Zelluloseether auf selbstnivellierendem Mörtel

Die Auswirkungen vonHydroxypropylmethylcelluloseetherzur Fließfähigkeit, Wasserretention und Haftfestigkeit von selbstnivellierendem Mörtel untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass HPMC die Wasserretention von selbstnivellierendem Mörtel wirksam verbessern und die Konsistenz des Mörtels verringern kann. Durch den Einsatz von HPMC kann die Haftfestigkeit des Mörtels verbessert werden, die Druckfestigkeit, Biegefestigkeit und Fließfähigkeit werden jedoch verringert. An den Proben wurde ein SEM-Kontrasttest durchgeführt, und die Wirkung von HPMC auf die Verzögerungswirkung, die Wasserrückhaltewirkung und die Festigkeit des Mörtels wurde anhand des Hydratationsverlaufs des Zements nach 3 und 28 Tagen näher erläutert.

Schlüsselwörter:selbstnivellierender Mörtel; Celluloseether; Flüssigkeit; Wassereinlagerungen

0. Einführung

Selbstnivellierender Mörtel kann sich auf sein Eigengewicht verlassen, um ein flaches, glattes und starkes Fundament auf dem Untergrund zu bilden, um andere Materialien zu verlegen oder zu verbinden, und kann einen großen Bereich hocheffizienter Konstruktionen ausführen, daher ist eine hohe Liquidität erforderlich sehr wichtiges Merkmal von selbstnivellierendem Mörtel; Insbesondere als großvolumige, bewehrte, dichte Hinterfüllung oder Fugenverfüllung von weniger als 10 mm oder als verstärkende Verwendung von Vergussmaterial. Zusätzlich zu einer guten Fließfähigkeit muss selbstnivellierender Mörtel eine gewisse Wasserrückhalte- und Haftfestigkeit aufweisen, kein Blutungsseigerungsphänomen aufweisen und die Eigenschaften eines adiabatischen und niedrigen Temperaturanstiegs aufweisen.

Im Allgemeinen erfordert selbstnivellierender Mörtel eine gute Fließfähigkeit, die tatsächliche Fließfähigkeit von Zementschlamm beträgt jedoch normalerweise nur 10 bis 12 cm. Selbstnivellierender Mörtel kann selbstverdichtend sein und die anfängliche Abbindezeit ist lang und die endgültige Abbindezeit ist kurz. Celluloseether ist einer der Hauptzusätze von Fertigmörtel. Obwohl die Zugabemenge sehr gering ist, kann er die Leistung des Mörtels erheblich verbessern. Er kann die Konsistenz des Mörtels, die Arbeitsleistung, die Bindungsleistung und die Wasserrückhalteleistung verbessern eine sehr wichtige Rolle im Bereich der Fertigmörtel.

1. Rohstoffe und Forschungsmethoden

1.1 Rohstoffe

(1) Gewöhnlicher P·O-Zement der Güteklasse 42,5.

(2) Sandmaterial: Xiamen gewaschener Meersand, Partikelgröße beträgt 0,3 bis 0,6 mm, Wassergehalt beträgt 1 % bis 2 %, künstliche Trocknung.

(3) Celluloseether: Hydroxypropylmethylcelluloseether ist das Produkt von Hydroxyl, ersetzt durch Methoxy bzw. Hydroxypropyl, mit einer Viskosität von 300 mPa·s. Derzeit werden hauptsächlich Hydroxypropylmethylcelluloseether und Hydroxyethylmethylcelluloseether verwendet.

(4) Superplastifizierer: Polycarbonsäure-Superplastifizierer.

(5) Redispergierbares Latexpulver: Die von Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. hergestellte HW5115-Serie ist ein redispergierbares Latexpulver, das von VAC/VeoVa copolymerisiert wird.

