Effet de l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose sur les propriétés du mortier de ciment pulvérisé à la machine

L'éther de cellulose est un additif essentiel dans les mortiers grenaillés. Les effets de quatre viscosités différentes d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) sur la rétention d'eau, la densité, la teneur en air, les propriétés mécaniques et la distribution de la taille des pores du mortier sablé mécaniquement ont été étudiés. Des études ont montré que : L'HPMC peut améliorer considérablement les performances de rétention d'eau du mortier, et le taux de rétention d'eau peut dépasser 90 % lorsque la quantité d'HPMC est de 0,15 %. Le plus évident ; la teneur en air du mortier augmente avec l'augmentation de la teneur en HPMC : HPMC réduira évidemment les propriétés mécaniques du mortier de ciment, mais le taux de pliage du mortier augmentera ; la taille des pores du mortier augmentera considérablement après l'ajout de HPMC. La proportion de trous nocifs et de multiples trous nocifs a considérablement augmenté.

Mots clés : mortier; l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose; rétention d'eau; répartition de la taille des pores

0. Avant-propos

Ces dernières années, avec les progrès continus de l'industrie et l'amélioration de la technologie, grâce à l'introduction et à l'amélioration des machines de pulvérisation de mortier étrangères, la technologie de pulvérisation et de plâtrage mécanique s'est considérablement développée dans notre pays. Le mortier de pulvérisation mécanique est différent du mortier ordinaire, qui nécessite des performances de rétention d'eau élevées, une fluidité adaptée et certaines performances anti-affaissement. Habituellement, de l'éther de cellulose est ajouté au mortier, parmi lesquels l'éther ordinaire d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est le plus largement utilisé. Les principales fonctions de l'HPMC dans les mortiers sont : une excellente capacité de rétention d'eau, un épaississement et une viscosification ainsi qu'un ajustement rhéologique. Cependant, les défauts de HPMC ne peuvent être ignorés. Le HPMC a un effet entraîneur d'air, ce qui provoquera davantage de défauts internes et réduira considérablement les propriétés mécaniques du mortier. Cet article étudie l'influence de l'HPMC sur le taux de rétention d'eau, la densité, la teneur en air et les propriétés mécaniques du mortier sous l'aspect macroscopique, et étudie l'influence de l'HPMC sur la structure des pores du mortier sous l'aspect microscopique.

1. Testez

1.1 Matières premières

Ciment : disponible dans le commerce P·Ciment O42.5, ses résistances à la flexion et à la compression 28d sont respectivement de 6,9 ​​et 48,2 MPa ; sable : sable fin de rivière de Chengde, maille 40-100 ; éther de cellulose : alcool hydroxypropylique produit par une entreprise du Hebei Éther de méthylcellulose, poudre blanche, viscosité nominale 40, 100, 150, 200 Pa·S : Eau : eau propre du robinet.

1.2 Méthode d'essai

Selon JGJ/T 105-2011 « Règlements de construction pour la pulvérisation et le plâtrage mécaniques », la consistance du mortier est de 80 à 120 mm et le taux de rétention d'eau est supérieur à 90 %. Dans cet essai, le rapport chaux-sable est fixé à 1:5, la consistance est contrôlée à (93±2) mm, et l'éther de cellulose est mélangé extérieurement et son dosage est calculé en fonction de la masse de ciment. Les propriétés de base du mortier telles que la densité humide, la teneur en air, le taux de rétention d'eau et la consistance sont testées en référence à JGJ 70-2009 « Méthodes d'essai pour les propriétés de base du mortier de construction », et la teneur en air est testée et calculée selon le méthode de densité. Les tests de préparation, de flexion et de résistance à la compression des échantillons ont été effectués en référence à la norme GB/T 17671-1999 « Méthodes de test de la résistance du sable de mortier de ciment (méthode ISO) ». La taille des pores a été testée par porosimétrie au mercure. Le modèle du porosimètre à mercure était AUTOPORE 9500 et la plage de mesure était de 5,5 nm à 360μm. Au total, 4 séries de tests ont été réalisées. 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (les chiffres sont A, B, C, D).

