기계 분무 시멘트 모르타르의 특성에 대한 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 에테르의 영향

셀룰로오스 에테르는 기계 분사 모르타르의 필수 첨가제입니다. 기계 분사 모르타르의 수분 보유, 밀도, 공기 함량, 기계적 특성 및 기공 크기 분포에 대한 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)의 네 가지 다른 점도의 영향을 연구했습니다. 연구에 따르면 HPMC는 모르타르의 보수 성능을 크게 향상시킬 수 있으며 HPMC 함량이 0.15%일 때 보수율이 90%를 초과할 수 있습니다. 가장 분명한 것은; HPMC 함량이 증가함에 따라 모르타르의 공기 함량이 증가합니다. HPMC는 시멘트 모르타르의 기계적 특성을 분명히 감소시키지만 모르타르의 접힘 비율은 증가합니다. HPMC 첨가 후 모르타르의 기공 크기가 크게 증가하고, 유해 구멍과 다중 유해 구멍의 비율이 크게 증가했습니다.

핵심 단어: 모르타르; 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 에테르; 수분 보유; 기공 크기 분포

0. 서문

최근 몇 년 동안 산업의 지속적인 발전과 기술의 향상으로 외국 모르타르 살포 기계의 도입 및 개선을 통해 우리나라의 기계식 살포 및 미장 기술이 크게 발전했습니다. 기계식 스프레이 모르타르는 높은 보수 성능, 적절한 유동성 및 특정 처짐 방지 성능이 요구되는 일반 모르타르와 다릅니다. 일반적으로 모르타르에 셀룰로오스에테르를 첨가하는데, 그 중 하이드록시프로필메틸셀룰로오스플레인에테르(HPMC)가 가장 널리 사용된다. 모르타르에서 HPMC의 주요 기능은 탁월한 수분 보유 능력, 농축 및 점성화, 유변학적 조정입니다. 하지만 HPMC의 단점도 무시할 수 없습니다. HPMC에는 공기 연행 효과가 있어 내부 결함이 더 많이 발생하고 모르타르의 기계적 특성이 심각하게 저하됩니다. 본 논문은 거시적인 측면에서 HPMC가 모르타르의 보수율, 밀도, 공기 함량 및 기계적 성질에 미치는 영향을 연구하고, 미시적 측면에서 HPMC가 모르타르의 기공구조에 미치는 영향을 연구한다.

1. 테스트

1.1 원자재

시멘트: 시판되는 P·O42.5 시멘트의 28d 굴곡 강도와 압축 강도는 각각 6.9 MPa와 48.2 MPa입니다. 모래: 청더 고운 강 모래, 40-100 메쉬; 셀룰로오스 에테르: 하북성 메틸 셀룰로오스 에테르 회사에서 생산한 히드록시프로필 알코올, 백색 분말, 공칭 점도 40, 100, 150, 200 Pa·S: 물: 깨끗한 수돗물.

1.2 시험방법

JGJ/T 105-2011 "기계적 분무 및 미장에 대한 건설 규정"에 따르면 모르타르의 농도는 80~120mm이고 수분 보유율은 90% 이상입니다. 이 테스트에서 석회-모래 비율은 1:5로 설정되고 농도는 (93)으로 제어됩니다.±2)mm, 셀룰로오스 에테르를 외부에서 혼합하고 그 사용량은 시멘트 질량에 따라 계산됩니다. JGJ 70-2009 “건축용 모르타르의 기본 특성 시험 방법”을 참조하여 모르타르의 습밀도, 공기 함량, 보수율, 농도 등의 기본 특성을 시험하고, 공기 함량은 다음과 같이 시험하고 계산합니다. 밀도 방법. 시편의 준비, 굴곡 및 압축 강도 테스트는 GB/T 17671-1999 "시멘트 모르타르 모래의 강도 테스트 방법(ISO 방법)"을 참조하여 수행되었습니다. 기공 크기는 수은 다공도 측정법으로 테스트했습니다. 수은 다공도 측정기의 모델은 AUTOPORE 9500이었으며, 측정 범위는 5.5nm ~ 360°였다.μ중. 총 4세트의 테스트가 수행되었습니다. 0, 0.1%, 0.2%, 0.3%(숫자는 A, B, C, D).

