اتر سلولزی روی ملات خود تراز

اثرات ازهیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتردر مورد سیالیت، احتباس آب و استحکام اتصال ملات خود تراز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که HPMC می تواند به طور موثری حفظ آب ملات خود تراز را بهبود بخشد و قوام ملات را کاهش دهد. معرفی HPMC می تواند استحکام اتصال ملات را بهبود بخشد، اما مقاومت فشاری، مقاومت خمشی و سیالیت کاهش می یابد. تست کنتراست SEM بر روی نمونه ها انجام شد و اثر HPMC بر اثر کند کنندگی، اثر احتباس آب و مقاومت ملات از سیر هیدراتاسیون سیمان در روزهای 3 و 28 بیشتر توضیح داده شد.

کلمات کلیدی:ملات خود تراز؛ سلولز اتر؛ سیالیت؛ احتباس آب

0. مقدمه

ملات خود تراز می تواند با تکیه بر وزن خود پایه ای مسطح، صاف و مستحکم بر روی بستر ایجاد کند تا مواد دیگر را بچسباند یا به هم بچسباند و می تواند منطقه وسیعی از ساخت و ساز با راندمان بالا را انجام دهد، بنابراین نقدینگی بالا امری ضروری است. ویژگی بسیار مهم ملات خود تراز. به خصوص به عنوان یک حجم بزرگ، تقویت شده متراکم یا شکاف کمتر از 10 میلی متر پس انداز یا تقویت کننده استفاده از مواد تزریق. ملات خود تراز کننده علاوه بر سیالیت خوب، باید دارای خاصیت احتباس آب و استحکام باندی باشد، پدیده جداسازی خونریزی نداشته باشد و دارای ویژگی های افزایش دما و آدیاباتیک باشد.

به طور کلی، ملات خود تراز نیاز به سیالیت خوبی دارد، اما سیالیت واقعی دوغاب سیمان معمولاً تنها 10 تا 12 سانتی متر است. ملات خود تراز می تواند خود متراکم باشد و زمان گیرش اولیه طولانی و زمان گیرش نهایی کوتاه است. اتر سلولزی یکی از مواد افزودنی اصلی ملات آماده است، اگرچه مقدار افزودنی آن بسیار کم است، اما می تواند عملکرد ملات را به طور قابل توجهی بهبود بخشد، می تواند قوام ملات، عملکرد کاری، عملکرد چسبندگی و عملکرد حفظ آب را بهبود بخشد. نقش بسیار مهمی در زمینه ملات آماده.

1. مواد اولیه و روش تحقیق

1.1 مواد اولیه

(1) سیمان معمولی P·O 42.5 درجه.

(2) مواد شن و ماسه: شن و ماسه دریا شسته شده Xiamen، اندازه ذرات 0.3 ~ 0.6 میلی متر است، محتوای آب 1٪ ~ 2٪، خشک کردن مصنوعی است.

(3) سلولز اتر: هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر محصول هیدروکسیل است که به ترتیب با متوکسی و هیدروکسی پروپیل با ویسکوزیته 300mpa·s جایگزین شده است. در حال حاضر، بیشتر اتر سلولز مورد استفاده هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر و هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر است.

(4) فوق روان کننده: فوق روان کننده پلی کربوکسیلیک اسید.

(5) پودر لاتکس قابل پخش مجدد: سری HW5115 تولید شده توسط Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. یک پودر لاتکس قابل پخش مجدد است که توسط VAC/VeoVa کوپلیمر شده است.

1.2 روش های تست

این آزمایش مطابق با استاندارد صنعتی JC/T 985-2005 "ملات خود تراز بر پایه سیمان برای استفاده در زمین" انجام شد. زمان گیرش با مراجعه به قوام و زمان گیرش استاندارد خمیر سیمان JC/T 727 تعیین شد. آزمون شکل دهی، خمشی و مقاومت فشاری نمونه ملات خود تراز به GB/T 17671 مراجعه می کند. روش تست استحکام باند: بلوک آزمایش ملات 80mmx80mmx20mm از قبل آماده شده است و عمر آن بیش از 28 روز است. سطح زبر می شود و آب اشباع روی سطح پس از 10 دقیقه خیس شدن پاک می شود. قطعه آزمایش ملات بر روی سطح صیقلی شده به ابعاد 40mmx40mmx10mm ریخته می شود. استحکام باند در سن طراحی آزمایش می شود.

