Hidroksipropilmetilceliuliozės eterio poveikis mašininiu būdu purškiamo cemento skiedinio savybėms

Celiuliozės eteris yra pagrindinis mašininio pūtimo skiedinio priedas. Ištirtas keturių skirtingų hidroksipropilmetilceliuliozės (HPMC) klampų įtaka mašininiu būdu nušlifuoto skiedinio vandens sulaikymui, tankiui, oro kiekiui, mechaninėms savybėms ir porų dydžio pasiskirstymui. Tyrimai parodė, kad: HPMC gali žymiai pagerinti skiedinio vandens sulaikymo savybes, o vandens sulaikymo koeficientas gali viršyti 90%, kai HPMC kiekis yra 0,15%. Akivaizdžiausias; oro kiekis skiedinyje didėja didėjant HPMC kiekiui: HPMC akivaizdžiai sumažins cemento skiedinio mechanines savybes, tačiau padidės skiedinio lankstymo santykis; skiedinio porų dydis žymiai padidės pridėjus HPMC. Žymiai padidėjo kenksmingų skylių ir kelių kenksmingų skylių dalis.

Pagrindiniai žodžiai: skiedinys; hidroksipropilmetilceliuliozės eteris; vandens sulaikymas; porų dydžio pasiskirstymas

0. Pratarmė

Pastaraisiais metais, nuolat tobulėjant pramonei ir tobulėjant technologijoms, diegiant ir tobulinant užsienio skiedinio purškimo mašinas, mūsų šalyje labai išplėtota mechaninio purškimo ir tinkavimo technologija. Mechaninis purškiamas skiedinys skiriasi nuo įprasto skiedinio, kuriam reikalingas didelis vandens sulaikymo efektyvumas, tinkamas sklandumas ir tam tikra apsauga nuo įdubimo. Paprastai į skiedinį dedama celiuliozės eterio, tarp kurių plačiausiai naudojamas hidroksipropilmetilceliuliozės paprastasis eteris (HPMC). Pagrindinės HPMC funkcijos skiedinyje yra šios: puiki vandens sulaikymo geba, tirštinimas ir klampumas bei reologinis koregavimas. Tačiau negalima ignoruoti HPMC trūkumų. HPMC turi orą sutraukiantį poveikį, kuris sukels daugiau vidinių defektų ir labai sumažins mechanines skiedinio savybes. Šiame darbe nagrinėjama HPMC įtaka vandens sulaikymo greičiui, tankiui, oro kiekiui ir skiedinio mechaninėms savybėms makroskopiniu aspektu, o HPMC įtaka skiedinio porų struktūrai mikroskopiniu aspektu.

1. Testas

1.1 Žaliavos

Cementas: parduodamas P·O42,5 cemento, jo 28d stipriai lenkimui ir gniuždymui yra atitinkamai 6,9 ir 48,2 MPa; smėlis: Čengdės smulkus upės smėlis, 40-100 akių; celiuliozės eteris: hidroksipropilo alkoholis, pagamintas Hebei įmonės Metilceliuliozės eteris, balti milteliai, nominali klampumas 40, 100, 150, 200 Pa·S: Vanduo: švarus vanduo iš čiaupo.

1.2 Bandymo metodas

Pagal JGJ/T 105-2011 „Mechaninio purškimo ir tinkavimo statybos reglamentas“ skiedinio konsistencija yra 80–120 mm, o vandens sulaikymo koeficientas didesnis nei 90%. Šiame bandyme kalkių ir smėlio santykis nustatytas 1:5, konsistencija kontroliuojama (93±2)mm, o celiuliozės eteris iš išorės sumaišomas, o jo dozė apskaičiuojama pagal cemento masę. Pagrindinės skiedinio savybės, tokios kaip drėgnas tankis, oro kiekis, vandens sulaikymo greitis ir konsistencija, tikrinamos remiantis JGJ 70-2009 „Pagrindinių statybinio skiedinio savybių tyrimo metodai“, o oro kiekis išbandomas ir apskaičiuojamas pagal tankio metodas. Bandinių paruošimo, lenkimo ir gniuždymo stiprumo bandymai buvo atlikti remiantis GB/T 17671-1999 „Cementinio skiedinio smėlio stiprumo tikrinimo metodai (ISO metodas)“. Porų dydis buvo patikrintas gyvsidabrio porosimetrija. Gyvsidabrio porozimetro modelis buvo AUTOPORE 9500, o matavimo diapazonas buvo nuo 5,5 nm iki 360μm. Iš viso buvo atlikti 4 bandymų rinkiniai. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (skaičiai yra A, B, C, D).

