Éther de cellulose sur le mortier de sable de laitier

Utiliser P·Ciment de qualité II 52,5 comme matériau cimentaire et sable de laitier d'acier comme granulat fin, le sable de laitier d'acier à haute fluidité et haute résistance est préparé en ajoutant des additifs chimiques tels qu'un réducteur d'eau, une poudre de latex et un antimousse Mortier spécial, et les effets de deux différents viscosités (2000mPa·s et 6000mPa·s) de l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) sur sa rétention d'eau, sa fluidité et sa résistance ont été étudiées. Les résultats montrent que : (1) HPMC2000 et HPMC6000 peuvent augmenter considérablement le taux de rétention d'eau du mortier fraîchement mélangé et améliorer ses performances de rétention d'eau ; (2) Lorsque la teneur en éther de cellulose est faible, l'effet sur la fluidité du mortier n'est pas évident. Lorsqu'il est augmenté à 0,25 % ou plus, il a un certain effet de détérioration sur la fluidité du mortier, parmi lequel l'effet de détérioration du HPMC6000 est plus évident ; (3) l'ajout d'éther de cellulose n'a pas d'effet évident sur la résistance à la compression à 28 jours du mortier, mais l'ajout de HPMC2000 à un moment inapproprié, il est évidemment défavorable à la résistance à la flexion des différents âges, et en même temps réduit considérablement la résistance à la compression précoce (3 jours et 7 jours) du mortier ; (4) L'ajout de HPMC6000 a un certain effet sur la résistance à la flexion de différents âges, mais la réduction était nettement inférieure à celle du HPMC2000. Dans cet article, il est considéré que le HPMC6000 doit être sélectionné lors de la préparation d'un mortier spécial de sable de scories d'acier avec une fluidité élevée, un taux de rétention d'eau élevé et une résistance élevée, et le dosage ne doit pas être supérieur à 0,20 %.

Mots clés :sable de scories d'acier; éther de cellulose; viscosité; performance au travail; force

introduction

Les scories d'acier sont un sous-produit de la production d'acier. Avec le développement de l'industrie sidérurgique, les rejets annuels de scories d'acier ont augmenté d'environ 100 millions de tonnes ces dernières années, et le problème du stockage en raison de l'incapacité d'utiliser les ressources en temps opportun est très grave. Par conséquent, l’utilisation des ressources et l’élimination des scories d’acier par des méthodes scientifiques et efficaces constituent un problème qui ne peut être ignoré. Les scories d'acier ont les caractéristiques d'une densité élevée, d'une texture dure et d'une résistance élevée à la compression, et peuvent être utilisées comme substitut au sable naturel dans le mortier de ciment ou le béton. Les scories d'acier présentent également une certaine réactivité. Les scories d'acier sont broyées en une poudre d'une certaine finesse (poudre de scories d'acier). Après avoir été mélangé au béton, il peut exercer un effet pouzzolanique, ce qui contribue à renforcer la résistance du coulis et à améliorer la transition d'interface entre les granulats de béton et le coulis. zone, augmentant ainsi la résistance du béton. Cependant, il faut faire attention au fait que les scories d'acier déversées sans aucune mesure, leur oxyde de calcium libre interne, leur oxyde de magnésium libre et leur phase RO entraîneront une mauvaise stabilité volumique des scories d'acier, ce qui limite largement l'utilisation de scories d'acier aussi grossières et grossières. granulats fins. Application dans mortier de ciment ou béton. Wang Yuji et coll. a résumé différents processus de traitement des scories d'acier et a constaté que les scories d'acier traitées par la méthode de bourrage à chaud ont une bonne stabilité et peuvent éliminer leur problème d'expansion dans le béton de ciment, et le processus de traitement à chaud des scories a été effectivement mis en œuvre dans l'usine sidérurgique n° 3 de Shanghai pour le première fois. En plus du problème de stabilité, les agrégats de scories d'acier présentent également les caractéristiques de pores rugueux, de multi-angles et d'une petite quantité de produits d'hydratation en surface. Lorsqu’ils sont utilisés comme granulats pour préparer du mortier et du béton, leurs performances de travail sont souvent affectées. À l'heure actuelle, dans le but d'assurer la stabilité du volume, l'utilisation de scories d'acier comme granulats fins pour préparer un mortier spécial constitue une direction importante pour l'utilisation des ressources en scories d'acier. L'étude a révélé que l'ajout d'un réducteur d'eau, de poudre de latex, d'éther de cellulose, d'un agent entraîneur d'air et d'un antimousse au mortier de sable de scories d'acier peut améliorer les performances du mélange et les performances de durcissement du mortier de sable de scories d'acier, selon les besoins. L'auteur a utilisé les mesures d'ajout de poudre de latex et d'autres adjuvants pour préparer un mortier de réparation à haute résistance avec du sable de laitier d'acier. Dans la production et l’application du mortier, l’éther de cellulose est l’adjuvant chimique le plus courant. Les éthers de cellulose les plus couramment utilisés dans le mortier sont l’éther d’hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) et l’éther d’hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC). )Attendez. L'éther de cellulose peut améliorer dans une large mesure les performances de travail du mortier, en donnant au mortier une excellente rétention d'eau grâce à l'épaississement, mais l'ajout d'éther de cellulose affectera également la fluidité, la teneur en air, le temps de prise et le durcissement du mortier. Propriétés diverses.