برای تجزیه و تحلیل مورفولوژی مواد سیمانی شده در دوغاب از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. در تحقیق روش اختلاط کلیه مواد پودری بدین صورت است که ابتدا مواد پودری هر جزء به طور یکنواخت مخلوط شده و سپس برای اختلاط یکنواخت به آب پیشنهادی اضافه می شود. اثر اتر سلولز بر روی ملات خود تراز با آزمون های استحکام، احتباس آب، سیالیت و میکروسکوپی SEM مورد بررسی قرار گرفت.

2. نتایج و تجزیه و تحلیل

2.1 تحرک

اتر سلولزی تأثیر مهمی بر حفظ آب، قوام و عملکرد ساخت ملات خود تسطیح دارد. به خصوص به عنوان ملات خود تراز، سیالیت یکی از شاخص های اصلی برای ارزیابی عملکرد ملات خود تراز است. با فرض اطمینان از ترکیب طبیعی ملات، سیالیت ملات را می توان با تغییر محتوای اتر سلولز تنظیم کرد.

با افزایش محتوای اتر سلولز. سیالیت ملات به تدریج کاهش می یابد. هنگامی که دوز 0.06٪ باشد، سیالیت ملات بیش از 8٪ کاهش می یابد و زمانی که دوز 0.08٪ باشد، سیالیت بیش از 13.5٪ کاهش می یابد. در عین حال، با افزایش سن، دوز بالا نشان می دهد که مقدار اتر سلولز باید در محدوده خاصی کنترل شود، دوز بیش از حد اثرات منفی بر سیالیت ملات خواهد داشت. آب و سیمان موجود در ملات دوغاب تمیز را تشکیل می دهند تا شکاف ماسه را پر کند و به دور ماسه می پیچد تا نقش روان کنندگی داشته باشد تا ملات سیالیت خاصی داشته باشد. با معرفی اتر سلولز، محتوای آب آزاد در سیستم نسبتاً کاهش می یابد و لایه پوششی روی دیواره بیرونی ماسه کاهش می یابد و در نتیجه جریان ملات کاهش می یابد. با توجه به نیاز ملات خود تراز با سیالیت بالا، مقدار اتر سلولز باید در محدوده معقولی کنترل شود.

2.2 احتباس آب

احتباس آب ملات یک شاخص مهم برای اندازه گیری پایداری اجزاء در ملات سیمانی تازه مخلوط شده است. افزودن مقدار مناسب اتر سلولز می تواند حفظ آب ملات را بهبود بخشد. برای اینکه واکنش هیدراتاسیون مواد سیمانی به طور کامل انجام شود، مقدار معقولی از اتر سلولز می تواند آب را برای مدت طولانی در ملات نگه دارد تا اطمینان حاصل شود که واکنش هیدراتاسیون مواد سیمانی می تواند به طور کامل انجام شود.

