Effetto dell'etere di idrossipropilmetilcellulosa sulle proprietà della malta cementizia spruzzata a macchina

L'etere di cellulosa è un additivo essenziale nella malta sabbiata a macchina. Sono stati studiati gli effetti di quattro diverse viscosità di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) sulla ritenzione idrica, densità, contenuto d'aria, proprietà meccaniche e distribuzione delle dimensioni dei pori della malta sabbiata a macchina. Gli studi hanno dimostrato che: l'HPMC può migliorare significativamente le prestazioni di ritenzione dell'acqua della malta e il tasso di ritenzione dell'acqua può superare il 90% quando la quantità di HPMC è dello 0,15%. Il più ovvio; il contenuto di aria della malta aumenta con l'aumento del contenuto di HPMC: HPMC ovviamente ridurrà le proprietà meccaniche della malta cementizia, ma aumenterà il rapporto di piegatura della malta; la dimensione dei pori della malta aumenterà in modo significativo dopo l'aggiunta di HPMC. La proporzione di fori dannosi e di fori multipli dannosi è aumentata in modo significativo.

Parole chiave: mortaio; etere di idrossipropilmetilcellulosa; ritenzione idrica; distribuzione delle dimensioni dei pori

0. Prefazione

Negli ultimi anni, con il continuo progresso del settore e il miglioramento della tecnologia, attraverso l'introduzione e il miglioramento di macchine per spruzzatura di malta straniere, la tecnologia della spruzzatura meccanica e dell'intonacatura è stata notevolmente sviluppata nel nostro paese. La malta a spruzzatura meccanica è diversa dalla malta ordinaria, che richiede elevate prestazioni di ritenzione d'acqua, adeguata fluidità e determinate prestazioni anti-cedimento. Di solito, alla malta viene aggiunto etere di cellulosa, tra cui l'etere semplice di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è il più utilizzato. Le principali funzioni dell'HPMC nella malta sono: ottima capacità di ritenzione idrica, addensante e viscosizzante e aggiustamento reologico. Tuttavia, le carenze dell’HPMC non possono essere ignorate. L'HPMC ha un effetto d'aerazione, che causerà più difetti interni e ridurrà seriamente le proprietà meccaniche della malta. Questo articolo studia l'influenza dell'HPMC sul tasso di ritenzione idrica, sulla densità, sul contenuto d'aria e sulle proprietà meccaniche della malta dall'aspetto macroscopico e studia l'influenza dell'HPMC sulla struttura dei pori della malta dall'aspetto microscopico.

1. Prova

1.1 Materie prime

Cemento: disponibile in commercio P·Cemento O42.5, le sue resistenze a flessione e compressione 28d sono rispettivamente 6,9 ​​e 48,2 MPa; sabbia: sabbia fine del fiume Chengde, 40-100 mesh; Etere di cellulosa: alcool idrossipropilico prodotto da un'azienda in Hebei Etere di metilcellulosa, polvere bianca, viscosità nominale 40, 100, 150, 200 Pa·S: Acqua: acqua di rubinetto pulita.

1.2 Metodo di prova

Secondo JGJ/T 105-2011 “Norme di costruzione per spruzzatura meccanica e intonacatura”, la consistenza della malta è 80~120 mm e il tasso di ritenzione d'acqua è superiore al 90%. In questo test, il rapporto calce-sabbia è fissato a 1:5, la consistenza è controllata a (93±2)mm, e si miscela esternamente l'etere di cellulosa, il cui dosaggio viene calcolato in base alla massa cementizia. Le proprietà di base della malta come densità umida, contenuto d'aria, tasso di ritenzione d'acqua e consistenza vengono testate con riferimento a JGJ 70-2009 "Metodi di prova per le proprietà di base della malta da costruzione" e il contenuto d'aria viene testato e calcolato secondo metodo della densità. Le prove di preparazione, resistenza alla flessione e alla compressione dei provini sono state eseguite con riferimento a GB/T 17671-1999 “Metodi per testare la resistenza della sabbia di malta cementizia (metodo ISO)”. La dimensione dei pori è stata testata mediante porosimetria al mercurio. Il modello del porosimetro a mercurio era AUTOPORE 9500 e il campo di misurazione era compreso tra 5,5 nm e 360μM. Sono stati effettuati complessivamente 4 set di test. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (i numeri sono A, B, C, D).

