Eter celulozowy na zaprawie samopoziomującej

Skutkieter hydroksypropylometylocelulozowyBadano płynność, retencję wody i siłę wiązania zaprawy samopoziomującej. Wyniki pokazują, że HPMC może skutecznie poprawić retencję wody w zaprawie samopoziomującej i zmniejszyć konsystencję zaprawy. Wprowadzenie HPMC może poprawić siłę wiązania zaprawy, ale wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie i płynność są zmniejszone. Na próbkach przeprowadzono test kontrastu SEM, a wpływ HPMC na działanie opóźniające, działanie zatrzymujące wodę i wytrzymałość zaprawy wyjaśniono dalej na podstawie przebiegu hydratacji cementu po 3 i 28 dniach.

Słowa kluczowe:zaprawa samopoziomująca; eter celulozy; Płynność; Retencja wody

0. Wprowadzenie

Zaprawa samopoziomująca może pod wpływem własnego ciężaru utworzyć na podłożu płaski, gładki i mocny fundament, na którym można układać lub wiązać inne materiały, a także może wykonywać dużą powierzchnię o wysokiej wydajności budowlanej, dlatego też wysoka płynność jest bardzo istotna cecha zaprawy samopoziomującej; Zwłaszcza w przypadku dużej objętości, wzmocnionej gęstej lub szczeliny mniejszej niż 10 mm zasypki lub wzmocnienia za pomocą materiału zalewowego. Oprócz dobrej płynności zaprawa samopoziomująca musi wykazywać pewną retencję wody i siłę wiązania, brak zjawiska segregacji krwawiącej oraz posiadać właściwości adiabatycznego i niskiego wzrostu temperatury.

Ogólnie rzecz biorąc, zaprawa samopoziomująca wymaga dobrej płynności, ale rzeczywista płynność zaczynu cementowego wynosi zwykle tylko 10 ~ 12 cm. Zaprawa samopoziomująca może być samozagęszczalna, czas wiązania początkowego jest długi, a wiązania końcowego krótki. Eter celulozy jest jednym z głównych dodatków do gotowej zaprawy, chociaż ilość dodatku jest bardzo mała, ale może znacznie poprawić właściwości użytkowe zaprawy, może poprawić konsystencję zaprawy, wydajność roboczą, przyczepność i zdolność zatrzymywania wody, ma bardzo ważną rolę w dziedzinie zapraw towarowych.

1. Surowce i metody badawcze

1.1 Surowce

(1) Zwykły cement klasy P·O 42,5.

(2) Materiał piasku: piasek morski płukany Xiamen, wielkość cząstek 0,3 ~ 0,6 mm, zawartość wody 1% ~ 2%, sztuczne suszenie.

(3) Eter celulozy: eter hydroksypropylometylocelulozy jest produktem hydroksylu zastąpionego odpowiednio przez metoksy i hydroksypropyl, o lepkości 300 mpa·s. Obecnie większość stosowanego eteru celulozy to eter hydroksypropylometylocelulozy i eter hydroksyetylometylocelulozy.

(4) superplastyfikator: superplastyfikator na bazie kwasu polikarboksylowego.

(5) Redyspergowalny proszek lateksowy: seria HW5115 produkowana przez Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. to redyspergowalny proszek lateksowy kopolimeryzowany przez VAC/VeoVa.

1.2 Metody badań

Test przeprowadzono zgodnie z normą branżową JC/T 985-2005 „Zaprawa samopoziomująca na bazie cementu do stosowania na podłożu”. Czas wiązania określono odnosząc się do standardowej konsystencji i czasu wiązania zaczynu cementowego JC/T 727. Badanie formowania próbek zaprawy samopoziomującej, zginanie i wytrzymałość na ściskanie zgodnie z GB/T 17671. Metoda badania wytrzymałości wiązania: Blok testowy zaprawy o wymiarach 80 mm x 80 mm x 20 mm jest przygotowywany wcześniej, a jego wiek wynosi ponad 28 dni. Powierzchnię szorstkuje się, a nasyconą wodę z powierzchni wyciera się po 10 minutach zwilżania. Próbkę zaprawy wylewa się na wypolerowaną powierzchnię o wymiarach 40mmx40mmx10mm. Siła wiązania jest testowana w wieku projektowym.

Do analizy morfologii materiałów cementowych w zawiesinie wykorzystano skaningową mikroskopię elektronową (SEM). W badaniu metoda mieszania wszystkich materiałów proszkowych jest następująca: najpierw materiały proszkowe każdego składnika są równomiernie mieszane, a następnie dodawane do proponowanej wody w celu równomiernego wymieszania. Wpływ eteru celulozy na zaprawę samopoziomującą analizowano za pomocą testów wytrzymałości, zatrzymywania wody, płynności i mikroskopii SEM.