2. Résultats et analyse

2.1 Effet de l'HPMC sur le taux de rétention d'eau du mortier de ciment

La rétention d’eau fait référence à la capacité du mortier à retenir l’eau. Dans le mortier pulvérisé à la machine, l'ajout d'éther de cellulose peut efficacement maintenir l'humidité, réduire le taux de saignement et répondre aux exigences d'hydratation suffisante des matériaux à base de ciment.

De l'effet du HPMC sur le taux de rétention d'eau du mortier, on peut voir qu'avec l'augmentation de la teneur en HPMC, le taux de rétention d'eau du mortier augmente progressivement. Les courbes des éthers de cellulose de viscosités 100, 150 et 200 Pa·s sont fondamentalement les mêmes. Lorsque la teneur est comprise entre 0,05 % et 0,15 %, le taux de rétention d'eau augmente linéairement. Lorsque la teneur est de 0,15 %, le taux de rétention d'eau est supérieur à 93 %.．Après 20 %, la tendance croissante de la rétention d'eau devient stable, indiquant que la quantité de HPMC est proche de la saturation. La courbe d'influence de la quantité d'HPMC avec une viscosité de 40 Pa·s sur le taux de rétention d’eau est approximativement une ligne droite. Lorsque la quantité est supérieure à 0,15 %, le taux de rétention d’eau du mortier est nettement inférieur à celui des trois autres types de HPMC ayant la même viscosité. On pense généralement que le mécanisme de rétention d'eau de l'éther de cellulose est le suivant : le groupe hydroxyle sur la molécule d'éther de cellulose et l'atome d'oxygène sur la liaison éther s'associeront à la molécule d'eau pour former une liaison hydrogène, de sorte que l'eau libre devienne de l'eau liée. , jouant ainsi un bon effet de rétention d'eau ; On pense également que l'interdiffusion entre les molécules d'eau et les chaînes moléculaires d'éther de cellulose permet aux molécules d'eau de pénétrer à l'intérieur des chaînes macromoléculaires d'éther de cellulose et d'être soumises à de fortes forces de liaison, améliorant ainsi la rétention d'eau du coulis de ciment. Une excellente rétention d'eau peut maintenir le mortier homogène, difficile à séparer et obtenir de bonnes performances de mélange, tout en réduisant l'usure mécanique et en augmentant la durée de vie de la machine de pulvérisation de mortier.

2.2 L'effet du HPMC sur la densité et la teneur en air du mortier de ciment

De l'influence des différentes viscosités et dosages de HPMC sur la densité du mortier, on peut voir que lorsque le dosage de HPMC est de 0 à 0,20 %, la densité du mortier diminue fortement avec l'augmentation du dosage de HPMC, à partir de 2050 kg/m.³ à environ 1650kg/m³ , a diminué d'environ 20 % ; une fois que la teneur en HPMC dépasse 0,20 %, la diminution de la densité a tendance à être plate. En comparant les quatre types de HPMC avec des viscosités différentes, on peut voir que plus la viscosité est élevée, plus la densité du mortier est faible ; les courbes de densité des mortiers avec des viscosités mixtes de HPMC de 150 et 200 Pa.s se chevauchent essentiellement, ce qui indique que, à mesure que la viscosité du HPMC continue d'augmenter, la densité du mortier ne diminue plus.

De l'influence des différentes viscosités et dosages de HPMC sur la teneur en air du mortier, on peut voir que le changement de teneur en air du mortier est opposé à celui de la densité du mortier. Le volume d’air monte presque en ligne droite ; lorsque la teneur en HPMC dépasse 0,20 %, la teneur en air ne change pratiquement pas, indiquant que l'effet entraîneur d'air du mortier est proche de la saturation. L'effet entraîneur d'air du HPMC avec une viscosité de 150 et 200 Pa·s est supérieur à celui du HPMC avec une viscosité de 40 et 100 Pa·s.

