Éter de celulosa sobre mortero autonivelante

Los efectos deÉter de hidroxipropilmetilcelulosaSe estudió la fluidez, retención de agua y fuerza de adherencia de morteros autonivelantes. Los resultados muestran que HPMC puede mejorar eficazmente la retención de agua del mortero autonivelante y reducir la consistencia del mortero. La introducción de HPMC puede mejorar la fuerza de unión del mortero, pero se reducen la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y la fluidez. Se llevó a cabo una prueba de contraste SEM en las muestras, y el efecto de HPMC sobre el efecto retardante, el efecto de retención de agua y la resistencia del mortero se explicó con más detalle a partir del proceso de hidratación del cemento a los 3 y 28 días.

Palabras clave:mortero autonivelante; Éter de celulosa; Fluidez; Retención de agua

0. Introducción

El mortero autonivelante puede depender de su propio peso para formar una base plana, lisa y fuerte sobre el sustrato, a fin de colocar o unir otros materiales, y puede llevar a cabo una gran área de construcción de alta eficiencia, por lo tanto, una alta liquidez es una característica muy significativa del mortero autonivelante; Especialmente como relleno de gran volumen, denso o con espacios de menos de 10 mm, o como refuerzo, se utiliza material de lechada. Además de una buena fluidez, el mortero autonivelante debe tener cierta retención de agua y fuerza de unión, sin fenómeno de segregación de sangrado y tener las características de aumento de temperatura adiabático y bajo.

Generalmente, el mortero autonivelante requiere buena fluidez, pero la fluidez real de la lechada de cemento suele ser de sólo 10 ~ 12 cm. El mortero autonivelante puede ser autocompactante, y el tiempo de fraguado inicial es largo y el tiempo de fraguado final es corto. El éter de celulosa es uno de los principales aditivos del mortero premezclado, aunque la cantidad añadida es muy baja, puede mejorar significativamente el rendimiento del mortero, puede mejorar la consistencia del mortero, el rendimiento de trabajo, el rendimiento de unión y el rendimiento de retención de agua. un papel muy importante en el campo del mortero premezclado.

1. Materias primas y métodos de investigación.

1.1 Materias primas

(1) Cemento ordinario grado P·O 42,5.

(2) Material de la arena: arena marina lavada de Xiamen, el tamaño de las partículas es de 0,3 ~ 0,6 mm, el contenido de agua es del 1% ~ 2%, secado artificial.

(3) Éter de celulosa: el éter de hidroxipropilmetilcelulosa es el producto del hidroxilo reemplazado por metoxi e hidroxipropilo, respectivamente, con una viscosidad de 300mpa·s. En la actualidad, la mayor parte del éter de celulosa utilizado es éter de hidroxipropilmetilcelulosa y éter de hidroxietilmetilcelulosa.

(4) superplastificante: superplastificante de ácido policarboxílico.

(5) Polvo de látex redispersable: la serie HW5115 producida por Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. es un polvo de látex redispersable copolimerizado por VAC/VeoVa.

1.2 Métodos de prueba

La prueba se llevó a cabo de acuerdo con la norma industrial JC/T 985-2005 “Mortero autonivelante a base de cemento para uso terrestre”. El tiempo de fraguado se determinó basándose en la consistencia estándar y el tiempo de fraguado de la pasta de cemento JC/T 727. La prueba de resistencia a la formación, flexión y compresión de la muestra de mortero autonivelante se refiere a GB/T 17671. Método de prueba de resistencia de la unión: el bloque de prueba de mortero de 80 mm x 80 mm x 20 mm se prepara con anticipación y su edad es superior a 28 d. La superficie se hace rugosa y el agua saturada de la superficie se limpia después de 10 minutos de humedecimiento. La pieza de prueba de mortero se vierte sobre la superficie pulida con un tamaño de 40 mm x 40 mm x 10 mm. La resistencia de la unión se prueba en la edad de diseño.

Se utilizó microscopía electrónica de barrido (SEM) para analizar la morfología de los materiales cementados en suspensión. En el estudio, el método de mezcla de todos los materiales en polvo es: primero, los materiales en polvo de cada componente se mezclan uniformemente y luego se agregan al agua propuesta para una mezcla uniforme. El efecto del éter de celulosa sobre el mortero autonivelante se analizó mediante pruebas microscópicas de resistencia, retención de agua, fluidez y SEM.

