Éter de celulose em argamassa autonivelante

Os efeitos deéter de hidroxipropilmetilceluloseforam estudados a fluidez, a retenção de água e a resistência de aderência de argamassas autonivelantes. Os resultados mostram que o HPMC pode efetivamente melhorar a retenção de água da argamassa autonivelante e reduzir a consistência da argamassa. A introdução de HPMC pode melhorar a resistência de aderência da argamassa, mas a resistência à compressão, a resistência à flexão e a fluidez são reduzidas. O teste de contraste SEM foi realizado nas amostras, e o efeito do HPMC no efeito retardador, efeito de retenção de água e resistência da argamassa foi explicado a partir do curso de hidratação do cimento aos 3 e 28 dias.

Palavras-chave:argamassa autonivelante; Éter de celulose; Fluidez; Retenção de água

0. Introdução

A argamassa autonivelante pode contar com seu próprio peso para formar uma base plana, lisa e forte sobre o substrato, de modo a assentar ou colar outros materiais, podendo realizar uma grande área de construção de alta eficiência, portanto, alta liquidez é um característica muito significativa da argamassa autonivelante; Especialmente como um grande volume, reforço denso ou lacuna inferior a 10 mm de aterro ou reforço do uso de material de rejuntamento. Além da boa fluidez, a argamassa autonivelante deve ter certa retenção de água e resistência de união, nenhum fenômeno de segregação por sangramento e ter características de aumento adiabático e de baixa temperatura.

Geralmente, a argamassa autonivelante requer boa fluidez, mas a fluidez real da pasta de cimento é geralmente de apenas 10 ~ 12 cm. A argamassa autonivelante pode ser autoadensável, e o tempo de pega inicial é longo e o tempo de pega final é curto. O éter de celulose é um dos principais aditivos da argamassa pronta, embora a quantidade de adição seja muito baixa, mas pode melhorar significativamente o desempenho da argamassa, pode melhorar a consistência da argamassa, o desempenho de trabalho, o desempenho de ligação e o desempenho de retenção de água, tem um papel muito importante no domínio das argamassas prontas.

1. Matérias-primas e métodos de pesquisa

1.1 Matérias-Primas

(1) Cimento comum grau P·O 42,5.

(2) Material de areia: areia do mar lavada em Xiamen, tamanho de partícula é de 0,3 ~ 0,6 mm, teor de água é de 1% ~ 2%, secagem artificial.

(3) Éter de celulose: o éter de hidroxipropilmetilcelulose é o produto da hidroxila substituída por metoxi e hidroxipropil, respectivamente, com viscosidade de 300mpa·s. Atualmente, a maior parte do éter de celulose utilizado é éter de hidroxipropilmetilcelulose e éter de hidroxietilmetilcelulose.

(4) superplastificante: superplastificante de ácido policarboxílico.

(5) Pó de látex redispersível: a série HW5115 produzida pela Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. é um pó de látex redispersível copolimerizado por VAC/VeoVa.

1.2 Métodos de teste

O teste foi realizado de acordo com a norma industrial JC/T 985-2005 “Argamassa autonivelante à base de cimento para uso no solo”. O tempo de pega foi determinado com referência à consistência padrão e ao tempo de pega da pasta de cimento JC/T 727. Teste de formação de amostra de argamassa autonivelante, flexão e resistência à compressão consulte GB/T 17671. Método de teste de resistência de união: O bloco de teste de argamassa de 80mmx80mmx20mm é preparado com antecedência e sua idade é superior a 28d. A superfície fica áspera e a água saturada da superfície é removida após 10 minutos de umedecimento. O corpo de prova de argamassa é derramado sobre a superfície polida com o tamanho de 40mmx40mmx10mm. A resistência da união é testada na idade de projeto.

A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi utilizada para analisar a morfologia dos materiais cimentificados na pasta. No estudo, o método de mistura de todos os materiais em pó é: primeiro, os materiais em pó de cada componente são misturados uniformemente e depois adicionados à água proposta para uma mistura uniforme. O efeito do éter de celulose na argamassa autonivelante foi analisado por meio de ensaios microscópicos de resistência, retenção de água, fluidez e MEV.

2. Resultados e análises

2.1 Mobilidade

O éter de celulose tem um efeito importante na retenção de água, na consistência e no desempenho de construção da argamassa autonivelante. Principalmente como argamassa autonivelante, a fluidez é um dos principais índices para avaliar o desempenho da argamassa autonivelante. Com a premissa de garantir a composição normal da argamassa, a fluidez da argamassa pode ser ajustada alterando o teor de éter de celulose.

