Hydroksipropyylimetyyliselluloosaeetterin vaikutus koneruiskutetun sementtilaastin ominaisuuksiin

Selluloosaeetteri on välttämätön lisäaine konepuhalletussa laastissa. Tutkittiin neljän eri hydroksipropyylimetyyliselluloosan (HPMC) viskositeetin vaikutuksia konepuhalletun laastin vedenpidätykseen, tiheyteen, ilmapitoisuuteen, mekaanisiin ominaisuuksiin ja huokoskokojakaumaan. Tutkimukset ovat osoittaneet, että: HPMC voi merkittävästi parantaa laastin vedenpidätyskykyä, ja vedenpidätysaste voi ylittää 90 %, kun HPMC:n määrä on 0,15 %. Ilmeisin; laastin ilmapitoisuus kasvaa HPMC-pitoisuuden kasvaessa: HPMC selvästi heikentää sementtilaastin mekaanisia ominaisuuksia, mutta laastin taittosuhde kasvaa; laastin huokoskoko kasvaa merkittävästi HPMC:n lisäämisen jälkeen. Haitallisten reikien ja useiden haitallisten reikien osuus kasvoi merkittävästi.

Avainsanat: laasti; hydroksipropyylimetyyliselluloosaeetteri; vedenpidätys; huokoskoon jakautuminen

0. Esipuhe

Viime vuosina teollisuuden jatkuvan kehityksen ja tekniikan parantamisen myötä ulkomaisten laastinruiskutuskoneiden käyttöönoton ja parantamisen myötä mekaanisen ruiskutuksen ja rappauksen tekniikkaa on kehitetty maassamme suuresti. Mekaaninen ruiskulaasti eroaa tavallisesta laastista, joka vaatii korkeaa vedenpidätyskykyä, sopivaa juoksevuutta ja tiettyä painumisenestokykyä. Tavallisesti laastiin lisätään selluloosaeetteriä, joista eniten käytetty on hydroksipropyylimetyyliselluloosa Plain eetteri (HPMC). HPMC:n päätehtävät laastissa ovat: erinomainen vedenpidätyskyky, sakeutus ja viskositeetti sekä reologinen säätö. HPMC:n puutteita ei kuitenkaan voida jättää huomiotta. HPMC:llä on ilmaa sitova vaikutus, joka aiheuttaa enemmän sisäisiä vikoja ja heikentää vakavasti laastin mekaanisia ominaisuuksia. Tässä artikkelissa tutkitaan HPMC:n vaikutusta laastin vedenpidätysnopeuteen, tiheyteen, ilmapitoisuuteen ja mekaanisiin ominaisuuksiin makroskooppisesta näkökulmasta sekä HPMC:n vaikutusta laastin huokosrakenteeseen mikroskooppisesta näkökulmasta.

1. Testaa

1.1 Raaka-aineet

Sementti: kaupallisesti saatavilla P·O42.5 sementti, sen 28d taivutus- ja puristuslujuudet ovat 6,9 ja 48,2 MPa; hiekka: Chengde hieno jokihiekka, 40-100 mesh; selluloosaeetteri: Hebein yrityksen valmistama hydroksipropyylialkoholi Metyyliselluloosaeetteri, valkoinen jauhe, nimellisviskositeetti 40, 100, 150, 200 Pa·S: Vesi: puhdas vesijohtovesi.

1.2 Testausmenetelmä

JGJ/T 105-2011 "Mekaanisen ruiskutuksen ja rappauksen rakennusmääräykset" mukaan laastin sakeus on 80–120 mm ja vedenpidätysaste on yli 90 %. Tässä testissä kalkki-hiekka-suhde asetetaan arvoon 1:5, sakeutta säädetään arvoon (93±2)mm, ja selluloosaeetteri sekoitetaan ulkoisesti ja sen annostus lasketaan sementtimassan mukaan. Laastin perusominaisuudet, kuten märkätiheys, ilmapitoisuus, vedenpidätyskyky ja sakeus testataan JGJ 70-2009 "Rakennuslaastin perusominaisuuksien testausmenetelmät" -standardin mukaisesti, ja ilmapitoisuus testataan ja lasketaan tiheysmenetelmä. Näytteiden valmistelu-, taivutus- ja puristuslujuuskokeet suoritettiin GB/T 17671-1999 "Methods for Testing the Strength of Cement Mortar Sand (ISO Method)" mukaisesti. Huokoskoko testattiin elohopeahuokometrialla. Elohopeahuokomittarin malli oli AUTOPORE 9500 ja mittausalue oli 5,5 nm - 360μm. Yhteensä suoritettiin 4 testisarjaa. 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (luvut ovat A, B, C, D).

