ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერი მფრინავი ნაცარი ნაღმტყორცნების თვისებებზე

შესწავლილი იქნა ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერის მოქმედება ნაცრის ნაღმტყორცნების თვისებებზე და გაანალიზებული იყო კავშირი სველ სიმკვრივესა და კომპრესიულ ძალას შორის. ტესტის შედეგები აჩვენებს, რომ ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერის დამატება მფრინავი ნაცარი ნაღმტყორცნებიდან შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ნაღმტყორცნების წყლის შეკავების მოქმედება, გაახანგრძლივოს ნაღმტყორცნების შემაკავშირებელი დრო და შეამციროს ნაღმტყორცნების სველი სიმკვრივე და კომპრესიული ძალა. არსებობს კარგი კორელაცია სველ სიმკვრივესა და 28d კომპრესიულ ძალას შორის. ცნობილი სველი სიმკვრივის პირობებში, 28d კომპრესიული სიმტკიცე შეიძლება გამოითვალოს ფიტინგის ფორმულის გამოყენებით.

საკვანძო სიტყვები:მფრინავი ნაცარი; ცელულოზის ეთერი; წყლის შეკავება; კომპრესიული ძალა; კორელაცია

ამჟამად მფრინავი ნაცარი ფართოდ გამოიყენება სამშენებლო ინჟინერიაში. ნაღმტყორცნებში გარკვეული რაოდენობის მფრინავი ფერფლის დამატება შეიძლება არა მხოლოდ გააუმჯობესოს ნაღმტყორცნების მექანიკური თვისებები და გამძლეობა, არამედ შეამციროს ნაღმტყორცნების ღირებულება. თუმცა, მფრინავი ნაცარი ნაღმტყორცნები აჩვენებს წყლის არასაკმარის შეკავებას, ამიტომ გადაუდებელ პრობლემად იქცა ნაღმტყორცნების წყლის შეკავების გაუმჯობესება. ცელულოზის ეთერი არის მაღალი ეფექტურობის ნაზავი, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება სახლში და მის ფარგლებს გარეთ. საჭიროა მხოლოდ მცირე რაოდენობით დამატება, რათა დიდი გავლენა მოახდინოს შესრულების ინდიკატორებზე, როგორიცაა წყლის შეკავება და ნაღმტყორცნების კომპრესიული ძალა.

1. ნედლეული და გამოცდის მეთოდები

1.1 ნედლეული

ცემენტი არის P·O 42.5 კლასის ჩვეულებრივი პორტლანდცემენტი, წარმოებული Hangzhou Meiya Cement Factory-ის მიერ; მფრინავი ფერფლი არის კლასისⅡნაცარი; ქვიშა არის ჩვეულებრივი საშუალო ქვიშა, სიმკვრივის მოდულით 2.3, ნაყარი 1499 კგ.·მ-3, ხოლო ტენიანობა 0,14%, ტალახის შემცველობა 0,72%; ჰიდროქსიპროპილ მეთილის ცელულოზის ეთერი (HPMC) წარმოებულია შპს Shandong Heda Co., ბრენდი არის 75HD100000; შერევის წყალი არის ონკანის წყალი.

1.2 ნაღმტყორცნების მომზადება

ცელულოზის ეთერით მოდიფიცირებული ნაღმტყორცნების შერევისას ჯერ HPMC შეურიეთ ცემენტს და ნაცარს საფუძვლიანად, შემდეგ შეურიეთ ქვიშას 30 წამის განმავლობაში, შემდეგ დაამატეთ წყალი და აურიეთ არანაკლებ 180 წამის განმავლობაში.

1.3 ტესტის მეთოდი

ახლად შერეული ნაღმტყორცნების კონსისტენცია, სველი სიმკვრივე, დელამინაცია და დნობის დრო უნდა გაიზომოს JGJ70-90 „სამშენებლო ნაღმტყორცნების საგამოცდო ძირითადი მეთოდები“ შესაბამისი რეგულაციების მიხედვით. ნაღმტყორცნების წყლის შეკავება განისაზღვრება ნაღმტყორცნების წყლის შეკავების ტესტის მეთოდის მიხედვით JG/T 230-2007 „მზად შერეული ნაღმტყორცნების“ დანართში A. კომპრესიული სიმტკიცის ტესტი იღებს 70.7 მმ x 70.7 მმ x 70.7 მმ კუბური ფსკერზე ტესტის ფორმას. ჩამოყალიბებული სატესტო ბლოკი იშლება (20±2)°C 24 საათის განმავლობაში, ხოლო ჩამოსხმის შემდეგ, აგრძელებენ დამუშავებას (20) ტემპერატურაზე±2)°C და ფარდობითი ტენიანობა 90%-ზე მეტი წინასწარ განსაზღვრულ ასაკამდე, JGJ70-90 „საშენი ნაღმტყორცნების შესრულების ტესტის ძირითადი მეთოდის“ მიხედვით, მისი კომპრესიული სიმტკიცის განსაზღვრა.