اتر سلولز را می توان به عنوان یک عامل نگهدارنده آب استفاده کرد زیرا اتم های اکسیژن روی پیوندهای هیدروکسیل و اتر با مولکول های آب در ارتباط هستند تا پیوندهای هیدروژنی تشکیل دهند و آب آزاد را به آب ترکیبی تبدیل کنند. از رابطه بین محتوای اتر سلولز و میزان نگهداری آب ملات می توان دریافت که با افزایش محتوای اتر سلولز، میزان نگهداری آب ملات افزایش می یابد. اثر حفظ آب اتر سلولز می تواند از جذب آب بیش از حد و خیلی سریع زیرلایه جلوگیری کند و از تبخیر آب جلوگیری کند، بنابراین اطمینان حاصل می شود که محیط دوغاب آب کافی برای هیدراتاسیون سیمان را فراهم می کند. همچنین مطالعاتی وجود دارد که نشان می دهد علاوه بر میزان اتر سلولز، ویسکوزیته (وزن مولکولی) آن نیز تأثیر بیشتری بر حفظ آب ملات دارد، هر چه ویسکوزیته بیشتر باشد، احتباس آب بهتر است. اتر سلولزی با ویسکوزیته 400 MPa·S عموماً برای ملات خود تراز کننده استفاده می شود که می تواند عملکرد تسطیح ملات را بهبود بخشد و تراکم ملات را بهبود بخشد. هنگامی که ویسکوزیته از 40000 MPa·S تجاوز کند، عملکرد حفظ آب دیگر به طور قابل توجهی بهبود نمی یابد و برای ملات خود تراز مناسب نیست.

در این مطالعه نمونه هایی از ملات با اتر سلولز و ملات بدون اتر سلولز تهیه شد. بخشی از نمونه‌ها نمونه‌های سن سه بعدی بودند و بخشی دیگر از نمونه‌های سن سه بعدی به‌مدت 28 روز پخت استاندارد شدند و سپس تشکیل محصولات هیدراتاسیون سیمان در نمونه‌ها توسط SEM مورد آزمایش قرار گرفت.

محصولات هیدراتاسیون سیمان در نمونه سفید نمونه ملات در سن 3 بعدی بیشتر از نمونه با اتر سلولز است و در سن 28 روزگی محصولات هیدراتاسیون در نمونه با اتر سلولز به مراتب بیشتر از نمونه بلانک است. هیدراتاسیون اولیه آب به تأخیر می افتد زیرا یک لایه لایه پیچیده ای وجود دارد که توسط اتر سلولز بر روی سطح ذرات سیمان در مراحل اولیه تشکیل شده است. با این حال، با افزایش سن، فرآیند هیدراتاسیون به کندی پیش می رود. در این زمان، احتباس آب اتر سلولز بر روی دوغاب باعث می شود که آب کافی در دوغاب برای پاسخگویی به نیاز واکنش هیدراتاسیون وجود داشته باشد، که منجر به پیشرفت کامل واکنش هیدراتاسیون می شود. بنابراین، در مراحل بعدی محصولات هیدراتاسیون بیشتری در دوغاب وجود دارد. به طور نسبی، آب آزاد بیشتری در نمونه خالی وجود دارد که می تواند آب مورد نیاز واکنش سیمان اولیه را تامین کند. اما با پیشرفت فرآیند هیدراتاسیون، بخشی از آب نمونه با واکنش هیدراتاسیون اولیه مصرف می شود و بخشی دیگر در اثر تبخیر از بین می رود و در نتیجه آب کافی در دوغاب بعدی وجود ندارد. بنابراین، محصولات هیدراتاسیون سه بعدی در نمونه خالی نسبتاً بیشتر است. مقدار محصولات هیدراتاسیون بسیار کمتر از مقدار محصولات هیدراتاسیون در نمونه حاوی اتر سلولز است. بنابراین، از دیدگاه محصولات هیدراتاسیون، مجدداً توضیح داده می شود که افزودن مقدار مناسب اتر سلولز به ملات می تواند در واقع حفظ آب دوغاب را بهبود بخشد.