2. Rezultatai ir analizė

2.1 HPMC įtaka cemento skiedinio vandens sulaikymo greičiui

Vandens sulaikymas reiškia skiedinio gebėjimą sulaikyti vandenį. Į mašiną purškiamą skiedinį pridedant celiuliozės eterio galima veiksmingai išlaikyti drėgmę, sumažinti kraujavimo greitį ir atitikti cemento pagrindo medžiagų pakankamo hidratavimo reikalavimus.

Iš HPMC įtakos skiedinio vandens sulaikymo greičiui matyti, kad didėjant HPMC kiekiui, skiedinio vandens sulaikymo greitis didėja palaipsniui. 100, 150 ir 200 Pa klampumo celiuliozės eterių kreivės·s iš esmės yra vienodi. Kai kiekis yra 0,05–0,15%, vandens sulaikymo greitis didėja tiesiškai. Kai kiekis yra 0,15%, vandens sulaikymo greitis yra didesnis nei 93%..Po 20% didėjanti vandens sulaikymo tendencija tampa plokščia, o tai rodo, kad HPMC kiekis yra artimas prisotinimui. 40 Pa klampos HPMC kiekio įtakos kreivė·s ant vandens sulaikymo greičio yra maždaug tiesi linija. Kai kiekis yra didesnis nei 0,15%, skiedinio vandens sulaikymo koeficientas yra žymiai mažesnis nei kitų trijų rūšių HPMC, kurių klampumas yra toks pat. Paprastai manoma, kad celiuliozės eterio vandens sulaikymo mechanizmas yra toks: celiuliozės eterio molekulės hidroksilo grupė ir eterio jungties deguonies atomas susijungs su vandens molekule, sudarydami vandenilio jungtį, todėl laisvas vanduo tampa surištu vandeniu. , taip suteikdamas gerą vandens sulaikymo efektą; Taip pat manoma, kad vandens molekulių ir celiuliozės eterio molekulinių grandinių tarpusavio difuzija leidžia vandens molekulėms patekti į celiuliozės eterio makromolekulinių grandinių vidų ir būti veikiamos stiprių surišimo jėgų, taip pagerinant cemento suspensijos vandens sulaikymą. Puikus vandens sulaikymas gali išlaikyti skiedinio homogeniškumą, nesunkiai atskiriamas ir geras maišymo savybes, tuo pačiu sumažinant mechaninį susidėvėjimą ir pailginant skiedinio purškimo mašinos tarnavimo laiką.

2.2 HPMC įtaka cemento skiedinio tankiui ir oro kiekiui

Iš skirtingų HPMC klampumų ir dozių įtakos skiedinio tankiui matyti, kad kai HPMC dozė yra 0-0,20%, skiedinio tankis smarkiai mažėja didėjant HPMC dozei, nuo 2050 kg/m.³ iki maždaug 1650 kg/m³ , sumažėjo apie 20 %; HPMC kiekiui viršijus 0,20%, tankio mažėjimas linkęs būti plokščias. Palyginus keturių rūšių HPMC su skirtingu klampumu, matyti, kad kuo didesnis klampumas, tuo mažesnis skiedinio tankis; 150 ir 200 Pa s HPMC mišraus klampumo skiedinių tankio kreivės iš esmės sutampa, o tai rodo, kad HPMC klampumui toliau didėjant, skiedinio tankis nebemažėja.