2. Risultati e analisi

2.1 Effetto dell'HPMC sul tasso di ritenzione idrica della malta cementizia

La ritenzione idrica si riferisce alla capacità della malta di trattenere l'acqua. Nella malta spruzzata a macchina, l'aggiunta di etere di cellulosa può mantenere efficacemente l'umidità, ridurre la velocità di sanguinamento e soddisfare i requisiti di sufficiente idratazione dei materiali a base di cemento.

Dall'effetto dell'HPMC sul tasso di ritenzione d'acqua della malta, si può vedere che con l'aumento del contenuto di HPMC, il tasso di ritenzione d'acqua della malta aumenta gradualmente. Le curve degli eteri di cellulosa con viscosità di 100, 150 e 200 Pa·sono fondamentalmente gli stessi. Quando il contenuto è compreso tra 0,05% e 0,15%, il tasso di ritenzione idrica aumenta in modo lineare. Quando il contenuto è dello 0,15%, il tasso di ritenzione idrica è superiore al 93%.．Dopo il 20%, la tendenza crescente della ritenzione idrica diventa piatta, indicando che la quantità di HPMC è vicina alla saturazione. La curva di influenza della quantità di HPMC con una viscosità di 40 Pa·s sul tasso di ritenzione idrica è approssimativamente una linea retta. Quando la quantità è superiore allo 0,15%, il tasso di ritenzione d'acqua della malta è significativamente inferiore a quello degli altri tre tipi di HPMC con la stessa quantità di viscosità. Si ritiene generalmente che il meccanismo di ritenzione dell'acqua dell'etere di cellulosa sia: il gruppo ossidrile sulla molecola dell'etere di cellulosa e l'atomo di ossigeno sul legame etereo si assoceranno alla molecola d'acqua per formare un legame idrogeno, in modo che l'acqua libera diventi acqua legata , svolgendo così un buon effetto di ritenzione idrica; Si ritiene inoltre che l'interdiffusione tra le molecole d'acqua e le catene molecolari dell'etere di cellulosa consenta alle molecole d'acqua di entrare all'interno delle catene macromolecolari dell'etere di cellulosa e di essere soggette a forti forze leganti, migliorando così la ritenzione idrica dell'impasto liquido di cemento. Un'eccellente ritenzione d'acqua può mantenere la malta omogenea, non facile da segregare e ottenere buone prestazioni di miscelazione, riducendo l'usura meccanica e aumentando la durata della macchina spruzzatrice.

2.2 L'effetto dell'HPMC sulla densità e sul contenuto d'aria della malta cementizia

Dall'influenza delle diverse viscosità e dosaggi di HPMC sulla densità della malta, si può vedere che quando il dosaggio di HPMC è 0-0,20%, la densità della malta diminuisce drasticamente con l'aumento del dosaggio di HPMC, da 2050 kg/m³ a circa 1650 kg/m³ , diminuito di circa il 20%; dopo che il contenuto di HPMC supera lo 0,20%, la diminuzione della densità tende ad essere piatta. Confrontando i quattro tipi di HPMC con diverse viscosità, si può vedere che maggiore è la viscosità, minore è la densità della malta; le curve di densità delle malte con viscosità miste di 150 e 200 Pa s HPMC sostanzialmente si sovrappongono, indicando che man mano che la viscosità di HPMC continua ad aumentare, la densità della malta non diminuisce più.

