Sifat Mekanik Selulosa Eter yang Dimodifikasi untuk Mortar Semen

Mortar semen yang dimodifikasi dengan perbandingan air-semen 0,45, perbandingan kapur-pasir 1:2,5, dan selulosa eter dengan viskositas berbeda 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8%, dan 1,0% telah disiapkan. . Dengan mengukur sifat mekanik mortar semen dan mengamati morfologi mikroskopis, diketahui pengaruh HEMC terhadap kuat tekan, kuat lentur, dan kuat rekat mortar semen modifikasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: dengan meningkatnya kandungan HEMC maka kuat tekan mortar modifikasi pada berbagai umur terus menurun, rentang penurunannya semakin menurun dan cenderung landai; ketika kandungan selulosa eter yang sama ditambahkan, kuat tekan mortar termodifikasi selulosa eter dengan viskositas berbeda adalah: HEMC20 HEMC10>HEMC5.

Kata kunci:selulosa eter; mortar semen; kekuatan tekan; kekuatan lentur; kekuatan ikatan

1 Pendahuluan

Pada tahap ini, permintaan mortir tahunan di dunia melebihi 200 juta ton, dan permintaan industri masih terus meningkat. Saat ini, mortar semen tradisional memiliki cacat seperti pendarahan, delaminasi, penyusutan pengeringan yang besar, impermeabilitas yang buruk, kekuatan ikatan tarik yang rendah, dan hidrasi yang tidak sempurna akibat kehilangan air, yang sulit diatasi, tidak hanya menyebabkan cacat konstruksi, tetapi juga menyebabkan kerusakan. hingga pengerasan Fenomena seperti mortar retak, hancur, terkelupas, dan berlubang terjadi.

Sebagai salah satu bahan tambahan yang paling umum digunakan untuk mortar komersial, selulosa eter memiliki fungsi retensi air, pengental dan retardasi, serta dapat digunakan untuk meningkatkan sifat fisik mortar semen seperti kemampuan kerja, retensi air, kinerja ikatan, dan pengaturan waktu. , seperti peningkatan semen secara signifikan. Kuat rekat tarik mortar akan berkurang, namun kuat tekan, kuat lentur, dan modulus elastisitas mortar semen akan berkurang. Zhang Yishun dan yang lainnya mempelajari pengaruh metil selulosa eter dan hidroksipropil metil selulosa eter pada sifat mortar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: kedua selulosa eter dapat meningkatkan retensi air mortar, dan kekuatan lentur dan kuat tekan menurun dalam derajat yang berbeda-beda, sedangkan rasio lipat dan kekuatan ikatan mortar meningkat dalam derajat yang berbeda-beda, dan kinerja penyusutan mortar dapat ditingkatkan. AJenni, R.Zurbriggen, dll. menggunakan teknik pengujian dan analisis modern untuk mempelajari interaksi berbagai bahan dalam sistem mortar perekat lapis tipis selulosa eter yang dimodifikasi, dan mengamati bahwa selulosa eter dan Ca(OH) muncul di dekat permukaan mortar. . 2, menunjukkan migrasi selulosa eter dalam bahan berbasis semen.

Dalam makalah ini, dengan menggunakan metode pengujian mortar seperti ketahanan tekan, ketahanan lentur, daya rekat, dan kenampakan mikroskopis SEM, pengaruh mortar semen selulosa eter terhadap sifat mekanik seperti kuat tekan, ketahanan lentur, dan kekuatan rekat pada berbagai umur dipelajari. dan itu dijelaskan. mekanisme kerjanya.

2. Bahan baku dan metode pengujian

2.1 Bahan mentah

2.1.1 Semen

Semen laurat biasa yang diproduksi oleh Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., model P 042.5 (GB175-2007), memiliki kepadatan 3,25g/cm³ dan luas permukaan spesifik 4200cm²/G.

