Propriétés mécaniques de l'éther de cellulose modifié pour mortier de ciment
Le mortier de ciment modifié avec un rapport eau-ciment de 0,45, un rapport chaux-sable de 1:2,5 et de l'éther de cellulose avec différentes viscosités de 0 %, 0,2 %, 0,4 %, 0,6 %, 0,8 % et 1,0 % a été préparé. . En mesurant les propriétés mécaniques du mortier de ciment et en observant la morphologie microscopique, l'effet des HEMC sur la résistance à la compression, la résistance à la flexion et la force d'adhérence du mortier de ciment modifié a été étudié. Les résultats de la recherche montrent que : avec l'augmentation de la teneur en HEMC, la résistance à la compression du mortier modifié à différents âges diminue continuellement, et la plage de diminution diminue et tend à être douce ; lorsque la même teneur en éther de cellulose est ajoutée, la résistance à la compression du mortier modifié à l'éther de cellulose avec différentes viscosités est : HEMC20
Mots clés :éther de cellulose; mortier de ciment; résistance à la compression ; résistance à la flexion ; force de liaison
1 Introduction
À l’heure actuelle, la demande annuelle de mortier dans le monde dépasse les 200 millions de tonnes et la demande industrielle continue d’augmenter. À l'heure actuelle, le mortier de ciment traditionnel présente des défauts tels que le saignement, le délaminage, un retrait de séchage important, une mauvaise imperméabilité, une faible résistance à la traction et une hydratation incomplète due à la perte d'eau, qui sont difficiles à résoudre, provoquant non seulement des défauts de construction, mais également des défauts de construction. Des phénomènes tels que la fissuration du mortier, la pulvérisation, la perte et le creusement se produisent.
En tant que l'un des adjuvants les plus couramment utilisés pour le mortier commercial, l'éther de cellulose a les fonctions de rétention d'eau, d'épaississement et de retardement, et peut être utilisé pour améliorer les propriétés physiques du mortier de ciment telles que l'ouvrabilité, la rétention d'eau, les performances de liaison et le temps de prise. , comme une augmentation significative du ciment. La résistance à la traction du mortier sera réduite, mais la résistance à la compression, la résistance à la flexion et le module élastique du mortier de ciment seront réduits. Zhang Yishun et d'autres ont étudié l'effet de l'éther de méthylcellulose et de l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose sur les propriétés du mortier. Les résultats ont montré que : les deux éthers de cellulose peuvent améliorer la rétention d'eau du mortier, et la résistance à la flexion et à la compression diminuent à différents degrés, tandis que le rapport de pliage et la force de liaison du mortier augmentent à différents degrés, et les performances de retrait du mortier peuvent être amélioré. AJenni, R.Zurbriggen, etc. ont utilisé des techniques modernes de test et d'analyse pour étudier l'interaction de divers matériaux dans le système de mortier-adhésif en couche mince modifié à l'éther de cellulose et ont observé que l'éther de cellulose et le Ca(OH) apparaissaient près de la surface du mortier. . 2, indiquant la migration des éthers de cellulose dans les matériaux à base de ciment.
Dans cet article, en utilisant des méthodes d'essai du mortier telles que la résistance à la compression, la résistance à la flexion, l'adhérence et l'apparence microscopique SEM, l'influence du mortier de ciment à base d'éther de cellulose sur les propriétés mécaniques telles que la résistance à la compression, la résistance à la flexion et la force d'adhérence à différents âges est étudiée. et c'est exposé. son mécanisme d'action.
2. Matières premières et méthodes de test
2.1 Matières premières
2.1.1 Ciment
Le ciment laurate ordinaire produit par Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., modèle P 042.5 (GB175-2007), a une densité de 3,25 g/cm.³ et une surface spécifique de 4200cm²/g.
2.1.2 Éther d'hydroxypropylméthylcellulose
Leéther d'hydroxyéthylméthylcelluloseproduit par le groupe Hercules des États-Unis a des viscosités de 50 000 MPa/s, 100 000 MPa/s et 200 000 MPa/s en solution à 2 % à 25°C, et les abréviations suivantes sont HEMC5, HEMC10 et HEMC20.
2.2 Méthode d'essai
un. Résistance à la compression du mortier modifié
La résistance à la compression des échantillons de corps vert a été testée avec une machine de résistance à la compression TYE-300 de Wuxi Jianyi Instrument Co., Ltd. Le taux de chargement est de 0,5 kN/s. Le test de résistance à la compression est effectué conformément à la norme GB/T17671-1999 « Méthode de test de résistance du mortier de ciment (méthode ISO) ».
Par définition, la formule de calcul de la résistance à la compression du corps vert est la suivante :
Rc = F/S
Où Rc—résistance à la compression, MPa ;
F—la charge de rupture agissant sur l'éprouvette, kN ;
S—zone de pression, m².