Dall'influenza delle diverse viscosità e dosaggi di HPMC sul contenuto d'aria della malta, si può vedere che la variazione del contenuto d'aria della malta è opposta a quella della densità della malta. Il volume dell'aria sale quasi in linea retta; quando il contenuto di HPMC supera lo 0,20%, il contenuto di aria difficilmente cambia, indicando che l'effetto aerante della malta è vicino alla saturazione. L'effetto aerante dell'HPMC con viscosità di 150 e 200 Pa·s è maggiore di quello dell'HPMC con viscosità di 40 e 100 Pa·s.

L'effetto aerante dell'etere di cellulosa è determinato principalmente dalla sua struttura molecolare. L'etere di cellulosa ha sia gruppi idrofili (gruppi ossidrile, gruppi etere) che gruppi idrofobici (gruppi metilici, anelli di glucosio) ed è un tensioattivo. , ha attività superficiale, avendo quindi un effetto di trascinamento dell'aria. Da un lato, il gas introdotto può agire come un cuscinetto a sfere nella malta, migliorare le prestazioni di lavorazione della malta, aumentare il volume e aumentare la resa, il che è vantaggioso per il produttore. D'altro canto, l'effetto aerante aumenta il contenuto di aria della malta e la porosità dopo l'indurimento, con conseguente aumento dei pori dannosi e riduzione notevole delle proprietà meccaniche. Sebbene HPMC abbia un certo effetto di aeratura, non può sostituire l'agente aerante. Inoltre, quando HPMC e un agente aerante vengono utilizzati contemporaneamente, l'agente aerante potrebbe non funzionare correttamente.

2.3 Effetto dell'HPMC sulle proprietà meccaniche della malta cementizia

Dalla resistenza alla flessione 28d e dalla resistenza alla compressione 28d, si può vedere che quando la quantità di HPMC è solo dello 0,05%, la resistenza alla flessione della malta diminuisce significativamente, che è inferiore di circa il 25% rispetto a quella del campione bianco senza HPMC, e la resistenza alla compressione può raggiungere solo il 65% del campione bianco. 80%. Quando il contenuto di HPMC supera lo 0,20%, il grado di diminuzione della resistenza alla flessione e alla compressione della malta non è evidente. La viscosità dell'HPMC ha scarso effetto sulle proprietà meccaniche della malta. L'HPMC introduce molte minuscole bolle d'aria e l'effetto di trascinamento dell'aria sulla malta aumenta la porosità interna e i pori dannosi della malta, determinando una significativa diminuzione della resistenza alla compressione e alla flessione. Un altro motivo per la diminuzione della resistenza della malta è l'effetto di ritenzione idrica dell'etere di cellulosa, che trattiene l'acqua nella malta indurita, e l'elevato rapporto acqua-legante porta ad una diminuzione della resistenza del blocco di prova. Per la malta da costruzione meccanica, sebbene l'etere di cellulosa possa aumentare significativamente il tasso di ritenzione d'acqua della malta e migliorarne la lavorabilità, se la quantità è troppo grande, influenzerà seriamente le proprietà meccaniche della malta, quindi il rapporto tra i due dovrebbe essere ponderato ragionevolmente.

Dal rapporto di piegatura a 28 giorni, si può vedere che con l'aumento del contenuto di HPMC, il rapporto di piegatura complessivo della malta mostra una tendenza crescente, che è sostanzialmente una relazione lineare. Questo perché l'etere di cellulosa aggiunto introduce un gran numero di bolle d'aria, causando più difetti all'interno della malta, con conseguente forte diminuzione della resistenza a compressione della malta, e sebbene anche la resistenza alla flessione diminuisca in una certa misura; ma l'etere di cellulosa può migliorare la flessibilità della malta e resistere. La forza di piegatura è favorevole, il che rallenta la velocità di diminuzione. Considerando nel complesso, l'effetto combinato dei due si traduce in un aumento del rapporto di piegatura.

2.4 Effetto dell'HPMC sulla dimensione dei pori della malta

Le curve di distribuzione delle dimensioni dei pori dei quattro gruppi di campioni A, B, C e D sono state misurate mediante porosimetria ad intrusione di mercurio.

