Cellulose-ether op zelfnivellerende mortel

De gevolgen vanhydroxypropylmethylcellulose-etherwerden de vloeibaarheid, waterretentie en hechtsterkte van zelfnivellerende mortel bestudeerd. De resultaten laten zien dat HPMC de waterretentie van zelfnivellerende mortel effectief kan verbeteren en de consistentie van mortel kan verminderen. De introductie van HPMC kan de hechtsterkte van mortel verbeteren, maar de druksterkte, buigsterkte en vloeibaarheid worden verminderd. Er werd een SEM-contrasttest op de monsters uitgevoerd en het effect van HPMC op het vertragende effect, het waterretentie-effect en de sterkte van de mortel werd verder verklaard aan de hand van de hydratatie van cement na 3 en 28 dagen.

Trefwoorden:zelfnivellerende mortel; Cellulose-ether; Vloeibaarheid; Waterretentie

0. Inleiding

Zelfnivellerende mortel kan op zijn eigen gewicht vertrouwen om een ​​vlakke, gladde en sterke fundering op de ondergrond te vormen, om andere materialen te leggen of te verbinden, en kan een groot gebied van hoogefficiënte constructies uitvoeren. Daarom is een hoge liquiditeit een voorwaarde. zeer belangrijk kenmerk van zelfnivellerende mortel; Vooral als een groot volume, versterkte dichte of spleet kleiner dan 10 mm opvulling of versterkend gebruik van voegmateriaal is. Naast een goede vloeibaarheid moet zelfnivellerende mortel een bepaalde waterretentie en hechtsterkte hebben, geen bloedingssegregatieverschijnsel, en de kenmerken hebben van adiabatische en lage temperatuurstijging.

Over het algemeen vereist zelfnivellerende mortel een goede vloeibaarheid, maar de werkelijke vloeibaarheid van cementslurry is meestal slechts 10 ~ 12 cm. Zelfnivellerende mortel kan zelfverdichtend zijn en de initiële uithardingstijd is lang en de uiteindelijke uithardingstijd is kort. Cellulose-ether is een van de belangrijkste additieven van kant-en-klare mortel, hoewel de toegevoegde hoeveelheid erg laag is, maar de prestaties van de mortel aanzienlijk kan verbeteren. Het kan de consistentie van de mortel, de werkprestaties, de hechtprestaties en de waterretentieprestaties verbeteren. een zeer belangrijke rol op het gebied van kant-en-klare mortel.

1. Grondstoffen en onderzoeksmethoden

1.1 Grondstoffen

(1) Gewoon cement van de kwaliteit P·O 42,5.

(2) Zandmateriaal: Xiamen gewassen zeezand, deeltjesgrootte is 0,3 ~ 0,6 mm, watergehalte is 1% ~ 2%, kunstmatige droging.

(3) Cellulose-ether: hydroxypropylmethylcellulose-ether is het product van hydroxyl vervangen door respectievelijk methoxy en hydroxypropyl, met een viscositeit van 300 mpa·s. Momenteel bestaat het merendeel van de gebruikte cellulose-ether uit hydroxypropylmethylcellulose-ether en hydroxyethylmethylcellulose-ether.

(4) superweekmaker: superweekmaker van polycarbonzuur.

(5) Herdispergeerbaar latexpoeder: de HW5115-serie geproduceerd door Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. is een herdispergeerbaar latexpoeder gecopolymeriseerd door VAC/VeoVa.

1.2 Testmethoden

De test werd uitgevoerd in overeenstemming met de industrienorm JC/T 985-2005 “Cementgebaseerde zelfnivellerende mortel voor grondgebruik”. De hardingstijd werd bepaald op basis van de standaardconsistentie en hardingstijd van JC/T 727 cementpasta. Zelfnivellerende mortelmonsters vormen, buig- en druksterktetests verwijzen naar GB/T 17671. Testmethode voor hechtsterkte: het morteltestblok van 80 mm x 80 mm x 20 mm wordt vooraf voorbereid en is ouder dan 28 dagen. Het oppervlak wordt opgeruwd en het verzadigde water op het oppervlak wordt na 10 minuten bevochtigen afgeveegd. Het mortelproefstuk wordt op het gepolijste oppervlak gegoten met een afmeting van 40 mm x 40 mm x 10 mm. De hechtsterkte wordt getest op de ontwerpleeftijd.

Rasterelektronenmicroscopie (SEM) werd gebruikt om de morfologie van gecementeerde materialen in slurry te analyseren. In het onderzoek is de mengmethode van alle poedermaterialen: eerst worden de poedermaterialen van elke component gelijkmatig gemengd en vervolgens toegevoegd aan het voorgestelde water voor uniforme menging. Het effect van cellulose-ether op zelfnivellerende mortel werd geanalyseerd door sterkte, waterretentie, vloeibaarheid en SEM-microscopische tests.

