Efecto del éter de hidroxipropilmetilcelulosa sobre las propiedades del mortero de cemento proyectado a máquina

El éter de celulosa es un aditivo esencial en el mortero granallado. Se estudiaron los efectos de cuatro viscosidades diferentes de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) sobre la retención de agua, la densidad, el contenido de aire, las propiedades mecánicas y la distribución del tamaño de los poros del mortero granallado. Los estudios han demostrado que: HPMC puede mejorar significativamente el rendimiento de retención de agua del mortero, y la tasa de retención de agua puede exceder el 90 % cuando la cantidad de HPMC es del 0,15 %. Lo más obvio; el contenido de aire del mortero aumenta con el aumento del contenido de HPMC: HPMC obviamente reducirá las propiedades mecánicas del mortero de cemento, pero aumentará la relación de plegado del mortero; El tamaño de los poros del mortero aumentará significativamente después de agregar HPMC. La proporción de agujeros dañinos y múltiples agujeros dañinos aumentó significativamente.

Palabras clave: mortero; éter de hidroxipropilmetilcelulosa; retención de agua; distribución del tamaño de los poros

0. Prólogo

En los últimos años, con el continuo avance de la industria y la mejora de la tecnología, mediante la introducción y mejora de máquinas proyectadoras de mortero extranjeras, la tecnología de proyección y enlucido mecánico se ha desarrollado enormemente en nuestro país. El mortero de proyección mecánica se diferencia del mortero ordinario, que requiere un alto rendimiento de retención de agua, una fluidez adecuada y un cierto rendimiento anti-descuelgue. Por lo general, se añade éter de celulosa al mortero, entre los cuales el éter simple de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es el más utilizado. Las principales funciones del HPMC en mortero son: excelente capacidad de retención de agua, espesante y viscosificante y ajuste reológico. Sin embargo, no se pueden ignorar las deficiencias del HPMC. HPMC tiene un efecto incorporador de aire, lo que provocará más defectos internos y reducirá gravemente las propiedades mecánicas del mortero. Este artículo estudia la influencia de HPMC en la tasa de retención de agua, densidad, contenido de aire y propiedades mecánicas del mortero desde el aspecto macroscópico, y estudia la influencia de HPMC en la estructura de poros del mortero desde el aspecto microscópico.

1. Prueba

1.1 Materias primas

Cemento: disponible comercialmente P·cemento O42.5, sus resistencias a flexión y compresión 28d son 6,9 y 48,2 MPa respectivamente; arena: arena fina de río Chengde, malla 40-100; Éter de celulosa: alcohol hidroxipropílico producido por una empresa en Hebei Éter de metilcelulosa, polvo blanco, viscosidad nominal 40, 100, 150, 200 Pa.·S: Agua: agua limpia del grifo.

1.2 Método de prueba

Según JGJ/T 105-2011 “Regulaciones de construcción para pulverización y enlucido mecánico”, la consistencia del mortero es de 80 a 120 mm y la tasa de retención de agua es superior al 90%. En esta prueba, la proporción cal-arena se establece en 1:5, la consistencia se controla a (93±2) mm, y se mezcla externamente el éter de celulosa, y se calcula su dosificación según la masa de cemento. Las propiedades básicas del mortero, como la densidad húmeda, el contenido de aire, la tasa de retención de agua y la consistencia, se prueban con referencia a JGJ 70-2009 "Métodos de prueba para propiedades básicas del mortero de construcción", y el contenido de aire se prueba y calcula de acuerdo con el método de densidad. Las pruebas de preparación y resistencia a la flexión y compresión de las muestras se llevaron a cabo con referencia a GB/T 17671-1999 “Métodos para probar la resistencia de la arena de mortero de cemento (método ISO)”. El tamaño de los poros se probó mediante porosimetría de mercurio. El modelo del porosímetro de mercurio fue AUTOPORE 9500 y el rango de medición fue de 5,5 nm a 360μmetro. Se realizaron un total de 4 series de pruebas. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (los números son A, B, C, D).

2. Resultados y análisis

2.1 Efecto de HPMC sobre la tasa de retención de agua del mortero de cemento

La retención de agua se refiere a la capacidad del mortero para retener agua. En el mortero pulverizado a máquina, la adición de éter de celulosa puede mantener eficazmente la humedad, reducir la tasa de sangrado y cumplir con los requisitos de hidratación suficiente de los materiales a base de cemento.

