हायड्रोक्सीप्रोपील मिथाइल सेल्युलोज इथरचा मशीन स्प्रे केलेल्या सिमेंट मोर्टारच्या गुणधर्मांवर प्रभाव

सेल्युलोज इथर हे मशीन-विस्फोटित मोर्टारमध्ये एक आवश्यक जोड आहे. हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज (HPMC) च्या चार वेगवेगळ्या स्निग्धतेचे पाणी धरून ठेवण्यावर, घनता, हवेचे प्रमाण, यांत्रिक गुणधर्म आणि मशीन-ब्लास्ट मोर्टारच्या छिद्र आकाराच्या वितरणावरील प्रभावांचा अभ्यास करण्यात आला. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की: HPMC मोर्टारच्या पाणी धारणा कार्यक्षमतेत लक्षणीय सुधारणा करू शकते आणि HPMC चे प्रमाण 0.15% असेल तेव्हा पाणी धारणा दर 90% पेक्षा जास्त असू शकतो. सर्वात स्पष्ट; मोर्टारची हवेची सामग्री एचपीएमसी सामग्रीच्या वाढीसह वाढते: एचपीएमसी सिमेंट मोर्टारचे यांत्रिक गुणधर्म स्पष्टपणे कमी करेल, परंतु मोर्टारचे फोल्डिंग प्रमाण वाढेल; HPMC जोडल्यानंतर मोर्टारचा छिद्र आकार लक्षणीय वाढेल, हानिकारक छिद्र आणि एकाधिक हानिकारक छिद्रांचे प्रमाण लक्षणीय वाढले आहे.

मुख्य शब्द: तोफ; hydroxypropyl methylcellulose इथर; पाणी धारणा; छिद्र आकार वितरण

0. अग्रलेख

अलिकडच्या वर्षांत, उद्योगाच्या निरंतर प्रगतीसह आणि तंत्रज्ञानाच्या सुधारणेसह, परदेशी मोर्टार फवारणी मशीनच्या परिचय आणि सुधारणांद्वारे, यांत्रिक फवारणी आणि प्लास्टरिंगचे तंत्रज्ञान आपल्या देशात मोठ्या प्रमाणात विकसित झाले आहे. यांत्रिक फवारणी मोर्टार सामान्य मोर्टारपेक्षा भिन्न आहे, ज्यासाठी उच्च पाणी धरून ठेवण्याची कार्यक्षमता, योग्य तरलता आणि विशिष्ट अँटी-सॅगिंग कार्यक्षमता आवश्यक आहे. सामान्यतः, मोर्टारमध्ये सेल्युलोज इथर जोडला जातो, ज्यामध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज प्लेन इथर (HPMC) सर्वात जास्त वापरला जातो. मोर्टारमध्ये एचपीएमसीची मुख्य कार्ये आहेत: उत्कृष्ट पाणी धरून ठेवण्याची क्षमता, घट्ट करणे आणि व्हिस्कोसिफायिंग आणि रिओलॉजिकल समायोजन. मात्र, एचपीएमसीच्या त्रुटींकडे दुर्लक्ष करता येणार नाही. एचपीएमसीचा वायु-प्रवेश प्रभाव असतो, ज्यामुळे अधिक अंतर्गत दोष निर्माण होतात आणि मोर्टारचे यांत्रिक गुणधर्म गंभीरपणे कमी होतात. हा पेपर मॅक्रोस्कोपिक पैलूंवरून पाणी धरून ठेवण्याचा दर, घनता, हवेतील सामग्री आणि मोर्टारच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर HPMC च्या प्रभावाचा अभ्यास करतो आणि सूक्ष्म दृष्टीकोनातून मोर्टारच्या छिद्र संरचनेवर HPMC च्या प्रभावाचा अभ्यास करतो.

1. चाचणी

1.1 कच्चा माल

सिमेंट: व्यावसायिकरित्या उपलब्ध पी·O42.5 सिमेंट, त्याची 28d लवचिक आणि संकुचित शक्ती अनुक्रमे 6.9 आणि 48.2 MPa आहेत; वाळू: चेंगडे बारीक नदी वाळू, 40-100 जाळी; सेल्युलोज इथर: हेबेई मिथाइल सेल्युलोज इथरमधील कंपनीद्वारे उत्पादित हायड्रॉक्सीप्रोपाइल अल्कोहोल, पांढरी पावडर, नाममात्र स्निग्धता 40, 100, 150, 200 Pa·S: पाणी: स्वच्छ नळाचे पाणी.