Secondo la curva di distribuzione delle dimensioni dei pori, i dati sulla distribuzione delle dimensioni dei pori e vari parametri statistici dei campioni AD, HPMC ha una grande influenza sulla struttura dei pori della malta cementizia:

(1) Dopo l'aggiunta di HPMC, la dimensione dei pori della malta cementizia aumenta in modo significativo. Sulla curva di distribuzione della dimensione dei pori, l'area dell'immagine si sposta verso destra e il valore dei pori corrispondente al valore di picco diventa più grande. Anche dai dati statistici sulla distribuzione della dimensione dei pori e sulla dimensione media dei pori nei risultati del test di vari parametri statistici, si può vedere che la dimensione media dei pori della malta cementizia dopo l'aggiunta di HPMC è significativamente maggiore di quella del campione bianco, e nel campione con dosaggio dello 0,3% L'apertura del valore è 2 ordini di grandezza superiore a quella del campione bianco.

(2) Wu Zhongwei et al. ha diviso i pori del calcestruzzo in quattro tipi, che sono pori innocui (≤20 nm), pochi pori nocivi (20–100 nm), pori nocivi (100–200 nm) e molti pori dannosi (≥200nm). 200nm). Dai dati statistici sulla distribuzione delle dimensioni dei pori e dai risultati dei test di vari parametri statistici, si può vedere che il numero di pori innocui o di pori meno dannosi è significativamente ridotto e il numero di pori dannosi o di pori più dannosi aumenta dopo l'aggiunta di HPMC. I pori innocui o meno dannosi del campione senza HPMC sono circa il 49,4% e i pori innocui o meno dannosi vengono significativamente ridotti dopo l'aggiunta di HPMC. Prendendo come esempio il dosaggio dello 0,1%, i pori innocui o meno dannosi si riducono di circa il 45%. , il numero di pori nocivi maggiore di 10μm è aumentato di circa 9 volte.

3) Il diametro medio dei pori, il diametro medio dei pori, il volume specifico dei pori e l'area superficiale specifica non seguono una regola di cambiamento molto rigida con l'aumento del contenuto di HPMC, che può essere correlato alla grande dispersione della selezione del campione nel test di iniezione di mercurio. Ma nel complesso, il diametro medio dei pori, il diametro medio dei pori e il volume specifico dei pori del campione miscelato con HPMC tendono ad aumentare rispetto al campione bianco, mentre l'area superficiale specifica diminuisce.

3. Conclusione

(1) Il tasso di ritenzione idrica della malta aumenta con l'aumento del contenuto di HPMC. Le curve dell'etere di cellulosa con viscosità di 100, 150 e 200 Pa·S sono fondamentalmente gli stessi e il tasso di ritenzione idrica è superiore al 93% quando il contenuto è dello 0,15%. Quando il contenuto di 40 Pa·Poiché l'etere di cellulosa è superiore allo 0,15%, il tasso di ritenzione idrica è inferiore a quello degli altri tre tipi di viscosità HPMC.

(2) La densità della malta diminuisce gradualmente con l'aumento del contenuto di HPMC e il contenuto è dello 0,05%. La diminuzione della densità è la più evidente allo 0,20%, circa il 20%; quando il contenuto supera lo 0,20%, la densità difficilmente cambia; il contenuto di aria della malta aumenta con l'aumento del contenuto di HPMC.

(3) L'aumento del contenuto di HPMC ridurrà ovviamente le proprietà meccaniche della malta cementizia, ma il corrispondente rapporto di piegatura della malta aumenterà e la flessibilità della malta migliorerà.

(4) Dopo l'aggiunta di HPMC, la dimensione dei pori della malta aumenta in modo significativo e la proporzione di pori dannosi e di pori multipli dannosi aumenta in modo significativo. Il campione con un contenuto di HPMC dello 0,1% si è ridotto di circa il 45% rispetto al campione bianco con pori assenti o meno dannosi e il numero di pori più dannosi più grande di 10μm è aumentato di circa 9 volte.