2. Tulokset ja analyysi

2.1 HPMC:n vaikutus sementtilaastin vedenpidätysnopeuteen

Vedenpidätyskyky viittaa laastin kykyyn pitää vettä. Koneella ruiskutetussa laastissa selluloosaeetterin lisääminen voi tehokkaasti ylläpitää kosteutta, vähentää vuotonopeutta ja täyttää sementtipohjaisten materiaalien riittävän hydratoinnin vaatimukset.

HPMC:n vaikutuksesta laastin vedenpidätyskykyyn voidaan nähdä, että HPMC-pitoisuuden kasvaessa laastin vedenpidätyskyky kasvaa asteittain. Selluloosaeetterien käyrät viskositeeteilla 100, 150 ja 200 Pa·s ovat periaatteessa samat. Kun pitoisuus on 0,05 % - 0,15 %, vedenpidätysnopeus kasvaa lineaarisesti. Kun pitoisuus on 0,15 %, vedenpidätysaste on suurempi kuin 93 %.．20 %:n jälkeen lisääntyvä vedenpidätystrendi muuttuu tasaiseksi, mikä osoittaa, että HPMC:n määrä on lähellä kyllästymistä. HPMC:n määrän vaikutuskäyrä viskositeetilla 40 Pa·s vedenpidätysnopeudessa on suunnilleen suora viiva. Kun määrä on suurempi kuin 0,15 %, laastin vedenpidätysaste on huomattavasti pienempi kuin kolmen muun HPMC-tyypin, joilla on sama viskositeetti. Yleisesti uskotaan, että selluloosaeetterin vedenpidätysmekanismi on seuraava: selluloosaeetterimolekyylin hydroksyyliryhmä ja eetterisidoksen happiatomi yhdistyvät vesimolekyyliin muodostaen vetysidoksen, jolloin vapaasta vedestä tulee sitoutunutta vettä. , mikä toistaa hyvän vedenpidätysvaikutuksen; Uskotaan myös, että vesimolekyylien ja selluloosaeetterimolekyyliketjujen välinen diffuusio mahdollistaa vesimolekyylien pääsyn selluloosaeetterin makromolekyyliketjujen sisäpuolelle ja voimakkaiden sitomisvoimien kohteeksi, mikä parantaa sementtilietteen vedenpidätyskykyä. Erinomainen vedenpidätyskyky voi pitää laastin homogeenisena, sitä ei ole helppo erottaa ja saavuttaa hyvän sekoituskyvyn, samalla kun se vähentää mekaanista kulumista ja pidentää laastin ruiskutuskoneen käyttöikää.

2.2 HPMC:n vaikutus sementtilaastin tiheyteen ja ilmapitoisuuteen

HPMC:n eri viskositeettien ja annosten vaikutuksesta laastin tiheyteen voidaan nähdä, että kun HPMC:n annos on 0-0,20 %, laastin tiheys pienenee jyrkästi HPMC-annoksen kasvaessa, 2050 kg/m.³ noin 1650kg/m³ , laski noin 20 %; sen jälkeen, kun HPMC-pitoisuus ylittää 0,20 %, tiheyden laskulla on taipumus olla tasaista. Vertaamalla neljää eri viskositeetilla omaavaa HPMC:tä voidaan nähdä, että mitä korkeampi viskositeetti, sitä pienempi on laastin tiheys; 150 ja 200 Pa s HPMC:n sekaviskositeettien laastien tiheyskäyrät menevät periaatteessa päällekkäin, mikä osoittaa, että kun HPMC:n viskositeetti jatkaa kasvuaan, laastin tiheys ei enää laske.

HPMC:n eri viskositeettien ja annosten vaikutuksesta laastin ilmapitoisuuteen voidaan nähdä, että laastin ilmapitoisuuden muutos on päinvastainen kuin laastin tiheyden. Ilmamäärä nousee melkein suoraan; kun HPMC-pitoisuus ylittää 0,20 %, ilmapitoisuus ei juuri muutu, mikä osoittaa, että laastin ilmaa sitova vaikutus on lähellä kyllästymistä. HPMC:n ilmaa kuljettava vaikutus viskositeetilla 150 ja 200 Pa·s on suurempi kuin HPMC:n viskositeetilla 40 ja 100 Pa·s.