2. 결과 및 분석

2.1 HPMC가 시멘트 모르타르의 보수율에 미치는 영향

수분 보유력이란 모르타르가 물을 보유하는 능력을 말합니다. 기계 분무 모르타르에 셀룰로오스 에테르를 첨가하면 효과적으로 수분을 유지하고 출혈 속도를 줄이며 시멘트 기반 재료의 충분한 수화 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

HPMC가 모르타르의 보수율에 미치는 영향을 보면, HPMC 함량이 증가함에 따라 모르타르의 보수율이 점차 증가함을 알 수 있다. 점도가 100, 150 및 200 Pa인 셀룰로오스 에테르의 곡선·s는 기본적으로 동일합니다. 함량이 0.05%~0.15%일 때 보수율은 선형적으로 증가합니다. 함량이 0.15%일 때 수분 보유율은 93% 이상입니다.．20% 이후에는 수분 보유량의 증가 추세가 평평해지며, 이는 HPMC의 양이 포화 상태에 가깝다는 것을 나타냅니다. 점도 40 Pa의 HPMC 양에 대한 영향 곡선·s의 보수율은 거의 직선입니다. 함량이 0.15%를 초과할 경우 모르타르의 보수율은 동일한 점도를 갖는 다른 3종의 HPMC에 비해 현저히 저하된다. 일반적으로 셀룰로오스 에테르의 수분 유지 메커니즘은 다음과 같습니다. 셀룰로오스 에테르 분자의 수산기와 에테르 결합의 산소 원자가 물 분자와 결합하여 수소 결합을 형성하여 자유수가 결합수로 됩니다. , 따라서 좋은 수분 보유 효과를 발휘합니다. 또한, 물 분자와 셀룰로오스 에테르 분자 사슬 사이의 상호확산은 물 분자가 셀룰로오스 에테르 거대분자 사슬의 내부로 들어가고 강한 결합력을 받게 하여 시멘트 슬러리의 수분 보유력을 향상시키는 것으로 여겨집니다. 뛰어난 수분 보유력은 모르타르를 균질하게 유지하고 분리가 쉽지 않으며 우수한 혼합 성능을 얻는 동시에 기계적 마모를 줄이고 모르타르 분무기의 수명을 늘릴 수 있습니다.

2.2 HPMC가 시멘트 모르타르의 밀도와 공기 함량에 미치는 영향

모르타르 밀도에 대한 HPMC의 다양한 점도 및 용량의 영향으로부터 HPMC의 용량이 0-0.20%일 때 HPMC 용량이 2050kg/m에서 증가함에 따라 모르타르의 밀도가 급격히 감소하는 것을 볼 수 있습니다.³ 대략 1650kg/m에³ , 약 20% 감소; HPMC 함량이 0.20%를 초과하면 밀도 감소가 완만해지는 경향이 있습니다. 점도가 다른 4종의 HPMC를 비교해 보면 점도가 높을수록 모르타르의 밀도가 낮아지는 것을 알 수 있습니다. 혼합점도 150 및 200 Pa·s HPMC를 갖는 모르타르의 밀도곡선은 기본적으로 중첩되는데, 이는 HPMC의 점도가 계속 증가함에 따라 모르타르의 밀도가 더 이상 감소하지 않음을 나타냅니다.

모르타르의 공기 함량에 대한 HPMC의 다양한 점도 및 투입량의 영향으로부터 모르타르의 공기 함량 변화는 모르타르 밀도의 변화와 반대임을 알 수 있습니다. 공기량은 거의 직선으로 증가합니다. HPMC 함량이 0.20%를 초과하면 공기 함량은 거의 변하지 않으며 이는 모르타르의 공기 연행 효과가 포화 상태에 가깝다는 것을 나타냅니다. 점도 150 및 200 Pa의 HPMC의 공기 연행 효과·s는 점도가 40 및 100 Pa인 HPMC보다 큽니다.·s.