2. Resultaten en analyse

2.1 Mobiliteit

Cellulose-ether heeft een belangrijk effect op de waterretentie, consistentie en constructieprestaties van zelfnivellerende mortel. Vooral als zelfnivellerende mortel is vloeibaarheid een van de belangrijkste indicatoren om de prestaties van zelfnivellerende mortel te evalueren. Om de normale samenstelling van de mortel te garanderen, kan de vloeibaarheid van de mortel worden aangepast door het gehalte aan cellulose-ether te veranderen.

Met de toename van het gehalte aan cellulose-ether. De vloeibaarheid van mortel neemt geleidelijk af. Wanneer de dosering 0,06% bedraagt, neemt de vloeibaarheid van de mortel af met ruim 8%, en wanneer de dosering 0,08% bedraagt, neemt de vloeibaarheid af met ruim 13,5%. Tegelijkertijd geeft de hoge dosering, met het ouder worden, aan dat de hoeveelheid cellulose-ether binnen een bepaald bereik moet worden gecontroleerd; een te hoge dosering zal negatieve effecten hebben op de vloeibaarheid van de mortel. Het water en het cement in de mortel vormen de schone slurry om de zandspleet op te vullen en wikkelen zich rond het zand om een ​​smerende rol te spelen, zodat de mortel een zekere vloeibaarheid heeft. Door de introductie van cellulose-ether wordt het gehalte aan vrij water in het systeem relatief verminderd en wordt de coatinglaag op de buitenwand van zand verminderd, waardoor de mortelstroom wordt verminderd. Vanwege de eis van zelfnivellerende mortel met een hoge vloeibaarheid, moet de hoeveelheid cellulose-ether binnen een redelijk bereik worden gecontroleerd.

2.2 Waterretentie

Waterretentie van mortel is een belangrijke index om de stabiliteit van componenten in vers gemengde cementmortel te meten. Het toevoegen van de juiste hoeveelheid cellulose-ether kan de waterretentie van de mortel verbeteren. Om de hydratatiereactie van het cementeermateriaal volledig te laten verlopen, kan een redelijke hoeveelheid cellulose-ether het water lange tijd in de mortel houden om ervoor te zorgen dat de hydratatiereactie van het cementeermateriaal volledig kan worden uitgevoerd.

Cellulose-ether kan worden gebruikt als watervasthoudend middel omdat de zuurstofatomen op de hydroxyl- en etherbindingen worden geassocieerd met watermoleculen om waterstofbruggen te vormen, waardoor vrij water gecombineerd water wordt. Uit de relatie tussen het gehalte aan cellulose-ether en de waterretentiesnelheid van mortel blijkt dat de waterretentiesnelheid van mortel toeneemt met de toename van het gehalte aan cellulose-ether. Het watervasthoudende effect van cellulose-ether kan voorkomen dat het substraat te veel en te snel water absorbeert en waterverdamping voorkomt, waardoor wordt verzekerd dat de slurryomgeving voldoende water levert voor cementhydratatie. Er zijn ook onderzoeken die aantonen dat naast de hoeveelheid cellulose-ether ook de viscositeit (molecuulgewicht) ervan een grotere invloed heeft op de waterretentie van de mortel: hoe groter de viscositeit, hoe beter de waterretentie. Cellulose-ether met een viscositeit van 400 MPa·S wordt over het algemeen gebruikt voor zelfnivellerende mortel, wat de egalisatieprestaties van mortel kan verbeteren en de compactheid van mortel kan verbeteren. Wanneer de viscositeit 40.000 MPa·S overschrijdt, worden de waterretentieprestaties niet langer significant verbeterd en is het niet geschikt voor zelfnivellerende mortel.

In dit onderzoek zijn monsters genomen van mortel met cellulose-ether en mortel zonder cellulose-ether. Een deel van de monsters waren 3D-leeftijdsmonsters, en het andere deel van de 3D-leeftijdsmonsters werd standaard gedurende 28 dagen uitgehard, en vervolgens werd de vorming van cementhydratatieproducten in de monsters getest door SEM.