2. Resultados y análisis

2.1 Movilidad

El éter de celulosa tiene un efecto importante sobre la retención de agua, la consistencia y el desempeño de la construcción del mortero autonivelante. Especialmente como mortero autonivelante, la fluidez es uno de los principales índices para evaluar el desempeño del mortero autonivelante. Con la premisa de garantizar la composición normal del mortero, la fluidez del mortero se puede ajustar cambiando el contenido de éter de celulosa.

Con el aumento del contenido de éter de celulosa. La fluidez del mortero disminuye gradualmente. Cuando la dosificación es del 0,06%, la fluidez del mortero disminuye en más de un 8%, y cuando la dosificación es del 0,08%, la fluidez disminuye en más del 13,5%. Al mismo tiempo, con la extensión de la edad, la dosis alta indica que la cantidad de éter de celulosa debe controlarse dentro de un cierto rango; una dosis demasiado alta traerá efectos negativos sobre la fluidez del mortero. El agua y el cemento en el mortero forman la lechada limpia para llenar el espacio de arena y envuelven la arena para desempeñar un papel lubricante, de modo que el mortero tenga cierta fluidez. Con la introducción de éter de celulosa, el contenido de agua libre en el sistema se reduce relativamente y se reduce la capa de revestimiento sobre la pared exterior de arena, reduciendo así el flujo de mortero. Debido al requisito de un mortero autonivelante con alta fluidez, la cantidad de éter de celulosa debe controlarse en un rango razonable.

2.2 Retención de agua

La retención de agua del mortero es un índice importante para medir la estabilidad de los componentes en mortero de cemento recién mezclado. Agregar una cantidad adecuada de éter de celulosa puede mejorar la retención de agua del mortero. Para que la reacción de hidratación del material cementante sea completa, una cantidad razonable de éter de celulosa puede mantener el agua en el mortero durante mucho tiempo para garantizar que la reacción de hidratación del material cementante se pueda llevar a cabo por completo.

El éter de celulosa se puede utilizar como agente retenedor de agua porque los átomos de oxígeno en los enlaces hidroxilo y éter están asociados con moléculas de agua para formar enlaces de hidrógeno, lo que hace que el agua libre se convierta en agua combinada. Puede verse a partir de la relación entre el contenido de éter de celulosa y la tasa de retención de agua del mortero que la tasa de retención de agua del mortero aumenta con el aumento del contenido de éter de celulosa. El efecto de retención de agua del éter de celulosa puede evitar que el sustrato absorba demasiada agua y demasiado rápido, y evitar la evaporación del agua, asegurando así que el ambiente de la lechada proporcione suficiente agua para la hidratación del cemento. También hay estudios que demuestran que además de la cantidad de éter de celulosa, su viscosidad (peso molecular) también tiene un mayor impacto en la retención de agua del mortero, a mayor viscosidad, mejor será la retención de agua. El éter de celulosa con una viscosidad de 400 MPa·S se utiliza generalmente para morteros autonivelantes, lo que puede mejorar el rendimiento nivelador del mortero y mejorar la compacidad del mortero. Cuando la viscosidad supera los 40000 MPa·S, el rendimiento de retención de agua ya no mejora significativamente y no es adecuado para mortero autonivelante.

En este estudio se tomaron muestras de mortero con éter de celulosa y mortero sin éter de celulosa. Parte de las muestras eran muestras de edad 3D, y la otra parte de las muestras de edad 3D se curaron estándar durante 28 días, y luego se probó mediante SEM la formación de productos de hidratación del cemento en las muestras.