1.2 Testmethoden

Der Test wurde gemäß der Industrienorm JC/T 985-2005 „Zementbasierter selbstnivellierender Mörtel für den Bodengebrauch“ durchgeführt. Die Abbindezeit wurde anhand der Standardkonsistenz und Abbindezeit des Zementleims JC/T 727 bestimmt. Die Prüfung der Formung, Biege- und Druckfestigkeit von selbstnivellierenden Mörtelproben erfolgt gemäß GB/T 17671. Prüfmethode für die Haftfestigkeit: Der 80 mm x 80 mm x 20 mm große Mörteltestblock wird im Voraus vorbereitet und ist über 28 Tage alt. Die Oberfläche wird aufgeraut und das gesättigte Wasser auf der Oberfläche nach 10 Minuten Benetzung abgewischt. Das Mörtelprobestück wird auf die polierte Oberfläche mit der Größe 40 mm x 40 mm x 10 mm gegossen. Die Haftfestigkeit wird im Konstruktionsalter getestet.

Rasterelektronenmikroskopie (REM) wurde verwendet, um die Morphologie zementierter Materialien in Schlamm zu analysieren. In der Studie ist die Mischmethode aller Pulvermaterialien wie folgt: Zuerst werden die Pulvermaterialien jeder Komponente gleichmäßig gemischt und dann zum gleichmäßigen Mischen dem vorgeschlagenen Wasser zugesetzt. Die Wirkung von Celluloseether auf selbstnivellierenden Mörtel wurde durch Festigkeits-, Wasserretentions-, Fließfähigkeits- und REM-Mikroskopietests analysiert.

2. Ergebnisse und Analyse

2.1 Mobilität

Celluloseether hat einen wichtigen Einfluss auf die Wasserspeicherung, Konsistenz und Konstruktionsleistung von selbstnivellierendem Mörtel. Insbesondere als selbstnivellierender Mörtel ist die Fließfähigkeit einer der Hauptindikatoren zur Bewertung der Leistung von selbstnivellierendem Mörtel. Um die normale Zusammensetzung des Mörtels sicherzustellen, kann die Fließfähigkeit des Mörtels durch Änderung des Celluloseethergehalts angepasst werden.

Mit der Erhöhung des Celluloseethergehalts. Die Fließfähigkeit des Mörtels nimmt allmählich ab. Bei einer Dosierung von 0,06 % nimmt die Fließfähigkeit des Mörtels um mehr als 8 % ab, bei einer Dosierung von 0,08 % nimmt die Fließfähigkeit um mehr als 13,5 % ab. Gleichzeitig weist die hohe Dosierung mit zunehmendem Alter darauf hin, dass die Menge an Celluloseether innerhalb eines bestimmten Bereichs kontrolliert werden muss. Eine zu hohe Dosierung hat negative Auswirkungen auf die Fließfähigkeit des Mörtels. Das Wasser und der Zement im Mörtel bilden die saubere Aufschlämmung, um den Sandspalt zu füllen, und wickeln sich um den Sand, um eine schmierende Rolle zu spielen, so dass der Mörtel eine gewisse Fließfähigkeit aufweist. Durch die Zugabe von Celluloseether wird der Gehalt an freiem Wasser im System relativ reduziert und die Hüllschicht auf der Außenwand aus Sand reduziert, wodurch das Fließen des Mörtels verringert wird. Da ein selbstnivellierender Mörtel mit hoher Fließfähigkeit benötigt wird, sollte die Menge an Celluloseether in einem angemessenen Bereich gehalten werden.

2.2 Wassereinlagerungen

Die Wasserretention von Mörtel ist ein wichtiger Index zur Messung der Stabilität von Komponenten in frisch gemischtem Zementmörtel. Durch Zugabe einer geeigneten Menge Celluloseether kann die Wasserretention des Mörtels verbessert werden. Um die Hydratationsreaktion des Zementmaterials vollständig durchzuführen, kann eine angemessene Menge Celluloseether das Wasser im Mörtel über einen langen Zeitraum halten, um sicherzustellen, dass die Hydratationsreaktion des Zementmaterials vollständig durchgeführt werden kann.