Afin de mieux guider le développement et l'application du mortier de sable de laitier d'acier, sur la base des travaux de recherche antérieurs sur le mortier de sable de laitier d'acier, cet article utilise deux types de viscosités (2000 mPa·s et 6000mPa·s) d'éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) Réaliser des recherches expérimentales sur l'influence du mortier à haute résistance de sable de laitier d'acier sur les performances d'usinage (fluidité et rétention d'eau) et la résistance à la compression et à la flexion.

1. Partie expérimentale

1.1 Matières premières

Ciment : Onoda P·Ciment de qualité II 52,5.

Sable de scories d'acier : Les scories d'acier de convertisseur produites par Shanghai Baosteel sont traitées par un processus de bourrage à chaud, avec une densité apparente de 1 910 kg/m.³, appartenant à du sable moyen, et un module de finesse de 2,3.

Réducteur d'eau : réducteur d'eau polycarboxylate (PC) produit par Shanghai Gaotie Chemical Co., Ltd., sous forme de poudre.

Poudre de latex : modèle 5010N fourni par Wacker Chemicals (China) Co., Ltd.

Antimousse : produit code P803 fourni par le groupe allemand Mingling Chemical, poudre, densité 340 kg/m³, échelle de gris 34 % (800°C), valeur pH 7,2 (20°C DIN ISO 976, 1% EN DIST, eau).

Éther de cellulose : éther d'hydroxypropylméthylcellulose fourni parKima Chemical Co., Ltd., celui avec une viscosité de 2000mPa·s est désigné comme HPMC2000, et celui avec une viscosité de 6000mPa·s est désigné comme HPMC6000.

Eau de gâchage : eau du robinet.

1.2 Rapport expérimental

Le rapport ciment-sable du mortier de scories d'acier-sable préparé au début de l'essai était de 1:3 (rapport massique), le rapport eau-ciment était de 0,50 (rapport massique) et le dosage de superplastifiant polycarboxylate était de 0,25 %. (Pourcentage massique de ciment, le même ci-dessous. ), la teneur en poudre de latex est de 2,0 % et la teneur en antimousse est de 0,08 %. Pour des expériences comparatives, les dosages des deux éthers de cellulose HPMC2000 et HPMC6000 étaient respectivement de 0,15 %, 0,20 %, 0,25 % et 0,30 %.

1.3 Méthode d'essai

Méthode d'essai de fluidité du mortier : préparez le mortier conformément à la norme GB/T 17671-1999 « Test de résistance du mortier de ciment (méthode ISO) », utilisez le moule d'essai de la norme GB/T2419-2005 « Méthode d'essai de fluidité du mortier de ciment » et remuez. Versez le bon mortier. dans le moule d'essai rapidement, essuyez l'excès de mortier avec un grattoir, soulevez le moule d'essai verticalement vers le haut, et lorsque le mortier ne coule plus, mesurez le diamètre maximum de la zone d'étalement du mortier et le diamètre dans la direction verticale, et prenez la valeur moyenne, le résultat est précis à 5 mm près.

Le test du taux de rétention d'eau du mortier est effectué selon la méthode spécifiée dans JGJ/T 70-2009 « Méthodes d'essai pour les propriétés de base du mortier de construction ».