De hydratatieproducten van cement in het blanco monster van het mortelmonster op de leeftijd van 3 dagen zijn meer dan die in het monster met cellulose-ether, en op de leeftijd van 28 dagen zijn de hydratatieproducten in het monster met cellulose-ether veel meer dan die in het blanco monster. De vroege hydratatie van water wordt vertraagd omdat er in een vroeg stadium een ​​complexe filmlaag ontstaat door cellulose-ether op het oppervlak van cementdeeltjes. Met het ouder worden verloopt het hydratatieproces echter langzaam. Op dit moment zorgt de waterretentie van cellulose-ether op de slurry ervoor dat er voldoende water in de slurry zit om aan de vraag van de hydratatiereactie te voldoen, wat bevorderlijk is voor de volledige voortgang van de hydratatiereactie. Daarom zitten er in een later stadium meer hydratatieproducten in de drijfmest. Relatief gesproken zit er meer vrij water in het blanco monster, dat kan voldoen aan het water dat nodig is voor de vroege cementreactie. Naarmate het hydratatieproces vordert, wordt echter een deel van het water in het monster verbruikt door de vroege hydratatiereactie, en gaat het andere deel verloren door verdamping, wat resulteert in onvoldoende water in de latere slurry. Daarom zijn de 3D-hydratatieproducten in het blanco monster relatief meer. De hoeveelheid hydratatieproducten is veel minder dan de hoeveelheid hydratatieproducten in het monster dat cellulose-ether bevat. Daarom wordt vanuit het perspectief van hydratatieproducten opnieuw uitgelegd dat het toevoegen van een geschikte hoeveelheid cellulose-ether aan mortel inderdaad de waterretentie van slurry kan verbeteren.

2.3 Tijd instellen

Cellulose-ether heeft een bepaald vertragend effect op mortel, waarbij het gehalte aan cellulose-ether toeneemt. De hardingstijd van de mortel wordt dan verlengd. Het vertragende effect van cellulose-ether houdt rechtstreeks verband met de structurele kenmerken ervan. Cellulose-ether heeft een gedehydrateerde glucoseringstructuur, die een moleculair suiker-calciumcomplex kan vormen met calciumionen in de cementhydratatieoplossing, de concentratie van calciumionen in de inductieperiode van cementhydratatie kan verminderen, de vorming en precipitatie van Ca (OH) 2 en calciumzout kan voorkomen kristallen, om het hydratatieproces van cement te vertragen. Het vertragende effect van cellulose-ether op cementslurry hangt voornamelijk af van de mate van substitutie van alkyl en heeft weinig relatie met het molecuulgewicht ervan. Hoe kleiner de substitutiegraad van alkyl, hoe groter het gehalte aan hydroxyl, des te duidelijker het vertragende effect. L. Semitz et al. geloofden dat cellulose-ethermoleculen voornamelijk werden geadsorbeerd aan hydratatieproducten zoals C – S – H en Ca(OH)2, en zelden werden geadsorbeerd aan originele klinkermineralen. Gecombineerd met de SEM-analyse van het cementhydratatieproces is gebleken dat cellulose-ether een bepaald vertragend effect heeft, en hoe hoger het gehalte aan cellulose-ether, hoe duidelijker het vertragende effect van de complexe filmlaag op de vroege hydratatie van cement. duidelijker het vertragende effect.

2.4 Buigsterkte en druksterkte

Over het algemeen is sterkte een van de belangrijke evaluatie-indexen van het uithardingseffect van mengsels op cementgebaseerde cementachtige materialen. Naast een hoog vloeivermogen moet zelfnivellerende mortel ook een bepaalde druksterkte en buigsterkte hebben. In dit onderzoek werden de druksterkte en buigsterkte na 7 en 28 dagen van blanco mortel gemengd met cellulose-ether getest.

Met de toename van het gehalte aan cellulose-ether worden de druksterkte en buigsterkte van de mortel in verschillende amplitudes verminderd, het gehalte is klein, de invloed op de sterkte is niet duidelijk, maar met een gehalte van meer dan 0,02% is de groei van het sterkteverlies duidelijker Daarom moet bij het gebruik van cellulose-ether de waterretentie van de mortel worden verbeterd, maar moet ook rekening worden gehouden met de verandering in sterkte.