Com o aumento do teor de éter de celulose. A fluidez da argamassa diminui gradativamente. Quando a dosagem é de 0,06%, a fluidez da argamassa diminui em mais de 8%, e quando a dosagem é de 0,08%, a fluidez diminui em mais de 13,5%. Ao mesmo tempo, com o prolongamento da idade, a dosagem elevada indica que a quantidade de éter de celulose deve ser controlada dentro de uma determinada faixa, dosagem muito alta trará efeitos negativos na fluidez da argamassa. A água e o cimento da argamassa constituem a pasta limpa para preencher a lacuna de areia, e envolvem a areia para desempenhar um papel lubrificante, para que a argamassa tenha uma certa fluidez. Com a introdução do éter de celulose, o teor de água livre no sistema é relativamente reduzido, e a camada de revestimento na parede externa de areia é reduzida, reduzindo assim o escoamento da argamassa. Devido à necessidade de argamassa autonivelante com alta fluidez, a quantidade de éter de celulose deve ser controlada em uma faixa razoável.

2.2 Retenção de Água

A retenção de água na argamassa é um índice importante para medir a estabilidade dos componentes da argamassa de cimento recém-misturada. Adicionar uma quantidade adequada de éter de celulose pode melhorar a retenção de água da argamassa. Para realizar totalmente a reação de hidratação do material cimentício, uma quantidade razoável de éter de celulose pode manter a água na argamassa por um longo tempo para garantir que a reação de hidratação do material cimentante possa ser totalmente realizada.

O éter de celulose pode ser usado como agente de retenção de água porque os átomos de oxigênio nas ligações hidroxila e éter estão associados às moléculas de água para formar ligações de hidrogênio, fazendo com que a água livre se torne água combinada. Pode-se observar pela relação entre o teor de éter de celulose e a taxa de retenção de água da argamassa que a taxa de retenção de água da argamassa aumenta com o aumento do teor de éter de celulose. O efeito de retenção de água do éter de celulose pode evitar que o substrato absorva muita e muito rapidamente água e evitar a evaporação da água, garantindo assim que o ambiente da pasta forneça água suficiente para a hidratação do cimento. Existem também estudos que mostram que além da quantidade de éter de celulose, a sua viscosidade (peso molecular) também tem maior impacto na retenção de água da argamassa, quanto maior a viscosidade, melhor será a retenção de água. O éter de celulose com viscosidade de 400 MPa·S é geralmente utilizado para argamassas autonivelantes, o que pode melhorar o desempenho de nivelamento da argamassa e melhorar a compactação da argamassa. Quando a viscosidade excede 40.000 MPa·S, o desempenho de retenção de água não é mais melhorado significativamente e não é adequado para argamassa autonivelante.

Neste estudo foram retiradas amostras de argamassa com éter de celulose e argamassa sem éter de celulose. Parte das amostras eram amostras de idade 3d, e a outra parte das amostras de idade 3d foram curadas padrão por 28d, e então a formação de produtos de hidratação de cimento nas amostras foi testada por MEV.

Os produtos de hidratação do cimento na amostra em branco da amostra de argamassa com 3 dias de idade são maiores do que aqueles na amostra com éter de celulose, e aos 28 dias de idade, os produtos de hidratação na amostra com éter de celulose são muito maiores do que aqueles na amostra em branco. A hidratação inicial da água é retardada porque existe uma camada de filme complexo formada por éter de celulose na superfície das partículas de cimento no estágio inicial. Porém, com o prolongamento da idade, o processo de hidratação prossegue lentamente. Neste momento, a retenção de água do éter de celulose na pasta faz com que haja água suficiente na pasta para atender à demanda da reação de hidratação, o que conduz ao pleno progresso da reação de hidratação. Portanto, há mais produtos de hidratação na pasta numa fase posterior. Relativamente falando, há mais água livre na amostra em branco, o que pode satisfazer a água exigida pela reação inicial do cimento. Porém, com o progresso do processo de hidratação, parte da água da amostra é consumida pela reação inicial de hidratação, e a outra parte é perdida por evaporação, resultando em água insuficiente na pasta posterior. Portanto, os produtos de hidratação 3d na amostra em branco são relativamente maiores. A quantidade de produtos de hidratação é muito menor que a quantidade de produtos de hidratação na amostra contendo éter de celulose. Portanto, do ponto de vista dos produtos de hidratação, explica-se novamente que a adição de uma quantidade adequada de éter de celulose à argamassa pode de fato melhorar a retenção de água da pasta.