2. ტესტის შედეგები და ანალიზი

2.1 სველი სიმკვრივე

სიმკვრივესა და HPMC-ის რაოდენობას შორის დამოკიდებულებიდან ჩანს, რომ სველი სიმკვრივე თანდათან მცირდება HPMC-ის რაოდენობის მატებასთან ერთად. როდესაც HPMC-ის რაოდენობა არის 0.05%, ნაღმტყორცნის სველი სიმკვრივე არის საორიენტაციო ნაღმტყორცნების 96.8%. როდესაც HPMC-ის რაოდენობა კვლავ იზრდება, სველი სიმკვრივის შემცირების სიჩქარე დაჩქარებულია. როდესაც HPMC-ის შემცველობა არის 0.20%, ნაღმტყორცნების სველი სიმკვრივე არის საორიენტაციო ნაღმტყორცნების მხოლოდ 81.5%. ეს ძირითადად განპირობებულია HPMC-ის ჰაერგამტარი ეფექტით. შემოღებული ჰაერის ბუშტები ზრდის ნაღმტყორცნების ფორიანობას და ამცირებს კომპაქტურობას, რის შედეგადაც მცირდება ნაღმტყორცნების მოცულობითი სიმკვრივე.

2.2 დროის დაყენება

კოაგულაციის დროსა და HPMC-ის რაოდენობას შორის ურთიერთმიმართებიდან ჩანს, რომ კოაგულაციის დრო თანდათან იზრდება. როდესაც დოზა არის 0.20%, დამაგრების დრო იზრდება 29.8%-ით საცნობარო ნაღმტყორცნთან შედარებით და აღწევს დაახლოებით 300 წუთს. ჩანს, რომ როდესაც დოზა შეადგენს 0,20%-ს, დაყენების დრო დიდი ცვლილებაა. მიზეზი ის არის, რომ L Schmitz et al. მიაჩნიათ, რომ ცელულოზის ეთერის მოლეკულები ძირითადად ადსორბირებულია დამატენიანებელ პროდუქტებზე, როგორიცაა cSH და კალციუმის ჰიდროქსიდი, და იშვიათად ადსორბირდება კლინკერის თავდაპირველ მინერალურ ფაზაზე. გარდა ამისა, ფორების ხსნარის სიბლანტის გაზრდის გამო, ცელულოზის ეთერი მცირდება. ფორების ხსნარში იონების (Ca2+, so42-…) მობილურობა კიდევ უფრო ანელებს ჰიდრატაციის პროცესს.

2.3 ფენა და წყლის შეკავება

როგორც დაშლის, ასევე წყლის შეკავების ხარისხი შეიძლება ახასიათებდეს ნაღმტყორცნების წყლის შეკავების ეფექტს. დელამინაციის ხარისხსა და HPMC-ის რაოდენობას შორის დამოკიდებულებიდან ჩანს, რომ დელამინაციის ხარისხი აჩვენებს კლების ტენდენციას HPMC-ის რაოდენობის მატებასთან ერთად. როდესაც HPMC-ის შემცველობა არის 0.05%, დაშლის ხარისხი მნიშვნელოვნად მცირდება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ როდესაც ბოჭკოვანი ეთერის შემცველობა მცირეა, დელიმინაციის ხარისხი შეიძლება მნიშვნელოვნად შემცირდეს, წყლის შეკავების ეფექტი გაუმჯობესდეს და სამუშაოდ დამუშავება და ნაღმტყორცნების მუშაობისუნარიანობა შეიძლება გაუმჯობესდეს. თუ ვიმსჯელებთ წყლის თვისებებსა და HPMC-ის რაოდენობას შორის დამოკიდებულებიდან, HPMC-ის რაოდენობის მატებასთან ერთად, წყლის შეკავება ასევე თანდათან უმჯობესდება. როდესაც დოზა 0,15%-ზე ნაკლებია, წყლის შეკავების ეფექტი ძალიან ნაზად იზრდება, მაგრამ როდესაც დოზა აღწევს 0,20%-ს, წყლის შეკავების ეფექტი მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა, 90,1%-დან, როდესაც დოზაა 0,15%, 95%-მდე. HPMC-ის რაოდენობა აგრძელებს მატებას და ნაღმტყორცნების სამშენებლო სამუშაოების გაუარესება იწყება. აქედან გამომდინარე, წყლის შეკავებისა და მშენებლობის შესრულების გათვალისწინებით, HPMC-ის შესაბამისი რაოდენობაა 0.10%~0.20%. მისი წყლის შეკავების მექანიზმის ანალიზი: ცელულოზის ეთერი არის წყალში ხსნადი ორგანული პოლიმერი, რომელიც იყოფა იონურ და არაიონად. HPMC არის არაიონური ცელულოზის ეთერი ჰიდროფილური ჯგუფის, ჰიდროქსილის ჯგუფის (-OH) და ეთერული ბმის (-0-1) სტრუქტურული ფორმულით. წყალში გახსნისას ჟანგბადის ატომები ჰიდროქსილის ჯგუფზე და ეთერულ ბმასა და წყლის მოლეკულებზე უერთდებიან წყალბადის ბმებს, რაც წყალს კარგავს თავის სითხეს და თავისუფალი წყალი აღარ არის თავისუფალი, რითაც მიიღწევა წყლის შეკავებისა და გასქელება.

