Efecto do éter de hidroxipropil metil celulosa sobre as propiedades do morteiro de cemento pulverizado a máquina

O éter de celulosa é un aditivo esencial no morteiro granallado a máquina. Estudáronse os efectos de catro viscosidades diferentes da hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) sobre a retención de auga, a densidade, o contido de aire, as propiedades mecánicas e a distribución do tamaño dos poros do morteiro granallado. Os estudos demostraron que: HPMC pode mellorar significativamente o rendemento de retención de auga do morteiro e a taxa de retención de auga pode superar o 90% cando a cantidade de HPMC é do 0,15%. O máis obvio; o contido de aire do morteiro aumenta co aumento do contido de HPMC: o HPMC, obviamente, reducirá as propiedades mecánicas do morteiro de cemento, pero a proporción de pregamento do morteiro aumentará; o tamaño dos poros do morteiro aumentará significativamente despois de engadir HPMC, a proporción de buracos nocivos e múltiples buratos nocivos aumentou significativamente.

Palabras clave: morteiro; éter de hidroxipropil metilcelulosa; retención de auga; distribución do tamaño de poro

0. Prólogo

Nos últimos anos, co progreso continuo da industria e a mellora da tecnoloxía, a través da introdución e mellora de máquinas de pulverización de morteiro estranxeiras, a tecnoloxía de pulverización mecánica e revoco desenvolveuse moito no noso país. O morteiro de pulverización mecánica é diferente do morteiro ordinario, o que require un alto rendemento de retención de auga, unha fluidez adecuada e un certo rendemento contra a flacidez. Normalmente, engádese éter de celulosa ao morteiro, entre os que o éter simple de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) é o máis utilizado. As principais funcións do HPMC no morteiro son: excelente capacidade de retención de auga, espesamento e viscosificación e axuste reolóxico. Non obstante, non se poden ignorar as deficiencias de HPMC. HPMC ten un efecto de incorporación de aire, o que provocará máis defectos internos e reducirá seriamente as propiedades mecánicas do morteiro. Este traballo estuda a influencia da HPMC na taxa de retención de auga, densidade, contido de aire e propiedades mecánicas do morteiro desde o aspecto macroscópico, e estuda a influencia da HPMC na estrutura de poros do morteiro dende o aspecto microscópico.

1. Proba

1.1 Materias primas

Cemento: comercialmente dispoñible P·O cemento O42,5, as súas resistencias á flexión e á compresión 28d son de 6,9 ​​e 48,2 MPa respectivamente; area: area fina do río Chengde, malla 40-100; éter de celulosa: alcohol hidroxipropílico producido por unha empresa en Hebei Éter de metil celulosa, po branco, viscosidade nominal 40, 100, 150, 200 Pa·S: Auga: auga da billa limpa.

1.2 Método de proba

Segundo JGJ/T 105-2011 "Regulamento de construción para pulverización e enlucido mecánicos", a consistencia do morteiro é de 80 ~ 120 mm e a taxa de retención de auga é superior ao 90%. Nesta proba, a relación cal-area establécese en 1:5, a consistencia contrólase en (93±2) mm, e o éter de celulosa mestúrase externamente e a súa dosificación calcúlase segundo a masa de cemento. As propiedades básicas do morteiro, como a densidade húmida, o contido de aire, a taxa de retención de auga e a consistencia, son probadas con referencia á JGJ 70-2009 "Métodos de proba para as propiedades básicas do morteiro de construción", e o contido de aire é probado e calculado segundo o método de densidade. As probas de preparación, resistencia á flexión e á compresión das mostras realizáronse con referencia ao GB/T 17671-1999 "Métodos para probar a resistencia da area de morteiro de cemento (método ISO)". Probouse o tamaño dos poros mediante porosimetría de mercurio. O modelo do porosímetro de mercurio era AUTOPORE 9500 e o rango de medición era de 5,5 nm a 360μm. Realizáronse un total de 4 conxuntos de probas. 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (os números son A, B, C, D).

2. Resultados e análise

2.1 Efecto da HPMC na taxa de retención de auga do morteiro de cemento

A retención de auga refírese á capacidade do morteiro para reter auga. No morteiro pulverizado a máquina, engadir éter de celulosa pode manter eficazmente a humidade, reducir a taxa de sangramento e cumprir os requisitos de hidratación suficiente dos materiais a base de cemento.

