Effekt av hydroksypropylmetylcelluloseeter på egenskapene til maskinsprøytet sementmørtel

Celluloseeter er et viktig tilsetningsstoff i maskinblåst mørtel. Effekten av fire forskjellige viskositeter av hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) på vannretensjon, tetthet, luftinnhold, mekaniske egenskaper og porestørrelsesfordeling av maskinblåst mørtel ble studert. Studier har vist at: HPMC kan forbedre vannretensjonsytelsen til mørtel betydelig, og vannretensjonsgraden kan overstige 90 % når mengden HPMC er 0,15 %. Det mest åpenbare; luftinnholdet i mørtel øker med økningen av HPMC-innholdet: HPMC vil åpenbart redusere de mekaniske egenskapene til sementmørtel, men foldeforholdet til mørtel vil øke; porestørrelsen på mørtel vil øke betydelig etter tilsetning av HPMC, Andelen skadelige hull og flere skadelige hull økte betydelig.

Stikkord: mørtel; hydroksypropylmetylcelluloseeter; vannretensjon; porestørrelsesfordeling

0. Forord

I de siste årene, med kontinuerlig fremgang i industrien og forbedring av teknologi, gjennom introduksjon og forbedring av utenlandske mørtelsprøytemaskiner, har teknologien for mekanisk sprøyting og puss blitt sterkt utviklet i vårt land. Mekanisk sprøytemørtel er forskjellig fra vanlig mørtel, som krever høy vannretensjonsytelse, passende flyteevne og en viss anti-hengende ytelse. Vanligvis tilsettes celluloseeter til mørtelen, blant annet hydroksypropylmetylcellulose Plain ether (HPMC) er den mest brukte. Hovedfunksjonene til HPMC i mørtel er: utmerket vannretensjonskapasitet, fortykning og viskositet og reologisk justering. Manglene ved HPMC kan imidlertid ikke ignoreres. HPMC har en luft-medbringende effekt, som vil forårsake flere indre defekter og alvorlig redusere de mekaniske egenskapene til mørtel. Denne artikkelen studerer påvirkningen av HPMC på vannretensjonshastigheten, tettheten, luftinnholdet og de mekaniske egenskapene til mørtel fra det makroskopiske aspektet, og studerer påvirkningen av HPMC på porestrukturen til mørtelen fra det mikroskopiske aspektet.

1. Test

1.1 Råvarer

Sement: kommersielt tilgjengelig P·O42.5 sement, dens 28d bøye- og trykkstyrke er henholdsvis 6,9 og 48,2 MPa; sand: Chengde fin elvesand, 40-100 mesh; celluloseeter: hydroksypropylalkohol produsert av et selskap i Hebei Metylcelluloseeter, hvitt pulver, nominell viskositet 40, 100, 150, 200 Pa·S: Vann: rent vann fra springen.

1.2 Testmetode

I henhold til JGJ/T 105-2011 "Construction Regulations for Mechanical Spraying and Plastering", er mørtelens konsistens 80~120 mm, og vannretensjonsgraden er større enn 90%. I denne testen er kalk-sandforholdet satt til 1:5, konsistensen er kontrollert til (93)±2) mm, og celluloseeteren blandes eksternt, og dens dosering beregnes i henhold til sementmassen. De grunnleggende egenskapene til mørtel som våtdensitet, luftinnhold, vannretensjonshastighet og konsistens er testet med referanse til JGJ 70-2009 "Test Methods for Basic Properties of Building Mortar", og luftinnholdet testes og beregnes i henhold til tetthetsmetoden. Preparasjons-, bøye- og trykkstyrketester av prøvene ble utført med henvisning til GB/T 17671-1999 "Methods for Testing the Strength of Cement Mortar Sand (ISO Method)". Porestørrelsen ble testet ved kvikksølvporosimetri. Modellen til kvikksølvporosimeteret var AUTOPORE 9500, og måleområdet var 5,5 nm til 360μm. Totalt 4 sett med tester ble utført. 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (tall er A, B, C, D).

2. Resultater og analyse

2.1 Effekt av HPMC på vannretensjonshastigheten til sementmørtel

Vannretensjon refererer til mørtelens evne til å holde vann. I maskinsprøytet mørtel kan tilsetning av celluloseeter effektivt opprettholde fuktighet, redusere blødningshastigheten og oppfylle kravene til tilstrekkelig hydrering av sementbaserte materialer.