Le test de résistance à la compression et à la flexion du mortier est effectué selon la méthode spécifiée dans GB/T 17671-1999, et les durées de test sont respectivement de 3 jours, 7 jours et 28 jours.

2. Résultats et discussion

2.1 Effet de l'éther de cellulose sur les performances de travail du mortier de sable de scories d'acier

De l'effet de différentes teneurs en éther de cellulose sur la rétention d'eau du mortier de sable de scories d'acier, on peut voir que l'ajout de HPMC2000 ou HPMC6000 peut améliorer considérablement la rétention d'eau du mortier fraîchement mélangé. Avec l’augmentation de la teneur en éther de cellulose, le taux de rétention d’eau du mortier a fortement augmenté puis est resté stable. Parmi eux, lorsque la teneur en éther de cellulose n'est que de 0,15 %, le taux de rétention d'eau du mortier est augmenté de près de 10 % par rapport à celui sans ajout, atteignant 96 % ; lorsque la teneur est augmentée à 0,30 %, le taux de rétention d'eau du mortier atteint 98,5 %. On constate que l'ajout d'éther de cellulose peut améliorer considérablement la rétention d'eau du mortier.

De l'influence de différents dosages d'éther de cellulose sur la fluidité du mortier de sable de scories d'acier, on peut voir que lorsque le dosage d'éther de cellulose est de 0,15 % et 0,20 %, il n'a aucun effet évident sur la fluidité du mortier ; lorsque le dosage augmente à 0,25 % ou plus, cela a un plus grand impact sur la fluidité, mais la fluidité peut toujours être maintenue à 260 mm et plus ; lorsque les deux éthers de cellulose sont en même quantité que le HPMC2000, l'impact négatif du HPMC6000 sur la fluidité du mortier est plus évident.

L'éther d'hydroxypropylméthylcellulose est un polymère non ionique avec une bonne rétention d'eau et, dans une certaine plage, plus la viscosité est élevée, meilleure est la rétention d'eau et plus l'effet épaississant est évident. La raison en est que le groupe hydroxyle sur sa chaîne moléculaire et l’atome d’oxygène sur la liaison éther peuvent former des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau, transformant ainsi l’eau libre en eau liée. Par conséquent, au même dosage, le HPMC6000 peut augmenter davantage la viscosité du mortier que le HPMC2000, réduire la fluidité du mortier et augmenter le taux de rétention d'eau de manière plus évidente. Le document 10 explique le phénomène ci-dessus en formant une solution viscoélastique après dissolution de l'éther de cellulose dans l'eau, et en caractérisant les propriétés d'écoulement par déformation. On peut en déduire que le mortier de laitier d'acier préparé dans cet article a une grande fluidité, qui peut atteindre 295 mm sans mélange, et que sa déformation est relativement importante. Lorsque de l'éther de cellulose est ajouté, la suspension subit un écoulement visqueux et sa capacité à retrouver sa forme est faible, ce qui entraîne une diminution de la mobilité.

2.2 Effet de l'éther de cellulose sur la résistance du mortier de sable de laitier d'acier

L'ajout d'éther de cellulose affecte non seulement les performances de travail du mortier de sable de scories d'acier, mais affecte également ses propriétés mécaniques.

De l'effet de différents dosages d'éther de cellulose sur la résistance à la compression du mortier de sable de laitier d'acier, on peut voir qu'après l'ajout de HPMC2000 et HPMC6000, la résistance à la compression du mortier à chaque dosage augmente avec l'âge. L'ajout de HPMC2000 n'a aucun effet évident sur la résistance à la compression du mortier à 28 jours et la fluctuation de la résistance n'est pas importante ; tandis que HPMC2000 a un effet plus important sur la résistance précoce (3 jours et 7 jours), montrant une tendance à la diminution évidente, bien que le dosage augmente à 0,25 % et plus, la résistance à la compression précoce a légèrement augmenté, mais reste inférieure à celle sans ajoutant. Lorsque la teneur en HPMC6000 est inférieure à 0,20 %, l'impact sur la résistance à la compression à 7 et 28 jours n'est pas évident et la résistance à la compression à 3 jours diminue lentement. Lorsque la teneur en HPMC6000 a augmenté jusqu'à 0,25 % et plus, la concentration sur 28 jours a augmenté dans une certaine mesure, puis a diminué ; la force sur 7 jours a diminué, puis est restée stable ; la force sur 3 jours a diminué de manière stable. Par conséquent, on peut considérer que les éthers de cellulose avec deux viscosités HPMC2000 et HPMC6000 n’ont pas d’effet de détérioration évident sur la résistance à la compression à 28 jours du mortier, mais que l’ajout de HPMC2000 a un effet négatif plus évident sur la résistance initiale du mortier.

