Etere di cellulosa su malta autolivellante

Gli effetti dietere di idrossipropilmetilcellulosasulla fluidità, la ritenzione d'acqua e la forza di adesione delle malte autolivellanti. I risultati mostrano che HPMC può migliorare efficacemente la ritenzione idrica della malta autolivellante e ridurre la consistenza della malta. L'introduzione dell'HPMC può migliorare la forza di adesione della malta, ma la resistenza alla compressione, alla flessione e alla fluidità vengono ridotte. Sui campioni è stato effettuato un test di contrasto SEM e l'effetto dell'HPMC sull'effetto ritardante, sull'effetto di ritenzione d'acqua e sulla resistenza della malta è stato ulteriormente spiegato dal ciclo di idratazione del cemento a 3 e 28 giorni.

Parole chiave:malta autolivellante; Etere di cellulosa; Fluidità; Ritenzione idrica

0. Introduzione

La malta autolivellante può fare affidamento sul proprio peso per formare una base piana, liscia e resistente sul substrato, in modo da posare o incollare altri materiali e può realizzare un'ampia area di costruzione ad alta efficienza, quindi un'elevata liquidità è un caratteristica molto significativa della malta autolivellante; Soprattutto quando si tratta di un grande volume, di un riempimento denso o di uno spazio inferiore a 10 mm o dell'uso rinforzante di materiale per stuccatura. Oltre a una buona fluidità, la malta autolivellante deve avere una certa ritenzione idrica e forza di adesione, nessun fenomeno di segregazione sanguinante e avere le caratteristiche di aumento adiabatico e di bassa temperatura.

In generale, la malta autolivellante richiede una buona fluidità, ma la fluidità effettiva della boiacca cementizia è solitamente di soli 10 ~ 12 cm. La malta autolivellante può essere autocompattante e il tempo di presa iniziale è lungo e il tempo di presa finale è breve. L'etere di cellulosa è uno dei principali additivi della malta premiscelata, anche se la quantità aggiunta è molto bassa, ma può migliorare significativamente le prestazioni della malta, può migliorare la consistenza della malta, le prestazioni di lavorazione, le prestazioni di adesione e le prestazioni di ritenzione d'acqua, ha un ruolo molto importante nel campo delle malte premiscelate.

1. Materie prime e metodi di ricerca

1.1 Materie prime

(1) Cemento ordinario di grado P·O 42,5.

(2) Materiale della sabbia: sabbia marina lavata di Xiamen, dimensione delle particelle 0,3 ~ 0,6 mm, contenuto di acqua 1% ~ 2%, essiccazione artificiale.

(3) Etere di cellulosa: l'etere di idrossipropilmetilcellulosa è il prodotto dell'idrossile sostituito rispettivamente da metossi e idrossipropile, con una viscosità di 300 mpa·s. Attualmente, la maggior parte dell'etere di cellulosa utilizzato è l'etere di idrossipropilmetilcellulosa e l'etere di idrossietilmetilcellulosa.

(4) superfluidificante: superfluidificante dell'acido policarbossilico.

(5) Polvere di lattice ridispersibile: la serie HW5115 prodotta da Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. è una polvere di lattice ridispersibile copolimerizzata da VAC/VeoVa.

1.2 Metodi di prova

Il test è stato eseguito in conformità con lo standard industriale JC/T 985-2005 “Malta autolivellante a base di cemento per uso al suolo”. Il tempo di presa è stato determinato facendo riferimento alla consistenza standard e al tempo di presa della pasta di cemento JC/T 727. Il test di formazione, flessione e resistenza alla compressione di campioni di malta autolivellante fa riferimento a GB/T 17671. Metodo di prova della forza di adesione: il blocco di prova di malta da 80 mm x 80 mm x 20 mm è preparato in anticipo e la sua età è superiore a 28 giorni. La superficie viene irruvidita e l'acqua satura sulla superficie viene rimossa dopo 10 minuti di bagnatura. Il provino di malta viene colato sulla superficie lucida con le dimensioni di 40 mm x 40 mm x 10 mm. La forza di legame viene testata all'età di progettazione.

La microscopia elettronica a scansione (SEM) è stata utilizzata per analizzare la morfologia dei materiali cementificati nei liquami. Nello studio, il metodo di miscelazione di tutti i materiali in polvere è il seguente: in primo luogo, i materiali in polvere di ciascun componente vengono miscelati uniformemente e quindi aggiunti all'acqua proposta per una miscelazione uniforme. L'effetto dell'etere di cellulosa sulla malta autolivellante è stato analizzato mediante test microscopici di resistenza, ritenzione idrica, fluidità e SEM.

