Učinak hidroksipropil metil celuloznog etera na svojstva strojno prskane cementne žbuke

Celulozni eter bitan je dodatak u strojno pjeskarenoj žbuci. Proučavani su učinci četiri različite viskoznosti hidroksipropil metilceluloze (HPMC) na zadržavanje vode, gustoću, sadržaj zraka, mehanička svojstva i raspodjelu veličine pora strojno pjeskarenog morta. Studije su pokazale da: HPMC može značajno poboljšati sposobnost zadržavanja vode u mortu, a stopa zadržavanja vode može premašiti 90% kada je količina HPMC 0,15%. Najočitije; sadržaj zraka u mortu raste s porastom sadržaja HPMC: HPMC će očito smanjiti mehanička svojstva cementnog morta, ali će se omjer savijanja morta povećati; veličina pora morta značajno će se povećati nakon dodavanja HPMC. Udio štetnih rupa i višestrukih štetnih rupa značajno se povećao.

Ključne riječi: malter; hidroksipropil metilcelulozni eter; zadržavanje vode; raspodjela veličine pora

0. Predgovor

Posljednjih godina, kontinuiranim napretkom industrije i usavršavanjem tehnologije, kroz uvođenje i usavršavanje stranih strojeva za prskanje morta, tehnologija mehaničkog prskanja i žbukanja uvelike se razvila u našoj zemlji. Mort za mehaničko prskanje razlikuje se od običnog morta koji zahtijeva visoku sposobnost zadržavanja vode, odgovarajuću fluidnost i određenu učinkovitost protiv spuštanja. U žbuku se obično dodaje celulozni eter, među kojima se najviše koristi hidroksipropil metilcelulozni obični eter (HPMC). Glavne funkcije HPMC-a u mortu su: izvrsna sposobnost zadržavanja vode, zgušnjavanje i viskoziranje te reološka prilagodba. Međutim, nedostaci HPMC-a ne mogu se zanemariti. HPMC ima učinak uvlačenja zraka, što će uzrokovati više unutarnjih oštećenja i ozbiljno smanjiti mehanička svojstva morta. Ovaj rad proučava utjecaj HPMC-a na stopu zadržavanja vode, gustoću, sadržaj zraka i mehanička svojstva morta s makroskopskog aspekta, te proučava utjecaj HPMC-a na strukturu pora morta s mikroskopskog aspekta.

1. Testirajte

1.1 Sirovine

Cement: komercijalno dostupan P·Cement O42.5, njegova 28d savojna i tlačna čvrstoća su 6,9 odnosno 48,2 MPa; pijesak: fini riječni pijesak Chengde, 40-100 mesh; celulozni eter: hidroksipropilni alkohol koji proizvodi tvrtka u Hebeiju Metil celulozni eter, bijeli prah, nazivna viskoznost 40, 100, 150, 200 Pa·S: Voda: čista voda iz slavine.

1.2 Metoda ispitivanja

Prema JGJ/T 105-2011 “Građevinski propisi za mehaničko prskanje i žbukanje”, konzistencija morta je 80~120 mm, a stopa zadržavanja vode je veća od 90%. U ovom testu, omjer vapna i pijeska postavljen je na 1:5, konzistencija je kontrolirana na (93±2) mm, a celulozni eter se miješa izvana, a njegova se doza izračunava prema masi cementa. Osnovna svojstva morta kao što su mokra gustoća, sadržaj zraka, stopa zadržavanja vode i konzistencija ispituju se u skladu s JGJ 70-2009 „Metode ispitivanja osnovnih svojstava građevinskog morta”, a sadržaj zraka se ispituje i izračunava prema metoda gustoće. Priprema, ispitivanje čvrstoće na savijanje i tlačnu čvrstoću uzoraka provedeno je u skladu s GB/T 17671-1999 “Metode za ispitivanje čvrstoće pijeska od cementnog morta (ISO metoda)”. Veličina pora ispitana je živinom porozimetrijom. Model živinog porozimetra bio je AUTOPORE 9500, a mjerni raspon 5,5 nm do 360μm. Ukupno su provedena 4 seta testova. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (brojevi su A, B, C, D).

2. Rezultati i analiza

2.1 Učinak HPMC na stopu zadržavanja vode u cementnom mortu

Zadržavanje vode odnosi se na sposobnost morta da zadrži vodu. U strojno prskanoj žbuci dodavanje celuloznog etera može učinkovito održavati vlagu, smanjiti stopu krvarenja i zadovoljiti zahtjeve dovoljne hidratacije materijala na bazi cementa.