Iš skirtingų HPMC klampumų ir dozių įtakos skiedinio oro kiekiui matyti, kad oro kiekio skiedinyje pokytis yra priešingas skiedinio tankio pokyčiui. Oro tūris beveik kyla tiesia linija; kai HPMC kiekis viršija 0,20%, oro kiekis beveik nekinta, tai rodo, kad skiedinio orą sutraukiantis poveikis yra artimas prisotinimui. Orą sutraukiantis HPMC poveikis, kurio klampumas yra 150 ir 200 Pa·s yra didesnis nei HPMC, kurio klampumas yra 40 ir 100 Pa·s.

Orą sutraukiantį celiuliozės eterio poveikį daugiausia lemia jo molekulinė struktūra. Celiuliozės eteris turi ir hidrofilines grupes (hidroksilo, eterio grupes) ir hidrofobines grupes (metilo grupes, gliukozės žiedus) ir yra paviršinio aktyvumo medžiaga. , pasižymi paviršiniu aktyvumu, todėl turi orą sutraukiantį poveikį. Viena vertus, įvestos dujos gali veikti kaip rutulinis guolis skiedinyje, pagerinti skiedinio darbines savybes, padidinti tūrį ir padidinti našumą, o tai naudinga gamintojui. Tačiau, kita vertus, orą sutraukiantis poveikis padidina oro kiekį skiedinyje ir poringumą po sukietėjimo, todėl padidėja kenksmingų porų kiekis ir labai sumažėja mechaninės savybės. Nors HPMC turi tam tikrą orą sutraukiantį poveikį, jis negali pakeisti orą sutraukiančios medžiagos. Be to, kai HPMC ir orą sutraukianti medžiaga naudojami vienu metu, orą sutraukianti medžiaga gali sugesti.

2.3 HPMC įtaka cemento skiedinio mechaninėms savybėms

Iš 28d stiprio lenkimo ir 28d stiprio gniuždant matyti, kad kai HPMC kiekis yra tik 0,05%, skiedinio stipris lenkiant žymiai sumažėja, o tai yra apie 25% mažesnis nei tuščiojo mėginio be HPMC, ir gniuždymo stipris gali būti tik Pasiekti 65 % tuščiojo mėginio. 80 proc. Kai HPMC kiekis viršija 0,20%, skiedinio stiprio lenkimo ir gniuždymo stiprumo sumažėjimo laipsnis nėra akivaizdus. HPMC klampumas turi mažai įtakos mechaninėms skiedinio savybėms. HPMC įveda daug mažyčių oro burbuliukų, o orą įtraukiantis poveikis skiediniui padidina vidinį poringumą ir kenksmingas skiedinio poras, todėl labai sumažėja gniuždymo ir lenkimo stipris. Dar viena skiedinio stiprumo mažėjimo priežastis – celiuliozės eterio vandens sulaikymo efektas, kuris išlaiko vandenį sukietėjusiame skiedinyje, o dėl didelio vandens rišiklio santykio mažėja bandomojo bloko stiprumas. Mechaniniam statybiniam skiediniui, nors celiuliozės eteris gali žymiai padidinti skiedinio vandens sulaikymo greitį ir pagerinti jo apdirbamumą, jei kiekis bus per didelis, tai rimtai paveiks mechanines skiedinio savybes, todėl jų tarpusavio ryšį reikėtų pasverti pagrįstai.

Iš 28 dienų lankstymo koeficiento matyti, kad didėjant HPMC kiekiui, bendras skiedinio lankstymo santykis rodo didėjimo tendenciją, kuri iš esmės yra tiesinė priklausomybė. Taip yra todėl, kad pridėtas celiuliozės eteris įveda daug oro burbuliukų, todėl skiedinio viduje atsiranda daugiau defektų, dėl to smarkiai sumažėja skiedinio gniuždymo stipris ir nors tam tikru mastu sumažėja lenkimo stipris; tačiau celiuliozės eteris gali pagerinti skiedinio lankstumą ir atsparumą. Lankstymo stiprumas yra palankus, todėl mažėjimo greitis sulėtėja. Atsižvelgiant į visapusį, bendras šių dviejų poveikis padidina lankstymo koeficientą.

2.4 HPMC poveikis skiedinio porų dydžiui

Keturių mėginių grupių A, B, C ir D porų dydžio pasiskirstymo kreivės buvo išmatuotos gyvsidabrio įsiskverbimo porozimetrija.