Del efecto de la HPMC sobre la tasa de retención de agua del mortero, se puede ver que con el aumento del contenido de HPMC, la tasa de retención de agua del mortero aumenta gradualmente. Las curvas de éteres de celulosa con viscosidades de 100, 150 y 200 Pa.·s son básicamente los mismos. Cuando el contenido es del 0,05% al ​​0,15%, la tasa de retención de agua aumenta linealmente. Cuando el contenido es del 0,15%, la tasa de retención de agua es superior al 93%.．Después del 20%, la tendencia creciente de retención de agua se vuelve plana, lo que indica que la cantidad de HPMC está cerca de la saturación. La curva de influencia de la cantidad de HPMC con una viscosidad de 40 Pa.·s en la tasa de retención de agua es aproximadamente una línea recta. Cuando la cantidad es superior al 0,15%, la tasa de retención de agua del mortero es significativamente menor que la de los otros tres tipos de HPMC con la misma cantidad de viscosidad. Generalmente se cree que el mecanismo de retención de agua del éter de celulosa es: el grupo hidroxilo de la molécula de éter de celulosa y el átomo de oxígeno del enlace éter se asociarán con la molécula de agua para formar un enlace de hidrógeno, de modo que el agua libre se convierta en agua unida. , desempeñando así un buen efecto de retención de agua; También se cree que la interdifusión entre las moléculas de agua y las cadenas moleculares de éter de celulosa permite que las moléculas de agua entren en el interior de las cadenas macromoleculares de éter de celulosa y estén sujetas a fuertes fuerzas de unión, mejorando así la retención de agua de la lechada de cemento. La excelente retención de agua puede mantener el mortero homogéneo, no fácil de segregar y obtener un buen rendimiento de mezclado, al tiempo que reduce el desgaste mecánico y aumenta la vida útil de la máquina pulverizadora de mortero.

2.2 El efecto de HPMC sobre la densidad y el contenido de aire del mortero de cemento.

De la influencia de diferentes viscosidades y dosis de HPMC en la densidad del mortero, se puede ver que cuando la dosis de HPMC es 0-0,20%, la densidad del mortero disminuye drásticamente con el aumento de la dosis de HPMC, de 2050 kg/m³ a aproximadamente 1650 kg/m³ , disminuyó aproximadamente un 20%; después de que el contenido de HPMC supera el 0,20 %, la disminución de la densidad tiende a ser uniforme. Comparando los cuatro tipos de HPMC con diferentes viscosidades, se puede ver que cuanto mayor es la viscosidad, menor es la densidad del mortero; Las curvas de densidad de los morteros con viscosidades mixtas de 150 y 200 Pa s HPMC básicamente se superponen, lo que indica que a medida que la viscosidad de HPMC continúa aumentando, la densidad del mortero ya no disminuye.

De la influencia de diferentes viscosidades y dosis de HPMC sobre el contenido de aire del mortero, se puede ver que el cambio en el contenido de aire del mortero es opuesto al de la densidad del mortero. El volumen de aire casi aumenta en línea recta; cuando el contenido de HPMC excede el 0,20%, el contenido de aire apenas cambia, lo que indica que el efecto incorporador de aire del mortero está cerca de la saturación. El efecto incorporador de aire de HPMC con viscosidad de 150 y 200 Pa.·s es mayor que el de HPMC con viscosidad de 40 y 100 Pa·s.

El efecto incorporador de aire del éter de celulosa está determinado principalmente por su estructura molecular. El éter de celulosa tiene grupos hidrófilos (hidroxilo, grupos éter) y grupos hidrófobos (grupos metilo, anillos de glucosa) y es un tensioactivo. , tiene actividad superficial, por lo que tiene un efecto incorporador de aire. Por un lado, el gas introducido puede actuar como un cojinete de bolas en el mortero, mejorar el rendimiento de trabajo del mortero, aumentar el volumen y aumentar el rendimiento, lo que resulta beneficioso para el fabricante. Pero, por otro lado, el efecto incorporador de aire aumenta el contenido de aire del mortero y la porosidad después del endurecimiento, lo que resulta en un aumento de los poros nocivos y reduce en gran medida las propiedades mecánicas. Aunque HPMC tiene un cierto efecto inclusor de aire, no puede reemplazar al agente inclusor de aire. Además, cuando se utilizan HPMC y un agente inclusor de aire al mismo tiempo, el agente inclusor de aire puede fallar.

2.3 Efecto de HPMC sobre las propiedades mecánicas del mortero de cemento.

A partir de la resistencia a la flexión 28d y la resistencia a la compresión 28d, se puede ver que cuando la cantidad de HPMC es solo del 0,05%, la resistencia a la flexión del mortero disminuye significativamente, que es aproximadamente un 25% menor que la de la muestra en blanco sin HPMC, y la resistencia a la compresión solo puede alcanzar el 65% de la muestra en blanco. 80%. Cuando el contenido de HPMC excede el 0,20%, el grado de disminución de la resistencia a la flexión y a la compresión del mortero no es evidente. La viscosidad del HPMC tiene poco efecto sobre las propiedades mecánicas del mortero. HPMC introduce muchas pequeñas burbujas de aire y el efecto de incorporación de aire en el mortero aumenta la porosidad interna y los poros dañinos del mortero, lo que resulta en una disminución significativa de la resistencia a la compresión y a la flexión. Otra razón para la disminución de la resistencia del mortero es el efecto de retención de agua del éter de celulosa, que retiene el agua en el mortero endurecido, y la gran relación agua-aglutinante conduce a una disminución en la resistencia del bloque de prueba. Para el mortero de construcción mecánica, aunque el éter de celulosa puede aumentar significativamente la tasa de retención de agua del mortero y mejorar su trabajabilidad, si la cantidad es demasiado grande, afectará seriamente las propiedades mecánicas del mortero, por lo que la relación entre los dos debe sopesarse razonablemente.

