Επίδραση του υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρινικού αιθέρα στις ιδιότητες της τσιμεντοκονίας που ψεκάζεται με μηχανή

Ο αιθέρας κυτταρίνης είναι ένα απαραίτητο πρόσθετο στο κονίαμα αμμοβολής με μηχανή. Μελετήθηκαν οι επιδράσεις τεσσάρων διαφορετικών ιξωδών της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης (HPMC) στην κατακράτηση νερού, την πυκνότητα, την περιεκτικότητα σε αέρα, τις μηχανικές ιδιότητες και την κατανομή μεγέθους πόρων του κονιάματος που ανατινάχθηκε με μηχανή. Μελέτες έχουν δείξει ότι: Το HPMC μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση κατακράτησης νερού του κονιάματος και το ποσοστό κατακράτησης νερού μπορεί να υπερβεί το 90% όταν η ποσότητα του HPMC είναι 0,15%. Το πιο προφανές? η περιεκτικότητα σε αέρα του κονιάματος αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε HPMC: Το HPMC προφανώς θα μειώσει τις μηχανικές ιδιότητες της τσιμεντοκονίας, αλλά ο λόγος αναδίπλωσης του κονιάματος θα αυξηθεί. το μέγεθος των πόρων του κονιάματος θα αυξηθεί σημαντικά μετά την προσθήκη HPMC, Το ποσοστό των επιβλαβών οπών και των πολλαπλών επιβλαβών οπών αυξήθηκε σημαντικά.

Λέξεις κλειδιά: γουδί; αιθέρας υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης. κατακράτηση νερού? κατανομή μεγέθους πόρων

0. Πρόλογος

Τα τελευταία χρόνια, με τη συνεχή πρόοδο του κλάδου και τη βελτίωση της τεχνολογίας, μέσω της εισαγωγής και βελτίωσης ξένων μηχανημάτων ψεκασμού κονιάματος, έχει αναπτυχθεί πολύ στη χώρα μας η τεχνολογία του μηχανικού ψεκασμού και σοβατίσματος. Το μηχανικό κονίαμα ψεκασμού διαφέρει από το συνηθισμένο κονίαμα, το οποίο απαιτεί υψηλή απόδοση συγκράτησης νερού, κατάλληλη ρευστότητα και συγκεκριμένη απόδοση κατά της χαλάρωσης. Συνήθως, στο κονίαμα προστίθεται αιθέρας κυτταρίνης, μεταξύ των οποίων ο απλός αιθέρας υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης (HPMC) είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος. Οι κύριες λειτουργίες του HPMC στο κονίαμα είναι: εξαιρετική ικανότητα συγκράτησης νερού, πάχυνση και ιξώδες και ρεολογική ρύθμιση. Ωστόσο, οι ελλείψεις του HPMC δεν μπορούν να αγνοηθούν. Το HPMC έχει ένα αποτέλεσμα που συμπαρασύρει τον αέρα, το οποίο θα προκαλέσει περισσότερα εσωτερικά ελαττώματα και θα μειώσει σοβαρά τις μηχανικές ιδιότητες του κονιάματος. Αυτή η εργασία μελετά την επίδραση του HPMC στο ρυθμό κατακράτησης νερού, την πυκνότητα, την περιεκτικότητα σε αέρα και τις μηχανικές ιδιότητες του κονιάματος από μακροσκοπική άποψη και μελετά την επίδραση του HPMC στη δομή των πόρων του κονιάματος από μικροσκοπική άποψη.

1. Δοκιμή

1.1 Πρώτες ύλες

Τσιμέντο: εμπορικά διαθέσιμο Π·Το τσιμέντο O42,5, οι αντοχές σε κάμψη και θλίψη 28d είναι 6,9 και 48,2 MPa αντίστοιχα. άμμος: ψιλή άμμος ποταμού Chengde, 40-100 mesh. αιθέρας κυτταρίνης: υδροξυπροπυλική αλκοόλη που παράγεται από εταιρεία στο Hebei Methyl cellulose αιθέρας, λευκή σκόνη, ονομαστικό ιξώδες 40, 100, 150, 200 Pa·S: Νερό: καθαρό νερό βρύσης.

