Mechanische eigenschappen van cellulose-ether aangepast voor cementmortel
Er werd een gemodificeerde cementmortel met een water-cementverhouding van 0,45, een kalk-zandverhouding van 1:2,5 en cellulose-ether met verschillende viscositeiten van 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8% en 1,0% bereid. . Door de mechanische eigenschappen van cementmortel te meten en de microscopische morfologie te observeren, werd het effect van HEMC op de druksterkte, buigsterkte en hechtsterkte van gemodificeerde cementmortel bestudeerd. De onderzoeksresultaten laten zien dat: met de toename van het HEMC-gehalte de druksterkte van gemodificeerde mortel op verschillende leeftijden voortdurend afneemt, en dat het afnamebereik afneemt en de neiging heeft mild te zijn; wanneer hetzelfde gehalte aan cellulose-ether wordt toegevoegd, is de druksterkte van met cellulose-ether gemodificeerde mortel met verschillende viscositeiten: HEMC20
Trefwoorden:cellulose-ether; cementmortel; druksterkte; buigsterkte; sterkte van de verbinding
1 Inleiding
In dit stadium overschrijdt de jaarlijkse vraag naar mortel in de wereld de 200 miljoen ton, en de industriële vraag stijgt nog steeds. Momenteel vertoont de traditionele cementmortel gebreken zoals uitbloeden, delaminatie, grote droogkrimp, slechte ondoordringbaarheid, lage treksterkte en onvolledige hydratatie als gevolg van waterverlies, die moeilijk op te lossen zijn en niet alleen constructiefouten veroorzaken, maar ook leiden tot tegen verharding Er treden verschijnselen als barsten van de mortel, verpulvering, afstoten en uithollen op.
Als een van de meest gebruikte hulpstoffen voor commerciële mortel heeft cellulose-ether de functies van waterretentie, verdikking en vertraging, en kan worden gebruikt om de fysieke eigenschappen van cementmortel te verbeteren, zoals verwerkbaarheid, waterretentie, hechtingsprestaties en uithardingstijd. , zoals het aanzienlijk verhogen van cement. De treksterkte van mortel zal worden verminderd, maar de druksterkte, buigsterkte en elasticiteitsmodulus van cementmortel zullen worden verminderd. Zhang Yishun en anderen bestudeerden het effect van methylcellulose-ether en hydroxypropylmethylcellulose-ether op de eigenschappen van mortel. De resultaten toonden aan dat: beide cellulose-ethers de waterretentie van mortel kunnen verbeteren, en de buigsterkte en de druksterkte in verschillende mate afnemen, terwijl de vouwverhouding en bindingssterkte van mortel in verschillende mate toenemen, en de krimpprestaties van mortel kunnen verbeterd worden. AJenni, R.Zurbriggen, etc. gebruikten moderne test- en analysetechnieken om de interactie van verschillende materialen in het met cellulose-ether gemodificeerde dunnelaaglijmmortelsysteem te bestuderen, en merkten op dat cellulose-ether en Ca (OH) nabij het oppervlak van de mortel verschenen. . 2, die de migratie van cellulose-ethers in materialen op cementbasis aangeeft.
In dit artikel wordt met behulp van morteltestmethoden zoals drukweerstand, buigweerstand, hechting en SEM-microscopisch uiterlijk de invloed van cellulose-ethercementmortel op mechanische eigenschappen zoals druksterkte, buigweerstand en hechtsterkte op verschillende leeftijden bestudeerd. en het wordt uitgelegd. zijn werkingsmechanisme.
2. Grondstoffen en testmethoden
2.1 Grondstoffen
2.1.1 Cement
Gewoon lauraatcement geproduceerd door Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., model P 042.5 (GB175-2007), heeft een dichtheid van 3,25 g/cm2³ en een specifiek oppervlak van 4200 cm²/G.