2. Risultati e analisi

2.1 Mobilità

L'etere di cellulosa ha un effetto importante sulla ritenzione idrica, sulla consistenza e sulle prestazioni costruttive delle malte autolivellanti. Soprattutto come malta autolivellante, la fluidità è uno dei principali indici per valutare le prestazioni della malta autolivellante. Con la premessa di garantire la normale composizione della malta, la fluidità della malta può essere regolata modificando il contenuto di etere di cellulosa.

Con l'aumento del contenuto di etere di cellulosa. La fluidità della malta diminuisce gradualmente. Quando il dosaggio è dello 0,06%, la fluidità della malta diminuisce di oltre l'8%, mentre con il dosaggio dello 0,08% la fluidità diminuisce di oltre il 13,5%. Allo stesso tempo, con il prolungarsi dell'età, il dosaggio elevato indica che la quantità di etere di cellulosa deve essere controllata entro un certo intervallo, un dosaggio troppo elevato porterà effetti negativi sulla fluidità della malta. L'acqua e il cemento nella malta costituiscono l'impasto pulito per riempire lo spazio vuoto della sabbia e avvolgono la sabbia per svolgere un ruolo lubrificante, in modo che la malta abbia una certa fluidità. Con l'introduzione dell'etere di cellulosa, il contenuto di acqua libera nel sistema è relativamente ridotto e lo strato di rivestimento di sabbia sulla parete esterna si riduce, riducendo così il flusso di malta. A causa della necessità di una malta autolivellante ad elevata fluidità, la quantità di etere di cellulosa deve essere controllata entro un intervallo ragionevole.

2.2 Ritenzione idrica

La ritenzione idrica della malta è un indice importante per misurare la stabilità dei componenti nella malta cementizia appena miscelata. L'aggiunta di una quantità adeguata di etere di cellulosa può migliorare la ritenzione idrica della malta. Per rendere completa la reazione di idratazione del materiale cementante, una quantità ragionevole di etere di cellulosa può mantenere l'acqua nella malta per lungo tempo per garantire che la reazione di idratazione del materiale cementante possa essere completamente effettuata.

L'etere di cellulosa può essere utilizzato come agente di ritenzione dell'acqua perché gli atomi di ossigeno sui legami ossidrile ed etere sono associati alle molecole d'acqua per formare legami idrogeno, facendo diventare l'acqua libera acqua combinata. Dal rapporto tra il contenuto di etere di cellulosa e il tasso di ritenzione d'acqua della malta si può vedere che il tasso di ritenzione d'acqua della malta aumenta con l'aumento del contenuto di etere di cellulosa. L'effetto di ritenzione dell'acqua dell'etere di cellulosa può impedire al substrato di assorbire troppa e troppo rapida acqua e prevenire l'evaporazione dell'acqua, garantendo così che l'ambiente del liquame fornisca acqua sufficiente per l'idratazione del cemento. Esistono anche studi che dimostrano che oltre alla quantità di etere di cellulosa, anche la sua viscosità (peso molecolare) ha un impatto maggiore sulla ritenzione d'acqua della malta, maggiore è la viscosità, migliore è la ritenzione d'acqua. L'etere di cellulosa con una viscosità di 400 MPa·S viene generalmente utilizzato per la malta autolivellante, che può migliorare le prestazioni di livellamento della malta e migliorare la compattezza della malta. Quando la viscosità supera 40000 MPa·S, le prestazioni di ritenzione d'acqua non sono più significativamente migliorate e non sono adatte per malte autolivellanti.

In questo studio sono stati prelevati campioni di malta con etere di cellulosa e di malta senza etere di cellulosa. Parte dei campioni erano campioni di età 3d e l'altra parte dei campioni di età 3d è stata polimerizzata standard per 28 giorni, quindi la formazione di prodotti di idratazione del cemento nei campioni è stata testata mediante SEM.

