モルタル特性に対するセルロースエーテルの影響

モルタルの性能に及ぼす2種類のセルロースエーテルの影響を研究した。結果は、両方の種類のセルロースエーテルがモルタルの保水性を大幅に向上させ、モルタルの粘稠度を低下させる可能性があることを示しました。圧縮強度はさまざまな程度で低下しますが、モルタルの折り曲げ率と結合強度はさまざまな程度で増加し、モルタルの構造が改善されます。

キーワード:セルロースエーテル；保水剤;接着強度

セルロースエーテル(MC)天然素材セルロースの誘導体です。セルロースエーテルは、保水剤、増粘剤、結合剤、分散剤、安定剤、懸濁剤、乳化剤、造膜助剤などとして使用できます。セルロースエーテルはモルタル上で優れた保水効果と増粘効果を有するため、作業性を大幅に向上させることができます。したがって、セルロースエーテルはモルタルで最も一般的に使用される水溶性ポリマーです。

1. 試験材料と試験方法

1.1 原材料

セメント: Jiaozuo Jianjian Cement Co., Ltd. によって製造された、強度グレード 42.5 の普通ポルトランド セメント。砂: 南洋黄砂、細さ弾性率 2.75、中程度の砂。セルロースエーテル（ＭＣ）：北京羅建社製Ｃ９１０１、上海匯光社製ＨＰＭＣ。

1.2 試験方法

この研究では、石灰と砂の比率は 1:2、水とセメントの比率は 0.45 でした。まずセルロースエーテルをセメントと混合し、次に砂を加えて均一に撹拌しました。セルロースエーテルの投与量は、セメント質量のパーセンテージに従って計算されます。

圧縮強度試験およびちょう度試験は、JGJ 70-90「建築用モルタルの基本物性試験方法」を参考にして実施します。曲げ強度試験は、GB/T 17671-1999「セメントモルタル強度試験」に従って実施されます。

保水性試験は、フランスの気泡コンクリート製造企業で使用されている濾紙法に従って実施されました。具体的なプロセスは次のとおりです。 (1) プラスチック円板上に 5 層の緩速濾紙を置き、その質量を量ります。 (2) 乳鉢に直接接触させる 低速ろ紙の上に高速ろ紙を置き、内径56mm、高さ55mmの円筒を高速ろ紙の上に押し付けます。 (3) モルタルをシリンダーに注ぎます。 （４）乳鉢と濾紙を１５分間接触させた後、再度ゆっくり濾紙とプラスチックディスクの品質を計量する。 （５）面積平方メートル当たりの緩速ろ紙が吸収する水の質量、すなわち吸水率を計算する。 (6) 吸水率は 2 回の試験結果の算術平均値です。速度値の差が 10% を超える場合は、テストを繰り返す必要があります。 (7) モルタルの保水性は吸水率で表されます。

接着強度試験は日本材料学会が推奨する方法を参考に行い、接着強度は曲げ強度で特性評価した。試験では160mmのプリズムサンプルを使用しました。×40mm×40mm。事前に作成した通常のモルタルサンプルを材齢 28 日まで養生し、その後 2 つの半分に切断しました。サンプルの２等分を普通モルタルまたはポリマーモルタルでサンプルとし、室内で一定年数まで自然養生させた後、セメントモルタルの曲げ強さの試験方法に準じて試験を行った。

2. 試験結果と分析

2.1 一貫性

モルタルの稠度に対するセルロースエーテルの影響から、セルロースエーテルの含有量の増加に伴い、モルタルの稠度は基本的に低下傾向を示し、HPMCと混合したモルタルの稠度の低下がより速いことがわかります。 C9101を配合したモルタルよりも優れています。これは、セルロースエーテルの粘度がモルタルの流れを妨げるためであり、HPMC の粘度は C9101 よりも高いためです。

2.2 保水性

モルタルでは、セメントや石膏などのセメント質材料を硬化させるために水で水和する必要があります。適切な量​​のセルロース エーテルはモルタル内の水分を十分な時間保持し、硬化と硬化のプロセスを続行できます。

モルタルの保水性に及ぼすセルロースエーテル含有量の影響から、(1) C9101 または HPMC セルロースエーテル含有量の増加に伴い、モルタルの吸水率、つまり、モルタルの保水率が大幅に減少することがわかります。モルタルは、特にHPMCのモルタルと混合した場合に大幅に改善されました。保水性をさらに向上させることができます。 (2) HPMC の量が 0.05% ～ 0.10% の場合、モルタルは建設プロセスにおける保水要件を十分に満たします。

どちらのセルロース エーテルも非イオン性ポリマーです。セルロースエーテル分子鎖上のヒドロキシル基とエーテル結合上の酸素原子は、水分子と水素結合を形成して自由水を結合水にし、保水に優れた役割を果たします。