2.1.2 Hydroxypropylmethylcellulose-ether
Dehydroxyethylmethylcellulose-ethergeproduceerd door de Hercules Group uit de Verenigde Staten heeft viscositeiten van 50.000 MPa/s, 100.000 MPa/s en 200.000 MPa/s in een oplossing van 2% bij 25°C, en de volgende afkortingen zijn HEMC5, HEMC10 en HEMC20.
2.2 Testmethode
A. Druksterkte van gemodificeerde mortel
De druksterkte van de groene lichaamsmonsters werd getest met een TYE-300 druksterktemachine van Wuxi Jianyi Instrument Co., Ltd. De laadsnelheid is 0,5 kN/s. De druksterktetest wordt uitgevoerd volgens GB/T17671-1999 “Cement Mortar Strength Test Method (ISO Method)”.
Per definitie is de formule voor het berekenen van de druksterkte van het groene lichaam:
Rc=F/S
Waar Rc—druksterkte, MPa;
F—de bezwijkbelasting die op het monster inwerkt, kN;
S—drukgebied, m².
Per definitie is de formule voor het berekenen van de buigsterkte van het groene lichaam:
Rf= (3P× L)/(2b× h²) =0,234×P
In de formule is Rf—buigsterkte, MPa;
P—de bezwijkbelasting die op het monster inwerkt, kN;
L—de afstand tussen de middelpunten van de ondersteunende cilinders, dat wil zeggen 10 cm;
b, h—de breedte en hoogte van de dwarsdoorsnede van het testlichaam, beide 4 cm.
B. Treksterkte van gemodificeerde cementmortel
Gebruik de ZQS6-2000 lijmsteen-kleefsterktedetector om de kleefkracht te meten, en de treksnelheid is 2 mm/min. De hechtsterktetest werd uitgevoerd volgens JC/T985-2005 “Zelfnivellerende mortel op cementbasis voor grond”.
Per definitie is de formule voor het berekenen van de hechtsterkte van het groene lichaam:
P=F/S
In de formule is P—treksterkte, MPa;
F—maximale faalbelasting, N;
S—hechtoppervlak, mm².
3. Resultaten en discussie
3.1 Druksterkte
Uit de druksterkte van twee soorten met cellulose-ether gemodificeerde mortels met verschillende viscositeiten op verschillende leeftijden kan worden afgeleid dat met de toename van het HEMC-gehalte de druksterkte van met cellulose-ether gemodificeerde mortels op verschillende leeftijden (3d, 7d en 28d) afnam. aanzienlijk. Aanzienlijk afgenomen en geleidelijk gestabiliseerd: wanneer het HEMC-gehalte minder dan 0,4% bedroeg, nam de druksterkte aanzienlijk af in vergelijking met het blanco monster; toen het HEMC-gehalte 0,4% ~ 1,0% bedroeg, vertraagde de trend van afnemende druksterkte. Wanneer het cellulose-ethergehalte groter is dan 0,8%, is de druksterkte van de 7d- en 28d-leeftijd lager dan die van het blanco monster op de 3d-leeftijd, terwijl de druksterkte van de gemodificeerde mortel 3d bijna nul is en het monster licht geperst. Direct verpletterd, de binnenkant is poederachtig en de dichtheid is zeer laag.
De impact van dezelfde HEMC op de druksterkte van gemodificeerde mortel op verschillende leeftijden is ook verschillend, wat aantoont dat de druksterkte van 28d sterker afneemt naarmate het HEMC-gehalte toeneemt dan die van 7d en 3d. Dit toont aan dat het vertragende effect van HEMC altijd heeft bestaan met het ouder worden, en dat het vertragende effect van HEMC niet is beïnvloed door de vermindering van water in het systeem of de voortgang van de hydratatiereactie, resulterend in de toename van de druksterkte. waarbij de gemodificeerde mortel veel kleiner is dan die zonder mortelmonsters gemengd met HEMC.