1.2 Μέθοδος δοκιμής

Σύμφωνα με τον JGJ/T 105-2011 «Κανονισμοί Κατασκευής για Μηχανικούς Ψεκασμούς και Σοβάτισμα», η συνοχή του κονιάματος είναι 80~120 mm και ο ρυθμός κατακράτησης νερού είναι μεγαλύτερος από 90%. Σε αυτή τη δοκιμή, η αναλογία ασβέστη-άμμου ορίζεται στο 1:5, η συνοχή ελέγχεται στο (93±2)mm, και ο αιθέρας κυτταρίνης αναμειγνύεται εξωτερικά και η δοσολογία του υπολογίζεται σύμφωνα με τη μάζα του τσιμέντου. Οι βασικές ιδιότητες του κονιάματος όπως η υγρή πυκνότητα, η περιεκτικότητα σε αέρα, ο ρυθμός κατακράτησης νερού και η συνοχή ελέγχονται με αναφορά στο JGJ 70-2009 «Μέθοδοι δοκιμής για τις βασικές ιδιότητες του δομικού κονιάματος» και η περιεκτικότητα σε αέρα ελέγχεται και υπολογίζεται σύμφωνα με μέθοδος πυκνότητας. Οι δοκιμές προετοιμασίας, κάμψης και αντοχής σε θλίψη των δειγμάτων πραγματοποιήθηκαν με αναφορά στο GB/T 17671-1999 «Methods for Testing the Strength of Cement Mortar Sand (Μέθοδος ISO)». Το μέγεθος των πόρων δοκιμάστηκε με πορομετρία υδραργύρου. Το μοντέλο του ποροσίμετρου υδραργύρου ήταν AUTOPORE 9500 και το εύρος μέτρησης ήταν 5,5 nm έως 360μm. Πραγματοποιήθηκαν συνολικά 4 σετ δοκιμών. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (οι αριθμοί είναι A, B, C, D).

2. Αποτελέσματα και Ανάλυση

2.1 Επίδραση του HPMC στον ρυθμό κατακράτησης νερού της τσιμεντοκονίας

Η κατακράτηση νερού αναφέρεται στην ικανότητα του κονιάματος να συγκρατεί νερό. Στο κονίαμα ψεκαζόμενου με μηχανή, η προσθήκη αιθέρα κυτταρίνης μπορεί να διατηρήσει αποτελεσματικά την υγρασία, να μειώσει τον ρυθμό αιμορραγίας και να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις επαρκούς ενυδάτωσης των υλικών με βάση το τσιμέντο.

Από την επίδραση του HPMC στον ρυθμό κατακράτησης νερού του κονιάματος, μπορεί να φανεί ότι με την αύξηση της περιεκτικότητας σε HPMC, ο ρυθμός κατακράτησης νερού του κονιάματος αυξάνεται σταδιακά. Οι καμπύλες των αιθέρων κυτταρίνης με ιξώδη 100, 150 και 200 ​​Pa·είναι βασικά τα ίδια. Όταν η περιεκτικότητα είναι 0,05% έως 0,15%, ο ρυθμός κατακράτησης νερού αυξάνεται γραμμικά. Όταν η περιεκτικότητα είναι 0,15%, το ποσοστό κατακράτησης νερού είναι μεγαλύτερο από 93%..Μετά από 20%, η αυξητική τάση της κατακράτησης νερού γίνεται επίπεδη, υποδεικνύοντας ότι η ποσότητα του HPMC είναι κοντά στον κορεσμό. Η καμπύλη επιρροής της ποσότητας HPMC με ιξώδες 40 Pa·s στον ρυθμό κατακράτησης νερού είναι περίπου μια ευθεία γραμμή. Όταν η ποσότητα είναι μεγαλύτερη από 0,15%, ο ρυθμός κατακράτησης νερού του κονιάματος είναι σημαντικά χαμηλότερος από αυτόν των άλλων τριών ειδών HPMC με την ίδια ποσότητα ιξώδους. Πιστεύεται γενικά ότι ο μηχανισμός κατακράτησης νερού του αιθέρα κυτταρίνης είναι: η υδροξυλομάδα στο μόριο αιθέρα της κυτταρίνης και το άτομο οξυγόνου στον αιθερικό δεσμό θα συσχετιστούν με το μόριο του νερού για να σχηματίσουν έναν δεσμό υδρογόνου, έτσι ώστε το ελεύθερο νερό να γίνει δεσμευμένο νερό , παίζοντας έτσι ένα καλό εφέ κατακράτησης νερού. Πιστεύεται επίσης ότι η διάχυση μεταξύ μορίων νερού και μοριακών αλυσίδων αιθέρα κυτταρίνης επιτρέπει στα μόρια του νερού να εισέλθουν στο εσωτερικό των μακρομοριακών αλυσίδων αιθέρα κυτταρίνης και να υπόκεινται σε ισχυρές δυνάμεις δέσμευσης, βελτιώνοντας έτσι την κατακράτηση νερού του πολτού τσιμέντου. Η εξαιρετική συγκράτηση νερού μπορεί να διατηρήσει το κονίαμα ομοιογενές, να μην είναι εύκολο να διαχωριστεί και να επιτύχει καλή απόδοση ανάμειξης, ενώ μειώνει τη μηχανική φθορά και αυξάνει τη διάρκεια ζωής της μηχανής ψεκασμού κονιάματος.