2.4 კომპრესიული ძალა

შეკუმშვის სიძლიერესა და HPMC-ის რაოდენობას შორის დამოკიდებულებიდან ჩანს, რომ HPMC-ის რაოდენობის მატებასთან ერთად, 7d და 28d-ის კომპრესიულმა სიმტკიცემ აჩვენა კლების ტენდენცია, რაც ძირითადად განპირობებული იყო დიდი რაოდენობის შემოღებით. ჰაერის ბუშტები HPMC-ის მიერ, რამაც მნიშვნელოვნად გაზარდა ნაღმტყორცნების ფორიანობა. გაზრდა, რის შედეგადაც მცირდება ძალა. როდესაც შინაარსი არის 0.05%, 7d კომპრესიული ძალა მცირდება ძალიან მნიშვნელოვნად, სიმტკიცე მცირდება 21.0% -ით და 28d კომპრესიული ძალა მცირდება 26.6% -ით. მრუდიდან ჩანს, რომ HPMC-ის გავლენა კომპრესიულ სიძლიერეზე ძალიან აშკარაა. როდესაც დოზა ძალიან მცირეა, ის მნიშვნელოვნად შემცირდება. ამიტომ, პრაქტიკულ გამოყენებაში მისი დოზირება უნდა იყოს კონტროლირებადი და გამოყენებული უნდა იყოს გამწმენდთან ერთად. მიზეზს იკვლევს გუან ქსუემაო და სხვ. მჯერა, რომ პირველ რიგში, როდესაც ცელულოზის ეთერი ემატება ნაღმტყორცნებს, მატულობს მოქნილი პოლიმერი ნაღმტყორცნების ფორებში და ეს მოქნილი პოლიმერები და ფორები ვერ უზრუნველყოფენ ხისტი მხარდაჭერას ტესტის ბლოკის შეკუმშვისას. კომპოზიტური მატრიცა შედარებით დასუსტებულია, რითაც მცირდება ნაღმტყორცნების კომპრესიული ძალა; მეორეც, ცელულოზის ეთერის წყლის შეკავების ეფექტის გამო, ნაღმტყორცნების საცდელი ბლოკის წარმოქმნის შემდეგ, წყლის უმეტესი ნაწილი რჩება ნაღმტყორცნებში, ხოლო წყლის ცემენტის რეალური თანაფარდობა უფრო დაბალია, ვიდრე მათ გარეშე, გაცილებით დიდია, ამიტომ კომპრესიული სიმტკიცე. ნაღმტყორცნების რაოდენობა მნიშვნელოვნად შემცირდება.

2.5 კორელაცია კომპრესიულ ძალასა და სველ სიმკვრივეს შორის

შეკუმშვის სიძლიერესა და სველ სიმკვრივეს შორის დამოკიდებულების მრუდიდან ჩანს, რომ ფიგურაში ყველა წერტილის წრფივი დამაგრების შემდეგ შესაბამისი წერტილები კარგად არის განაწილებული ფიტინგის ხაზის ორივე მხარეს და კარგი კორელაციაა სველ სიმკვრივესა და კომპრესიას შორის. სიმტკიცის თვისებები და სველი სიმკვრივე მარტივი და ადვილად გასაზომია, ამიტომ 28d ნაღმტყორცნების კომპრესიული სიმტკიცე შეიძლება გამოითვალოს დადგენილი წრფივი ფიტინგის განტოლებით. წრფივი ფიტინგის განტოლება ნაჩვენებია ფორმულაში (1), R²=0.9704. Y=0.0195X-27.3 (1), სადაც, y არის ნაღმტყორცნის 28d კომპრესიული ძალა, მპა; X არის სველი სიმკვრივე, კგ მ-3.

3. დასკვნა

HPMC-ს შეუძლია გააუმჯობესოს მფრინავი ნაცარი ნაღმტყორცნების წყლის შეკავების ეფექტი და გაახანგრძლივოს ნაღმტყორცნების მუშაობის დრო. ამავდროულად, ნაღმტყორცნების ფორიანობის გაზრდის გამო, მისი მოცულობითი სიმკვრივე და კომპრესიული ძალა საგრძნობლად დაიკლებს, ამიტომ განაცხადში უნდა შეირჩეს შესაბამისი დოზა. ნაღმტყორცნების 28d კომპრესიულ სიმტკიცეს კარგი კორელაცია აქვს სველ სიმკვრივესთან და 28d კომპრესიული სიმტკიცე შეიძლება გამოითვალოს სველი სიმკვრივის გაზომვით, რომელსაც აქვს მნიშვნელოვანი საცნობარო მნიშვნელობა მშენებლობის დროს ნაღმტყორცნების ხარისხის კონტროლისთვის.