L’effet entraîneur d’air de l’éther de cellulose est principalement déterminé par sa structure moléculaire. L'éther de cellulose possède à la fois des groupes hydrophiles (groupes hydroxyle, éther) et des groupes hydrophobes (groupes méthyle, cycles glucose) et est un tensioactif. , a une activité de surface, ayant ainsi un effet entraîneur d'air. D'une part, le gaz introduit peut agir comme un roulement à billes dans le mortier, améliorer les performances de travail du mortier, augmenter le volume et augmenter le rendement, ce qui est bénéfique pour le fabricant. Mais d’un autre côté, l’effet entraîneur d’air augmente la teneur en air du mortier et la porosité après durcissement, entraînant une augmentation des pores nocifs et réduisant considérablement les propriétés mécaniques. Bien que l'HPMC ait un certain effet entraîneur d'air, elle ne peut pas remplacer l'agent entraîneur d'air. De plus, lorsque le HPMC et l'agent entraîneur d'air sont utilisés en même temps, l'agent entraîneur d'air peut échouer.

2.3 Effet de l'HPMC sur les propriétés mécaniques du mortier de ciment

À partir de la résistance à la flexion 28d et de la résistance à la compression 28d, on peut voir que lorsque la quantité de HPMC n'est que de 0,05 %, la résistance à la flexion du mortier diminue de manière significative, ce qui est environ 25 % inférieur à celui de l'échantillon blanc sans HPMC, et la résistance à la compression ne peut atteindre que 65 % de l'échantillon vierge. 80%. Lorsque la teneur en HPMC dépasse 0,20 %, le degré de diminution de la résistance à la flexion et à la compression du mortier n'est pas évident. La viscosité du HPMC a peu d'effet sur les propriétés mécaniques du mortier. HPMC introduit de nombreuses petites bulles d'air et l'effet entraîneur d'air sur le mortier augmente la porosité interne et les pores nocifs du mortier, entraînant une diminution significative de la résistance à la compression et à la flexion. Une autre raison de la diminution de la résistance du mortier est l'effet de rétention d'eau de l'éther de cellulose, qui retient l'eau dans le mortier durci, et le rapport eau/liant élevé entraîne une diminution de la résistance du bloc d'essai. Pour le mortier de construction mécanique, bien que l'éther de cellulose puisse augmenter considérablement le taux de rétention d'eau du mortier et améliorer sa maniabilité, si la quantité est trop importante, cela affectera sérieusement les propriétés mécaniques du mortier, la relation entre les deux doit donc être raisonnablement pesée.

À partir du taux de pliage sur 28 jours, on peut voir qu'avec l'augmentation de la teneur en HPMC, le taux de pliage global du mortier montre une tendance à la hausse, qui est fondamentalement une relation linéaire. En effet, l'éther de cellulose ajouté introduit un grand nombre de bulles d'air, provoquant davantage de défauts à l'intérieur du mortier, entraînant une forte diminution de la résistance à la compression du mortier, et bien que la résistance à la flexion diminue également dans une certaine mesure ; mais l'éther de cellulose peut améliorer la flexibilité du mortier et résister. La résistance au pliage est favorable, ce qui ralentit le taux de décroissance. Globalement, l’effet combiné des deux se traduit par une augmentation du taux de pliage.

2.4 Effet de l'HPMC sur la taille des pores du mortier

Les courbes de répartition de la taille des pores des quatre groupes d'échantillons A, B, C et D ont été mesurées par porosimétrie par intrusion de mercure.