셀룰로오스 에테르의 공기 연행 효과는 주로 분자 구조에 따라 결정됩니다. 셀룰로오스 에테르는 친수성 기(수산기, 에테르 기)와 소수성 기(메틸 기, 포도당 고리)를 모두 갖고 있으며 계면활성제입니다. , 표면 활성을 가지므로 공기 연행 효과가 있습니다. 한편으로, 도입된 가스는 모르타르에서 볼 베어링 역할을 할 수 있고, 모르타르의 작업 성능을 향상시키며, 부피를 늘리고, 출력을 증가시킬 수 있어 제조업체에게 유리합니다. 그러나 반면에 공기 연행 효과로 인해 모르타르의 공기 함량과 경화 후 기공률이 증가하여 유해한 기공이 증가하고 기계적 특성이 크게 저하됩니다. HPMC에는 특정 공기연행 효과가 있지만 공기연행제를 대체할 수는 없습니다. 또한, HPMC와 공기연행제를 동시에 사용하는 경우 공기연행제가 실패할 수 있습니다.

2.3 시멘트 모르타르의 기계적 성질에 대한 HPMC의 영향

28d 굴곡강도와 28d 압축강도를 보면 HPMC 함량이 0.05%에 불과할 경우 모르타르의 굴곡강도가 크게 감소하는 것을 알 수 있는데, 이는 HPMC를 첨가하지 않은 블랭크 시료에 비해 약 25% 정도 낮은 수준이며, 압축 강도는 공백 샘플의 65%에 도달할 수 있습니다. 80%. HPMC의 함량이 0.20%를 초과하면 모르타르의 굴곡강도와 압축강도의 감소 정도가 뚜렷하지 않다. HPMC의 점도는 모르타르의 기계적 성질에 거의 영향을 미치지 않습니다. HPMC는 작은 기포를 많이 발생시키며, 모르타르에 대한 공기 연행 효과로 인해 모르타르의 내부 다공성과 유해한 기공이 증가하여 압축강도와 굴곡강도가 크게 감소합니다. 모르타르 강도가 감소하는 또 다른 이유는 경화된 모르타르에 수분을 유지시키는 셀룰로오스 에테르의 보수 효과 때문이며, 수분-결합제 비율이 크면 시험 블록의 강도가 감소하게 됩니다. 기계건축용 모르타르의 경우, 셀룰로오스 에테르는 모르타르의 보수율을 크게 높이고 작업성을 향상시킬 수 있지만, 그 양이 너무 많으면 모르타르의 기계적 성질에 심각한 영향을 미치므로 둘 사이의 관계를 합리적으로 고려해야 합니다.

28일 접힘율을 보면 HPMC 함량이 증가함에 따라 모르타르의 전체적인 접힘율은 증가하는 경향을 보이며 기본적으로 선형관계에 있음을 알 수 있다. 이는 첨가된 셀룰로오스 에테르가 다량의 기포를 유입시켜 모르타르 내부에 결함을 더 많이 발생시켜 모르타르의 압축강도가 급격히 감소하고 굴곡강도도 어느 정도 감소하기 때문이다. 그러나 셀룰로오스 에테르는 모르타르의 유연성과 저항력을 향상시킬 수 있습니다. 접힘 강도가 양호하여 감소 속도가 느려집니다. 종합적으로 보면, 두 가지의 결합 효과로 인해 접힘 비율이 증가합니다.

2.4 HPMC가 모르타르 기공 크기에 미치는 영향

샘플 A, B, C 및 D의 4개 그룹의 기공 크기 분포 곡선을 수은 압입 다공도 측정법으로 측정했습니다.

