, hvilket resulterer i et betydeligt fald i trykstyrke og bøjningsstyrke. En anden årsag til faldet i mørtelstyrke er vandtilbageholdelseseffekten af ​​celluloseether, som holder vand i den hærdede mørtel, og det store vand-bindemiddelforhold fører til et fald i testblokkens styrke. For mekanisk konstruktionsmørtel, selvom celluloseether kan øge vandtilbageholdelseshastigheden af ​​mørtel betydeligt og forbedre dens bearbejdelighed, vil det, hvis mængden er for stor, alvorligt påvirke de mekaniske egenskaber af mørtel, så forholdet mellem de to bør afvejes med rimelighed.

Ud fra 28-dages foldningsforholdet kan det ses, at med stigningen af ​​HPMC-indholdet viser mørtlens samlede foldningsforhold en stigende tendens, som grundlæggende er en lineær sammenhæng. Dette skyldes, at den tilsatte celluloseether indfører et stort antal luftbobler, hvilket forårsager flere defekter inde i mørtlen, hvilket resulterer i et kraftigt fald i mørtlens trykstyrke, og selvom bøjningsstyrken også falder til en vis grad; men celluloseetheren kan forbedre mørtlens fleksibilitet og modstå. Foldestyrken er gunstig, hvilket gør faldhastigheden langsommere. Helt i betragtning resulterer den kombinerede effekt af de to i en stigning i foldningsforholdet.

2.4 Effekt af HPMC på porestørrelsen af ​​mørtel

Porestørrelsesfordelingskurverne for de fire grupper af prøver A, B, C og D blev målt ved hjælp af kviksølvintrusionsporosimetri.

Ifølge porestørrelsesfordelingskurven, porestørrelsesfordelingsdata og forskellige statistiske parametre for AD-prøver har HPMC stor indflydelse på porestrukturen af ​​cementmørtel:

(1) Efter tilsætning af HPMC øges porestørrelsen af ​​cementmørtel betydeligt. På porestørrelsesfordelingskurven flytter billedets areal til højre, og poreværdien svarende til spidsværdien bliver større. Også ud fra de statistiske data for porestørrelsesfordeling og medianporestørrelsen i testresultaterne for forskellige statistiske parametre, kan det ses, at medianporestørrelsen af ​​cementmørtlen efter tilsætning af HPMC er betydeligt større end den for blindprøven, og i prøven med 0,3 % dosering. Værdiåbningen er 2 størrelsesordener højere end den for blindprøven.

(2) Wu Zhongwei et al. opdelt porerne i beton i fire typer, som er harmløse porer (≤20 nm), få ​​skadelige porer (20–100 nm), skadelige porer (100–200 nm) og mange skadelige porer (≥200 nm). 200 nm). Ud fra de statistiske data for porestørrelsesfordelingen og testresultaterne af forskellige statistiske parametre kan det ses, at antallet af harmløse porer eller mindre skadelige porer reduceres væsentligt, og antallet af skadelige porer eller mere skadelige porer øges efter tilsætning af HPMC. De harmløse eller mindre skadelige porer i prøven uden HPMC er omkring 49,4%, og de harmløse eller mindre skadelige porer reduceres væsentligt efter tilsætning af HPMC. Tager man doseringen på 0,1% som eksempel, reduceres de harmløse eller mindre skadelige porer med omkring 45%. , antallet af skadelige porer større end 10μm øget med omkring 9 gange.

3) Medianporediameteren, den gennemsnitlige porediameter, det specifikke porevolumen og det specifikke overfladeareal følger ikke en meget streng ændringsregel med stigningen i HPMC-indholdet, hvilket kan være relateret til den store spredning af prøveudvælgelsen i kviksølvinjektionstesten. Men i det hele taget har medianporediameteren, den gennemsnitlige porediameter og det specifikke porevolumen af ​​prøven blandet med HPMC en tendens til at stige sammenlignet med blindprøven, mens det specifikke overfladeareal falder.

3. Konklusion

(1) Vandtilbageholdelseshastigheden for mørtel stiger med stigningen i HPMC-indholdet. Kurverne for celluloseether med viskositeter på 100, 150 og 200 Pa·S er stort set de samme, og vandretentionsgraden er større end 93%, når indholdet er 0,15%. Når indholdet af 40 Pa·s celluloseether er større end 0,15%, er vandretentionshastigheden lavere end for de tre andre typer viskositets-HPMC.

(2) Densiteten af ​​mørtel falder gradvist med stigningen i HPMC-indholdet, og indholdet er 0,05%. Tæthedsfaldet er det mest tydelige ved 0,20%, omkring 20%; når indholdet overstiger 0,20%, ændres tætheden næsten ikke; luftindholdet i mørtel stiger med stigningen i HPMC-indholdet.

(3) Forøgelsen af ​​HPMC-indholdet vil naturligvis reducere de mekaniske egenskaber af cementmørtel, men det tilsvarende foldeforhold for mørtel vil stige, og mørtelens fleksibilitet bliver bedre.

(4) Efter tilsætning af HPMC øges mørtlens porestørrelse betydeligt, og andelen af ​​skadelige porer og flere skadelige porer øges betydeligt. Prøven med 0,1 % HPMC-indhold reducerede omkring 45 % sammenlignet med blindprøven med ingen eller mindre skadelige porer, og antallet af mere skadelige porer større end 10μm steg omkring 9 gange.