Selon la courbe de distribution de la taille des pores, les données de distribution de la taille des pores et divers paramètres statistiques des échantillons AD, l'HPMC a une grande influence sur la structure des pores du mortier de ciment :

(1) Après l'ajout de HPMC, la taille des pores du mortier de ciment augmente considérablement. Sur la courbe de distribution de la taille des pores, la zone de l'image se déplace vers la droite et la valeur des pores correspondant à la valeur maximale devient plus grande. Également à partir des données statistiques sur la distribution de la taille des pores et la taille médiane des pores dans les résultats des tests de divers paramètres statistiques, on peut voir que la taille médiane des pores du mortier de ciment après ajout de HPMC est significativement plus grande que celle de l'échantillon blanc, et dans l'échantillon avec un dosage de 0,3 %. L'ouverture de valeur est 2 ordres de grandeur supérieure à celle de l'échantillon blanc.

(2) Wu Zhongwei et coll. divisé les pores du béton en quatre types, qui sont des pores inoffensifs (≤20 nm), peu de pores nocifs (20–100 nm), pores nocifs (100–200 nm) et de nombreux pores nocifs (≥200 nm). 200 nm). À partir des données statistiques sur la distribution de la taille des pores et des résultats des tests de divers paramètres statistiques, on peut voir que le nombre de pores inoffensifs ou de pores moins nocifs est considérablement réduit et que le nombre de pores nocifs ou de pores plus nocifs augmente après l'ajout de HPMC. Les pores inoffensifs ou moins nocifs de l'échantillon sans HPMC sont d'environ 49,4 %, et les pores inoffensifs ou moins nocifs sont considérablement réduits après l'ajout de HPMC. En prenant comme exemple le dosage de 0,1%, les pores inoffensifs ou moins nocifs sont réduits d'environ 45%. , le nombre de pores nocifs supérieur à 10μm a augmenté d'environ 9 fois.

3) Le diamètre médian des pores, le diamètre moyen des pores, le volume spécifique des pores et la surface spécifique ne suivent pas une règle de changement très stricte avec l'augmentation de la teneur en HPMC, ce qui peut être lié à la grande dispersion de la sélection des échantillons dans le test d'injection de mercure. Mais dans l’ensemble, le diamètre médian des pores, le diamètre moyen des pores et le volume spécifique des pores de l’échantillon mélangé à l’HPMC ont tendance à augmenter par rapport à l’échantillon blanc, tandis que la surface spécifique diminue.

3. Conclusion

(1) Le taux de rétention d'eau du mortier augmente avec l'augmentation de la teneur en HPMC. Les courbes de l'éther de cellulose avec des viscosités de 100, 150 et 200 Pa·S sont fondamentalement les mêmes et le taux de rétention d'eau est supérieur à 93 % lorsque la teneur est de 0,15 %. Lorsque le contenu de 40 Pa·Si l'éther de cellulose est supérieur à 0,15 %, le taux de rétention d'eau est inférieur à celui des trois autres types de HPMC de viscosité.

(2) La densité du mortier diminue progressivement avec l'augmentation de la teneur en HPMC et la teneur est de 0,05 %. La diminution de densité est la plus évidente à 0,20 %, soit environ 20 % ; lorsque la teneur dépasse 0,20 %, la densité ne change pratiquement pas ; la teneur en air du mortier augmente avec l'augmentation de la teneur en HPMC.

(3) L'augmentation de la teneur en HPMC réduira évidemment les propriétés mécaniques du mortier de ciment, mais le taux de pliage correspondant du mortier augmentera et la flexibilité du mortier s'améliorera.

(4) Après l'ajout de HPMC, la taille des pores du mortier augmente considérablement et la proportion de pores nocifs et de pores nocifs multiples augmente considérablement. L'échantillon avec une teneur en HPMC de 0,1 % est réduit d'environ 45 % par rapport à l'échantillon vierge sans pores ou moins nocifs, et le nombre de pores plus nocifs est supérieur à 10.μm a augmenté environ 9 fois.