Los productos de hidratación del cemento en la muestra en blanco de la muestra de mortero a 3d de edad son mayores que los de la muestra con éter de celulosa, y a 28d de edad, los productos de hidratación en la muestra con éter de celulosa son mucho mayores que los de la muestra en blanco. La hidratación temprana del agua se retrasa porque hay una capa de película compleja formada por éter de celulosa en la superficie de las partículas de cemento en la etapa inicial. Sin embargo, con la edad, el proceso de hidratación avanza lentamente. En este momento, la retención de agua del éter de celulosa en la suspensión hace que haya suficiente agua en la suspensión para satisfacer la demanda de la reacción de hidratación, lo que favorece el progreso completo de la reacción de hidratación. Por lo tanto, hay más productos de hidratación en la suspensión en la etapa posterior. Relativamente hablando, hay más agua libre en la muestra en blanco, lo que puede satisfacer el agua requerida por la reacción temprana del cemento. Sin embargo, con el progreso del proceso de hidratación, parte del agua de la muestra se consume en la reacción de hidratación temprana y la otra parte se pierde por evaporación, lo que resulta en una cantidad insuficiente de agua en la suspensión posterior. Por lo tanto, los productos de hidratación 3D en la muestra en blanco son relativamente más. La cantidad de productos de hidratación es mucho menor que la cantidad de productos de hidratación en la muestra que contiene éter de celulosa. Por lo tanto, desde la perspectiva de los productos de hidratación, se explica nuevamente que agregar una cantidad apropiada de éter de celulosa al mortero puede mejorar la retención de agua de la lechada.

2.3 Tiempo de fraguado

El éter de celulosa tiene cierto efecto retardante sobre el mortero, con el aumento del contenido de éter de celulosa. A continuación se prolonga el tiempo de fraguado del mortero. El efecto retardante del éter de celulosa está directamente relacionado con sus características estructurales. El éter de celulosa tiene una estructura de anillo de glucosa deshidratada, que puede formar una puerta del complejo molecular de calcio y azúcar con iones de calcio en la solución de hidratación del cemento, reducir la concentración de iones de calcio en el período de inducción de la hidratación del cemento, prevenir la formación y precipitación de Ca(OH)2 y sal de calcio. cristales, para retrasar el proceso de hidratación del cemento. El efecto retardante del éter de celulosa sobre la lechada de cemento depende principalmente del grado de sustitución del alquilo y tiene poca relación con su peso molecular. Cuanto menor sea el grado de sustitución del alquilo, mayor será el contenido de hidroxilo y más evidente será el efecto retardante. L. Semitz et al. Creía que las moléculas de éter de celulosa se adsorbían principalmente en productos de hidratación como C — S — H y Ca (OH) 2, y rara vez se adsorbían en minerales originales del clinker. Combinado con el análisis SEM del proceso de hidratación del cemento, se encuentra que el éter de celulosa tiene cierto efecto retardante, y cuanto mayor es el contenido de éter de celulosa, más obvio es el efecto retardador de la capa de película compleja sobre la hidratación temprana del cemento, por lo tanto, el más evidente el efecto retardante.

2.4 Resistencia a la flexión y resistencia a la compresión.

Generalmente, la resistencia es uno de los índices de evaluación importantes del efecto de curado de las mezclas de materiales cementosos a base de cemento. Además de un alto rendimiento de flujo, el mortero autonivelante también debe tener cierta resistencia a la compresión y a la flexión. En este estudio, se probaron la resistencia a la compresión y a la flexión a los 7 y 28 días de un mortero en bruto mezclado con éter de celulosa.

Con el aumento del contenido de éter de celulosa, la resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión del mortero se reducen en diferentes amplitudes, el contenido es pequeño, la influencia sobre la resistencia no es obvia, pero con un contenido de más del 0,02%, el crecimiento de la tasa de pérdida de resistencia es más obvio. Por lo tanto, en el uso de éter de celulosa para mejorar la retención de agua del mortero, pero también se tiene en cuenta el cambio de resistencia.