Selluloosaeetterin ilmaa kuljettava vaikutus määräytyy pääasiassa sen molekyylirakenteen perusteella. Selluloosaeetterissä on sekä hydrofiilisiä ryhmiä (hydroksyyli-, eetteriryhmät) että hydrofobisia ryhmiä (metyyliryhmät, glukoosirenkaat), ja se on pinta-aktiivinen aine. , on pinta-aktiivista, joten sillä on ilmaa kuljettava vaikutus. Yhtäältä syötetty kaasu voi toimia laastin kuulalaakerina, parantaa laastin toimintakykyä, lisätä tilavuutta ja lisätä tehoa, mikä on hyödyllistä valmistajalle. Mutta toisaalta ilmaa kuljettava vaikutus lisää laastin ilmapitoisuutta ja huokoisuutta kovettumisen jälkeen, mikä lisää haitallisia huokosia ja heikentää huomattavasti mekaanisia ominaisuuksia. Vaikka HPMC:llä on tietty ilmaa kuljettava vaikutus, se ei voi korvata ilmaa kuljettavaa ainetta. Lisäksi, kun HPMC:tä ja ilmaa kuljettavaa ainetta käytetään samanaikaisesti, ilmaa kuljettava aine voi epäonnistua.

2.3 HPMC:n vaikutus sementtilaastin mekaanisiin ominaisuuksiin

28d taivutuslujuudesta ja 28d puristuslujuudesta voidaan nähdä, että kun HPMC:n määrä on vain 0,05 %, laastin taivutuslujuus laskee merkittävästi, mikä on noin 25 % pienempi kuin nollanäytteellä ilman HPMC:tä, ja puristuslujuus voi olla vain Saavuta 65 % nollanäytteestä. 80 %. Kun HPMC-pitoisuus ylittää 0,20 %, laastin taivutuslujuuden ja puristuslujuuden alenemisaste ei ole ilmeinen. HPMC:n viskositeetilla on vain vähän vaikutusta laastin mekaanisiin ominaisuuksiin. HPMC tuo mukanaan paljon pieniä ilmakuplia, ja laastin ilmaa kuljettava vaikutus lisää laastin sisäistä huokoisuutta ja haitallisia huokosia, minkä seurauksena puristuslujuus ja taivutuslujuus heikkenevät merkittävästi. Toinen syy laastin lujuuden heikkenemiseen on selluloosaeetterin vettä pidättävä vaikutus, joka pitää veden kovettuneessa laastissa ja suuri vesi-sideainesuhde johtaa koekappaleen lujuuden heikkenemiseen. Vaikka mekaanisen rakennuslaastin tapauksessa selluloosaeetteri voi merkittävästi lisätä laastin vedenpidätyskykyä ja parantaa sen työstettävyyttä, liian suuri määrä vaikuttaa vakavasti laastin mekaanisiin ominaisuuksiin, joten näiden kahden välinen suhde on punnittava järkevästi.

28 vuorokauden taittosuhteesta voidaan nähdä, että HPMC-pitoisuuden kasvaessa laastin koko taittosuhde osoittaa kasvavaa trendiä, mikä on periaatteessa lineaarinen suhde. Tämä johtuu siitä, että lisätty selluloosaeetteri aiheuttaa suuren määrän ilmakuplia, mikä aiheuttaa enemmän vikoja laastin sisällä, mikä johtaa laastin puristuslujuuden jyrkkään laskuun, ja vaikka taivutuslujuus myös pienenee jossain määrin; mutta selluloosaeetteri voi parantaa laastin joustavuutta ja vastustaa. Taittolujuus on edullinen, mikä hidastaa laskunopeutta. Kokonaisvaltaisesti tarkasteltuna näiden kahden yhteisvaikutus johtaa taittosuhteen kasvuun.

2.4 HPMC:n vaikutus laastin huokoskokoon

Neljän näyteryhmän A, B, C ja D huokoskokojakaumakäyrät mitattiin elohopean tunkeutumisporosimetrialla.