Pagal porų dydžio pasiskirstymo kreivę, porų dydžio pasiskirstymo duomenis ir įvairius statistinius AD mėginių parametrus HPMC turi didelę įtaką cemento skiedinio porų struktūrai:

(1) Pridėjus HPMC, cemento skiedinio porų dydis žymiai padidėja. Porų dydžio pasiskirstymo kreivėje vaizdo plotas pasislenka į dešinę, o didžiausią vertę atitinkanti porų vertė tampa didesnė. Taip pat iš statistinių porų dydžio pasiskirstymo ir porų dydžio medianinių duomenų įvairių statistinių parametrų tyrimo rezultatuose matyti, kad cemento skiedinio mediana porų dydis įpylus HPMC yra žymiai didesnis nei tuščiojo mėginio, o mėginyje su 0,3 % doze. Vertės diafragma yra 2 eilėmis didesnė nei tuščiojo mėginio.

(2) Wu Zhongwei ir kt. suskirstė betono poras į keturias rūšis, kurios yra nekenksmingos (≤20 nm), mažai kenksmingų porų (20–100 nm), kenksmingos poros (100–200 nm) ir daug kenksmingų porų (≥200 nm). 200 nm). Iš porų dydžio pasiskirstymo statistinių duomenų ir įvairių statistinių parametrų tyrimo rezultatų matyti, kad įpylus HPMC žymiai sumažėja nekenksmingų ar mažiau kenksmingų porų, o kenksmingų porų ar daugiau kenksmingų porų skaičius padidėja. Nekenksmingos arba mažiau kenksmingos mėginio poros be HPMC yra apie 49,4%, o nekenksmingos arba mažiau kenksmingos poros, pridėjus HPMC, žymiai sumažėja. Pavyzdžiui, vartojant 0,1% dozę, nekenksmingos ar mažiau kenksmingos poros sumažėja apie 45%. , kenksmingų porų skaičius didesnis nei 10μm išaugo apie 9 kartus.

3) Vidutinis porų skersmuo, vidutinis porų skersmuo, specifinis porų tūris ir specifinis paviršiaus plotas neatitinka labai griežtų pokyčių taisyklės, padidėjus HPMC kiekiui, o tai gali būti susiję su didele mėginio atrankos sklaida atliekant gyvsidabrio įpurškimo bandymą. Tačiau apskritai mėginio, sumaišyto su HPMC, vidutinis porų skersmuo, vidutinis porų skersmuo ir specifinis porų tūris paprastai didėja, palyginti su tuščiuoju mėginiu, o specifinis paviršiaus plotas mažėja.

3. Išvada

(1) Skiedinio vandens sulaikymo greitis didėja didėjant HPMC kiekiui. 100, 150 ir 200 Pa klampumo celiuliozės eterio kreivės·S iš esmės yra vienodi, o vandens sulaikymo greitis yra didesnis nei 93%, kai kiekis yra 0,15%. Kai 40 Pa turinys·s celiuliozės eteris yra didesnis nei 0,15%, vandens sulaikymo greitis yra mažesnis nei kitų trijų rūšių klampumo HPMC.

(2) Skiedinio tankis palaipsniui mažėja didėjant HPMC kiekiui, o kiekis yra 0,05%. Labiausiai pastebimas tankio sumažėjimas – 0,20 %, apie 20 %; kai kiekis viršija 0,20%, tankis beveik nesikeičia; oro kiekis skiedinyje didėja didėjant HPMC kiekiui.

(3) HPMC kiekio padidėjimas akivaizdžiai sumažins mechanines cemento skiedinio savybes, tačiau padidės atitinkamas skiedinio lankstymo santykis, o skiedinio lankstumas pagerės.

(4) Pridėjus HPMC, skiedinio porų dydis žymiai padidėja, o kenksmingų porų ir kelių kenksmingų porų dalis žymiai padidėja. Mėginys, kuriame yra 0,1 % HPMC, sumažėjo maždaug 45 %, palyginti su tuščiuoju mėginiu, kuriame nėra ar mažiau kenksmingų porų, o kenksmingesnių porų skaičius buvo didesnis nei 10μm išaugo apie 9 kartus.