Eter hydroksypropylometylocelulozy o właściwościach zapraw popiołowych lotnych

Badano wpływ eteru hydroksypropylometylocelulozowego na właściwości zaprawy popiołowej lotnej oraz analizowano związek pomiędzy gęstością wilgoci a wytrzymałością na ściskanie. Wyniki badań wykazały, że dodatek eteru hydroksypropylometylocelulozowego do zaprawy popiołowej lotnej może znacząco poprawić zdolność zaprawy do zatrzymywania wody, wydłużyć czas wiązania zaprawy oraz zmniejszyć gęstość wilgoci i wytrzymałość zaprawy na ściskanie. Istnieje dobra korelacja pomiędzy gęstością wilgoci a wytrzymałością na ściskanie 28d. W warunkach znanej gęstości wilgoci wytrzymałość na ściskanie 28d można obliczyć za pomocą wzoru dopasowania.

Słowa kluczowe:popiół lotny; eter celulozy; zatrzymywanie wody; wytrzymałość na ściskanie; korelacja

Obecnie popiół lotny znalazł szerokie zastosowanie w budownictwie. Dodanie określonej ilości popiołu lotnego do zaprawy może nie tylko poprawić właściwości mechaniczne i trwałość zaprawy, ale także obniżyć koszt zaprawy. Jednak zaprawa z popiołu lotnego wykazuje niewystarczającą retencję wody, dlatego pilnym problemem do rozwiązania stało się poprawienie retencji wody w zaprawie. Eter celulozy jest wysokowydajną domieszką powszechnie stosowaną w kraju i za granicą. Wystarczy dodać go w niewielkiej ilości, aby mieć ogromny wpływ na wskaźniki użytkowe, takie jak retencja wody i wytrzymałość zaprawy na ściskanie.

1. Surowce i metody badań

1.1 Surowce

Cement to P·Zwykły cement portlandzki klasy O 42,5 produkowany przez Hangzhou Meiya Cement Factory; popiół lotny jest najwyższej jakościⅡpopiół; piasek jest zwykłym piaskiem średnim o module rozdrobnienia 2,3 i gęstości nasypowej 1499 kg·m-3 i wilgotność 0,14%, zawartość mułu 0,72%; eter hydroksypropylometylocelulozy (HPMC) jest produkowany przez Shandong Heda Co., Ltd., marka to 75HD100000; wodą zarobową jest woda z kranu.

1.2 Przygotowanie zaprawy

Podczas mieszania zaprawy modyfikowanej eterem celulozy należy najpierw dokładnie wymieszać HPMC z cementem i popiołem lotnym, następnie mieszać na sucho z piaskiem przez 30 sekund, następnie dodać wodę i mieszać nie krócej niż 180 sekund.

1.3 Metoda badania

Konsystencję, gęstość na mokro, rozwarstwianie i czas wiązania świeżo wymieszanej zaprawy należy mierzyć zgodnie z odpowiednimi przepisami JGJ70-90 „Podstawowe metody badań właściwości użytkowych zaprawy budowlanej”. Retencję wody w zaprawie określa się zgodnie z metodą badania retencji wody w zaprawie opisaną w Załączniku A JG/T 230-2007 „Gotowa zaprawa”. Do testu wytrzymałości na ściskanie wykorzystuje się formę testową z dnem sześcianu o wymiarach 70,7 mm x 70,7 mm x 70,7 mm. Uformowany blok testowy utwardza ​​się w temperaturze (20±2)°C przez 24 godziny, a po wyjęciu z formy kontynuuje utwardzanie w środowisku o temperaturze (20±2)°C i wilgotności względnej powyżej 90% do określonego wieku, zgodnie z JGJ70-90 „Podstawowa metoda badania właściwości użytkowych zaprawy budowlanej” „Określenie jej wytrzymałości na ściskanie.

2. Wyniki badań i analiza

2.1 Gęstość wilgoci

Z zależności pomiędzy gęstością a ilością HPMC można zauważyć, że gęstość na mokro stopniowo maleje wraz ze wzrostem ilości HPMC. Gdy ilość HPMC wynosi 0,05%, gęstość na mokro zaprawy wynosi 96,8% zaprawy wzorcowej. Gdy ilość HPMC w dalszym ciągu rośnie, prędkość zmniejszania się gęstości wilgoci ulega przyspieszeniu. Przy zawartości HPMC wynoszącej 0,20% gęstość na mokro zaprawy wynosi jedynie 81,5% zaprawy wzorcowej. Wynika to głównie z efektu napowietrzania HPMC. Wprowadzone pęcherzyki powietrza zwiększają porowatość zaprawy i zmniejszają jej zwartość, co skutkuje zmniejszeniem gęstości objętościowej zaprawy.

2.2 Ustawianie czasu

Z zależności pomiędzy czasem koagulacji a ilością HPMC można zauważyć, że czas koagulacji stopniowo wzrasta. Przy dozowaniu 0,20% czas wiązania wydłuża się o 29,8% w porównaniu z zaprawą referencyjną i wynosi około 300min. Można zauważyć, że gdy dawka wynosi 0,20%, czas wiązania ulega znacznej zmianie. Powodem jest to, że L Schmitz i in. uważają, że cząsteczki eteru celulozy są adsorbowane głównie na produktach hydratacji, takich jak cSH i wodorotlenek wapnia, a rzadko są adsorbowane na pierwotnej fazie mineralnej klinkieru. Ponadto ze względu na wzrost lepkości roztworu porów zmniejsza się zawartość eteru celulozy. Mobilność jonów (Ca2+, so42-…) w roztworze porów dodatkowo opóźnia proces hydratacji.