1.2 चाचणी पद्धत

JGJ/T 105-2011 "यांत्रिक फवारणी आणि प्लास्टरिंगसाठी बांधकाम नियमावली" नुसार, मोर्टारची सुसंगतता 80~120mm आहे आणि पाणी धारणा दर 90% पेक्षा जास्त आहे. या चाचणीमध्ये, चुना-वाळू गुणोत्तर 1:5 वर सेट केले जाते, सुसंगतता (93) वर नियंत्रित केली जाते±2) मिमी, आणि सेल्युलोज इथर बाह्यरित्या मिश्रित आहे, आणि त्याचा डोस सिमेंट वस्तुमानानुसार मोजला जातो. मोर्टारचे मूलभूत गुणधर्म जसे की ओले घनता, हवेचे प्रमाण, पाणी धरून ठेवण्याचा दर आणि सुसंगतता JGJ 70-2009 "बिल्डिंग मोर्टारच्या मूलभूत गुणधर्मांसाठी चाचणी पद्धती" च्या संदर्भात तपासली जाते आणि हवेतील सामग्रीची चाचणी केली जाते आणि त्यानुसार गणना केली जाते. घनता पद्धत. GB/T 17671-1999 “सिमेंट मोर्टार वाळूची ताकद चाचणी करण्याच्या पद्धती (ISO पद्धत)” च्या संदर्भात नमुन्यांची तयारी, लवचिक आणि संकुचित शक्ती चाचण्या केल्या गेल्या. छिद्राच्या आकाराची पारा पोरोसिमेट्रीद्वारे चाचणी केली गेली. पारा पोरोसिमीटरचे मॉडेल AUTOPORE 9500 होते आणि मापन श्रेणी 5.5 nm ते 360 होतीμमी एकूण 4 चाचण्या घेण्यात आल्या. 0, 0.1%, 0.2%, 0.3% (संख्या A, B, C, D आहेत).

2. परिणाम आणि विश्लेषण

2.1 सिमेंट मोर्टारच्या पाणी धारणा दरावर HPMC चा प्रभाव

पाणी धारणा म्हणजे पाणी धरून ठेवण्याची मोर्टारची क्षमता. मशीन स्प्रे केलेल्या मोर्टारमध्ये, सेल्युलोज इथर जोडल्याने ओलावा प्रभावीपणे राखता येतो, रक्तस्त्राव दर कमी होतो आणि सिमेंट-आधारित सामग्रीच्या पुरेशा हायड्रेशनची आवश्यकता पूर्ण होते.

मोर्टारच्या पाणी धारणा दरावर HPMC च्या प्रभावावरून, हे दिसून येते की HPMC सामग्रीच्या वाढीसह, मोर्टारचे पाणी धरून ठेवण्याचे प्रमाण हळूहळू वाढते. 100, 150 आणि 200 Pa च्या चिकटपणासह सेल्युलोज इथरचे वक्र·s मुळात समान आहेत. जेव्हा सामग्री 0.05% ते 0.15% असते, तेव्हा पाणी धारणा दर रेषेने वाढतो. जेव्हा सामग्री 0.15% असते, तेव्हा पाणी धारणा दर 93% पेक्षा जास्त असतो..20% नंतर, पाणी धरून ठेवण्याची वाढती प्रवृत्ती सपाट होते, हे दर्शवते की HPMC चे प्रमाण संपृक्ततेच्या जवळ आहे. 40 Pa च्या चिकटपणासह HPMC च्या प्रमाणाचा प्रभाव वक्र·s वर पाणी धारणा दर अंदाजे सरळ रेषा आहे. जेव्हा हे प्रमाण 0.15% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा मोर्टारचा पाणी धरून ठेवण्याचा दर समान प्रमाणात चिकटपणासह इतर तीन प्रकारच्या HPMC पेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी असतो. सामान्यतः असे मानले जाते की सेल्युलोज इथरची पाणी धारणा यंत्रणा आहे: सेल्युलोज इथर रेणूवरील हायड्रॉक्सिल गट आणि इथर बाँडवरील ऑक्सिजन अणू पाण्याच्या रेणूशी हायड्रोजन बंध तयार करतील, ज्यामुळे मुक्त पाणी बद्ध पाणी बनते. , अशा प्रकारे एक चांगला पाणी धारणा प्रभाव खेळत आहे; असेही मानले जाते की पाण्याचे रेणू आणि सेल्युलोज इथर आण्विक साखळी यांच्यातील आंतरप्रसरणामुळे पाण्याचे रेणू सेल्युलोज इथर मॅक्रोमोलेक्युलर साखळ्यांच्या आतील भागात प्रवेश करू शकतात आणि मजबूत बंधनकारक शक्तींच्या अधीन आहेत, ज्यामुळे सिमेंट स्लरीचे पाणी धारणा सुधारते. उत्कृष्ट पाणी धारणा मोर्टारला एकसंध ठेवू शकते, वेगळे करणे सोपे नाही आणि मिक्सिंगचे चांगले कार्यप्रदर्शन प्राप्त करू शकते, तसेच यांत्रिक पोशाख कमी करते आणि मोर्टार फवारणी मशीनचे आयुष्य वाढवते.