2.3 تنظیم زمان

اتر سلولزی با افزایش محتوای اتر سلولز، اثر کند کنندگی خاصی بر ملات دارد. سپس زمان گیرش ملات طولانی می شود. اثر کند کنندگی اتر سلولز ارتباط مستقیمی با ویژگی های ساختاری آن دارد. اتر سلولز دارای ساختار حلقه گلوکز دهیدراته است که می تواند دروازه کمپلکس مولکولی کلسیم قند را با یون های کلسیم در محلول هیدراتاسیون سیمان تشکیل دهد، غلظت یون های کلسیم را در دوره القای هیدراتاسیون سیمان کاهش دهد، از تشکیل و رسوب Ca(OH)2 و نمک کلسیم جلوگیری کند. کریستال ها، به طوری که فرآیند هیدراتاسیون سیمان را به تاخیر می اندازد. اثر کند کنندگی اتر سلولز بر دوغاب سیمان عمدتاً به درجه جایگزینی آلکیل بستگی دارد و ارتباط کمی با وزن مولکولی آن دارد. هر چه درجه جانشینی آلکیل کمتر باشد، محتوای هیدروکسیل بیشتر باشد، اثر کند کنندگی آشکارتر است. L. Semitz و همکاران. اعتقاد بر این بود که مولکول‌های اتر سلولز عمدتاً روی محصولات هیدراتاسیون مانند C-S-H و Ca(OH)2 جذب می‌شوند و به ندرت روی مواد معدنی اصلی کلینکر جذب می‌شوند. همراه با تجزیه و تحلیل SEM فرآیند هیدراتاسیون سیمان، مشخص شد که اتر سلولز دارای اثر کند کنندگی خاصی است و هر چه محتوای اتر سلولز بیشتر باشد، اثر کند کنندگی لایه فیلم پیچیده بر هیدراتاسیون اولیه سیمان آشکارتر است، بنابراین، آشکارتر اثر کند کنندگی.

2.4 استحکام خمشی و مقاومت فشاری

به طور کلی، استحکام یکی از شاخص‌های مهم ارزیابی اثر پخت مخلوط‌ها از مواد سیمانی پایه سیمانی است. ملات خود تراز علاوه بر عملکرد جریان بالا، باید دارای مقاومت فشاری و مقاومت خمشی خاصی نیز باشد. در این مطالعه، مقاومت فشاری و مقاومت خمشی 7 و 28 روزه ملات سفید مخلوط با اتر سلولز مورد آزمایش قرار گرفت.

با افزایش محتوای اتر سلولز، مقاومت فشاری ملات و مقاومت خمشی در دامنه‌های مختلف کاهش می‌یابد، محتوا کم است، تأثیر بر استحکام آشکار نیست، اما با محتوای بیش از 0.02 درصد، رشد نرخ کاهش مقاومت آشکارتر است. بنابراین، در استفاده از اتر سلولز برای بهبود حفظ آب ملات، بلکه تغییر قدرت را نیز در نظر بگیرید.

علل کاهش مقاومت فشاری و خمشی ملات. از جنبه های زیر قابل تحلیل است. اول از همه، سیمان با استحکام زودرس و سخت شدن سریع در مطالعه مورد استفاده قرار نگرفت. هنگامی که ملات خشک با آب مخلوط شد، ابتدا مقداری ذرات پودر لاستیک اتر سلولز بر روی سطح ذرات سیمان جذب شد تا یک لایه لاتکس تشکیل شود که هیدراتاسیون سیمان را به تاخیر انداخت و استحکام اولیه ماتریس ملات را کاهش داد. ثانیاً به منظور شبیه سازی محیط کاری تهیه ملات خود تراز در محل، تمامی نمونه های مورد مطالعه در فرآیند آماده سازی و قالب گیری دچار لرزش نشدند و بر تسطیح خود وزنی تکیه کردند. به دلیل عملکرد احتباس آب قوی اتر سلولز در ملات، پس از سخت شدن ملات، تعداد زیادی منافذ در ماتریکس باقی ماندند. افزایش تخلخل در ملات نیز دلیل مهمی برای کاهش مقاومت فشاری و خمشی ملات است. علاوه بر این، پس از افزودن اتر سلولز به ملات، محتوای پلیمر انعطاف پذیر در منافذ ملات افزایش می یابد. هنگامی که ماتریس فشرده می شود، پلیمر انعطاف پذیر به سختی می تواند نقش حمایتی سفت و سخت را ایفا کند، که همچنین بر عملکرد استحکام ماتریس تا حدی تأثیر می گذارد.