I prodotti di idratazione del cemento nel campione bianco di malta a 3 giorni di età sono maggiori di quelli nel campione con etere di cellulosa e a 28 giorni di età, i prodotti di idratazione nel campione con etere di cellulosa sono molto più di quelli nel campione bianco. L'idratazione precoce dell'acqua è ritardata perché sulla superficie delle particelle di cemento nella fase iniziale è presente uno strato complesso formato da etere di cellulosa. Tuttavia, con l’allungarsi dell’età, il processo di idratazione procede lentamente. In questo momento, la ritenzione idrica dell'etere di cellulosa nell'impasto liquido fa sì che vi sia abbastanza acqua nell'impasto liquido per soddisfare la richiesta della reazione di idratazione, il che è favorevole al completo progresso della reazione di idratazione. Pertanto, nella fase successiva sono presenti più prodotti di idratazione nell'impasto liquido. Relativamente parlando, nel campione bianco è presente più acqua libera, che può soddisfare l'acqua richiesta dalla reazione iniziale del cemento. Tuttavia, con il progredire del processo di idratazione, parte dell'acqua nel campione viene consumata dalla reazione di idratazione iniziale e l'altra parte viene persa per evaporazione, con conseguente carenza di acqua nell'impasto liquido successivo. Pertanto, i prodotti di idratazione 3D nel campione bianco sono relativamente maggiori. La quantità di prodotti di idratazione è molto inferiore alla quantità di prodotti di idratazione nel campione contenente etere di cellulosa. Pertanto, dal punto di vista dei prodotti di idratazione, viene nuovamente spiegato che l'aggiunta di una quantità adeguata di etere di cellulosa alla malta può effettivamente migliorare la ritenzione idrica del liquame.

2.3 Impostazione dell'ora

L'etere di cellulosa ha un certo effetto ritardante sulla malta, con l'aumento del contenuto di etere di cellulosa. Il tempo di presa della malta viene quindi prolungato. L'effetto ritardante dell'etere di cellulosa è direttamente correlato alle sue caratteristiche strutturali. L'etere di cellulosa ha una struttura ad anello di glucosio disidratato, che può formare un complesso molecolare di zucchero e calcio con ioni di calcio nella soluzione di idratazione del cemento, ridurre la concentrazione di ioni calcio nel periodo di induzione dell'idratazione del cemento, prevenire la formazione e la precipitazione di Ca(OH)2 e sale di calcio cristalli, in modo da ritardare il processo di idratazione del cemento. L'effetto ritardante dell'etere di cellulosa sull'impasto liquido di cemento dipende principalmente dal grado di sostituzione dell'alchile e ha poca relazione con il suo peso molecolare. Minore è il grado di sostituzione dell'alchile, maggiore è il contenuto di idrossile, più evidente è l'effetto ritardante. L. Semitz et al. credevano che le molecole di etere di cellulosa fossero principalmente adsorbite su prodotti di idratazione come C — S — H e Ca(OH)2, e raramente adsorbite sui minerali originali del clinker. In combinazione con l'analisi SEM del processo di idratazione del cemento, si è scoperto che l'etere di cellulosa ha un certo effetto ritardante e quanto maggiore è il contenuto di etere di cellulosa, tanto più evidente è l'effetto ritardante dello strato di pellicola complessa sull'idratazione precoce del cemento, pertanto, il più evidente l'effetto ritardante.

2.4 Resistenza alla flessione e resistenza alla compressione

In generale, la resistenza è uno degli indici importanti di valutazione dell'effetto stagionante dei materiali cementizi a base di cemento delle miscele. Oltre alle elevate prestazioni di flusso, la malta autolivellante dovrebbe avere anche una certa resistenza alla compressione e alla flessione. In questo studio sono state testate la resistenza alla compressione e alla flessione a 7 e 28 giorni della malta grezza miscelata con etere di cellulosa.

Con l'aumento del contenuto di etere di cellulosa, la resistenza alla compressione e alla flessione della malta vengono ridotte in diversa ampiezza, il contenuto è piccolo, l'influenza sulla resistenza non è evidente, ma con un contenuto superiore allo 0,02%, la crescita del tasso di perdita di resistenza è più evidente , quindi, nell'uso dell'etere di cellulosa per migliorare la ritenzione idrica della malta, ma tenere conto anche del cambiamento di resistenza.