A partir do efecto de HPMC sobre a taxa de retención de auga do morteiro, pódese ver que co aumento do contido de HPMC, a taxa de retención de auga do morteiro aumenta gradualmente. As curvas dos éteres de celulosa con viscosidades de 100, 150 e 200 Pa·s son basicamente iguais. Cando o contido é de 0,05% a 0,15%, a taxa de retención de auga aumenta linealmente. Cando o contido é do 0,15%, a taxa de retención de auga é superior ao 93%.．Despois do 20%, a tendencia crecente da retención de auga faise plana, o que indica que a cantidade de HPMC está preto da saturación. A curva de influencia da cantidade de HPMC cunha viscosidade de 40 Pa·s sobre a taxa de retención de auga é aproximadamente unha liña recta. Cando a cantidade é superior ao 0,15%, a taxa de retención de auga do morteiro é significativamente menor que a dos outros tres tipos de HPMC coa mesma cantidade de viscosidade. En xeral, crese que o mecanismo de retención de auga do éter de celulosa é: o grupo hidroxilo da molécula de éter de celulosa e o átomo de osíxeno do enlace éter asociaranse coa molécula de auga para formar un enlace de hidróxeno, polo que a auga libre convértese en auga unida. , xogando así un bo efecto de retención de auga; Tamén se cre que a interdifusión entre as moléculas de auga e as cadeas moleculares de éter de celulosa permite que as moléculas de auga entren no interior das cadeas macromoleculares do éter de celulosa e estean suxeitas a fortes forzas de unión, mellorando así a retención de auga da suspensión de cemento. A excelente retención de auga pode manter o morteiro homoxéneo, non é fácil de segregar e obter un bo rendemento de mestura, mentres reduce o desgaste mecánico e aumenta a vida útil da máquina de pulverización de morteiro.

2.2 O efecto da HPMC sobre a densidade e o contido de aire do morteiro de cemento

A partir da influencia de diferentes viscosidades e dosificacións de HPMC na densidade do morteiro, pódese ver que cando a dosificación de HPMC é de 0-0,20%, a densidade do morteiro diminúe drasticamente co aumento da dosificación de HPMC, desde 2050 kg/m.³ ata uns 1650 kg/m³ , diminuíu preto dun 20%; despois de que o contido de HPMC supera o 0,20%, a diminución da densidade tende a ser plana. Comparando os catro tipos de HPMC con diferentes viscosidades, pódese ver que canto maior sexa a viscosidade, menor será a densidade do morteiro; as curvas de densidade dos morteiros coas viscosidades mixtas de 150 e 200 Pa s HPMC se solapan basicamente, o que indica que a medida que a viscosidade do HPMC segue aumentando, a densidade do morteiro xa non diminúe.

A partir da influencia de diferentes viscosidades e dosificacións de HPMC no contido de aire do morteiro, pódese ver que o cambio do contido de aire do morteiro é oposto ao da densidade do morteiro. O volume de aire case sobe en liña recta; cando o contido de HPMC supera o 0,20%, o contido de aire apenas cambia, o que indica que o efecto de incorporación de aire do morteiro está próximo á saturación. O efecto de incorporación de aire de HPMC cunha viscosidade de 150 e 200 Pa·s é maior que a de HPMC cunha viscosidade de 40 e 100 Pa·s.

O efecto de incorporación de aire do éter de celulosa está determinado principalmente pola súa estrutura molecular. O éter de celulosa ten tanto grupos hidrófilos (grupos hidroxilo, éter) como grupos hidrófobos (grupos metilo, aneis de glicosa) e é un tensioactivo. , ten actividade superficial, tendo así un efecto de incorporación de aire. Por unha banda, o gas introducido pode actuar como un rodamento de bolas no morteiro, mellorar o rendemento de traballo do morteiro, aumentar o volume e aumentar a produción, o que é beneficioso para o fabricante. Pero, por outra banda, o efecto de incorporación de aire aumenta o contido de aire do morteiro e a porosidade despois do endurecemento, o que resulta no aumento dos poros nocivos e reducindo moito as propiedades mecánicas. Aínda que HPMC ten un certo efecto de incorporación de aire, non pode substituír o axente de incorporación de aire. Ademais, cando se usan ao mesmo tempo HPMC e axente de arrastre de aire, o axente de incorporación de aire pode fallar.

2.3 Efecto da HPMC sobre as propiedades mecánicas do morteiro de cemento

A partir da resistencia á flexión 28d e á resistencia á compresión 28d, pódese ver que cando a cantidade de HPMC é só do 0,05%, a resistencia á flexión do morteiro diminúe significativamente, o que é aproximadamente un 25% inferior á da mostra en branco sen HPMC, e a resistencia á compresión só pode ser Alcanzar o 65% da mostra en branco. 80%. Cando o contido de HPMC supera o 0,20%, o grao de diminución da resistencia á flexión e á compresión do morteiro non é obvio. A viscosidade do HPMC ten pouco efecto sobre as propiedades mecánicas do morteiro. HPMC introduce unha gran cantidade de pequenas burbullas de aire e o efecto de incorporación de aire no morteiro aumenta a porosidade interna e os poros nocivos do morteiro, o que resulta nunha diminución significativa da resistencia á compresión e á flexión. Outra razón para a diminución da resistencia do morteiro é o efecto de retención de auga do éter de celulosa, que mantén a auga no morteiro endurecido, e a gran proporción de aglutinante auga conduce a unha diminución da resistencia do bloque de proba. Para o morteiro de construción mecánica, aínda que o éter de celulosa pode aumentar significativamente a taxa de retención de auga do morteiro e mellorar a súa traballabilidade, se a cantidade é demasiado grande, afectará seriamente ás propiedades mecánicas do morteiro, polo que a relación entre ambos debe ser sopesada razoablemente.