2.2 Η επίδραση του HPMC στην πυκνότητα και την περιεκτικότητα σε αέρα της τσιμεντοκονίας

Από την επίδραση διαφορετικών ιξωδών και δόσεων HPMC στην πυκνότητα του κονιάματος, μπορεί να φανεί ότι όταν η δόση του HPMC είναι 0-0,20%, η πυκνότητα του κονιάματος μειώνεται απότομα με την αύξηση της δόσης HPMC, από 2050 kg/m.³ σε περίπου 1650 kg/m³ , μειώθηκε κατά περίπου 20%· αφού η περιεκτικότητα σε HPMC υπερβεί το 0,20%, η μείωση της πυκνότητας τείνει να είναι επίπεδη. Συγκρίνοντας τα τέσσερα είδη HPMC με διαφορετικά ιξώδη, μπορεί να φανεί ότι όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες, τόσο μικρότερη είναι η πυκνότητα του κονιάματος. Οι καμπύλες πυκνότητας των κονιαμάτων με τα μικτά ιξώδη 150 και 200 ​​Pa s HPMC βασικά επικαλύπτονται, υποδεικνύοντας ότι καθώς το ιξώδες του HPMC συνεχίζει να αυξάνεται, η πυκνότητα του κονιάματος δεν μειώνεται πλέον.

Από την επίδραση των διαφορετικών ιξωδών και δόσεων HPMC στην περιεκτικότητα του κονιάματος σε αέρα, μπορεί να φανεί ότι η μεταβολή της περιεκτικότητας σε αέρα του κονιάματος είναι αντίθετη από αυτή της πυκνότητας του κονιάματος. Ο όγκος του αέρα σχεδόν αυξάνεται σε ευθεία γραμμή. όταν η περιεκτικότητα σε HPMC υπερβαίνει το 0,20%, η περιεκτικότητα σε αέρα σχεδόν δεν αλλάζει, υποδεικνύοντας ότι η επίδραση του κονιάματος στην εισαγωγή αέρα είναι κοντά στον κορεσμό. Η επίδραση της συμπαρασυρόμενης αέρα του HPMC με ιξώδες 150 και 200 ​​Pa·Το s είναι μεγαλύτερο από αυτό του HPMC με ιξώδες 40 και 100 Pa·s.

Η επίδραση του κυτταρινικού αιθέρα που συμπαρασύρει τον αέρα καθορίζεται κυρίως από τη μοριακή του δομή. Ο αιθέρας κυτταρίνης έχει τόσο υδρόφιλες ομάδες (υδροξυλικές, αιθερικές ομάδες) όσο και υδρόφοβες ομάδες (μεθυλικές ομάδες, δακτύλιοι γλυκόζης) και είναι επιφανειοδραστικό. , έχει επιφανειακή δραστηριότητα, με αποτέλεσμα να έχει μια επίδραση παρασυρμού του αέρα. Από τη μία πλευρά, το εισαγόμενο αέριο μπορεί να λειτουργήσει ως ρουλεμάν στο κονίαμα, να βελτιώσει την απόδοση εργασίας του κονιάματος, να αυξήσει τον όγκο και να αυξήσει την απόδοση, κάτι που είναι επωφελές για τον κατασκευαστή. Από την άλλη, όμως, η επίδραση της παρασυρόμενης αέρα αυξάνει την περιεκτικότητα του κονιάματος σε αέρα και το πορώδες μετά τη σκλήρυνση, με αποτέλεσμα την αύξηση των επιβλαβών πόρων και τη μεγάλη μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων. Παρόλο που το HPMC έχει μια ορισμένη επίδραση της σύλληψης αέρα, δεν μπορεί να αντικαταστήσει τον παράγοντα αποβολής αέρα. Επιπρόσθετα, όταν το HPMC και ο παράγοντας μεταφοράς αέρα χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα, ο παράγοντας που παρασύρει αέρα μπορεί να αποτύχει.