Oorzaken van afname van de druk- en buigsterkte van mortel. Het kan worden geanalyseerd op basis van de volgende aspecten. In de eerste plaats werd in het onderzoek geen gebruik gemaakt van cement met vroege sterkte en snel uitharding. Toen de droge mortel met water werd gemengd, werden eerst enkele cellulose-etherrubberpoederdeeltjes op het oppervlak van de cementdeeltjes geadsorbeerd om een ​​latexfilm te vormen, die de hydratatie van het cement vertraagde en de vroege sterkte van de mortelmatrix verminderde. Ten tweede, om de werkomgeving van het ter plaatse bereiden van zelfnivellerende mortel te simuleren, ondergingen alle monsters in het onderzoek geen trillingen tijdens het voorbereidingsproces en het gieten, en vertrouwden ze op het nivelleren van het eigen gewicht. Vanwege de sterke waterretentie van cellulose-ether in mortel bleven na het uitharden van de mortel een groot aantal poriën in de matrix achter. De toename van de porositeit van mortel is ook een belangrijke reden voor de afname van de druk- en buigsterkte van mortel. Bovendien neemt na het toevoegen van cellulose-ether aan de mortel het gehalte aan flexibel polymeer in de poriën van de mortel toe. Wanneer de matrix wordt geperst, is het moeilijk voor het flexibele polymeer om een ​​stijve ondersteunende rol te spelen, wat ook tot op zekere hoogte de sterkteprestaties van de matrix beïnvloedt.

2.5 Hechtsterkte

Cellulose-ether heeft een groot effect op de hechtingseigenschappen van mortel en wordt veel gebruikt bij het onderzoek en de bereiding van zelfnivellerende mortel.

Wanneer het gehalte aan cellulose-ether tussen 0,02% en 0,10% ligt, wordt de hechtsterkte van de mortel duidelijk verbeterd en is de hechtsterkte na 28 dagen veel hoger dan die na 7 dagen. Cellulose-ether vormt een gesloten polymeerfilm tussen cementhydratatiedeeltjes en het vloeistoffasesysteem, wat meer water in de polymeerfilm buiten de cementdeeltjes bevordert, wat bevorderlijk is voor de volledige hydratatie van cement, om de hechtsterkte van de pasta te verbeteren na verharding. Tegelijkertijd verbetert de juiste hoeveelheid cellulose-ether de plasticiteit en flexibiliteit van mortel, vermindert de stijfheid van de overgangszone tussen mortel en substraatgrensvlak, vermindert de slipspanning tussen het grensvlak en verbetert het hechtingseffect tussen mortel en substraat in een bepaalde graad. Door de aanwezigheid van cellulose-ether in cementslurry wordt er een speciale grensvlakovergangszone en grenslaag gevormd tussen morteldeeltjes en hydratatieproducten. Deze grenslaag maakt de grensvlakovergangszone flexibeler en minder stijf, waardoor de mortel een sterke hechtkracht heeft.

3. Conclusie en discussie

Cellulose-ether kan de waterretentie van zelfnivellerende mortel verbeteren. Met de toename van de hoeveelheid cellulose-ether wordt de waterretentie van de mortel geleidelijk verbeterd en worden de vloeibaarheid en hardingstijd van de mortel tot op zekere hoogte verminderd. Een te hoge waterretentie zal de porositeit van de uitgeharde slurry vergroten, waardoor de druk- en buigsterkte van de uitgeharde mortel duidelijk verloren kan gaan. In het onderzoek nam de sterkte aanzienlijk af als de dosering tussen 0,02% en 0,04% lag, en hoe groter de hoeveelheid cellulose-ether, hoe duidelijker het vertragende effect. Daarom is het bij het gebruik van cellulose-ether ook noodzakelijk om uitgebreid rekening te houden met de mechanische eigenschappen van zelfnivellerende mortel, een redelijke keuze van de dosering en het synergetische effect tussen deze en andere chemische materialen.

Het gebruik van cellulose-ether kan de druksterkte en buigsterkte van cementslurry verminderen en de hechtsterkte van mortel verbeteren. Analyse van de redenen voor de verandering van sterkte, voornamelijk veroorzaakt door de verandering van microproducten en structuur, enerzijds, cellulose-etherrubberpoederdeeltjes eerst geadsorbeerd op het oppervlak van cementdeeltjes, de vorming van latexfilm, vertragen de hydratatie van cement, wat het verlies van de vroege sterkte van de slurry zal veroorzaken; Aan de andere kant is het, vanwege het filmvormende effect en het waterretentie-effect, bevorderlijk voor de volledige hydratatie van cement en de verbetering van de hechtsterkte. De auteur is van mening dat deze twee soorten krachtveranderingen voornamelijk voorkomen in de limiet van de uithardingsperiode, en dat het vervroegen en vertragen van deze limiet het kritieke punt kan zijn dat de omvang van de twee soorten kracht veroorzaakt. Een meer diepgaande en systematische studie van dit kritische punt zal bevorderlijk zijn voor een betere regulering en analyse van het hydratatieproces van het gecementeerde materiaal in de slurry. Het is nuttig om de hoeveelheid cellulose-ether en de uithardingstijd aan te passen aan de eisen van de mechanische eigenschappen van de mortel, om de prestaties van de mortel te verbeteren.