Iz učinka HPMC-a na stopu zadržavanja vode morta, može se vidjeti da s povećanjem sadržaja HPMC-a, stopa zadržavanja vode morta postupno raste. Krivulje celuloznih etera viskoziteta 100, 150 i 200 Pa·s su u osnovi isti. Kada je sadržaj 0,05% do 0,15%, stopa zadržavanja vode raste linearno. Kada je sadržaj 0,15%, stopa zadržavanja vode veća je od 93%.．Nakon 20%, rastući trend zadržavanja vode postaje ravan, što ukazuje da je količina HPMC blizu zasićenja. Krivulja utjecaja količine HPMC s viskoznošću od 40 Pa·s na stopi zadržavanja vode je približno ravna linija. Kada je količina veća od 0,15%, stopa zadržavanja vode u mortu znatno je niža nego kod ostale tri vrste HPMC-a s istom količinom viskoznosti. Općenito se vjeruje da je mehanizam zadržavanja vode celuloznog etera sljedeći: hidroksilna skupina na molekuli celuloznog etera i atom kisika na eterskoj vezi povezat će se s molekulom vode u vodikovu vezu, tako da slobodna voda postaje vezana voda , čime se igra dobar učinak zadržavanja vode; Također se vjeruje da međusobna difuzija između molekula vode i molekularnih lanaca celuloznog etera omogućuje molekulama vode da uđu u unutrašnjost makromolekularnih lanaca celuloznog etera i budu podložne jakim silama vezivanja, čime se poboljšava zadržavanje vode u cementnoj kaši. Izvrsno zadržavanje vode može održati žbuku homogenom, nije je lako odvojiti i postići dobre performanse miješanja, istovremeno smanjujući mehaničko trošenje i produžujući vijek trajanja stroja za prskanje žbuke.

2.2 Učinak HPMC na gustoću i sadržaj zraka u cementnom mortu

Iz utjecaja različitih viskoznosti i doza HPMC na gustoću morta, može se vidjeti da kada je doza HPMC 0-0,20%, gustoća morta naglo opada s povećanjem doze HPMC, od 2050 kg/m³ do oko 1650 kg/m³ , smanjio se za oko 20%; nakon što sadržaj HPMC prijeđe 0,20%, smanjenje gustoće ima tendenciju da bude ravnomjerno. Uspoređujući četiri vrste HPMC-a s različitim viskoznostima, može se vidjeti da što je viskoznost veća, to je niža gustoća morta; krivulje gustoće mortova s ​​mješovitim viskozitetima od 150 i 200 Pa s HPMC u osnovi se preklapaju, što ukazuje da kako viskoznost HPMC nastavlja rasti, gustoća morta se više ne smanjuje.

Iz utjecaja različitih viskoznosti i doza HPMC-a na sadržaj zraka u mortu, može se vidjeti da je promjena sadržaja zraka u mortu suprotna onoj kod promjene gustoće morta. Volumen zraka raste gotovo pravocrtno; kada sadržaj HPMC prelazi 0,20%, sadržaj zraka gotovo se ne mijenja, što ukazuje da je učinak morta koji uvlači zrak blizu zasićenja. Učinak privlačenja zraka HPMC viskoznosti od 150 i 200 Pa·s je veći od HPMC-a s viskoznošću od 40 i 100 Pa·s.

Učinak privlačenja zraka celuloznog etera uglavnom je određen njegovom molekularnom strukturom. Celulozni eter ima i hidrofilne skupine (hidroksilne, eterske skupine) i hidrofobne skupine (metilne skupine, glukozni prstenovi), te je površinski aktivna tvar. , ima površinsku aktivnost, stoga ima učinak privlačenja zraka. S jedne strane, uvedeni plin može djelovati kao kuglični ležaj u žbuci, poboljšati radnu izvedbu žbuke, povećati volumen i povećati učinak, što je korisno za proizvođača. No, s druge strane, učinak uvlačenja zraka povećava sadržaj zraka u mortu i poroznost nakon stvrdnjavanja, što rezultira povećanjem štetnih pora i uvelike smanjuje mehanička svojstva. Iako HPMC ima određeni učinak uvlačenja zraka, ne može zamijeniti sredstvo za uvlačenje zraka. Osim toga, kada se HPMC i sredstvo za uvlačenje zraka koriste u isto vrijeme, sredstvo za uvlačenje zraka može zakazati.

2.3 Učinak HPMC na mehanička svojstva cementne žbuke

Iz 28d savojne čvrstoće i 28d tlačne čvrstoće, može se vidjeti da kada je količina HPMC samo 0,05%, savojna čvrstoća morta značajno opada, što je oko 25% niže nego kod slijepog uzorka bez HPMC, i tlačna čvrstoća može doseći samo 65% slijepog uzorka. 80%. Kada sadržaj HPMC prelazi 0,20%, stupanj smanjenja čvrstoće na savijanje i tlačne čvrstoće morta nije očit. Viskoznost HPMC malo utječe na mehanička svojstva morta. HPMC uvodi puno sitnih mjehurića zraka, a učinak uvlačenja zraka u mort povećava unutarnju poroznost i štetne pore morta, što rezultira značajnim smanjenjem tlačne čvrstoće i čvrstoće na savijanje. Drugi razlog za smanjenje čvrstoće morta je učinak zadržavanja vode celuloznog etera, koji zadržava vodu u očvrslom mortu, a veliki omjer vode i veziva dovodi do smanjenja čvrstoće ispitnog bloka. Za mehaničku građevinsku žbuku, iako celulozni eter može značajno povećati stopu zadržavanja vode u mortu i poboljšati njegovu obradivost, ako je količina prevelika, to će ozbiljno utjecati na mehanička svojstva morta, tako da odnos između ta dva treba razumno odvagnuti.