2.3 Επίδραση του HPMC στις μηχανικές ιδιότητες της τσιμεντοκονίας

Από την αντοχή σε κάμψη 28d και αντοχή σε θλίψη 28d, μπορεί να φανεί ότι όταν η ποσότητα του HPMC είναι μόνο 0,05%, η αντοχή σε κάμψη του κονιάματος μειώνεται σημαντικά, που είναι περίπου 25% χαμηλότερη από αυτή του τυφλού δείγματος χωρίς HPMC, και η αντοχή σε θλίψη μπορεί να φτάσει μόνο το 65% του τυφλού δείγματος. 80%. Όταν η περιεκτικότητα σε HPMC υπερβαίνει το 0,20%, ο βαθμός μείωσης της αντοχής σε κάμψη και θλιπτική αντοχή του κονιάματος δεν είναι εμφανής. Το ιξώδες του HPMC έχει μικρή επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες του κονιάματος. Το HPMC εισάγει πολλές μικροσκοπικές φυσαλίδες αέρα και η επίδραση του αέρα στο κονίαμα αυξάνει το εσωτερικό πορώδες και τους επιβλαβείς πόρους του κονιάματος, με αποτέλεσμα σημαντική μείωση της αντοχής σε θλίψη και της αντοχής σε κάμψη. Ένας άλλος λόγος για τη μείωση της αντοχής του κονιάματος είναι η επίδραση κατακράτησης νερού του αιθέρα κυτταρίνης, που διατηρεί το νερό στο σκληρυμένο κονίαμα και η μεγάλη αναλογία νερού-συνδετικού οδηγεί σε μείωση της αντοχής του μπλοκ δοκιμής. Για το μηχανικό κονίαμα κατασκευής, αν και ο αιθέρας κυτταρίνης μπορεί να αυξήσει σημαντικά τον ρυθμό κατακράτησης νερού του κονιάματος και να βελτιώσει την εργασιμότητά του, εάν η ποσότητα είναι πολύ μεγάλη, θα επηρεάσει σοβαρά τις μηχανικές ιδιότητες του κονιάματος, επομένως η σχέση μεταξύ των δύο θα πρέπει να σταθμιστεί λογικά.

Από την αναλογία αναδίπλωσης 28 ημερών, φαίνεται ότι με την αύξηση της περιεκτικότητας HPMC, η συνολική αναλογία αναδίπλωσης του κονιάματος παρουσιάζει αυξητική τάση, η οποία είναι βασικά μια γραμμική σχέση. Αυτό συμβαίνει επειδή ο προστιθέμενος αιθέρας κυτταρίνης εισάγει μεγάλο αριθμό φυσαλίδων αέρα, προκαλώντας περισσότερα ελαττώματα στο εσωτερικό του κονιάματος, με αποτέλεσμα μια απότομη μείωση της αντοχής σε θλίψη του κονιάματος, και παρόλο που η αντοχή σε κάμψη μειώνεται επίσης σε κάποιο βαθμό. αλλά ο αιθέρας κυτταρίνης μπορεί να βελτιώσει την ευκαμψία του κονιάματος και να αντισταθεί. Η αντοχή αναδίπλωσης είναι ευνοϊκή, γεγονός που κάνει τον ρυθμό μείωσης να επιβραδύνεται. Λαμβάνοντας υπόψη συνολικά, το συνδυασμένο αποτέλεσμα των δύο οδηγεί σε αύξηση της αναλογίας αναδίπλωσης.

2.4 Επίδραση του HPMC στο μέγεθος πόρων του κονιάματος

Οι καμπύλες κατανομής μεγέθους πόρων των τεσσάρων ομάδων δειγμάτων A, B, C και D μετρήθηκαν με πορομετρία διείσδυσης υδραργύρου.

Σύμφωνα με την καμπύλη κατανομής μεγέθους πόρων, τα δεδομένα κατανομής μεγέθους πόρων και τις διάφορες στατιστικές παραμέτρους των δειγμάτων AD, το HPMC έχει μεγάλη επίδραση στη δομή των πόρων της τσιμεντοκονίας:

(1) Μετά την προσθήκη HPMC, το μέγεθος των πόρων της τσιμεντοκονίας αυξάνεται σημαντικά. Στην καμπύλη κατανομής μεγέθους πόρων, η περιοχή της εικόνας μετακινείται προς τα δεξιά και η τιμή πόρων που αντιστοιχεί στην τιμή κορυφής γίνεται μεγαλύτερη. Επίσης από τα στατιστικά δεδομένα της κατανομής του μεγέθους των πόρων και του διάμεσου μεγέθους πόρων στα αποτελέσματα των δοκιμών διαφόρων στατιστικών παραμέτρων, μπορεί να φανεί ότι το διάμεσο μέγεθος πόρων της τσιμεντοκονίας μετά την προσθήκη HPMC είναι σημαντικά μεγαλύτερο από αυτό του τυφλού δείγματος και στο δείγμα με δόση 0,3% Το διάφραγμα τιμής είναι 2 τάξεις μεγέθους υψηλότερο από αυτό του τυφλού δείγματος.