Par définition, la formule de calcul de la résistance à la flexion du corps vert est la suivante :
Rf= (3P× L)/(2b× h²) =0,234×P
Dans la formule, Rf—résistance à la flexion, MPa ;
P—la charge de rupture agissant sur l'éprouvette, kN ;
L—la distance entre les centres des cylindres de support, soit 10 cm ;
b, h—la largeur et la hauteur de la section transversale du corps d'essai, toutes deux de 4 cm.
b. Résistance à la traction du mortier de ciment modifié
Utilisez le détecteur de force adhésive de brique adhésive ZQS6-2000 pour mesurer la force d'adhérence et la vitesse de traction est de 2 mm/min. L'essai de force d'adhérence a été réalisé selon la norme JC/T985-2005 « Mortier autonivelant à base de ciment pour sol ».
Par définition, la formule de calcul de la force d’adhésion du corps vert est :
P = F/S
Dans la formule, P—résistance à la traction, MPa ;
F—charge de rupture maximale, N ;
S—zone de liaison, mm².
3. Résultats et discussion
3.1 Résistance à la compression
À partir de la résistance à la compression de deux types de mortiers modifiés à l'éther de cellulose avec des viscosités différentes à différents âges, on peut voir qu'avec l'augmentation de la teneur en HEMC, la résistance à la compression des mortiers modifiés à l'éther de cellulose à différents âges (3d, 7d et 28d) a diminué. de manière significative. Significativement diminué et progressivement stabilisé : lorsque la teneur en HEMC était inférieure à 0,4 %, la résistance à la compression a diminué de manière significative par rapport à l'échantillon vierge ; lorsque la teneur en HEMC était de 0,4 % à 1,0 %, la tendance à la diminution de la résistance à la compression s'est ralentie. Lorsque la teneur en éther de cellulose est supérieure à 0,8 %, la résistance à la compression des âges 7d et 28d est inférieure à celle de l'échantillon blanc à l'âge 3d, tandis que la résistance à la compression du mortier modifié 3d est presque nulle et l'échantillon est légèrement pressé Instantanément écrasé, l'intérieur est poudreux et la densité est très faible.
L'impact du même HEMC sur la résistance à la compression du mortier modifié à différents âges est également différent, montrant que la résistance à la compression de 28d diminue avec l'augmentation de la teneur en HEMC davantage que celle de 7d et 3d. Cela montre que l'effet retardateur de HEMC a toujours existé avec l'augmentation de l'âge et que l'effet retardateur de HEMC n'a pas été affecté par la réduction de l'eau dans le système ou par la progression de la réaction d'hydratation, entraînant une augmentation de la résistance à la compression. du mortier modifié étant beaucoup plus petit que celui sans échantillons de mortier mélangés avec HEMC.
À partir de la courbe de variation de la résistance à la compression du mortier modifié à l'éther de cellulose à différents âges, on peut voir que lorsque la même quantité d'éther de cellulose est ajoutée, la résistance à la compression du mortier modifié à l'éther de cellulose avec différentes viscosités est : HEMC20
Les trois facteurs suivants conduisent à la diminution de la résistance à la compression du mortier modifié : d'une part, parce que la structure du réseau macromoléculaire HEMC hydrosoluble recouvre les particules de ciment, le gel CSH, l'oxyde de calcium, l'aluminate de calcium hydraté et d'autres particules et non hydratées. particules En surface, en particulier au début de l'hydratation du ciment, l'adsorption entre l'aluminate de calcium hydraté et l'HEMC ralentit la réaction d'hydratation de l'aluminate de calcium, entraînant une diminution significative de la résistance à la compression. L'effet retardateur du mortier permanent est évident, ce qui montre que lorsque la teneur en HEMC20 atteint 0,8 % ~ 1 %, la résistance 3D de l'échantillon de mortier modifié est nulle ; d'autre part, la solution HEMC hydratée a une viscosité plus élevée et pendant le processus de mélange du mortier, elle peut être mélangée avec de l'air pour former un grand nombre de bulles d'air, entraînant un grand nombre de vides dans le mortier durci. , et la résistance à la compression de l'échantillon diminue continuellement avec l'augmentation de la teneur en HEMC et l'augmentation de son degré de polymérisation ; Le système de mortier ne fait qu'augmenter la flexibilité du mortier et ne peut pas jouer le rôle de support rigide, donc la résistance à la compression est réduite.
3.2 Résistance à la flexion
À partir de la résistance à la flexion de deux mortiers modifiés à l'éther de cellulose de viscosité différente à des âges différents, on peut voir que, similaire au changement de la résistance à la compression du mortier modifié, la résistance à la flexion du mortier modifié à l'éther de cellulose diminue progressivement avec l'augmentation de la teneur en HEMC.