2.2 सिमेंट मोर्टारच्या घनता आणि हवेच्या सामग्रीवर HPMC चा प्रभाव

मोर्टारच्या घनतेवर एचपीएमसीच्या विविध स्निग्धता आणि डोसच्या प्रभावावरून, हे दिसून येते की जेव्हा एचपीएमसीचा डोस 0-0.20% असतो, तेव्हा एचपीएमसी डोसच्या वाढीसह मोर्टारची घनता 2050 kg/m पासून झपाट्याने कमी होते.³ सुमारे 1650kg/m पर्यंत³ , सुमारे 20% कमी; HPMC सामग्री 0.20% पेक्षा जास्त झाल्यानंतर, घनता कमी होणे सपाट होते. चार प्रकारच्या एचपीएमसीची वेगवेगळ्या स्निग्धतांसोबत तुलना केल्यास, हे लक्षात येते की स्निग्धता जितकी जास्त तितकी मोर्टारची घनता कमी; 150 आणि 200 Pas HPMC च्या मिश्रित स्निग्धतेसह मोर्टारचे घनता वक्र मुळात ओव्हरलॅप होतात, हे दर्शविते की HPMC ची चिकटपणा जसजशी वाढत जाते, तसतसे मोर्टारची घनता कमी होत नाही.

मोर्टारच्या हवेच्या सामग्रीवर एचपीएमसीच्या विविध स्निग्धता आणि डोसच्या प्रभावावरून, हे लक्षात येते की मोर्टारच्या हवेच्या सामग्रीमध्ये बदल हा मोर्टारच्या घनतेच्या विरुद्ध आहे. हवेचे प्रमाण जवळजवळ सरळ रेषेत वाढते; जेव्हा HPMC सामग्री 0.20% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा हवेतील सामग्री क्वचितच बदलते, हे सूचित करते की मोर्टारचा वायु-प्रवेश प्रभाव संपृक्ततेच्या जवळ आहे. 150 आणि 200 Pa च्या चिकटपणासह HPMC चा वायु-प्रवेश प्रभाव·s 40 आणि 100 Pa च्या चिकटपणासह HPMC पेक्षा जास्त आहे·s.

सेल्युलोज इथरचा वायु-प्रवेश प्रभाव मुख्यतः त्याच्या आण्विक संरचनेद्वारे निर्धारित केला जातो. सेल्युलोज इथरमध्ये हायड्रोफिलिक गट (हायड्रॉक्सिल, इथर गट) आणि हायड्रोफोबिक गट (मिथाइल गट, ग्लुकोज रिंग) दोन्ही आहेत आणि ते एक सर्फॅक्टंट आहे. , पृष्ठभागाची क्रियाशीलता असते, त्यामुळे हवेत प्रवेश करणारा प्रभाव असतो. एकीकडे, सादर केलेला वायू मोर्टारमध्ये बॉल बेअरिंग म्हणून काम करू शकतो, मोर्टारची कार्यप्रदर्शन सुधारू शकतो, व्हॉल्यूम वाढवू शकतो आणि आउटपुट वाढवू शकतो, जे निर्मात्यासाठी फायदेशीर आहे. परंतु दुसरीकडे, वायु-प्रवेश प्रभावामुळे मोर्टारमधील हवेचे प्रमाण आणि कडक झाल्यानंतर छिद्र वाढते, परिणामी हानिकारक छिद्र वाढतात आणि यांत्रिक गुणधर्म मोठ्या प्रमाणात कमी होतात. जरी एचपीएमसीचा विशिष्ट वायु-प्रवेश प्रभाव असला तरी, ते एअर-एंट्रेनिंग एजंटला बदलू शकत नाही. याव्यतिरिक्त, जेव्हा HPMC आणि एअर-एंट्रेनिंग एजंट एकाच वेळी वापरले जातात, तेव्हा एअर-एंट्रेनिंग एजंट अयशस्वी होऊ शकतो.