Iz 28-dnevnog omjera savijanja može se vidjeti da s povećanjem sadržaja HPMC-a, ukupni omjer savijanja morta pokazuje rastući trend, koji je u osnovi linearan odnos. To je zato što dodani celulozni eter uvodi veliki broj mjehurića zraka, uzrokujući više nedostataka unutar žbuke, što rezultira oštrim smanjenjem tlačne čvrstoće žbuke, i iako se čvrstoća na savijanje također smanjuje do određene mjere; ali celulozni eter može poboljšati fleksibilnost morta i otpornost. Snaga savijanja je povoljna, zbog čega se stopa smanjenja usporava. Sveobuhvatno gledajući, kombinirani učinak ta dva rezultira povećanjem omjera preklapanja.

2.4 Učinak HPMC-a na veličinu pora morta

Krivulje raspodjele veličine pora četiri skupine uzoraka A, B, C i D izmjerene su živinom intruzijskom porozimetrijom.

Prema krivulji raspodjele veličine pora, podacima o raspodjeli veličine pora i različitim statističkim parametrima AD uzoraka, HPMC ima veliki utjecaj na strukturu pora cementnog morta:

(1) Nakon dodavanja HPMC-a, veličina pora cementnog morta značajno se povećava. Na krivulji raspodjele veličine pora područje slike pomiče se udesno, a vrijednost pora koja odgovara vršnoj vrijednosti postaje veća. Također iz statističkih podataka raspodjele veličine pora i srednje veličine pora u rezultatima ispitivanja različitih statističkih parametara, može se vidjeti da je srednja veličina pora cementnog morta nakon dodavanja HPMC-a značajno veća od one u slijepom uzorku, a u uzorku s dozom od 0,3% Otvor vrijednosti je 2 reda veličine veći od onog u slijepom uzorku.

(2) Wu Zhongwei i sur. podijelio pore u betonu u četiri tipa, a to su bezopasne pore (≤20 nm), nekoliko štetnih pora (20–100 nm), štetne pore (100–200 nm) i mnoge štetne pore (≥200 nm). 200 nm). Iz statističkih podataka o raspodjeli veličine pora i rezultata ispitivanja različitih statističkih parametara, može se vidjeti da je broj bezopasnih pora ili manje štetnih pora značajno smanjen, a broj štetnih pora ili više štetnih pora povećan nakon dodavanja HPMC. Bezopasne ili manje štetne pore uzorka bez HPMC su oko 49,4%, a bezopasne ili manje štetne pore su značajno smanjene nakon dodavanja HPMC. Uzimajući dozu od 0,1% kao primjer, bezopasne ili manje štetne pore su smanjene za oko 45%. , broj štetnih pora veći od 10μm povećan za oko 9 puta.

3) Srednji promjer pora, prosječni promjer pora, specifični volumen pora i specifična površina ne slijede vrlo stroga pravila promjene s povećanjem sadržaja HPMC, što može biti povezano s velikom disperzijom odabira uzorka u testu ubrizgavanja žive. Ali u cjelini, srednji promjer pora, prosječni promjer pora i specifični volumen pora uzorka pomiješanog s HPMC imaju tendenciju povećanja u usporedbi sa slijepim uzorkom, dok se specifična površina smanjuje.

3. Zaključak

(1) Stopa zadržavanja vode u mortu raste s povećanjem sadržaja HPMC. Krivulje celuloznog etera viskoziteta 100, 150 i 200 Pa·S su u osnovi isti, a stopa zadržavanja vode je veća od 93% kada je sadržaj 0,15%. Kada sadržaj od 40 Pa·s celuloznim eterom veći je od 0,15%, stopa zadržavanja vode niža je od one kod ostale tri vrste HPMC viskoznosti.

(2) Gustoća morta postupno se smanjuje s povećanjem udjela HPMC, a udio iznosi 0,05%. Smanjenje gustoće je najočitije od 0,20%, oko 20%; kada sadržaj prelazi 0,20%, gustoća se gotovo ne mijenja; udio zraka u mortu raste s porastom udjela HPMC.

(3) Povećanje sadržaja HPMC očito će smanjiti mehanička svojstva cementnog morta, ali će se odgovarajući omjer savijanja morta povećati, a fleksibilnost morta će postati bolja.

(4) Nakon dodavanja HPMC-a, veličina pora morta značajno se povećava, a udio štetnih pora i višestrukih štetnih pora značajno se povećava. Uzorak s 0,1% udjelom HPMC smanjen je za oko 45% u usporedbi sa slijepim uzorkom bez ili s manje štetnih pora, a broj štetnijih pora veći je od 10μm porastao oko 9 puta.