2.1.2 Hidroksipropil metilselulosa eter

Ituhidroksietil metil selulosa eterdiproduksi oleh Hercules Group Amerika Serikat memiliki viskositas 50000MPa/s, 100000MPa/s, dan 200000MPa/s dalam larutan 2% pada 25°C, dan singkatan berikutnya adalah HEMC5, HEMC10, dan HEMC20.

2.2 Metode pengujian

A. Kekuatan tekan mortar yang dimodifikasi

Kuat tekan spesimen benda hijau diuji dengan mesin kuat tekan TYE-300 dari Wuxi Jianyi Instrument Co., Ltd. Laju pembebanan adalah 0,5 kN/s. Uji kuat tekan dilakukan sesuai dengan GB/T17671-1999 “Metode Uji Kuat Mortar Semen (Metode ISO)”.

Secara definisi, rumus untuk menghitung kuat tekan benda hijau adalah:

Rc=F/S

Dimana Rc—kekuatan tekan, MPa;

F—beban kegagalan yang bekerja pada benda uji, kN;

S—daerah tekanan, m².

Secara definisi, rumus menghitung kuat lentur benda hijau adalah:

Rf= (3P× L)/(2b× h²) =0,234×P

Dalam rumusnya, Rf—kekuatan lentur, MPa;

P—beban kegagalan yang bekerja pada benda uji, kN;

L—jarak antara pusat silinder pendukung, yaitu 10cm;

b, h—lebar dan tinggi penampang benda uji, keduanya 4cm.

B. Kekuatan ikatan tarik mortar semen yang dimodifikasi

Gunakan Detektor Kekuatan Perekat Bata Perekat ZQS6-2000 untuk mengukur kekuatan perekat, dan kecepatan tarik adalah 2mm/menit. Uji kekuatan rekat dilakukan sesuai dengan JC/T985-2005 “Mortar self-leveling berbasis semen untuk tanah”.

Menurut definisi, rumus untuk menghitung kekuatan ikatan benda hijau adalah:

P=F/S

Dalam rumusnya, P—kekuatan ikatan tarik, MPa;

F—beban kegagalan maksimum, N;

S—daerah ikatan, mm².

3. Hasil dan pembahasan

3.1 Kekuatan tekan

Dari kuat tekan kedua macam mortar termodifikasi selulosa eter dengan viskositas berbeda pada umur berbeda, terlihat bahwa dengan bertambahnya kandungan HEMC maka kuat tekan mortar termodifikasi selulosa eter pada umur berbeda (3d, 7d dan 28d) mengalami penurunan. secara signifikan. Menurun secara signifikan dan stabil secara bertahap: bila kandungan HEMC kurang dari 0,4%, kuat tekan menurun secara signifikan dibandingkan dengan sampel kosong; ketika kandungan HEMC 0,4%~1,0%, tren penurunan kuat tekan melambat. Bila kandungan selulosa eter lebih besar dari 0,8% maka kuat tekan pada umur 7d dan 28d lebih rendah dibandingkan dengan sampel blanko pada umur 3d, sedangkan kuat tekan mortar 3d yang dimodifikasi hampir nol, dan sampelnya adalah ditekan ringan Langsung hancur, bagian dalamnya berbentuk tepung, dan kepadatannya sangat rendah.

Pengaruh HEMC yang sama terhadap kuat tekan mortar modifikasi pada umur yang berbeda juga berbeda, menunjukkan bahwa kuat tekan 28d semakin menurun seiring dengan peningkatan kandungan HEMC lebih banyak dibandingkan dengan 7d dan 3d. Hal ini menunjukkan bahwa efek perlambatan HEMC selalu ada seiring bertambahnya usia, dan efek perlambatan HEMC tidak dipengaruhi oleh berkurangnya air dalam sistem atau kemajuan reaksi hidrasi, yang mengakibatkan peningkatan kuat tekan. mortar yang dimodifikasi menjadi jauh lebih kecil dibandingkan tanpa sampel mortar yang dicampur dengan HEMC.