Celluloseether kann als Wasserrückhaltemittel verwendet werden, da die Sauerstoffatome an den Hydroxyl- und Etherbindungen mit Wassermolekülen verbunden sind, um Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, wodurch freies Wasser zu gebundenem Wasser wird. Aus der Beziehung zwischen dem Gehalt an Celluloseether und der Wasserretentionsrate des Mörtels ist ersichtlich, dass die Wasserretentionsrate des Mörtels mit zunehmendem Celluloseethergehalt zunimmt. Die wasserspeichernde Wirkung von Celluloseether kann verhindern, dass das Substrat zu viel und zu schnell Wasser aufnimmt, und die Wasserverdunstung verhindern, wodurch sichergestellt wird, dass die Schlammumgebung ausreichend Wasser für die Hydratation des Zements bereitstellt. Es gibt auch Studien, die zeigen, dass neben der Menge an Celluloseether auch dessen Viskosität (Molekulargewicht) einen größeren Einfluss auf die Wasserretention des Mörtels hat: Je höher die Viskosität, desto besser die Wasserretention. Für selbstnivellierenden Mörtel wird im Allgemeinen Celluloseether mit einer Viskosität von 400 MPa·S verwendet, der die Nivellierleistung des Mörtels verbessern und die Kompaktheit des Mörtels verbessern kann. Wenn die Viskosität 40.000 MPa·S übersteigt, verbessert sich das Wasserrückhaltevermögen nicht mehr wesentlich und es ist nicht für selbstnivellierende Mörtel geeignet.

In dieser Studie wurden Proben von Mörtel mit Celluloseether und Mörtel ohne Celluloseether entnommen. Bei einem Teil der Proben handelte es sich um 3D-Altersproben, der andere Teil der 3D-Altersproben wurde 28 Tage lang standardmäßig ausgehärtet, und anschließend wurde die Bildung von Zementhydratationsprodukten in den Proben mittels REM getestet.

Die Hydratationsprodukte von Zement in der Blindprobe der Mörtelprobe im Alter von 3 Tagen sind höher als die in der Probe mit Celluloseether, und im Alter von 28 Tagen sind die Hydratationsprodukte in der Probe mit Celluloseether weitaus höher als in der Probe mit Celluloseether. Die frühe Hydratation von Wasser verzögert sich, da sich im Frühstadium auf der Oberfläche der Zementpartikel eine komplexe Filmschicht aus Celluloseether bildet. Mit zunehmendem Alter schreitet der Hydratationsprozess jedoch langsam voran. Zu diesem Zeitpunkt sorgt die Wasserretention des Celluloseethers in der Aufschlämmung dafür, dass genügend Wasser in der Aufschlämmung vorhanden ist, um den Bedarf der Hydratationsreaktion zu decken, was dem vollständigen Fortschritt der Hydratationsreaktion förderlich ist. Daher sind im späteren Stadium mehr Hydratationsprodukte in der Gülle enthalten. Relativ gesehen ist in der Blindprobe mehr freies Wasser enthalten, was den Wasserbedarf der frühen Zementreaktion decken kann. Mit fortschreitendem Hydratationsprozess wird jedoch ein Teil des Wassers in der Probe durch die frühe Hydratationsreaktion verbraucht und der andere Teil geht durch Verdunstung verloren, was zu einem Wassermangel in der späteren Aufschlämmung führt. Daher sind die 3D-Hydratationsprodukte in der Blindprobe relativ höher. Die Menge an Hydratationsprodukten ist viel geringer als die Menge an Hydratationsprodukten in der Celluloseether enthaltenden Probe. Aus Sicht der Hydratationsprodukte wird daher erneut erläutert, dass die Zugabe einer geeigneten Menge Celluloseether zum Mörtel tatsächlich die Wasserretention der Gülle verbessern kann.