Causas de la disminución de la resistencia a la compresión y a la flexión del mortero. Se puede analizar desde los siguientes aspectos. En primer lugar, en el estudio no se utilizó cemento de resistencia temprana y de endurecimiento rápido. Cuando el mortero seco se mezcló con agua, algunas partículas de polvo de caucho de éter de celulosa se adsorbieron primero en la superficie de las partículas de cemento para formar una película de látex, lo que retrasó la hidratación del cemento y redujo la resistencia inicial de la matriz del mortero. En segundo lugar, para simular el entorno de trabajo de preparación del mortero autonivelante en el sitio, todas las muestras en el estudio no sufrieron vibraciones durante el proceso de preparación y moldeado, y se basaron en la nivelación por peso propio. Debido al fuerte rendimiento de retención de agua del éter de celulosa en el mortero, quedó una gran cantidad de poros en la matriz después del endurecimiento del mortero. El aumento de la porosidad del mortero también es una razón importante para la disminución de la resistencia a la compresión y a la flexión del mortero. Además, después de añadir éter de celulosa al mortero, aumenta el contenido de polímero flexible en los poros del mortero. Cuando se presiona la matriz, es difícil que el polímero flexible desempeñe un papel de soporte rígido, lo que también afecta el rendimiento de resistencia de la matriz hasta cierto punto.

2.5 Fuerza de unión

El éter de celulosa tiene un gran efecto sobre las propiedades adhesivas del mortero y se usa ampliamente en la investigación y preparación de morteros autonivelantes.

Cuando el contenido de éter de celulosa está entre 0,02% y 0,10%, la fuerza de unión del mortero obviamente mejora, y la fuerza de unión a los 28 días es mucho mayor que a los 7 días. El éter de celulosa forma una película de polímero cerrada entre las partículas de hidratación del cemento y el sistema de fase líquida, lo que promueve más agua en la película de polímero fuera de las partículas de cemento, lo que favorece la hidratación completa del cemento, a fin de mejorar la fuerza de unión de la pasta. después del endurecimiento. Al mismo tiempo, la cantidad adecuada de éter de celulosa mejora la plasticidad y flexibilidad del mortero, reduce la rigidez de la zona de transición entre el mortero y la interfaz del sustrato, reduce la tensión de deslizamiento entre la interfaz y mejora el efecto de unión entre el mortero y el sustrato en un cierto grado. Debido a la presencia de éter de celulosa en la lechada de cemento, se forma una zona de transición interfacial especial y una capa interfacial entre las partículas de mortero y los productos de hidratación. Esta capa interfacial hace que la zona de transición interfacial sea más flexible y menos rígida, de modo que el mortero tenga una fuerte fuerza de unión.

3. Conclusión y discusión

El éter de celulosa puede mejorar la retención de agua del mortero autonivelante. Con el aumento de la cantidad de éter de celulosa, la retención de agua del mortero aumenta gradualmente y la fluidez del mortero y el tiempo de fraguado se reducen hasta cierto punto. Una retención de agua demasiado alta aumentará la porosidad de la lechada endurecida, lo que puede hacer que la resistencia a la compresión y a la flexión del mortero endurecido tenga una pérdida obvia. En el estudio, la potencia disminuyó significativamente cuando la dosis estaba entre 0,02% y 0,04%, y cuanto mayor era la cantidad de éter de celulosa, más evidente era el efecto retardante. Por lo tanto, cuando se utiliza éter de celulosa, también es necesario tener en cuenta detenidamente las propiedades mecánicas del mortero autonivelante, la selección razonable de la dosis y el efecto sinérgico entre este y otros materiales químicos.

El uso de éter de celulosa puede reducir la resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión de la lechada de cemento y mejorar la resistencia de unión del mortero. Análisis de las razones del cambio de resistencia, causado principalmente por el cambio de microproductos y estructura, por un lado, las partículas de polvo de caucho de éter de celulosa adsorbidas por primera vez en la superficie de las partículas de cemento, la formación de una película de látex, retrasan la hidratación de cemento, que provocará la pérdida de la resistencia temprana de la lechada; Por otro lado, debido al efecto de formación de película y al efecto de retención de agua, favorece la hidratación completa del cemento y mejora la resistencia de la unión. El autor cree que estos dos tipos de cambios de fuerza existen principalmente en el límite del período de fraguado, y el avance y retraso de este límite puede ser el punto crítico que causa la magnitud de los dos tipos de fuerza. Un estudio más profundo y sistemático de este punto crítico permitirá una mejor regulación y análisis del proceso de hidratación del material cementado en lechada. Es útil ajustar la cantidad de éter de celulosa y el tiempo de curado de acuerdo con la demanda de las propiedades mecánicas del mortero, para mejorar el rendimiento del mortero.