Dari kurva perubahan kuat tekan mortar termodifikasi selulosa eter pada umur yang berbeda dapat diketahui bahwa jika ditambahkan selulosa eter dalam jumlah yang sama maka kuat tekan mortar termodifikasi selulosa eter dengan viskositas berbeda adalah: HEMC20 HEMC10>HEMC5. Hal ini disebabkan karena HEMC dengan derajat polimerisasi tinggi mempunyai pengaruh yang lebih besar terhadap penurunan kuat tekan mortar dibandingkan HEMC dengan derajat polimerisasi rendah, namun kuat tekan mortar hasil modifikasi yang dicampur dengan HEMC jauh lebih rendah dibandingkan dengan mortar hasil modifikasi yang dicampur dengan HEMC. mortar kosong tanpa HEMC.

Tiga faktor berikut menyebabkan penurunan kekuatan tekan mortar yang dimodifikasi: di satu sisi, karena struktur jaringan makromolekul HEMC yang larut dalam air menutupi partikel semen, gel CSH, kalsium oksida, kalsium aluminat hidrat dan partikel lain serta tidak terhidrasi. partikel Di permukaan, terutama pada tahap awal hidrasi semen, adsorpsi antara kalsium aluminat hidrat dan HEMC memperlambat reaksi hidrasi kalsium aluminat, sehingga mengakibatkan penurunan kuat tekan yang signifikan. Efek perlambatan dari mortar permanen terlihat jelas, yang menunjukkan bahwa ketika kandungan HEMC20 mencapai 0,8%~1%, kekuatan 3d dari sampel mortar yang dimodifikasi adalah nol; sebaliknya, larutan HEMC terhidrasi memiliki viskositas yang lebih tinggi, dan selama proses pencampuran mortar, larutan tersebut dapat bercampur dengan udara membentuk gelembung udara dalam jumlah besar, sehingga menghasilkan banyak rongga pada mortar yang mengeras. , dan kekuatan tekan sampel menurun terus menerus dengan meningkatnya kandungan HEMC dan peningkatan derajat polimerisasinya; Sistem mortar hanya meningkatkan kelenturan mortar dan tidak dapat berperan sebagai penopang kaku, sehingga kuat tekannya berkurang.

3.2 Kekuatan lentur

Dari kuat lentur dua mortar termodifikasi selulosa eter dengan viskositas berbeda pada umur berbeda, terlihat bahwa serupa dengan perubahan kuat tekan mortar termodifikasi, kuat lentur mortar termodifikasi selulosa eter berangsur-angsur menurun seiring dengan bertambahnya kandungan HEMC.

Dari kurva perubahan kuat lentur mortar modifikasi selulosa eter pada umur yang berbeda terlihat bahwa dengan kandungan selulosa eter yang sama maka kuat lentur sampel mortar modifikasi HEMC20 sedikit lebih rendah dibandingkan dengan sampel mortar modifikasi HEMC10. sedangkan ketika kandungan HEMC adalah 0,4%~0,8%, kurva perubahan kuat lentur 28d keduanya hampir berhimpitan.

Dari kurva perubahan kuat lentur mortar modifikasi selulosa eter pada umur yang berbeda juga dapat diketahui bahwa perubahan kuat lentur mortar modifikasi adalah : HEMC5

3.3 Kekuatan ikatan

Terlihat dari kurva variasi kuat rekat ketiga mortar termodifikasi selulosa eter pada umur yang berbeda bahwa kuat rekat mortar termodifikasi meningkat seiring dengan meningkatnya kandungan HEMC dan lambat laun cenderung stabil. Dengan bertambahnya umur, kekuatan rekat mortar modifikasi juga menunjukkan tren yang meningkat.