Cause del declino della resistenza alla compressione e alla flessione della malta. Può essere analizzato dai seguenti aspetti. Innanzitutto, nello studio non è stato utilizzato cemento a resistenza precoce e a indurimento rapido. Quando la malta secca veniva miscelata con acqua, alcune particelle di polvere di gomma di etere di cellulosa venivano prima adsorbite sulla superficie delle particelle di cemento per formare una pellicola di lattice, che ritardava l'idratazione del cemento e riduceva la resistenza iniziale della matrice della malta. In secondo luogo, al fine di simulare l'ambiente di lavoro per la preparazione della malta autolivellante in loco, tutti i campioni nello studio non sono stati sottoposti a vibrazioni durante il processo di preparazione e stampaggio e si sono basati sul livellamento basato sul peso proprio. A causa della forte capacità di ritenzione idrica dell'etere di cellulosa nella malta, nella matrice rimaneva un gran numero di pori dopo l'indurimento della malta. L’aumento della porosità della malta è anche una ragione importante per la diminuzione della resistenza a compressione e flessione della malta. Inoltre, dopo l'aggiunta di etere di cellulosa nella malta, aumenta il contenuto di polimero flessibile nei pori della malta. Quando la matrice viene pressata, è difficile che il polimero flessibile svolga un ruolo di supporto rigido, il che influisce in una certa misura anche sulle prestazioni di resistenza della matrice.

2.5 Forza di legame

L'etere di cellulosa ha un grande effetto sulla proprietà legante della malta ed è ampiamente utilizzato nella ricerca e nella preparazione di malte autolivellanti.

Quando il contenuto di etere di cellulosa è compreso tra 0,02% e 0,10%, la forza di adesione della malta è ovviamente migliorata e la forza di adesione a 28 giorni è molto superiore a quella a 7 giorni. L'etere di cellulosa forma un film polimerico chiuso tra le particelle di idratazione del cemento e il sistema in fase liquida, che promuove più acqua nel film polimerico all'esterno delle particelle di cemento, favorendo la completa idratazione del cemento, in modo da migliorare la forza di adesione della pasta dopo l'indurimento. Allo stesso tempo, la quantità appropriata di etere di cellulosa migliora la plasticità e la flessibilità della malta, riduce la rigidità della zona di transizione tra la malta e l'interfaccia del substrato, riduce lo stress da scivolamento tra l'interfaccia e migliora l'effetto di legame tra malta e substrato in un certo grado. A causa della presenza di etere di cellulosa nella sospensione di cemento, tra le particelle di malta e i prodotti di idratazione si formano una speciale zona di transizione interfacciale e uno strato interfacciale. Questo strato interfacciale rende la zona di transizione interfacciale più flessibile e meno rigida, in modo che la malta abbia una forte forza di adesione.

3. Conclusione e discussione

L'etere di cellulosa può migliorare la ritenzione idrica della malta autolivellante. Con l'aumento della quantità di etere di cellulosa, la ritenzione idrica della malta viene gradualmente aumentata e la fluidità della malta e il tempo di presa vengono ridotti in una certa misura. Una ritenzione d'acqua troppo elevata aumenterà la porosità del liquame indurito, il che potrebbe comportare un'evidente perdita della resistenza a compressione e flessione della malta indurita. Nello studio, la forza è diminuita significativamente quando il dosaggio era compreso tra lo 0,02% e lo 0,04%, e maggiore è la quantità di etere di cellulosa, più evidente è l'effetto ritardante. Pertanto, quando si utilizza l'etere di cellulosa, è necessario considerare in modo completo anche le proprietà meccaniche della malta autolivellante, una scelta ragionevole del dosaggio e l'effetto sinergico tra esso e altri materiali chimici.

L'uso dell'etere di cellulosa può ridurre la resistenza alla compressione e alla flessione della sospensione cementizia e migliorare la forza di adesione della malta. Analisi delle ragioni del cambiamento di resistenza, causato principalmente dal cambiamento di microprodotti e struttura, da un lato, le particelle di polvere di gomma di etere di cellulosa inizialmente adsorbite sulla superficie delle particelle di cemento, la formazione di film di lattice, ritardano l'idratazione di cemento, che causerà la perdita della resistenza iniziale del liquame; D'altra parte, grazie all'effetto filmogeno e all'effetto di ritenzione idrica, favorisce la completa idratazione del cemento e il miglioramento della forza di adesione. L'autore ritiene che questi due tipi di cambiamenti di forza esistano principalmente nel limite del periodo di presa, e l'anticipo e il ritardo di questo limite potrebbero essere il punto critico che causa l'entità dei due tipi di forza. Uno studio più approfondito e sistematico di questo punto critico consentirà una migliore regolazione e analisi del processo di idratazione del materiale cementato nel liquame. È utile regolare la quantità di etere di cellulosa e il tempo di indurimento in base alla richiesta delle proprietà meccaniche della malta, in modo da migliorare le prestazioni della malta.