2.5 استحکام پیوند

اتر سلولزی تاثیر زیادی بر خاصیت چسبندگی ملات دارد و در تحقیقات و تهیه ملات خود تراز کاربرد فراوانی دارد.

هنگامی که محتوای اتر سلولز بین 0.02٪ و 0.10٪ باشد، استحکام باند ملات به وضوح بهبود می یابد و استحکام باند در 28 روز بسیار بیشتر از 7 روز است. اتر سلولزی یک فیلم پلیمری بسته را بین ذرات هیدراتاسیون سیمان و سیستم فاز مایع تشکیل می دهد که باعث افزایش آب بیشتر در لایه پلیمری خارج از ذرات سیمان می شود که منجر به هیدراتاسیون کامل سیمان می شود تا استحکام باند خمیر را بهبود بخشد. پس از سخت شدن در عین حال، مقدار مناسب اتر سلولز باعث افزایش پلاستیسیته و انعطاف پذیری ملات، کاهش صلبیت ناحیه انتقال بین ملات و سطح مشترک، کاهش تنش لغزش بین سطح مشترک و افزایش اثر پیوند بین ملات و بستر می شود. درجه خاصی به دلیل وجود اتر سلولز در دوغاب سیمان، یک ناحیه انتقال سطحی ویژه و لایه سطحی بین ذرات ملات و محصولات هیدراتاسیون تشکیل می شود. این لایه سطحی باعث می شود که منطقه انتقال سطحی انعطاف پذیرتر و کمتر صلب باشد، به طوری که ملات دارای استحکام پیوند قوی است.

3. نتیجه گیری و بحث

اتر سلولزی می تواند احتباس آب ملات خود تراز شونده را بهبود بخشد. با افزایش مقدار اتر سلولز، احتباس آب ملات به تدریج افزایش می یابد و سیالیت ملات و زمان گیرش تا حدی کاهش می یابد. احتباس آب بیش از حد باعث افزایش تخلخل دوغاب سخت شده می شود که ممکن است مقاومت فشاری و خمشی ملات سخت شده را از دست بدهد. در این مطالعه، هنگامی که دوز بین 0.02٪ و 0.04٪ بود، قدرت به طور قابل توجهی کاهش یافت و هر چه مقدار اتر سلولز بیشتر باشد، اثر کند کنندگی آشکارتر می شود. بنابراین، هنگام استفاده از اتر سلولز، همچنین لازم است به طور جامع خواص مکانیکی ملات خود تراز، انتخاب معقول دوز و اثر هم افزایی بین آن و سایر مواد شیمیایی در نظر گرفته شود.

استفاده از اتر سلولز می تواند مقاومت فشاری و مقاومت خمشی دوغاب سیمان را کاهش دهد و استحکام پیوند ملات را بهبود بخشد. تجزیه و تحلیل دلایل تغییر استحکام، عمدتاً ناشی از تغییر میکرو محصولات و ساختار، از یک طرف، ذرات پودر لاستیک اتر سلولز ابتدا بر روی سطح ذرات سیمان جذب می شوند، تشکیل فیلم لاتکس، هیدراتاسیون را به تاخیر می اندازد. سیمان، که باعث از بین رفتن استحکام اولیه دوغاب می شود. از طرف دیگر، به دلیل اثر تشکیل فیلم و اثر حفظ آب، منجر به هیدراتاسیون کامل سیمان و بهبود استحکام باند می شود. نگارنده بر این باور است که این دو نوع تغییر قدرت عمدتاً در حد دوره گیرش وجود دارد و پیشروی و تأخیر این حد ممکن است نقطه بحرانی باشد که باعث بزرگی دو نوع استحکام می شود. مطالعه عمیق تر و سیستماتیک تر این نقطه بحرانی به تنظیم و تجزیه و تحلیل بهتر فرآیند هیدراتاسیون مواد سیمانی شده در دوغاب کمک می کند. تنظیم مقدار اتر سلولز و زمان پخت با توجه به تقاضای خواص مکانیکی ملات، به منظور بهبود عملکرد ملات مفید است.