2.3 सिमेंट मोर्टारच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर HPMC चा प्रभाव

28d फ्लेक्सरल स्ट्रेंथ आणि 28d कंप्रेसिव्ह स्ट्रेंथ वरून असे दिसून येते की जेव्हा HPMC चे प्रमाण फक्त 0.05% असते तेव्हा मोर्टारची फ्लेक्सरल ताकद लक्षणीयरीत्या कमी होते, जी HPMC शिवाय रिक्त नमुन्यापेक्षा सुमारे 25% कमी असते आणि संकुचित शक्ती फक्त रिक्त नमुन्याच्या 65% पर्यंत पोहोचू शकते. 80%. जेव्हा HPMC ची सामग्री 0.20% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा मोर्टारची लवचिक शक्ती आणि संकुचित शक्ती कमी होण्याची डिग्री स्पष्ट नसते. HPMC च्या चिकटपणाचा मोर्टारच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर थोडासा प्रभाव पडतो. HPMC अनेक लहान हवेचे फुगे आणते आणि मोर्टारवरील वायु-प्रवेश प्रभावामुळे मोर्टारची अंतर्गत सच्छिद्रता आणि हानिकारक छिद्रे वाढतात, परिणामी संकुचित शक्ती आणि लवचिक शक्तीमध्ये लक्षणीय घट होते. मोर्टारची ताकद कमी होण्याचे आणखी एक कारण म्हणजे सेल्युलोज इथरचा वॉटर रिटेन्शन इफेक्ट, जो कडक मोर्टारमध्ये पाणी ठेवतो आणि मोठ्या वॉटर-बाइंडरचे प्रमाण चाचणी ब्लॉकची ताकद कमी करते. यांत्रिक बांधकाम मोर्टारसाठी, जरी सेल्युलोज इथर मोर्टारचे पाणी धरून ठेवण्याचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढवू शकते आणि त्याची कार्यक्षमता सुधारू शकते, जर त्याचे प्रमाण खूप मोठे असेल, तर ते मोर्टारच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर गंभीरपणे परिणाम करेल, म्हणून दोन्हीमधील संबंध वाजवीपणे तोलले पाहिजेत.

28-दिवसांच्या फोल्डिंग गुणोत्तरावरून, हे पाहिले जाऊ शकते की एचपीएमसी सामग्रीच्या वाढीसह, मोर्टारचे एकंदर फोल्डिंग गुणोत्तर वाढणारी प्रवृत्ती दर्शवते, जे मुळात एक रेषीय संबंध आहे. याचे कारण असे की जोडलेले सेल्युलोज इथर मोठ्या प्रमाणात हवेचे बुडबुडे आणते, ज्यामुळे मोर्टारच्या आत अधिक दोष निर्माण होतात, परिणामी मोर्टारच्या संकुचित शक्तीमध्ये तीक्ष्ण घट होते आणि लवचिक शक्ती देखील काही प्रमाणात कमी होते; परंतु सेल्युलोज इथर मोर्टारची लवचिकता सुधारू शकतो आणि प्रतिकार करू शकतो फोल्डिंगची ताकद अनुकूल आहे, ज्यामुळे घट होण्याचा वेग कमी होतो. सर्वसमावेशकपणे विचार केल्यास, दोन्हीच्या एकत्रित परिणामामुळे फोल्डिंग गुणोत्तर वाढते.

2.4 मोर्टारच्या छिद्र आकारावर HPMC चा प्रभाव

A, B, C आणि D नमुन्यांच्या चार गटांचे छिद्र आकार वितरण वक्र पारा घुसखोरी पोरोसिमेट्रीद्वारे मोजले गेले.

छिद्र आकार वितरण वक्र, छिद्र आकार वितरण डेटा आणि AD नमुन्यांच्या विविध सांख्यिकीय मापदंडानुसार, HPMC चा सिमेंट मोर्टारच्या छिद्र संरचनावर मोठा प्रभाव आहे:

(1) HPMC जोडल्यानंतर, सिमेंट मोर्टारच्या छिद्राचा आकार लक्षणीय वाढतो. छिद्र आकार वितरण वक्र वर, प्रतिमेचे क्षेत्र उजवीकडे सरकते आणि शिखर मूल्याशी संबंधित छिद्र मूल्य मोठे होते. तसेच छिद्र आकार वितरणाच्या सांख्यिकीय डेटावरून आणि विविध सांख्यिकीय पॅरामीटर्सच्या चाचणी परिणामांमधील मध्य छिद्र आकारावरून, हे दिसून येते की HPMC जोडल्यानंतर सिमेंट मोर्टारचा मध्य छिद्र आकार रिक्त नमुन्यापेक्षा लक्षणीयरीत्या मोठा आहे आणि 0.3% डोस असलेल्या नमुन्यामध्ये छिद्र मूल्य रिक्त नमुन्यापेक्षा 2 ऑर्डर परिमाण जास्त आहे.