2. Wyniki i analiza

2.1 Mobilność

Eter celulozy ma istotny wpływ na retencję wody, konsystencję i właściwości konstrukcyjne zaprawy samopoziomującej. Zwłaszcza w przypadku zaprawy samopoziomującej płynność jest jednym z głównych wskaźników oceny wydajności zaprawy samopoziomującej. Zakładając zapewnienie prawidłowego składu zaprawy, płynność zaprawy można regulować poprzez zmianę zawartości eteru celulozy.

Wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy. Płynność zaprawy stopniowo maleje. Przy dozowaniu 0,06% płynność zaprawy zmniejsza się o ponad 8%, a przy dozowaniu 0,08% płynność zmniejsza się o ponad 13,5%. Jednocześnie wraz z wydłużaniem się wieku wysokie dozowanie wskazuje na konieczność kontrolowania ilości eteru celulozy w pewnym zakresie, zbyt duże dozowanie będzie miało negatywny wpływ na płynność zaprawy. Woda i cement w zaprawie tworzą czystą zawiesinę wypełniającą szczelinę piaskową i owijają piasek, pełniąc rolę smarującą, dzięki czemu zaprawa ma pewną płynność. Wraz z wprowadzeniem eteru celulozy zawartość wolnej wody w układzie ulega relatywnemu zmniejszeniu, a warstwa powłoki na zewnętrznej ścianie piasku ulega zmniejszeniu, co powoduje zmniejszenie rozpływu zaprawy. Ze względu na zapotrzebowanie na zaprawę samopoziomującą o dużej płynności, ilość eteru celulozy powinna być kontrolowana w rozsądnym zakresie.

2.2 Zatrzymywanie wody

Retencja wody w zaprawie jest ważnym wskaźnikiem pozwalającym zmierzyć stabilność składników świeżo wymieszanej zaprawy cementowej. Dodatek odpowiedniej ilości eteru celulozy może poprawić retencję wody w zaprawie. Aby w pełni przeprowadzić reakcję hydratacji materiału cementowego, odpowiednia ilość eteru celulozy może utrzymać wodę w zaprawie przez długi czas, aby zapewnić całkowite przeprowadzenie reakcji hydratacji materiału cementowego.

Eter celulozy można stosować jako środek zatrzymujący wodę, ponieważ atomy tlenu w wiązaniach hydroksylowych i eterowych są powiązane z cząsteczkami wody, tworząc wiązania wodorowe, dzięki czemu wolna woda staje się wodą połączoną. Z zależności pomiędzy zawartością eteru celulozy a stopniem zatrzymywania wody w zaprawie można stwierdzić, że stopień zatrzymywania wody w zaprawie wzrasta wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy. Zatrzymywanie wody przez eter celulozy może zapobiegać wchłanianiu przez podłoże zbyt dużej i zbyt szybkiej wody oraz zapobiegać jej parowaniu, zapewniając w ten sposób, że środowisko zaczynu zapewnia wystarczającą ilość wody do hydratacji cementu. Istnieją również badania, które pokazują, że oprócz ilości eteru celulozy, większy wpływ na retencję wody w zaprawie ma także jego lepkość (masa cząsteczkowa), im większa lepkość, tym lepsza retencja wody. Do zapraw samopoziomujących powszechnie stosuje się eter celulozowy o lepkości 400 MPa·S, który może poprawić właściwości wyrównujące zaprawy i poprawić zwartość zaprawy. Gdy lepkość przekracza 40000 MPa·S, zdolność zatrzymywania wody nie ulega już znaczącej poprawie i nie nadaje się do stosowania zaprawy samopoziomującej.

W pracy pobrano próbki zaprawy z eterem celulozy i zaprawy bez eteru celulozy. Część próbek stanowiły próbki o wieku 3d, pozostałą część próbek o wieku 3d utwardzano standardowo przez 28 dni, po czym zbadano powstawanie produktów hydratacji cementu w próbkach za pomocą SEM.