HPMC2000 présente différents degrés de détérioration de la résistance à la flexion du mortier, que ce soit au stade précoce (3 jours et 7 jours) ou au stade avancé (28 jours). L'ajout de HPMC6000 a également un certain degré d'impact négatif sur la résistance à la flexion du mortier, mais le degré d'impact est inférieur à celui du HPMC2000.

En plus de sa fonction de rétention d'eau et d'épaississement, l'éther de cellulose retarde également le processus d'hydratation du ciment. Cela est principalement dû à l'adsorption des molécules d'éther de cellulose sur les produits d'hydratation du ciment, tels que le gel de silicate de calcium hydraté et le Ca(OH)2, pour former une couche de recouvrement ; de plus, la viscosité de la solution interstitielle augmente et l'éther de cellulose gêne. La migration du Ca2+ et du SO42- dans la solution interstitielle retarde le processus d'hydratation. Par conséquent, la résistance initiale (3 jours et 7 jours) du mortier mélangé au HPMC a été réduite.

L'ajout d'éther de cellulose au mortier formera un grand nombre de grosses bulles d'un diamètre de 0,5 à 3 mm en raison de l'effet entraîneur d'air de l'éther de cellulose, et la structure de la membrane d'éther de cellulose est adsorbée à la surface de ces bulles, ce qui à un dans une certaine mesure, joue un rôle dans la stabilisation des bulles. rôle, affaiblissant ainsi l’effet de l’antimousse dans le mortier. Bien que les bulles d'air formées soient comme des roulements à billes dans le mortier fraîchement mélangé, ce qui améliore l'ouvrabilité, une fois le mortier solidifié et durci, la plupart des bulles d'air restent dans le mortier pour former des pores indépendants, ce qui réduit la densité apparente du mortier. . La résistance à la compression et à la flexion diminue en conséquence.

On peut voir que lors de la préparation d'un mortier spécial de sable de scories d'acier avec une fluidité élevée, un taux de rétention d'eau élevé et une résistance élevée, il est recommandé d'utiliser HPMC6000 et le dosage ne doit pas être supérieur à 0,20 %.

en conclusion

Les effets de deux viscosités d'éthers de cellulose (HPMC200 et HPMC6000) sur la rétention d'eau, la fluidité, la résistance à la compression et à la flexion du mortier de sable de scories d'acier ont été étudiés par des expériences et le mécanisme d'action de l'éther de cellulose dans le mortier de sable de scories d'acier a été analysé. Les conclusions suivantes :

(1) Indépendamment de l'ajout de HPMC2000 ou HPMC6000, le taux de rétention d'eau du mortier de sable de scories d'acier fraîchement mélangé peut être considérablement amélioré et ses performances de rétention d'eau peuvent être améliorées.

(2) Lorsque le dosage est inférieur à 0,20 %, l'effet de l'ajout de HPMC2000 et HPMC6000 sur la fluidité du mortier de sable de scories d'acier n'est pas évident. Lorsque la teneur augmente à 0,25 % et plus, HPMC2000 et HPMC6000 ont un certain impact négatif sur la fluidité du mortier de sable de scories d'acier, et l'impact négatif de HPMC6000 est plus évident.

(3) L'ajout de HPMC2000 et HPMC6000 n'a aucun effet évident sur la résistance à la compression à 28 jours du mortier de sable de laitier d'acier, mais HPMC2000 a un effet négatif plus important sur la résistance à la compression initiale du mortier, et la résistance à la flexion est également évidemment défavorable. L'ajout de HPMC6000 a un certain effet négatif sur la résistance à la flexion du mortier de scories d'acier et de sable à tous âges, mais le degré d'effet est nettement inférieur à celui du HPMC2000.