Uit de veranderingscurve van de druksterkte van met cellulose-ether gemodificeerde mortel op verschillende leeftijden kan worden afgeleid dat wanneer dezelfde hoeveelheid cellulose-ether wordt toegevoegd, de druksterkte van met cellulose-ether gemodificeerde mortel met verschillende viscositeiten: HEMC20 is.
De volgende drie factoren leiden tot de afname van de druksterkte van de gemodificeerde mortel: enerzijds omdat de in water oplosbare macromoleculaire netwerkstructuur van HEMC de cementdeeltjes, CSH-gel, calciumoxide, calciumaluminaathydraat en andere deeltjes bedekt en ongehydrateerde deeltjes Op het oppervlak, vooral in het vroege stadium van cementhydratatie, vertraagt de adsorptie tussen calciumaluminaathydraat en HEMC de hydratatiereactie van calciumaluminaat, wat resulteert in een significante afname van de druksterkte. Het vertragende effect van de permanente mortel is duidelijk, wat aantoont dat wanneer het HEMC20-gehalte 0,8% ~ 1% bereikt, de 3D-sterkte van het gemodificeerde mortelmonster nul is; aan de andere kant heeft de gehydrateerde HEMC-oplossing een hogere viscositeit, en tijdens het mengproces van de mortel kan deze met lucht worden gemengd om een groot aantal luchtbellen te vormen, wat resulteert in een groot aantal holtes in de uitgeharde mortel en de druksterkte van het monster neemt continu af met de toename van het HEMC-gehalte en de toename van de polymerisatiegraad ervan; Het mortelsysteem vergroot alleen de flexibiliteit van de mortel en kan niet de rol van stijve ondersteuning spelen, waardoor de druksterkte wordt verminderd.
3.2 Buigsterkte
Uit de buigsterkte van twee met cellulose-ether gemodificeerde mortels met verschillende viscositeit op verschillende leeftijden kan worden afgeleid dat, vergelijkbaar met de verandering in de druksterkte van gemodificeerde mortel, de buigsterkte van met cellulose-ether gemodificeerde mortel geleidelijk afneemt met de toename van het HEMC-gehalte.
Uit de veranderingscurve van de buigsterkte van met cellulose-ether gemodificeerde mortel op verschillende leeftijden kan worden afgeleid dat wanneer het gehalte aan cellulose-ether hetzelfde is, de buigsterkte van het HEMC20-gemodificeerde mortelmonster iets lager is dan die van het HEMC10-gemodificeerde mortelmonster. terwijl wanneer het HEMC-gehalte 0,4% ~ 0,8% is, de 28d buigsterkteveranderingscurven van de twee bijna samenvallen.
Uit de veranderingscurve van de buigsterkte van met cellulose-ether gemodificeerde mortel op verschillende leeftijden kan ook worden afgeleid dat de verandering in de buigsterkte van gemodificeerde mortel als volgt is: HEMC5
3.3 Hechtsterkte
Uit de variatiecurven van de hechtsterkte van de drie met cellulose-ether gemodificeerde mortels op verschillende leeftijden blijkt dat de hechtsterkte van de gemodificeerde mortel toeneemt met de toename van het HEMC-gehalte en geleidelijk de neiging heeft stabiel te worden. Met het ouder worden vertoonde ook de hechtsterkte van gemodificeerde mortel een stijgende trend.
Uit de 28-daagse veranderingscurven voor de hechtsterkte van de drie met cellulose-ether gemodificeerde mortels blijkt dat de hechtsterkte van de gemodificeerde mortel toeneemt met de toename van het HEMC-gehalte, en geleidelijk de neiging heeft stabiel te zijn. Tegelijkertijd is, met de toename van de polymerisatiegraad van cellulose-ether, de verandering in de hechtsterkte van gemodificeerde mortel: HEMC20>HEMC10>HEMC5.