Fra effekten av HPMC på vannretensjonshastigheten til mørtel, kan det sees at med økningen av HPMC-innholdet, øker vannretensjonshastigheten til mørtel gradvis. Kurvene til celluloseetere med viskositeter på 100, 150 og 200 Pa·s er i utgangspunktet de samme. Når innholdet er 0,05 % til 0,15 %, øker vannretensjonshastigheten lineært. Når innholdet er 0,15 %, er vannretensjonsgraden større enn 93 %..Etter 20 % blir den økende trenden med vannretensjon flat, noe som indikerer at mengden HPMC er nær metning. Påvirkningskurven for mengden HPMC med en viskositet på 40 Pa·s på vannretensjonshastigheten er omtrent en rett linje. Når mengden er større enn 0,15 %, er vannretensjonshastigheten til mørtelen betydelig lavere enn for de tre andre typene HPMC med samme mengde viskositet. Det antas generelt at vannretensjonsmekanismen til celluloseeter er: hydroksylgruppen på celluloseetermolekylet og oksygenatomet på eterbindingen vil assosieres med vannmolekylet for å danne en hydrogenbinding, slik at det frie vannet blir bundet vann , og spiller dermed en god vannretensjonseffekt; Det antas også at interdiffusjonen mellom vannmolekyler og celluloseetermolekylkjeder tillater vannmolekyler å komme inn i det indre av makromolekylære celluloseeterkjeder og bli utsatt for sterke bindingskrefter, og forbedrer derved vannretensjonen av sementslurry. Utmerket vannretensjon kan holde mørtelen homogen, ikke lett å separere, og oppnå god blandingsytelse, samtidig som den reduserer mekanisk slitasje og øker levetiden til mørtelsprøytemaskinen.

2.2 Effekten av HPMC på tettheten og luftinnholdet i sementmørtel

Fra påvirkningen av ulike viskositeter og doseringer av HPMC på tettheten av mørtel, kan man se at når doseringen av HPMC er 0-0,20 %, avtar mørtelens tetthet kraftig med økningen av HPMC-dosering, fra 2050 kg/m³ til ca. 1650 kg/m³ , redusert med ca. 20%; etter at HPMC-innholdet overstiger 0,20 %, har tetthetsreduksjonen en tendens til å være flat. Ved å sammenligne de fire typene HPMC med forskjellige viskositeter, kan man se at jo høyere viskositet, jo lavere tetthet av mørtelen; tetthetskurvene til mørtelene med de blandede viskositetene på 150 og 200 Pa s HPMC overlapper i utgangspunktet, noe som indikerer at når viskositeten til HPMC fortsetter å øke, reduseres ikke lenger tettheten til mørtelen.

Fra påvirkningen av forskjellige viskositeter og doseringer av HPMC på luftinnholdet i mørtel, kan det sees at endringen i luftinnholdet i mørtel er motsatt av tettheten til mørtel. Luftvolumet stiger nesten i en rett linje; når HPMC-innholdet overstiger 0,20 %, endres luftinnholdet nesten ikke, noe som indikerer at mørtelens luft-medbringende effekt er nær metning. Den luftmedbringende effekten av HPMC med viskositet på 150 og 200 Pa·s er større enn for HPMC med viskositet på 40 og 100 Pa·s.

Den luftmedbringende effekten av celluloseeter bestemmes hovedsakelig av dens molekylære struktur. Celluloseeter har både hydrofile grupper (hydroksyl, etergrupper) og hydrofobe grupper (metylgrupper, glukoseringer), og er et overflateaktivt middel. , har overflateaktivitet, og har således en luft-medbringende effekt. På den ene siden kan den innførte gassen fungere som et kulelager i mørtelen, forbedre arbeidsytelsen til mørtelen, øke volumet og øke produksjonen, noe som er gunstig for produsenten. Men på den annen side øker den luftinndragende effekten luftinnholdet i mørtelen og porøsiteten etter herding, noe som resulterer i økning av skadelige porer og sterkt reduserte mekaniske egenskaper. Selv om HPMC har en viss luft-medbringende effekt, kan det ikke erstatte luft-medbringende middel. I tillegg, når HPMC og luftmedbringende middel brukes samtidig, kan det luftinndragende middelet svikte.

2.3 Effekt av HPMC på mekaniske egenskaper til sementmørtel

Fra 28d bøyestyrke og 28d trykkfasthet kan det sees at når mengden HPMC bare er 0,05 %, reduseres bøyestyrken til mørtelen betydelig, som er ca. 25 % lavere enn for blindprøven uten HPMC, og trykkstyrken kan bare være nå 65 % av blindprøven. 80 %. Når innholdet av HPMC overstiger 0,20 %, er graden av reduksjon i bøyestyrken og trykkfastheten til mørtelen ikke åpenbar. Viskositeten til HPMC har liten effekt på de mekaniske egenskapene til mørtel. HPMC introduserer mange ørsmå luftbobler, og den luftinndragende effekten på mørtelen øker den indre porøsiteten og de skadelige porene i mørtelen, noe som resulterer i en betydelig reduksjon i trykkstyrke og bøyestyrke. En annen årsak til reduksjonen i mørtelstyrke er vannretensjonseffekten til celluloseeter, som holder vann i den herdede mørtelen, og det store vann-bindemiddelforholdet fører til en reduksjon i testblokkens styrke. For mekanisk konstruksjonsmørtel, selv om celluloseeter kan øke vannretensjonshastigheten til mørtel betydelig og forbedre dens bearbeidbarhet, hvis mengden er for stor, vil det alvorlig påvirke de mekaniske egenskapene til mørtel, så forholdet mellom de to bør veies rimelig.

