Wpływ eteru celulozy na właściwości zaprawy

Badano wpływ dwóch rodzajów eterów celulozy na właściwości użytkowe zaprawy. Wyniki wykazały, że oba rodzaje eterów celulozy mogą znacząco poprawić retencję wody w zaprawie i zmniejszyć jej konsystencję; Wytrzymałość na ściskanie zmniejsza się w różnym stopniu, ale w różnym stopniu zwiększa się stopień zagięcia i siła wiązania zaprawy, poprawiając w ten sposób konstrukcję zaprawy.

Słowa kluczowe:eter celulozy; środek zatrzymujący wodę; siła wiązania

Eter celulozy (MC)jest pochodną naturalnego materiału celulozowego. Eter celulozy może być stosowany jako środek zatrzymujący wodę, zagęszczacz, spoiwo, dyspergator, stabilizator, środek zawieszający, emulgator i środek błonotwórczy itp. Ponieważ eter celulozy dobrze zatrzymuje wodę i zagęszcza zaprawę, może znacznie poprawić jej urabialność zaprawy, dlatego najczęściej stosowanym rozpuszczalnym w wodzie polimerem w zaprawie jest eter celulozy.

1. Materiały badawcze i metody badań

1.1 Surowce

Cement: Zwykły cement portlandzki produkowany przez Jiaozuo Jianjian Cement Co., Ltd., o klasie wytrzymałości 42,5. Piasek: żółty piasek Nanyang, moduł miałkości 2,75, średni piasek. Eter celulozy (MC): C9101 produkowany przez Beijing Luojian Company i HPMC produkowany przez Shanghai Huiguang Company.

1.2 Metoda badania

W tym badaniu stosunek wapna do piasku wynosił 1:2, a wody do cementu 0,45; eter celulozy najpierw zmieszano z cementem, a następnie dodano piasek i równomiernie wymieszano. Dozowanie eteru celulozy oblicza się na podstawie procentowej masy cementu.

Badanie wytrzymałości na ściskanie i badanie konsystencji przeprowadza się w oparciu o JGJ 70-90 „Metody badań podstawowych właściwości zaprawy budowlanej”. Badanie wytrzymałości na zginanie przeprowadza się zgodnie z normą GB/T 17671–1999 „Test wytrzymałości zaprawy cementowej”.

Badanie retencji wody przeprowadzono metodą bibułową filtracyjną stosowaną we francuskich przedsiębiorstwach produkujących gazobeton. Konkretny proces jest następujący: (1) nałóż 5 warstw powolnej bibuły filtracyjnej na plastikową okrągłą płytkę i zważ jej masę; (2) przyłożyć do bezpośredniego kontaktu z zaprawą. Położyć bibułę filtracyjną wysokoobrotową na bibule filtracyjnej wolnoobrotowej, a następnie docisnąć cylinder o średnicy wewnętrznej 56 mm i wysokości 55 mm do bibuły filtracyjnej szybkiej; (3) Wlać zaprawę do cylindra; (4) Po zetknięciu się zaprawy z bibułą filtracyjną przez 15 minut ponownie zważ jakość powolnej bibuły filtracyjnej i plastikowego krążka; (5) Oblicz masę wody wchłoniętą przez powolną bibułę filtracyjną na metr kwadratowy powierzchni, co jest współczynnikiem absorpcji wody; (6) Szybkość wchłaniania wody jest średnią arytmetyczną wyników dwóch testów. Jeżeli różnica wartości współczynników przekracza 10%, badanie należy powtórzyć; (7) Retencja wody w zaprawie wyraża się szybkością wchłaniania wody.

Badanie wytrzymałości wiązania przeprowadzono w oparciu o metodę zalecaną przez Japońskie Towarzystwo Nauki o Materiałach, a siłę wiązania scharakteryzowano wytrzymałością na zginanie. Do testu przyjmuje się próbkę pryzmatyczną o średnicy 160 mm×40mm×40mm. Przygotowaną wcześniej próbkę zwykłej zaprawy utwardzano do wieku 28 dni, a następnie przecinano na dwie połowy. Z dwóch połówek próbki wykonano próbki przy użyciu zwykłej zaprawy lub zaprawy polimerowej, a następnie naturalnie utwardzono w pomieszczeniu do pewnego wieku, a następnie zbadano zgodnie z metodą badania wytrzymałości na zginanie zaprawy cementowej.