2.3 Nakładanie warstw i zatrzymywanie wody

Zarówno stopień rozwarstwienia, jak i retencja wody mogą charakteryzować efekt zatrzymywania wody przez zaprawę. Z zależności pomiędzy stopniem rozwarstwienia a ilością HPMC można zauważyć, że stopień rozwarstwienia wykazuje tendencję spadkową wraz ze wzrostem ilości HPMC. Gdy zawartość HPMC wynosi 0,05%, stopień rozwarstwienia zmniejsza się bardzo znacząco, co wskazuje, że przy małej zawartości eteru włókiennego można znacznie zmniejszyć stopień rozwarstwienia, poprawić efekt zatrzymywania wody, a także urabialność i urabialność zaprawy można poprawić. Sądząc po związku między właściwościami wody i ilością HPMC, wraz ze wzrostem ilości HPMC, retencja wody również stopniowo się poprawia. Gdy dawka jest mniejsza niż 0,15%, efekt zatrzymywania wody wzrasta bardzo delikatnie, ale gdy dawka osiąga 0,20%, efekt zatrzymywania wody znacznie się poprawia, z 90,1% przy dawce 0,15%, do 95%. Ilość HPMC stale rośnie, a właściwości konstrukcyjne zaprawy zaczynają się pogarszać. Dlatego też, biorąc pod uwagę zdolność zatrzymywania wody i właściwości konstrukcyjne, odpowiednia ilość HPMC wynosi 0,10% ~ 0,20%. Analiza mechanizmu zatrzymywania wody: Eter celulozy jest rozpuszczalnym w wodzie polimerem organicznym, który dzieli się na jonowy i niejonowy. HPMC to niejonowy eter celulozy z grupą hydrofilową, grupą hydroksylową (-OH) i wiązaniem eterowym (-0-1) w swoim wzorze strukturalnym. Po rozpuszczeniu w wodzie atomy tlenu na grupie hydroksylowej i wiązaniu eterowym oraz cząsteczki wody łączą się, tworząc wiązania wodorowe, co powoduje, że woda traci swoją płynność, a wolna woda nie jest już wolna, uzyskując w ten sposób efekt zatrzymywania i zagęszczania wody.

2.4 Wytrzymałość na ściskanie

Z zależności pomiędzy wytrzymałością na ściskanie a ilością HPMC można zauważyć, że wraz ze wzrostem ilości HPMC wytrzymałość na ściskanie 7d i 28d wykazywała tendencję spadkową, co było głównie spowodowane wprowadzeniem dużej liczby pęcherzyków powietrza metodą HPMC, co znacznie zwiększyło porowatość zaprawy. wzrasta, co skutkuje spadkiem siły. Przy zawartości 0,05% wytrzymałość na ściskanie 7d spada bardzo znacząco, wytrzymałość spada o 21,0%, a wytrzymałość na ściskanie 28d spada o 26,6%. Z krzywej widać, że wpływ HPMC na wytrzymałość na ściskanie jest bardzo oczywisty. Gdy dawka jest bardzo mała, zostanie znacznie zmniejszona. Dlatego w praktycznych zastosowaniach należy kontrolować jego dozowanie i stosować w połączeniu ze środkiem przeciwpieniącym. Badając przyczynę, Guan Xuemao i in. uważają, że po pierwsze, gdy do zaprawy dodaje się eter celulozy, zwiększa się zawartość elastycznego polimeru w porach zaprawy, a te elastyczne polimery i pory nie mogą zapewnić sztywnego podparcia podczas ściskania bloku testowego. Osnowa kompozytu jest stosunkowo osłabiona, co powoduje zmniejszenie wytrzymałości zaprawy na ściskanie; po drugie, ze względu na działanie eteru celulozy zatrzymującego wodę, po uformowaniu bloczka testowego zaprawy większość wody pozostaje w zaprawie, a rzeczywisty stosunek wody do cementu jest niższy niż bez. Są one znacznie większe, więc wytrzymałość na ściskanie zaprawy zostanie znacznie zmniejszona.

2.5 Korelacja pomiędzy wytrzymałością na ściskanie a gęstością wilgoci

Z krzywej zależności pomiędzy wytrzymałością na ściskanie a gęstością na mokro można zobaczyć, że po liniowym dopasowaniu wszystkich punktów na rysunku odpowiednie punkty są dobrze rozmieszczone po obu stronach linii dopasowania i istnieje dobra korelacja pomiędzy gęstością na mokro a gęstością na ściskanie właściwości wytrzymałościowe, a gęstość wilgoci jest prosta i łatwa do zmierzenia, zatem wytrzymałość na ściskanie zaprawy 28d można obliczyć za pomocą ustalonego liniowego równania dopasowania. Równanie dopasowania liniowego przedstawiono we wzorze (1), R²=0,9704. Y=0,0195X-27,3 (1), gdzie, y oznacza wytrzymałość zaprawy na ściskanie 28d, MPa; X to gęstość wilgoci, kg·m-3.

3. Wniosek

HPMC może poprawić efekt zatrzymywania wody przez zaprawę z popiołu lotnego i przedłużyć czas jej działania. Jednocześnie w związku ze wzrostem porowatości zaprawy znacznie spadnie jej gęstość nasypowa i wytrzymałość na ściskanie, dlatego w aplikacji należy dobrać odpowiednią dawkę. Wytrzymałość na ściskanie 28d zaprawy ma dobrą korelację z gęstością na mokro, a wytrzymałość na ściskanie 28d można obliczyć mierząc gęstość na mokro, która ma ważną wartość odniesienia dla kontroli jakości zaprawy podczas budowy.