セルロースエーテルの保水性は主に粘度、粒子径、溶解速度、添加量に依存します。一般に添加量が多くなるほど粘度は高くなり、粒子が細かくなるほど保水性は高くなります。 C9101とHPMCセルロースエーテルはどちらも分子鎖中にメトキシ基とヒドロキシプロポキシ基を持っていますが、HPMCセルロースエーテルはC9101よりメトキシ基の含有量が多く、粘度もC9101よりHPMCの方が高いため、モルタルの保水性が低下します。 HPMCと混合したモルタルの粘度は、HPMC C9101大型モルタルと混合したモルタルの粘度よりも高くなります。ただし、セルロースエーテルの粘度や相対分子量が高すぎると、それに応じて溶解性が低下し、モルタルの強度や加工性に悪影響を及ぼします。構造強度に優れ、優れた接着効果を発揮します。

2.3 曲げ強度と圧縮強度

モルタルの曲げ強度と圧縮強度に及ぼすセルロースエーテルの影響から、セルロースエーテルの含有量の増加に伴い、7日および28日におけるモルタルの曲げ強度と圧縮強度は低下傾向を示したことがわかります。これは主に次の理由によるものです。 (1) セルロースエーテルをモルタルに添加すると、モルタルの細孔内の柔軟なポリマーが増加し、複合マトリックスが圧縮されたときにこれらの柔軟なポリマーが強固な支持を提供できなくなります。その結果、モルタルの曲げ強度と圧縮強度が低下します。 (2) セルロースエーテルの含有量が増加するにつれて、その保水効果はますます良くなり、モルタル試験ブロックが形成された後、モルタル試験ブロック内の気孔率が増加し、曲げ強度と圧縮強度が低下します。 ; (3) 乾式混合モルタルを水と混合すると、まずセルロースエーテルラテックス粒子がセメント粒子の表面に吸着してラテックス膜を形成し、セメントの水和力が低下し、セメントの強度も低下します。モルタル。

2.4 倍率

モルタルの柔軟性により変形性に優れ、下地の収縮・変形によって生じる応力に追従し、モルタルの接着強度と耐久性が大幅に向上します。

モルタル折り畳み率（ff/fo）に対するセルロースエーテル含有量の影響から、セルロースエーテルC9101およびHPMC含有量の増加に伴い、モルタル折り畳み率は基本的に増加傾向を示し、モルタルの柔軟性が向上したことがわかります。改善されました。

セルロースエーテルがモルタルに溶解すると、分子鎖上のメトキシル、ヒドロキシプロポキシルがスラリー中のCa2+、Al3+と反応するため、粘稠なゲルが形成され、セメントモルタルの隙間に充填され、柔軟な充填の役割を果たします。これは、改質モルタルの柔軟性が巨視的に向上していることを示している。

2.5 結合強度

モルタル接着強度に対するセルロースエーテル含有量の影響から、セルロースエーテル含有量の増加とともにモルタル接着強度が増加することがわかります。

セルロースエーテルを添加すると、セルロースエーテルと水和セメント粒子の間に防水性ポリマーフィルムの薄層を形成できます。この膜にはシール効果があり、モルタルの「表面乾燥」現象を改善します。セルロースエーテルの保水性の良さによりモルタル内部に十分な水分が蓄えられ、セメントの水和硬化が確実に行われ強度が十分に発現し、セメントペーストの接着強度が向上します。また、セルロースエーテルの添加によりモルタルの凝集力が向上し、モルタルの可塑性や柔軟性が良好となり、下地の収縮変形に追従しやすくなり、モルタルの接着強度が向上します。 。

2.6 収縮

それはモルタルの収縮に対するセルロースエーテル含有量の影響から見ることができます: (1) セルロースエーテルモルタルの収縮値はブランクモルタルの収縮値よりもはるかに低いです。 (2) C9101 の含有量が増加するとモルタルの収縮値は徐々に減少するが、含有量が 0.30%に達するとモルタルの収縮値は増加する。これは、セルロースエーテルの量が多くなるほど粘度が高くなり、水の需要が増加するためです。 (3) HPMC 含有量の増加に伴いモルタルの収縮値は徐々に減少したが、含有量が 0.20%に達するとモルタルの収縮値は増加し、その後減少した。これは、HPMC の粘度が C9101 よりも高いためです。セルロースエーテルの粘度は高くなります。保水性が良いほど空気含有量が多くなり、空気含有量が一定以上になるとモルタルの収縮値が大きくなります。したがって、収縮値の観点から、C9101 の最適添加量は 0.05% ～ 0.20% となります。 HPMCの最適投与量は0.05%～0.10%です。

3. 結論

1. セルロースエーテルはモルタルの保水性を向上させ、モルタルの粘稠度を低下させることができます。セルロースエーテルの量を調整することで、さまざまなプロジェクトで使用されるモルタルのニーズを満たすことができます。

2. セルロースエーテルを添加すると、モルタルの曲げ強度や圧縮強度は低下しますが、折り曲げ率や接着強度がある程度増加し、モルタルの耐久性が向上します。

3. セルロースエーテルの添加によりモルタルの収縮性能が向上し、セルロースエーテルの含有量が増加するにつれてモルタルの収縮値はますます小さくなります。しかし、セルロースエーテルの量が一定量に達すると、空気混入量の増加によりモルタルの収縮値がある程度増加する。