Dit komt door de introductie van een groot aantal poriën in de gemodificeerde mortel met een hoog HEMC-gehalte, resulterend in de toename van de porositeit van het uitgeharde lichaam, de afname van de dichtheid van de structuur en de langzame groei van de hechtsterkte. ; bij de trekproef is de breuk opgetreden in de gemodificeerde mortel. Binnenin is er geen breuk op het contactoppervlak tussen de gemodificeerde mortel en de ondergrond, wat erop wijst dat de hechtsterkte tussen de gemodificeerde mortel en de ondergrond groter is dan die van de uitgeharde gemodificeerde mortel. Wanneer de hoeveelheid HEMC echter laag is (0% ~ 0,4%), kunnen de in water oplosbare HEMC-moleculen de gehydrateerde cementdeeltjes bedekken en omwikkelen, en een polymeerfilm vormen tussen de cementdeeltjes, wat de flexibiliteit en flexibiliteit van de cementdeeltjes vergroot. de gemodificeerde mortel. Plasticiteit, en dankzij de uitstekende waterretentie van HEMC heeft de gemodificeerde mortel voldoende water voor de hydratatiereactie, wat de ontwikkeling van cementsterkte garandeert, en de hechtsterkte van gemodificeerde cementmortel neemt lineair toe.
3.4 SEM
Uit de SEM-vergelijkingsbeelden voor en na de met cellulose-ether gemodificeerde mortel blijkt dat de openingen tussen de kristalkorrels in de ongemodificeerde mortel relatief groot zijn en dat er een kleine hoeveelheid kristallen wordt gevormd. In de gemodificeerde mortel groeien de kristallen volledig, de opname van cellulose-ether verbetert de waterretentieprestaties van de mortel, het cement is volledig gehydrateerd en de hydratatieproducten zijn duidelijk zichtbaar.
Dit komt omdat cellulose-ether is behandeld met een speciaal veretheringsproces, dat een uitstekende dispersie en waterretentie heeft. Het water komt geleidelijk vrij over een lange periode, slechts een kleine hoeveelheid water ontsnapt uit de capillaire poriën als gevolg van droging en verdamping, en het grootste deel van het water hydrateert met het cement om de sterkte van de gemodificeerde cementmortel te garanderen.
4 Conclusie
A. Naarmate het HEMC-gehalte toeneemt, neemt de druksterkte van gemodificeerde mortel op verschillende leeftijden voortdurend af, en neemt het bereik van de reductie af en heeft de neiging vlak te zijn; wanneer het gehalte aan cellulose-ether groter is dan 0,8%, de 7d en 28d. De druksterkte van het 3d-verouderde blanco monster is lager dan die van het blanco monster, terwijl de 3d-verouderde druksterkte van de gemodificeerde mortel bijna nul is. Het monster breekt als het licht wordt ingedrukt en de binnenkant is poederachtig met een lage dichtheid.
B. Wanneer dezelfde hoeveelheid cellulose-ether wordt toegevoegd, verandert de druksterkte van met cellulose-ether gemodificeerde mortel met verschillende viscositeiten als volgt: HEMC20
C. De buigsterkte van met cellulose-ether gemodificeerde mortel neemt geleidelijk af met de toename van het HEMC-gehalte. De verandering in buigsterkte van gemodificeerde mortel is: HEMC5
D. De hechtsterkte van gemodificeerde mortel neemt toe met de toename van het HEMC-gehalte en neigt geleidelijk stabiel te worden. Tegelijkertijd is, met de toename van de polymerisatiegraad van cellulose-ether, de verandering in de hechtsterkte van gemodificeerde mortel: HEMC20>HEMC10>HEMC5.
e. Nadat de cellulose-ether in de cementmortel is gemengd, groeit het kristal volledig, worden de poriën tussen de kristalkorrels verkleind en wordt het cement volledig gehydrateerd, wat de druk-, buig- en hechtsterkte van de cementmortel garandeert.
Posttijd: 30 januari 2023