(2) वू झोंगवेई आणि इतर. काँक्रिटमधील छिद्रांना चार प्रकारांमध्ये विभागले, जे निरुपद्रवी छिद्र आहेत (≤20 nm), काही हानिकारक छिद्रे (20-100 एनएम), हानिकारक छिद्र (100-200 एनएम) आणि अनेक हानिकारक छिद्र (≥200 एनएम). 200 एनएम). छिद्र आकार वितरण सांख्यिकीय डेटा आणि विविध सांख्यिकीय पॅरामीटर्सच्या चाचणी परिणामांवरून, हे दिसून येते की निरुपद्रवी छिद्र किंवा कमी हानिकारक छिद्रांची संख्या लक्षणीयरीत्या कमी झाली आहे आणि एचपीएमसी जोडल्यानंतर हानिकारक छिद्र किंवा अधिक हानिकारक छिद्रांची संख्या वाढली आहे. HPMC शिवाय नमुन्याचे निरुपद्रवी किंवा कमी हानिकारक छिद्र सुमारे 49.4% आहेत आणि HPMC जोडल्यानंतर निरुपद्रवी किंवा कमी हानिकारक छिद्र लक्षणीयरीत्या कमी होतात. उदाहरण म्हणून 0.1% डोस घेतल्यास, निरुपद्रवी किंवा कमी हानिकारक छिद्र सुमारे 45% कमी होतात. , 10 पेक्षा मोठ्या हानिकारक छिद्रांची संख्याμमी सुमारे 9 पट वाढले.

3) मध्यम छिद्र व्यास, सरासरी छिद्र व्यास, विशिष्ट छिद्र खंड आणि विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ HPMC सामग्रीच्या वाढीसह अतिशय कठोर बदल नियम पाळत नाही, जे पारा इंजेक्शन चाचणीमध्ये नमुना निवडीच्या मोठ्या प्रसाराशी संबंधित असू शकते. परंतु एकंदरीत, HPMC सह मिश्रित नमुन्याचा मध्य छिद्र व्यास, सरासरी छिद्र व्यास आणि विशिष्ट छिद्राचे प्रमाण रिक्त नमुन्याच्या तुलनेत वाढते, तर विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ कमी होते.

3. निष्कर्ष

(1) HPMC सामग्रीच्या वाढीसह मोर्टारचे पाणी धरून ठेवण्याचे प्रमाण वाढते. 100, 150 आणि 200 Pa च्या चिकटपणासह सेल्युलोज इथरचे वक्र·S मूलत: समान आहेत, आणि जेव्हा सामग्री 0.15% असते तेव्हा पाणी धारणा दर 93% पेक्षा जास्त असतो. जेव्हा सामग्री 40 Pa·s सेल्युलोज इथर 0.15% पेक्षा जास्त आहे, पाणी धारणा दर इतर तीन प्रकारच्या स्निग्धता HPMC पेक्षा कमी आहे.

(2) HPMC सामग्रीच्या वाढीसह मोर्टारची घनता हळूहळू कमी होते आणि सामग्री 0.05% आहे. घनता कमी होणे सर्वात स्पष्ट आहे 0.20%, सुमारे 20%; जेव्हा सामग्री 0.20% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा घनता क्वचितच बदलते; मोर्टारमधील हवेचे प्रमाण HPMC सामग्रीच्या वाढीसह वाढते.

(३) एचपीएमसी सामग्री वाढल्याने सिमेंट मोर्टारचे यांत्रिक गुणधर्म स्पष्टपणे कमी होतील, परंतु मोर्टारचे संबंधित फोल्डिंग गुणोत्तर वाढेल आणि मोर्टारची लवचिकता अधिक चांगली होईल.

(4) HPMC जोडल्यानंतर, मोर्टारच्या छिद्र आकारात लक्षणीय वाढ होते, आणि हानिकारक छिद्र आणि एकाधिक हानिकारक छिद्रांचे प्रमाण लक्षणीय वाढते. 0.1% एचपीएमसी सामग्री असलेल्या नमुन्यात किंवा कमी हानिकारक छिद्र नसलेल्या रिक्त नमुन्याच्या तुलनेत सुमारे 45% कमी झाले आणि 10 पेक्षा जास्त हानिकारक छिद्रांची संख्या.μमी सुमारे 9 वेळा वाढले.