À partir de la courbe de variation de la résistance à la flexion du mortier modifié à l'éther de cellulose à différents âges, on peut voir que lorsque la teneur en éther de cellulose est la même, la résistance à la flexion de l'échantillon de mortier modifié HEMC20 est légèrement inférieure à celle de l'échantillon de mortier modifié HEMC10, tandis que lorsque la teneur en HEMC est de 0,4 % à 0,8 %, les courbes de changement de résistance à la flexion 28d des deux coïncident presque.
À partir de la courbe d'évolution de la résistance à la flexion du mortier modifié à l'éther de cellulose à différents âges, on peut également voir que l'évolution de la résistance à la flexion du mortier modifié est : HEMC5
3.3 Force d'adhésion
Il ressort des courbes de variation de la force d'adhérence des trois mortiers modifiés à l'éther de cellulose à différents âges que la force d'adhérence du mortier modifié augmente avec l'augmentation de la teneur en HEMC et tend progressivement à se stabiliser. Avec l’allongement de l’âge, la force d’adhérence du mortier modifié a également montré une tendance à la hausse.
Il ressort des courbes de variation de la force d'adhérence sur 28 jours des trois mortiers modifiés à l'éther de cellulose que la force d'adhérence du mortier modifié augmente avec l'augmentation de la teneur en HEMC et tend progressivement à être stable. Dans le même temps, avec l'augmentation du degré de polymérisation de l'éther de cellulose, le changement de force d'adhérence du mortier modifié est : HEMC20>HEMC10>HEMC5.
Cela est dû à l'introduction d'un grand nombre de pores dans le mortier modifié à haute teneur en HEMC, ce qui entraîne une augmentation de la porosité du corps durci, une diminution de la densité de la structure et une croissance lente de la force d'adhérence. ; lors de l'essai de traction, la fracture s'est produite dans le mortier modifié. À l'intérieur, il n'y a pas de fracture au niveau de la surface de contact entre le mortier modifié et le substrat, ce qui indique que la force d'adhérence entre le mortier modifié et le substrat est supérieure à celle du mortier durci. mortier modifié. Cependant, lorsque la quantité de HEMC est faible (0 % ~ 0,4 %), les molécules de HEMC hydrosolubles peuvent recouvrir et envelopper les particules de ciment hydratées et former un film polymère entre les particules de ciment, ce qui augmente la flexibilité et la flexibilité de le mortier modifié. Plasticité et en raison de l'excellente rétention d'eau du HEMC, le mortier modifié contient suffisamment d'eau pour la réaction d'hydratation, ce qui garantit le développement de la résistance du ciment, et la force d'adhérence du mortier de ciment modifié augmente linéairement.
3.4 MEB
À partir des images de comparaison SEM avant et après le mortier modifié à l'éther de cellulose, on peut voir que les espaces entre les grains de cristaux dans le mortier non modifié sont relativement grands et qu'une petite quantité de cristaux se forme. Dans le mortier modifié, les cristaux se développent pleinement, l'incorporation d'éther de cellulose améliore les performances de rétention d'eau du mortier, le ciment est entièrement hydraté et les produits d'hydratation sont évidents.
En effet, l'éther de cellulose a été traité avec un processus d'éthérification spécial, qui présente une excellente dispersion et rétention d'eau. L'eau est libérée progressivement sur une longue période, seule une petite quantité d'eau s'échappe des pores capillaires en raison du séchage et de l'évaporation, et la majeure partie de l'eau s'hydrate avec le ciment pour assurer la résistance du mortier de ciment modifié.
4 Conclusion
un. À mesure que la teneur en HEMC augmente, la résistance à la compression du mortier modifié à différents âges diminue continuellement et la plage de réduction diminue et tend à être plate ; lorsque la teneur en éther de cellulose est supérieure à 0,8 %, les 7d et 28d La résistance à la compression de l'échantillon vierge vieilli en 3D est inférieure à celle de l'échantillon vierge, tandis que la résistance à la compression vieillie en 3D du mortier modifié est presque nulle. L'échantillon se brise lorsqu'il est légèrement pressé et l'intérieur est poudreux de faible densité.
b. Lorsque la même quantité d'éther de cellulose est ajoutée, la résistance à la compression du mortier modifié à l'éther de cellulose avec différentes viscosités change comme suit : HEMC20
c. La résistance à la flexion du mortier modifié à l’éther de cellulose diminue progressivement avec l’augmentation de la teneur en HEMC. Le changement de résistance à la flexion du mortier modifié est : HEMC5
d. La force de liaison du mortier modifié augmente avec l’augmentation de la teneur en HEMC et tend progressivement à se stabiliser. Dans le même temps, avec l'augmentation du degré de polymérisation de l'éther de cellulose, le changement de force d'adhérence du mortier modifié est : HEMC20>HEMC10>HEMC5.
e. Une fois l'éther de cellulose mélangé au mortier de ciment, le cristal se développe complètement, les pores entre les grains de cristal sont réduits et le ciment est entièrement hydraté, ce qui garantit la résistance à la compression, à la flexion et à la liaison du mortier de ciment.
Heure de publication : 30 janvier 2023