Produkty hydratacji cementu w ślepej próbce zaprawy w wieku 3d są większe niż w próbce z eterem celulozy, a w wieku 28d produkty hydratacji w próbce z eterem celulozy są znacznie większe niż w próbce ślepej. Wczesna hydratacja wody jest opóźniona, ponieważ we wczesnym stadium na powierzchni cząstek cementu tworzy się złożona warstwa filmu utworzona z eteru celulozy. Jednak wraz z wydłużaniem się wieku proces nawodnienia przebiega powoli. W tym czasie zatrzymywanie wody eteru celulozy w zaczynie powoduje, że w zaczynie jest wystarczająca ilość wody, aby zaspokoić zapotrzebowanie na reakcję hydratacji, co sprzyja pełnemu postępowi reakcji hydratacji. Dlatego na późniejszym etapie w zawiesinie znajduje się więcej produktów hydratacji. Relatywnie rzecz biorąc, w ślepej próbce znajduje się więcej wolnej wody, która może zaspokoić zapotrzebowanie na wodę we wczesnej reakcji cementu. Jednakże wraz z postępem procesu hydratacji część wody zawartej w próbce jest zużywana w wyniku wczesnej reakcji hydratacji, a druga część jest tracona w wyniku odparowania, co skutkuje niedostateczną ilością wody w późniejszej zawiesinie. Dlatego produkty hydratacji 3D w ślepej próbce są stosunkowo większe. Ilość produktów hydratacji jest znacznie mniejsza niż ilość produktów hydratacji w próbce zawierającej eter celulozy. Dlatego z punktu widzenia produktów hydratacji ponownie wyjaśniono, że dodanie odpowiedniej ilości eteru celulozy do zaprawy może rzeczywiście poprawić retencję wody w zaczynie.

2.3 Ustawianie czasu

Eter celulozy ma pewne działanie opóźniające działanie zaprawy, wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy. Czas wiązania zaprawy ulega wówczas wydłużeniu. Działanie opóźniające eteru celulozy jest bezpośrednio związane z jego właściwościami strukturalnymi. Eter celulozy ma strukturę pierścienia odwodnionej glukozy, która może tworzyć bramę kompleksu molekularnego cukru i wapnia z jonami wapnia w roztworze hydratacyjnym cementu, zmniejszać stężenie jonów wapnia w okresie indukcji hydratacji cementu, zapobiegać tworzeniu się i wytrącaniu Ca(OH)2 i soli wapniowej kryształów, aby opóźnić proces hydratacji cementu. Opóźniające działanie eteru celulozy na zaczyn cementowy zależy głównie od stopnia podstawienia alkilu i ma niewielki związek z jego masą cząsteczkową. Im mniejszy stopień podstawienia alkilu, tym większa zawartość grupy hydroksylowej, tym bardziej oczywisty jest efekt opóźniający. L. Semitz i in. wierzyli, że cząsteczki eteru celulozy są adsorbowane głównie na produktach hydratacji, takich jak C – S – H i Ca(OH)2, rzadko zaś na minerałach klinkieru. W połączeniu z analizą SEM procesu hydratacji cementu stwierdzono, że eter celulozy ma pewne działanie opóźniające, a im wyższa zawartość eteru celulozy, tym bardziej oczywisty jest opóźniający wpływ złożonej warstwy folii na wczesną hydratację cementu, dlatego też bardziej oczywisty efekt opóźniający.

2.4 Wytrzymałość na zginanie i wytrzymałość na ściskanie

Ogólnie rzecz biorąc, wytrzymałość jest jednym z ważnych wskaźników oceny działania utwardzających mieszanek materiałów cementowych na bazie cementu. Oprócz dobrej rozlewności zaprawa samopoziomująca powinna charakteryzować się także określoną wytrzymałością na ściskanie i zginanie. W pracy zbadano wytrzymałość na ściskanie i zginanie po 7 i 28 dniach ślepej zaprawy zmieszanej z eterem celulozy.

Wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy wytrzymałość na ściskanie i zginanie zaprawy zmniejsza się w różnej amplitudzie, zawartość jest niewielka, wpływ na wytrzymałość nie jest oczywisty, ale przy zawartości większej niż 0,02% wzrost szybkości utraty wytrzymałości jest bardziej oczywisty Dlatego przy stosowaniu eteru celulozy poprawia się retencję wody w zaprawie, ale należy również uwzględnić zmianę jej wytrzymałości.