A partir de la relación de plegado de 28 días, se puede ver que con el aumento del contenido de HPMC, la relación de plegado general del mortero muestra una tendencia creciente, que es básicamente una relación lineal. Esto se debe a que el éter de celulosa añadido introduce una gran cantidad de burbujas de aire, provocando más defectos en el interior del mortero, dando como resultado una fuerte disminución de la resistencia a la compresión del mortero, y aunque la resistencia a la flexión también disminuye en cierta medida; pero el éter de celulosa puede mejorar la flexibilidad del mortero y resistir. La resistencia al plegado es favorable, lo que ralentiza la velocidad de disminución. Considerando de manera integral, el efecto combinado de los dos da como resultado un aumento en la relación de plegado.

2.4 Efecto de HPMC sobre el tamaño de poro del mortero

Las curvas de distribución del tamaño de poro de los cuatro grupos de muestras A, B, C y D se midieron mediante porosimetría de intrusión de mercurio.

Según la curva de distribución del tamaño de los poros, los datos de distribución del tamaño de los poros y varios parámetros estadísticos de las muestras de AD, la HPMC tiene una gran influencia en la estructura de los poros del mortero de cemento:

(1) Después de agregar HPMC, el tamaño de los poros del mortero de cemento aumenta significativamente. En la curva de distribución del tamaño de poro, el área de la imagen se mueve hacia la derecha y el valor de poro correspondiente al valor máximo aumenta. Además, a partir de los datos estadísticos de la distribución del tamaño de los poros y el tamaño medio de los poros en los resultados de las pruebas de diversos parámetros estadísticos, se puede observar que el tamaño medio de los poros del mortero de cemento después de agregar HPMC es significativamente mayor que el de la muestra en blanco, y en la muestra con una dosis del 0,3%, el valor de apertura es 2 órdenes de magnitud mayor que el de la muestra en blanco.

(2) Wu Zhongwei et al. dividió los poros del hormigón en cuatro tipos, que son poros inofensivos (≤20 nm), pocos poros dañinos (20–100 nm), poros dañinos (100–200 nm) y muchos poros dañinos (≥200 nm). 200 nm). A partir de los datos estadísticos de distribución del tamaño de los poros y los resultados de las pruebas de varios parámetros estadísticos, se puede ver que la cantidad de poros inofensivos o menos dañinos se reduce significativamente, y la cantidad de poros dañinos o más dañinos aumenta después de agregar HPMC. Los poros inofensivos o menos dañinos de la muestra sin HPMC son aproximadamente el 49,4%, y los poros inofensivos o menos dañinos se reducen significativamente después de agregar HPMC. Tomando como ejemplo la dosis del 0,1%, los poros inofensivos o menos dañinos se reducen en aproximadamente un 45%. , el número de poros dañinos es mayor que 10μm aumentó aproximadamente 9 veces.

3) El diámetro medio de poro, el diámetro medio de poro, el volumen de poro específico y el área de superficie específica no siguen una regla de cambio muy estricta con el aumento del contenido de HPMC, lo que puede estar relacionado con la gran dispersión de la selección de muestras en la prueba de inyección de mercurio. Pero en general, el diámetro medio de los poros, el diámetro medio de los poros y el volumen de poros específico de la muestra mezclada con HPMC tienden a aumentar en comparación con la muestra en blanco, mientras que el área de superficie específica disminuye.

3. Conclusión

(1) La tasa de retención de agua del mortero aumenta con el aumento del contenido de HPMC. Las curvas del éter de celulosa con viscosidades de 100, 150 y 200 Pa.·S son básicamente iguales y la tasa de retención de agua es superior al 93% cuando el contenido es del 0,15%. Cuando el contenido de 40 Pa·Si el éter de celulosa es superior al 0,15%, la tasa de retención de agua es menor que la de los otros tres tipos de HPMC de viscosidad.

(2) La densidad del mortero disminuye gradualmente con el aumento del contenido de HPMC y el contenido es del 0,05%. La disminución de densidad es la más evidente: 0,20%, alrededor del 20%; cuando el contenido supera el 0,20%, la densidad apenas cambia; El contenido de aire del mortero aumenta con el aumento del contenido de HPMC.

(3) El aumento del contenido de HPMC obviamente reducirá las propiedades mecánicas del mortero de cemento, pero la relación de plegado correspondiente del mortero aumentará y la flexibilidad del mortero mejorará.

(4) Después de agregar HPMC, el tamaño de los poros del mortero aumenta significativamente y la proporción de poros dañinos y múltiples poros dañinos aumenta significativamente. La muestra con un contenido de HPMC del 0,1% se redujo aproximadamente un 45% en comparación con la muestra en blanco sin poros o con menos poros dañinos, y el número de poros más dañinos mayor a 10.μm aumentó aproximadamente 9 veces.