2.3 Uhrzeit einstellen

Celluloseether hat eine gewisse verzögernde Wirkung auf Mörtel, da der Celluloseethergehalt zunimmt. Die Abbindezeit des Mörtels verlängert sich dadurch. Die retardierende Wirkung von Celluloseether steht in direktem Zusammenhang mit seinen strukturellen Eigenschaften. Celluloseether hat eine dehydrierte Glucose-Ringstruktur, die mit Calciumionen in der Zementhydratationslösung ein Zucker-Calcium-Molekülkomplex bilden kann, die Konzentration von Calciumionen in der Zementhydratationsinduktionsphase verringert und die Bildung und Ausfällung von Ca(OH)2 und Calciumsalz verhindert Kristalle, um den Hydratationsprozess des Zements zu verzögern. Die verzögernde Wirkung von Celluloseether auf Zementschlämme hängt hauptsächlich vom Substitutionsgrad des Alkyls ab und hat wenig Zusammenhang mit seinem Molekulargewicht. Je kleiner der Substitutionsgrad des Alkyls, je größer der Hydroxylgehalt, desto deutlicher ist die Verzögerungswirkung. L. Semitz et al. glaubten, dass Celluloseethermoleküle hauptsächlich an Hydratationsprodukten wie C-S-H und Ca(OH)2 und selten an ursprünglichen Klinkermineralien adsorbiert wurden. In Kombination mit der REM-Analyse des Zementhydratationsprozesses wurde festgestellt, dass Celluloseether eine bestimmte Verzögerungswirkung hat. Je höher der Celluloseethergehalt, desto offensichtlicher ist die Verzögerungswirkung der komplexen Filmschicht auf die frühe Hydratation des Zements deutlicher ist die verzögernde Wirkung.

2.4 Biegefestigkeit und Druckfestigkeit

Im Allgemeinen ist die Festigkeit einer der wichtigen Bewertungsindikatoren für die Aushärtungswirkung von Mischungen auf zementbasierten zementären Materialien. Neben einer hohen Fließleistung sollte selbstnivellierender Mörtel auch eine gewisse Druckfestigkeit und Biegefestigkeit aufweisen. In dieser Studie wurden die 7- und 28-Tage-Druckfestigkeit und Biegefestigkeit von Rohmörtel, gemischt mit Celluloseether, getestet.

Mit der Erhöhung des Celluloseethergehalts werden die Druckfestigkeit und die Biegefestigkeit des Mörtels in unterschiedlichem Ausmaß verringert. Der Gehalt ist gering, der Einfluss auf die Festigkeit ist nicht offensichtlich, aber bei einem Gehalt von mehr als 0,02 % ist das Wachstum der Festigkeitsverlustrate offensichtlicher Daher ist bei der Verwendung von Celluloseether zur Verbesserung der Wasserretention des Mörtels auch die Änderung der Festigkeit zu berücksichtigen.

Ursachen für den Rückgang der Druck- und Biegefestigkeit des Mörtels. Es kann unter folgenden Gesichtspunkten analysiert werden. Erstens wurde in der Studie kein frühfester und schnell erhärtender Zement verwendet. Beim Mischen des Trockenmörtels mit Wasser adsorbierten zunächst einige Celluloseether-Gummipulverpartikel auf der Oberfläche der Zementpartikel und bildeten einen Latexfilm, der die Hydratation des Zements verzögerte und die Frühfestigkeit der Mörtelmatrix verringerte. Zweitens: Um die Arbeitsumgebung bei der Herstellung von selbstnivellierendem Mörtel vor Ort zu simulieren, wurden alle Proben in der Studie während des Vorbereitungs- und Formprozesses keinen Vibrationen ausgesetzt und verließen sich auf die Nivellierung durch Eigengewicht. Aufgrund der starken Wasserrückhalteleistung von Celluloseether im Mörtel blieben nach dem Aushärten des Mörtels zahlreiche Poren in der Matrix zurück. Die Zunahme der Porosität im Mörtel ist auch ein wichtiger Grund für die Abnahme der Druck- und Biegefestigkeit des Mörtels. Darüber hinaus erhöht sich nach der Zugabe von Celluloseether zum Mörtel der Gehalt an flexiblem Polymer in den Poren des Mörtels. Beim Pressen der Matrix ist es für das flexible Polymer schwierig, eine starre Stützrolle zu spielen, was sich in gewissem Maße auch auf die Festigkeitsleistung der Matrix auswirkt.