AD 샘플의 기공 크기 분포 곡선, 기공 크기 분포 데이터 및 다양한 통계 매개변수에 따르면 HPMC는 시멘트 모르타르의 기공 구조에 큰 영향을 미칩니다.

(1) HPMC 첨가 후 시멘트 모르타르의 기공 크기가 크게 증가합니다. 기공 크기 분포 곡선에서 이미지의 면적이 오른쪽으로 이동하고 피크 값에 해당하는 기공 값이 커집니다. 또한 다양한 통계변수에 대한 시험결과의 기공크기 분포 및 중앙기공크기의 통계자료로부터 HPMC 첨가 후 시멘트 모르타르의 중간기공크기가 블랭크 시료에 비해 현저히 큰 것을 알 수 있으며, 0.3% 투여량의 샘플에서 값 조리개는 빈 샘플의 값보다 2배 더 높습니다.

(2) Wu Zhongwei et al. 콘크리트의 기공을 4가지 종류로 나누어 인체에 무해한 기공(≤20 nm), 유해한 기공이 거의 없음(20–100nm), 유해한 기공(100–200 nm) 및 많은 유해한 기공(≥200nm). 200nm). 기공크기분포 통계자료와 각종 통계지표의 시험결과로부터 HPMC 첨가 후 유해한 기공 또는 덜 유해한 기공의 수가 현저히 감소하고, 유해한 기공 또는 보다 유해한 기공의 수가 증가함을 알 수 있다. HPMC가 없는 시료의 무해하거나 덜 유해한 기공은 약 49.4%이며, HPMC를 첨가한 후 무해하거나 덜 유해한 기공이 크게 감소합니다. 0.1%의 복용량을 예로 들면, 무해하거나 덜 유해한 모공이 약 45% 감소합니다. , 10보다 큰 유해한 기공의 수μm은 약 9배 증가했습니다.

3) 중앙세공직경, 평균세공직경, 비세공부피, 비표면적은 HPMC 함량의 증가에 따라 매우 엄격한 변화규칙을 따르지 않는데, 이는 수은주입시험에서 시료선택의 큰 분산과 관련이 있을 수 있다. 그러나 전체적으로 HPMC를 혼합한 시료의 중앙 세공 직경, 평균 세공 직경 및 비세공 부피는 블랭크 시료에 비해 증가하는 경향이 있는 반면, 비표면적은 감소하는 경향을 보였다.

3. 결론

(1) HPMC 함량이 증가함에 따라 모르타르의 보수율이 증가한다. 점도가 100, 150 및 200 Pa인 셀룰로오스 에테르의 곡선·S는 기본적으로 동일하며 함량이 0.15%일 때 보수율이 93%보다 높습니다. 40 Pa의 함량일 때·셀룰로오스 에테르는 0.15%보다 크고 수분 보유율은 다른 세 가지 점도 HPMC보다 낮습니다.

(2) 모르타르의 밀도는 HPMC 함량이 증가함에 따라 점차 감소하며 함량은 0.05%이다. 밀도 감소는 0.20%, 약 20%에서 가장 뚜렷합니다. 함량이 0.20%를 초과하면 밀도는 거의 변하지 않으며; 모르타르의 공기 함량은 HPMC 함량이 증가함에 따라 증가합니다.

(3) HPMC 함량의 증가는 시멘트 모르타르의 기계적 성질을 분명히 감소시키지만 상응하는 모르타르의 접힘 비율은 증가하고 모르타르의 유연성은 더 좋아질 것입니다.

(4) HPMC 첨가 후 모르타르의 기공 크기가 크게 증가하고, 유해공극과 다중 유해공극의 비율이 크게 증가한다. HPMC 함량이 0.1%인 샘플은 유해한 기공이 없거나 적은 블랭크 샘플에 ​​비해 약 45% 감소했으며, 유해한 기공의 개수가 10개보다 더 많았습니다.μm은 약 9배 증가했습니다.