Fra 28-dagers foldeforhold kan man se at med økningen av HPMC-innholdet, viser det totale foldeforholdet til mørtelen en økende trend, som i utgangspunktet er en lineær sammenheng. Dette er fordi den tilsatte celluloseeteren introduserer et stort antall luftbobler, forårsaker flere defekter inne i mørtelen, noe som resulterer i en kraftig reduksjon i trykkfastheten til mørtelen, og selv om bøyestyrken også avtar til en viss grad; men celluloseeteren kan forbedre fleksibiliteten til mørtelen og motstå. Foldestyrken er gunstig, noe som gjør at nedgangen reduseres. Tatt i betraktning, resulterer den kombinerte effekten av de to i en økning i bretteforholdet.

2.4 Effekt av HPMC på porestørrelsen til mørtel

Porestørrelsesfordelingskurvene til de fire gruppene av prøvene A, B, C og D ble målt ved hjelp av kvikksølvinntrengningsporosimetri.

I henhold til porestørrelsesfordelingskurven, porestørrelsesfordelingsdata og forskjellige statistiske parametere for AD-prøver, har HPMC stor innflytelse på porestrukturen til sementmørtel:

(1) Etter tilsetning av HPMC øker porestørrelsen til sementmørtel betydelig. På porestørrelsesfordelingskurven beveger bildet seg mot høyre, og poreverdien som tilsvarer toppverdien blir større. Også fra de statistiske dataene for porestørrelsesfordeling og median porestørrelse i testresultatene for forskjellige statistiske parametere, kan det sees at median porestørrelse til sementmørtelen etter tilsetning av HPMC er betydelig større enn den for blindprøven, og i prøven med 0,3 % dosering. Verdiåpningen er 2 størrelsesordener høyere enn for blindprøven.

(2) Wu Zhongwei et al. delte porene i betong inn i fire typer, som er ufarlige porer (≤20 nm), få ​​skadelige porer (20–100 nm), skadelige porer (100–200 nm) og mange skadelige porer (≥200 nm). 200 nm). Fra de statistiske dataene for porestørrelsesfordelingen og testresultatene til ulike statistiske parametere, kan man se at antall ufarlige porer eller mindre skadelige porer reduseres betydelig, og antall skadelige porer eller mer skadelige porer økes etter tilsetning av HPMC. De ufarlige eller mindre skadelige porene i prøven uten HPMC er ca. 49,4 %, og de harmløse eller mindre skadelige porene reduseres betydelig etter tilsetning av HPMC. Tar man doseringen på 0,1 % som eksempel, reduseres de ufarlige eller mindre skadelige porene med ca. 45 %. , antall skadelige porer større enn 10μm økt med ca 9 ganger.

3) Median porediameter, gjennomsnittlig porediameter, spesifikt porevolum og spesifikt overflateareal følger ikke en veldig streng endringsregel med økning av HPMC-innhold, noe som kan ha sammenheng med den store spredningen av prøvevalg i kvikksølvinjeksjonstesten. Men generelt sett har median porediameter, gjennomsnittlig porediameter og spesifikt porevolum til prøven blandet med HPMC en tendens til å øke sammenlignet med blankprøven, mens det spesifikke overflatearealet avtar.

3. Konklusjon

(1) Vannretensjonshastigheten til mørtel øker med økningen av HPMC-innholdet. Kurvene til celluloseeter med viskositeter på 100, 150 og 200 Pa·S er i utgangspunktet de samme, og vannretensjonsgraden er større enn 93 % når innholdet er 0,15 %. Når innholdet på 40 Pa·s celluloseeter er større enn 0,15%, er vannretensjonshastigheten lavere enn for de tre andre typene viskositets-HPMC.

(2) Mørtelens tetthet avtar gradvis med økningen av HPMC-innholdet, og innholdet er 0,05 %. Tetthetsreduksjonen er den mest åpenbare ved 0,20 %, omtrent 20 %; når innholdet overstiger 0,20 %, endres tettheten nesten ikke; luftinnholdet i mørtel øker med økningen av HPMC-innholdet.

(3) Økningen av HPMC-innhold vil åpenbart redusere de mekaniske egenskapene til sementmørtel, men det tilsvarende foldeforholdet til mørtel vil øke, og fleksibiliteten til mørtel vil bli bedre.

(4) Etter tilsetning av HPMC øker porestørrelsen til mørtelen betydelig, og andelen skadelige porer og flere skadelige porer øker betydelig. Prøven med 0,1 % HPMC-innhold reduserte ca. 45 % sammenlignet med blankprøven med ingen eller mindre skadelige porer, og antall mer skadelige porer større enn 10μm økte ca 9 ganger.