A partir da relación de pregamento de 28 días, pódese ver que co aumento do contido de HPMC, a relación de pregamento global do morteiro mostra unha tendencia crecente, que é basicamente unha relación lineal. Isto débese a que o éter de celulosa engadido introduce un gran número de burbullas de aire, provocando máis defectos no interior do morteiro, o que provoca unha forte diminución da resistencia á compresión do morteiro, e aínda que a resistencia á flexión tamén diminúe en certa medida; pero o éter de celulosa pode mellorar a flexibilidade do morteiro e resistir A resistencia do pregamento é favorable, o que fai que a taxa de diminución se ralentice. Considerando globalmente, o efecto combinado dos dous resulta nun aumento da relación de pregamento.

2.4 Efecto da HPMC no tamaño dos poros do morteiro

As curvas de distribución do tamaño de poro dos catro grupos de mostras A, B, C e D foron medidas por porosimetría de intrusión de mercurio.

Segundo a curva de distribución do tamaño dos poros, os datos de distribución do tamaño dos poros e varios parámetros estatísticos das mostras de AD, HPMC ten unha gran influencia na estrutura dos poros do morteiro de cemento:

(1) Despois de engadir HPMC, o tamaño dos poros do morteiro de cemento aumenta significativamente. Na curva de distribución do tamaño dos poros, a área da imaxe móvese cara á dereita e o valor do poro correspondente ao valor máximo faise maior. Tamén a partir dos datos estatísticos da distribución do tamaño dos poros e do tamaño medio dos poros nos resultados das probas de varios parámetros estatísticos, pódese ver que o tamaño medio dos poros do morteiro de cemento despois de engadir HPMC é significativamente maior que o da mostra en branco, e na mostra cunha dosificación do 0,3% A apertura de valor é 2 ordes de magnitude superior á da mostra en branco.

(2) Wu Zhongwei et al. dividiu os poros do formigón en catro tipos, que son poros inofensivos (≤20 nm), poucos poros nocivos (20–100 nm), poros nocivos (100–200 nm) e moitos poros nocivos (≥200 nm). 200 nm). A partir dos datos estatísticos de distribución do tamaño dos poros e dos resultados das probas de varios parámetros estatísticos, pódese ver que o número de poros inofensivos ou menos daniños redúcese significativamente e o número de poros nocivos ou máis prexudiciais aumenta despois de engadir HPMC. Os poros inofensivos ou menos daniños da mostra sen HPMC son preto do 49,4%, e os poros inofensivos ou menos daniños redúcense significativamente despois de engadir HPMC. Tomando como exemplo a dosificación do 0,1%, os poros inofensivos ou menos daniños redúcense nun 45%. , o número de poros nocivos maior que 10μm aumentou preto de 9 veces.

3) O diámetro medio dos poros, o diámetro medio dos poros, o volume específico de poros e a superficie específica non seguen unha regra de cambio moi estrita co aumento do contido de HPMC, que pode estar relacionado coa gran dispersión da selección de mostras na proba de inxección de mercurio. Pero, en xeral, o diámetro medio de poro, o diámetro medio de poro e o volume específico de poro da mostra mesturada con HPMC tenden a aumentar en comparación coa mostra en branco, mentres que a superficie específica diminúe.

3. Conclusión

(1) A taxa de retención de auga do morteiro aumenta co aumento do contido de HPMC. As curvas do éter de celulosa con viscosidades de 100, 150 e 200 Pa·S son basicamente iguais, e a taxa de retención de auga é superior ao 93% cando o contido é do 0,15%. Cando o contido de 40 Pa·s éter de celulosa é superior ao 0,15%, a taxa de retención de auga é menor que a dos outros tres tipos de viscosidade HPMC.

(2) A densidade do morteiro diminúe gradualmente co aumento do contido de HPMC e o contido é do 0,05%. A diminución da densidade é a máis evidente nun 0,20%, preto do 20%; cando o contido supera o 0,20%, a densidade apenas cambia; o contido de aire do morteiro aumenta co aumento do contido de HPMC.

(3) O aumento do contido de HPMC, obviamente, reducirá as propiedades mecánicas do morteiro de cemento, pero a proporción de pregamento correspondente do morteiro aumentará e a flexibilidade do morteiro mellorarase.

(4) Despois de engadir HPMC, o tamaño dos poros do morteiro aumenta significativamente e a proporción de poros prexudiciais e múltiples poros prexudiciais aumenta significativamente. A mostra cun contido de HPMC do 0,1% reduciuse un 45% en comparación coa mostra en branco sen ou menos poros daniños, e o número de poros máis daniños é superior a 10.μm aumentou unhas 9 veces.