Huokoskoon jakautumiskäyrän, huokoskokojakaumatietojen ja AD-näytteiden erilaisten tilastollisten parametrien mukaan HPMC:llä on suuri vaikutus sementtilaastin huokosrakenteeseen:

(1) HPMC:n lisäämisen jälkeen sementtilaastin huokoskoko kasvaa merkittävästi. Huokoskoon jakautumiskäyrällä kuvan pinta-ala siirtyy oikealle ja huippuarvoa vastaava huokosarvo kasvaa. Myös erilaisten tilastollisten parametrien testituloksissa olevista huokoskokojakauman ja mediaanihuokoskoon tilastotiedoista voidaan nähdä, että sementtilaastin mediaanihuokoskoko HPMC:n lisäyksen jälkeen on merkittävästi suurempi kuin nollanäytteen, ja näytteessä 0,3 %:n annoksella Arvoaukko on 2 suuruusluokkaa suurempi kuin nollanäytteen.

(2) Wu Zhongwei et ai. jakoi betonin huokoset neljään tyyppiin, jotka ovat vaarattomia (≤20 nm), vähän haitallisia huokosia (20–100 nm), haitalliset huokoset (100–200 nm) ja monia haitallisia huokosia (≥200 nm). 200 nm). Huokoskokojakauman tilastotiedoista ja erilaisten tilastollisten parametrien testituloksista voidaan nähdä, että vaarattomien tai vähemmän haitallisten huokosten määrä vähenee merkittävästi ja haitallisten tai haitallisempien huokosten määrä lisääntyy HPMC:n lisäämisen jälkeen. Näytteen ilman HPMC:tä vaarattomat tai vähemmän haitalliset huokoset ovat noin 49,4 % ja vaarattomat tai vähemmän haitalliset huokoset vähenevät merkittävästi HPMC:n lisäämisen jälkeen. Esimerkkinä 0,1 %:n annostus, vaarattomat tai vähemmän haitalliset huokoset vähenevät noin 45 %. , yli 10 haitallisten huokosten lukumääräμm kasvoi noin 9 kertaa.

3) Huokosten mediaanihalkaisija, keskimääräinen huokoshalkaisija, ominaishuokostilavuus ja ominaispinta-ala eivät noudata kovin tiukkaa muutossääntöä HPMC-pitoisuuden kasvaessa, mikä saattaa liittyä näytteen valinnan suureen hajaannukseen elohopean injektiokokeissa. Mutta kaiken kaikkiaan HPMC:hen sekoitetun näytteen mediaanihuokoshalkaisijalla, keskimääräisellä huokoshalkaisijalla ja ominaishuokostilavuudella on taipumus kasvaa verrattuna nollanäytteeseen, kun taas ominaispinta-ala pienenee.

3. Johtopäätös

(1) Laastin vedenpidätyskyky kasvaa HPMC-pitoisuuden kasvaessa. Selluloosaeetterin käyrät viskositeeteilla 100, 150 ja 200 Pa·S ovat periaatteessa samat, ja vedenpidätysaste on suurempi kuin 93 %, kun pitoisuus on 0,15 %. Kun sisältö on 40 Pa·s selluloosaeetteri on suurempi kuin 0,15 %, vedenpidätysnopeus on pienempi kuin kolmen muun tyyppisen viskositeetin HPMC:n.

(2) Laastin tiheys pienenee asteittain HPMC-pitoisuuden kasvaessa ja pitoisuus on 0,05 %. Tiheyden lasku on ilmeisin 0,20 %, noin 20 %; kun pitoisuus ylittää 0,20 %, tiheys ei juuri muutu; laastin ilmapitoisuus kasvaa HPMC-pitoisuuden kasvaessa.

(3) HPMC-pitoisuuden kasvu heikentää selvästi sementtilaastin mekaanisia ominaisuuksia, mutta vastaava laastin taittosuhde kasvaa ja laastin joustavuus paranee.

(4) HPMC:n lisäämisen jälkeen laastin huokoskoko kasvaa merkittävästi ja haitallisten huokosten ja useiden haitallisten huokosten osuus kasvaa merkittävästi. Näyte, jonka HPMC-pitoisuus oli 0,1 %, väheni noin 45 % verrattuna nollanäytteeseen, jossa ei ollut tai oli vähemmän haitallisia huokosia, ja haitallisempien huokosten määrä yli 10μm kasvoi noin 9 kertaa.