(2) Wu Zhongwei et al. χώρισε τους πόρους στο σκυρόδεμα σε τέσσερις τύπους, οι οποίοι είναι αβλαβείς πόροι (≤20 nm), λίγοι επιβλαβείς πόροι (20–100 nm), επιβλαβείς πόροι (100–200 nm) και πολλούς επιβλαβείς πόρους (≥200 nm). 200 nm). Από τα στατιστικά δεδομένα κατανομής μεγέθους πόρων και τα αποτελέσματα των δοκιμών διαφόρων στατιστικών παραμέτρων, μπορεί να φανεί ότι ο αριθμός των αβλαβών πόρων ή των λιγότερο επιβλαβών πόρων μειώνεται σημαντικά και ο αριθμός των επιβλαβών πόρων ή περισσότερων επιβλαβών πόρων αυξάνεται μετά την προσθήκη HPMC. Οι αβλαβείς ή λιγότερο επιβλαβείς πόροι του δείγματος χωρίς HPMC είναι περίπου 49,4%, και οι αβλαβείς ή λιγότερο επιβλαβείς πόροι μειώνονται σημαντικά μετά την προσθήκη HPMC. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη δόση του 0,1%, οι αβλαβείς ή λιγότερο επιβλαβείς πόροι μειώνονται κατά περίπου 45%. , ο αριθμός των επιβλαβών πόρων μεγαλύτερος από 10μm αυξήθηκε κατά περίπου 9 φορές.

3) Η διάμεση διάμετρος πόρων, η μέση διάμετρος πόρων, ο ειδικός όγκος πόρων και η ειδική επιφάνεια δεν ακολουθούν έναν πολύ αυστηρό κανόνα αλλαγής με την αύξηση της περιεκτικότητας HPMC, η οποία μπορεί να σχετίζεται με τη μεγάλη διασπορά της επιλογής δείγματος στη δοκιμή έγχυσης υδραργύρου. Αλλά συνολικά, η διάμεση διάμετρος πόρων, η μέση διάμετρος πόρων και ο ειδικός όγκος πόρων του δείγματος που αναμιγνύεται με HPMC τείνουν να αυξάνονται σε σύγκριση με το τυφλό δείγμα, ενώ η ειδική επιφάνεια μειώνεται.

3. Συμπέρασμα

(1) Ο ρυθμός κατακράτησης νερού του κονιάματος αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε HPMC. Οι καμπύλες αιθέρα κυτταρίνης με ιξώδη 100, 150 και 200 ​​Pa·Τα S είναι βασικά τα ίδια και το ποσοστό κατακράτησης νερού είναι μεγαλύτερο από 93% όταν το περιεχόμενο είναι 0,15%. Όταν η περιεκτικότητα σε 40 Pa·Ο αιθέρας κυτταρίνης είναι μεγαλύτερος από 0,15%, ο ρυθμός κατακράτησης νερού είναι χαμηλότερος από αυτόν των άλλων τριών ειδών HPMC ιξώδους.

(2) Η πυκνότητα του κονιάματος μειώνεται σταδιακά με την αύξηση της περιεκτικότητας σε HPMC και η περιεκτικότητα είναι 0,05%. Η μείωση της πυκνότητας είναι η πιο εμφανής στο 0,20%, περίπου 20%. όταν το περιεχόμενο υπερβαίνει το 0,20%, η πυκνότητα σχεδόν δεν αλλάζει. η περιεκτικότητα του κονιάματος σε αέρα αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας HPMC.

(3) Η αύξηση της περιεκτικότητας σε HPMC θα μειώσει προφανώς τις μηχανικές ιδιότητες της τσιμεντοκονίας, αλλά ο αντίστοιχος λόγος αναδίπλωσης του κονιάματος θα αυξηθεί και η ευκαμψία του κονιάματος θα γίνει καλύτερη.

(4) Μετά την προσθήκη HPMC, το μέγεθος πόρων του κονιάματος αυξάνεται σημαντικά και η αναλογία επιβλαβών πόρων και πολλαπλών επιβλαβών πόρων αυξάνεται σημαντικά. Το δείγμα με 0,1% περιεκτικότητα HPMC μειώθηκε περίπου 45% σε σύγκριση με το τυφλό δείγμα με καθόλου ή λιγότερο επιβλαβείς πόρους και ο αριθμός των πιο επιβλαβών πόρων μεγαλύτερο από 10μm αυξήθηκε περίπου 9 φορές.