2,5 Haftfestigkeit

Celluloseether hat einen großen Einfluss auf die Bindungseigenschaft von Mörtel und wird häufig bei der Forschung und Herstellung von selbstnivellierendem Mörtel verwendet.

Wenn der Gehalt an Celluloseether zwischen 0,02 % und 0,10 % liegt, wird die Haftfestigkeit des Mörtels offensichtlich verbessert, und die Haftfestigkeit nach 28 Tagen ist viel höher als nach 7 Tagen. Celluloseether bildet einen geschlossenen Polymerfilm zwischen den Hydratationspartikeln des Zements und dem Flüssigphasensystem, wodurch mehr Wasser im Polymerfilm außerhalb der Zementpartikel gefördert wird, was zur vollständigen Hydratation des Zements beiträgt und so die Haftfestigkeit der Paste verbessert nach dem Aushärten. Gleichzeitig erhöht die entsprechende Menge Celluloseether die Plastizität und Flexibilität des Mörtels, verringert die Steifigkeit der Übergangszone zwischen Mörtel und Untergrund, verringert die Gleitspannung zwischen der Grenzfläche und verbessert die Verbundwirkung zwischen Mörtel und Untergrund einen gewissen Grad. Aufgrund des Vorhandenseins von Celluloseether in der Zementschlämme bildet sich zwischen Mörtelpartikeln und Hydratationsprodukten eine spezielle Grenzflächenübergangszone und Grenzschicht. Diese Grenzschicht macht die Grenzübergangszone flexibler und weniger steif, so dass der Mörtel eine starke Haftfestigkeit aufweist.

3. Fazit und Diskussion

Celluloseether kann die Wasserspeicherung von Fließmörtel verbessern. Mit zunehmender Menge an Celluloseether nimmt die Wasserretention des Mörtels allmählich zu und die Fließfähigkeit des Mörtels sowie die Abbindezeit werden bis zu einem gewissen Grad verkürzt. Eine zu hohe Wasserretention erhöht die Porosität der ausgehärteten Schlämme, was zu einem deutlichen Verlust der Druck- und Biegefestigkeit des ausgehärteten Mörtels führen kann. In der Studie nahm die Stärke deutlich ab, wenn die Dosierung zwischen 0,02 % und 0,04 % lag, und je höher die Menge an Celluloseether war, desto deutlicher war die retardierende Wirkung. Daher ist es bei der Verwendung von Celluloseether auch erforderlich, die mechanischen Eigenschaften des selbstnivellierenden Mörtels, die sinnvolle Wahl der Dosierung und die synergistische Wirkung zwischen ihm und anderen chemischen Materialien umfassend zu berücksichtigen.

Der Einsatz von Celluloseether kann die Druck- und Biegefestigkeit von Zementschlämmen verringern und die Haftfestigkeit von Mörtel verbessern. Analyse der Gründe für die Änderung der Festigkeit, die hauptsächlich durch die Änderung von Mikroprodukten und -struktur verursacht wird. Einerseits adsorbieren Celluloseether-Gummipulverpartikel zuerst auf der Oberfläche von Zementpartikeln, wodurch sich ein Latexfilm bildet und die Hydratation verzögert wird Zement, der zum Verlust der Anfangsfestigkeit der Aufschlämmung führt; Andererseits trägt es aufgrund der filmbildenden Wirkung und der Wasserrückhaltewirkung zur vollständigen Hydratation des Zements und zur Verbesserung der Haftfestigkeit bei. Der Autor glaubt, dass diese beiden Arten von Festigkeitsänderungen hauptsächlich in der Abbindezeitgrenze auftreten und dass das Vorrücken und Verzögern dieser Grenze der kritische Punkt sein könnte, der die Größe der beiden Arten von Festigkeit bestimmt. Eine eingehendere und systematischere Untersuchung dieses kritischen Punktes wird zu einer besseren Regulierung und Analyse des Hydratationsprozesses des zementierten Materials in der Aufschlämmung beitragen. Es ist hilfreich, die Menge an Celluloseether und die Aushärtezeit entsprechend den Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften des Mörtels anzupassen, um die Leistung des Mörtels zu verbessern.