Terlihat dari kurva perubahan kekuatan rekatan umur 28 hari ketiga mortar termodifikasi selulosa eter bahwa kekuatan rekat mortar termodifikasi meningkat seiring dengan meningkatnya kandungan HEMC, dan lambat laun cenderung stabil. Pada saat yang sama, dengan meningkatnya derajat polimerisasi selulosa eter, perubahan kekuatan ikatan mortar yang dimodifikasi adalah: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

Hal ini disebabkan masuknya sejumlah besar pori-pori ke dalam mortar yang dimodifikasi dengan kandungan HEMC yang tinggi, yang mengakibatkan peningkatan porositas benda yang mengeras, penurunan kepadatan struktur, dan lambatnya pertumbuhan kekuatan ikatan. ; pada uji tarik, patahan terjadi pada mortar yang dimodifikasi. Di dalam, tidak terdapat patahan pada permukaan kontak antara mortar yang dimodifikasi dengan substrat, yang menunjukkan bahwa kekuatan ikatan antara mortar yang dimodifikasi dan substrat lebih besar dari pada mortar yang dikeraskan. mortir yang dimodifikasi. Namun, ketika jumlah HEMC rendah (0%~0,4%), molekul HEMC yang larut dalam air dapat menutupi dan membungkus partikel semen terhidrasi, dan membentuk lapisan polimer di antara partikel semen, yang meningkatkan kelenturan dan kelenturan semen. mortir yang dimodifikasi. Plastisitas, dan karena retensi air HEMC yang sangat baik, mortar yang dimodifikasi memiliki air yang cukup untuk reaksi hidrasi, yang memastikan pengembangan kekuatan semen, dan kekuatan ikatan mortar semen yang dimodifikasi meningkat secara linier.

3.4 SEM

Dari gambar perbandingan SEM sebelum dan sesudah mortar termodifikasi selulosa eter terlihat bahwa celah antar butiran kristal pada mortar yang tidak dimodifikasi relatif besar, dan jumlah kristal yang terbentuk sedikit. Dalam mortar yang dimodifikasi, kristal tumbuh sepenuhnya, penggabungan selulosa eter meningkatkan kinerja retensi air mortar, semen terhidrasi sepenuhnya, dan produk hidrasi terlihat jelas.

Hal ini karena selulosa eter telah diolah dengan proses eterifikasi khusus, yang memiliki dispersi dan retensi air yang sangat baik. Air dilepaskan secara bertahap dalam jangka waktu yang lama, hanya sedikit air yang keluar dari pori-pori kapiler karena pengeringan dan penguapan, dan sebagian besar air terhidrasi dengan semen untuk menjamin kekuatan mortar semen yang dimodifikasi.

4 Kesimpulan

A. Dengan meningkatnya kandungan HEMC, kuat tekan mortar yang dimodifikasi pada berbagai umur terus menurun, dan rentang reduksi menurun dan cenderung datar; bila kandungan selulosa eter lebih besar dari 0,8%, maka 7d dan 28d Kuat tekan sampel blanko berumur 3d lebih rendah dibandingkan sampel blanko, sedangkan kuat tekan mortar modifikasi berumur 3d hampir nol. Sampel pecah ketika ditekan ringan, dan bagian dalamnya berbentuk tepung dengan kepadatan rendah.

B. Ketika jumlah selulosa eter yang sama ditambahkan, kuat tekan mortar termodifikasi selulosa eter dengan viskositas berbeda berubah sebagai berikut: HEMC20 HEMC10>HEMC5.

C. Kekuatan lentur mortar termodifikasi selulosa eter menurun secara bertahap seiring dengan meningkatnya kandungan HEMC. Perubahan kuat lentur mortar modifikasi adalah : HEMC5

D. Kekuatan rekat mortar yang dimodifikasi meningkat seiring dengan meningkatnya kandungan HEMC, dan lambat laun cenderung stabil. Pada saat yang sama, dengan meningkatnya derajat polimerisasi selulosa eter, perubahan kekuatan ikatan mortar yang dimodifikasi adalah: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

e. Setelah selulosa eter dicampur ke dalam mortar semen, kristal tumbuh sepenuhnya, pori-pori di antara butiran kristal mengecil, dan semen terhidrasi sepenuhnya, yang menjamin kekuatan tekan, lentur, dan ikatan mortar semen.