2. Wyniki badań i analiza

2.1 Spójność

Z wpływu eteru celulozy na konsystencję zaprawy widać, że wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy konsystencja zaprawy wykazuje zasadniczo tendencję spadkową, a spadek konsystencji zaprawy zmieszanej z HPMC jest szybszy niż zaprawa zmieszana z C9101. Dzieje się tak dlatego, że lepkość eteru celulozy utrudnia płynność zaprawy, a lepkość HPMC jest wyższa niż lepkość C9101.

2.2 Zatrzymywanie wody

W przypadku zaprawy materiały cementowe, takie jak cement i gips, należy zwilżyć wodą, aby mogły związać. Rozsądna ilość eteru celulozy może utrzymać wilgoć w zaprawie przez wystarczająco długi czas, aby proces wiązania i twardnienia mógł być kontynuowany.

Z wpływu zawartości eteru celulozy na retencję wody w zaprawie można zauważyć, że: (1) Wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy C9101 lub HPMC, szybkość wchłaniania wody przez zaprawę znacząco spada, tj. zaprawa uległa znacznej poprawie, zwłaszcza po zmieszaniu z zaprawą HPMC. Można jeszcze bardziej poprawić retencję wody; (2) Gdy ilość HPMC wynosi od 0,05% do 0,10%, zaprawa w pełni spełnia wymagania dotyczące zatrzymywania wody w procesie budowlanym.

Oba etery celulozy są polimerami niejonowymi. Grupy hydroksylowe w łańcuchu cząsteczkowym eteru celulozy i atomy tlenu w wiązaniach eterowych mogą tworzyć wiązania wodorowe z cząsteczkami wody, przekształcając wolną wodę w wodę związaną, odgrywając w ten sposób dobrą rolę w zatrzymywaniu wody.

Retencja wody w eterze celulozy zależy głównie od jego lepkości, wielkości cząstek, szybkości rozpuszczania i ilości dodanego. Ogólnie rzecz biorąc, im większa dodana ilość, tym wyższa lepkość i im drobniejsze rozdrobnienie, tym większa retencja wody. Zarówno C9101, jak i eter celulozy HPMC mają grupy metoksylowe i hydroksypropoksylowe w łańcuchu molekularnym, ale zawartość metoksy w eterze celulozy HPMC jest wyższa niż w C9101, a lepkość HPMC jest wyższa niż C9101, więc zatrzymywanie wody w zaprawie zmieszanej z HPMC jest wyższa niż zaprawy zmieszanej z dużą zaprawą HPMC C9101. Jeżeli jednak lepkość i względna masa cząsteczkowa eteru celulozy będą zbyt wysokie, wówczas jego rozpuszczalność odpowiednio spadnie, co będzie miało negatywny wpływ na wytrzymałość i urabialność zaprawy. Wytrzymałość strukturalna zapewniająca doskonały efekt wiązania.

2.3 Wytrzymałość na zginanie i wytrzymałość na ściskanie

Z wpływu eteru celulozy na wytrzymałość na zginanie i ściskanie zaprawy można zauważyć, że wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy wytrzymałość na zginanie i ściskanie zaprawy po 7 i 28 dniach wykazywała tendencję spadkową. Dzieje się tak głównie dlatego, że: (1) Kiedy do zaprawy dodaje się eter celulozy, zwiększa się ilość elastycznych polimerów w porach zaprawy i te elastyczne polimery nie są w stanie zapewnić sztywnego podłoża podczas ściskania matrycy kompozytowej. W rezultacie zmniejsza się wytrzymałość zaprawy na zginanie i ściskanie; (2) Wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy jego efekt zatrzymywania wody staje się coraz lepszy, tak że po utworzeniu bloku testowego zaprawy zwiększa się porowatość w bloku testowym zaprawy, zmniejsza się wytrzymałość na zginanie i ściskanie ; (3) po zmieszaniu suchej zaprawy z wodą cząstki lateksu eteru celulozy są najpierw adsorbowane na powierzchni cząstek cementu, tworząc warstwę lateksową, która zmniejsza hydratację cementu, zmniejszając w ten sposób również wytrzymałość zaprawa.