Przyczyny spadku wytrzymałości zaprawy na ściskanie i zginanie. Można to analizować pod kątem następujących aspektów. Przede wszystkim w badaniach nie stosowano cementu wczesnej wytrzymałości i szybko twardniejącego. Kiedy suchą zaprawę zmieszano z wodą, część cząstek proszku eteru celulozowo-kauczukowego była najpierw adsorbowana na powierzchni cząstek cementu, tworząc film lateksowy, co opóźniało hydratację cementu i zmniejszało wczesną wytrzymałość matrycy zaprawy. Po drugie, w celu symulacji środowiska pracy przy przygotowywaniu zaprawy samopoziomującej na miejscu, wszystkie próbki w badaniach nie były poddawane drganiom w procesie przygotowania i formowania, a polegały na samopoziomowaniu za pomocą ciężaru własnego. Ze względu na silne właściwości zatrzymywania wody przez eter celulozy w zaprawie, po stwardnieniu zaprawy w matrycy pozostała duża liczba porów. Wzrost porowatości zaprawy jest także ważną przyczyną spadku wytrzymałości zaprawy na ściskanie i zginanie. Dodatkowo po dodaniu do zaprawy eteru celulozy zwiększa się zawartość elastycznego polimeru w porach zaprawy. Po sprasowaniu osnowy elastyczny polimer trudno jest odgrywać sztywną rolę nośną, co również w pewnym stopniu wpływa na parametry wytrzymałościowe osnowy.

2.5 Siła wiązania

Eter celulozy ma ogromny wpływ na właściwości wiążące zaprawy i jest szeroko stosowany w badaniach i przygotowaniu zapraw samopoziomujących.

Gdy zawartość eteru celulozy wynosi od 0,02% do 0,10%, siła wiązania zaprawy wyraźnie się poprawia, a siła wiązania po 28 dniach jest znacznie wyższa niż po 7 dniach. Eter celulozy tworzy zamkniętą warstwę polimerową pomiędzy cząsteczkami hydratacji cementu a układem fazy ciekłej, co powoduje, że w warstwie polimerowej znajduje się więcej wody na zewnątrz cząstek cementu, co sprzyja całkowitej hydratacji cementu, co poprawia siłę wiązania pasty po utwardzeniu. Jednocześnie odpowiednia ilość eteru celulozy zwiększa plastyczność i elastyczność zaprawy, zmniejsza sztywność strefy przejściowej między zaprawą a podłożem, zmniejsza naprężenia poślizgowe na granicy faz oraz wzmacnia efekt wiązania zaprawy z podłożem w pewien stopień. Ze względu na obecność eteru celulozy w zaczynie cementowym powstaje specjalna międzyfazowa strefa przejściowa i warstwa międzyfazowa pomiędzy cząstkami zaprawy a produktami hydratacji. Ta warstwa międzyfazowa sprawia, że ​​międzyfazowa strefa przejściowa jest bardziej elastyczna i mniej sztywna, dzięki czemu zaprawa ma dużą siłę wiązania.

3. Wnioski i dyskusja

Eter celulozy może poprawić retencję wody w zaprawie samopoziomującej. Wraz ze wzrostem ilości eteru celulozy stopniowo zwiększa się retencja wody w zaprawie, a w pewnym stopniu zmniejsza się jej płynność i czas wiązania. Zbyt duża retencja wody zwiększy porowatość stwardniałej zaprawy, co może spowodować wyraźny spadek wytrzymałości na ściskanie i zginanie stwardniałej zaprawy. W badaniu wytrzymałość znacznie spadła, gdy dawka wynosiła od 0,02% do 0,04%, a im większa była ilość eteru celulozy, tym bardziej oczywisty był efekt opóźniający. Dlatego przy stosowaniu eteru celulozy konieczne jest także kompleksowe uwzględnienie właściwości mechanicznych zaprawy samopoziomującej, rozsądny dobór dawki oraz efekt synergiczny pomiędzy nią a innymi materiałami chemicznymi.

Zastosowanie eteru celulozy może zmniejszyć wytrzymałość na ściskanie i zginanie zaczynu cementowego oraz poprawić siłę wiązania zaprawy. Analiza przyczyn zmiany wytrzymałości, spowodowanej głównie zmianą mikroproduktów i struktury, z jednej strony, cząstki proszku eteru celulozowo-kauczukowego najpierw zaadsorbowane na powierzchni cząstek cementu, tworzenie się filmu lateksowego, opóźniają hydratację cement, który spowoduje utratę wczesnej wytrzymałości zaczynu; Z drugiej strony, dzięki działaniu błonotwórczemu i zatrzymywaniu wody, sprzyja całkowitej hydratacji cementu i poprawie siły wiązania. Autor uważa, że ​​te dwa rodzaje zmian wytrzymałości występują głównie w granicy okresu wiązania, a wyprzedzenie i opóźnienie tej granicy może być punktem krytycznym powodującym wielkość obu rodzajów wytrzymałości. Bardziej dogłębne i systematyczne badanie tego punktu krytycznego będzie sprzyjać lepszej regulacji i analizie procesu hydratacji materiału cementowego w zaczynie. Pomocne jest dostosowanie ilości eteru celulozy i czasu utwardzania do wymagań właściwości mechanicznych zaprawy, tak aby poprawić właściwości użytkowe zaprawy.