2,4 Współczynnik składania

Elastyczność zaprawy zapewnia jej dobrą odkształcalność, co pozwala na dostosowanie się do naprężeń powstających w wyniku skurczu i odkształcenia podłoża, co znacznie poprawia siłę wiązania i trwałość zaprawy.

Z wpływu zawartości eteru celulozy na współczynnik zwijania zaprawy (ff/fo) można zauważyć, że wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy C9101 i HPMC współczynnik zwijania zaprawy zasadniczo wykazywał tendencję rosnącą, co wskazuje, że elastyczność zaprawy ulepszony.

Kiedy eter celulozy rozpuści się w zaprawie, ponieważ metoksyl i hydroksypropoksyl w łańcuchu cząsteczkowym będą reagować z Ca2+ i Al3+ w zawiesinie, tworzy się lepki żel, który wypełnia szczelinę zaprawy cementowej, pełniąc w ten sposób rolę elastycznego wypełnienia i elastycznego zbrojenia, poprawiającego zwartość zaprawy i pokazuje, że makroskopowo poprawia się elastyczność modyfikowanej zaprawy.

2.5 Siła wiązania

Z wpływu zawartości eteru celulozy na siłę wiązania zaprawy można zauważyć, że siła wiązania zaprawy wzrasta wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy.

Dodatek eteru celulozy może spowodować utworzenie cienkiej warstwy wodoodpornej folii polimerowej pomiędzy eterem celulozy i cząstkami uwodnionego cementu. Powłoka ta ma działanie uszczelniające i poprawia zjawisko „suchości powierzchniowej” zaprawy. Dzięki dobremu zatrzymywaniu wody przez eter celulozy, wewnątrz zaprawy magazynowana jest wystarczająca ilość wody, co zapewnia utwardzenie hydratacyjne cementu i pełny rozwój jego wytrzymałości oraz poprawę siły wiązania zaczynu cementowego. Dodatkowo dodatek eteru celulozy poprawia spójność zaprawy i sprawia, że ​​zaprawa charakteryzuje się dobrą plastycznością i elastycznością, co również sprawia, że ​​zaprawa dobrze dopasowuje się do odkształceń skurczowych podłoża, poprawiając tym samym siłę wiązania zaprawy .

2.6 Skurcz

Z wpływu zawartości eteru celulozy na skurcz zaprawy wynika, że: (1) Wartość skurczu zaprawy na bazie eteru celulozy jest znacznie niższa niż zaprawy ślepej. (2) Wraz ze wzrostem zawartości C9101 wartość skurczu zaprawy stopniowo malała, natomiast gdy zawartość osiągnęła 0,30%, wartość skurczu zaprawy wzrosła. Dzieje się tak dlatego, że im większa ilość eteru celulozy, tym większa jest jego lepkość, co powoduje wzrost zapotrzebowania na wodę. (3) Wraz ze wzrostem zawartości HPMC wartość skurczu zaprawy stopniowo malała, natomiast gdy jej zawartość osiągnęła 0,20%, wartość skurczu zaprawy zwiększała się, a następnie malała. Dzieje się tak, ponieważ lepkość HPMC jest większa niż lepkość C9101. Im wyższa lepkość eteru celulozy. Im lepsza retencja wody, tym większa zawartość powietrza, gdy zawartość powietrza osiągnie określony poziom, wartość skurczu zaprawy wzrośnie. Dlatego pod względem wartości skurczu optymalna dawka C9101 wynosi 0,05% ~ 0,20%. Optymalna dawka HPMC wynosi 0,05% ~ 0,10%.

3. Wniosek

1. Eter celulozy może poprawić retencję wody w zaprawie i zmniejszyć konsystencję zaprawy. Dostosowując ilość eteru celulozy, można dostosować się do potrzeb zaprawy stosowanej w różnych projektach.

2. Dodatek eteru celulozy zmniejsza wytrzymałość zaprawy na zginanie i ściskanie, ale w pewnym stopniu zwiększa stopień zagięcia i siłę wiązania, poprawiając tym samym trwałość zaprawy.

3. Dodatek eteru celulozy może poprawić skurcz zaprawy, a wraz ze wzrostem jego zawartości wartość skurczu zaprawy staje się coraz mniejsza. Kiedy jednak ilość eteru celulozy osiągnie określony poziom, wartość skurczu zaprawy w pewnym stopniu wzrasta w wyniku wzrostu ilości napowietrzającej.