2.3 Tempo de configuração

O éter de celulose tem certo efeito retardador na argamassa, com aumento do teor de éter de celulose. O tempo de pega da argamassa é então prolongado. O efeito retardador do éter de celulose está diretamente relacionado às suas características estruturais. O éter de celulose possui uma estrutura de anel de glicose desidratada, que pode formar uma porta complexa molecular de açúcar e cálcio com íons de cálcio na solução de hidratação do cimento, reduzir a concentração de íons de cálcio no período de indução da hidratação do cimento, prevenir a formação e precipitação de Ca (OH) 2 e sal de cálcio cristais, de modo a retardar o processo de hidratação do cimento. O efeito retardador do éter de celulose na pasta de cimento depende principalmente do grau de substituição do alquil e tem pouca relação com o seu peso molecular. Quanto menor o grau de substituição do alquil, maior o teor de hidroxila e mais óbvio o efeito retardador. L. Semitz et al. acreditavam que as moléculas de éter de celulose eram adsorvidas principalmente em produtos de hidratação como C — S — H e Ca(OH)2, e raramente adsorvidas em minerais originais de clínquer. Combinado com a análise SEM do processo de hidratação do cimento, verifica-se que o éter de celulose tem certo efeito retardador, e quanto maior o teor de éter de celulose, mais óbvio é o efeito retardador da camada de filme complexo na hidratação inicial do cimento, portanto, o mais óbvio o efeito retardador.

2.4 Resistência à flexão e resistência à compressão

Geralmente, a resistência é um dos importantes índices de avaliação do efeito de cura das misturas de materiais cimentícios à base de cimento. Além do alto desempenho de fluidez, a argamassa autonivelante também deve ter uma certa resistência à compressão e à flexão. Neste estudo foram testadas a resistência à compressão e à flexão aos 7 e 28 dias de argamassa bruta misturada com éter de celulose.

Com o aumento do teor de éter de celulose, a resistência à compressão da argamassa e a resistência à flexão são reduzidas em diferentes amplitudes, o teor é pequeno, a influência na resistência não é óbvia, mas com o teor de mais de 0,02%, o crescimento da taxa de perda de resistência é mais óbvio , portanto, no uso do éter de celulose para melhorar a retenção de água da argamassa, mas também levar em consideração a mudança de resistência.

Causas do declínio da resistência à compressão e flexão da argamassa. Pode ser analisado a partir dos seguintes aspectos. Em primeiro lugar, o cimento de resistência precoce e de endurecimento rápido não foi utilizado no estudo. Quando a argamassa seca foi misturada com água, algumas partículas de pó de borracha de éter de celulose foram primeiro adsorvidas na superfície das partículas de cimento para formar uma película de látex, o que atrasou a hidratação do cimento e reduziu a resistência inicial da matriz da argamassa. Em segundo lugar, para simular o ambiente de trabalho de preparação da argamassa autonivelante no local, todos os corpos de prova do estudo não sofreram vibração no processo de preparação e moldagem, contando com nivelamento por peso próprio. Devido ao forte desempenho de retenção de água do éter de celulose na argamassa, um grande número de poros foi deixado na matriz após o endurecimento da argamassa. O aumento da porosidade na argamassa é também uma razão importante para a diminuição da resistência à compressão e à flexão da argamassa. Além disso, após a adição de éter de celulose à argamassa, o teor de polímero flexível nos poros da argamassa aumenta. Quando a matriz é prensada, é difícil que o polímero flexível desempenhe um papel de suporte rígido, o que também afeta até certo ponto o desempenho de resistência da matriz.

2.5 Força de ligação

O éter de celulose tem grande efeito nas propriedades de ligação da argamassa e é amplamente utilizado na pesquisa e preparação de argamassa autonivelante.

Quando o teor de éter de celulose está entre 0,02% e 0,10%, a resistência de união da argamassa é obviamente melhorada, e a resistência de união aos 28 dias é muito maior do que aos 7 dias. O éter de celulose forma um filme polimérico fechado entre as partículas de hidratação do cimento e o sistema de fase líquida, o que promove mais água no filme polimérico fora das partículas de cimento, o que favorece a hidratação completa do cimento, de modo a melhorar a resistência de ligação da pasta após o endurecimento. Ao mesmo tempo, a quantidade adequada de éter de celulose aumenta a plasticidade e flexibilidade da argamassa, reduz a rigidez da zona de transição entre a interface da argamassa e do substrato, reduz a tensão de deslizamento entre a interface e aumenta o efeito de ligação entre a argamassa e o substrato em um certo grau. Devido à presença de éter de celulose na pasta de cimento, uma zona de transição interfacial especial e uma camada interfacial são formadas entre as partículas de argamassa e os produtos de hidratação. Esta camada interfacial torna a zona de transição interfacial mais flexível e menos rígida, de modo que a argamassa tenha forte resistência de ligação.

3. Conclusão e Discussão

O éter de celulose pode melhorar a retenção de água da argamassa autonivelante. Com o aumento da quantidade de éter de celulose, a retenção de água da argamassa aumenta gradativamente, e a fluidez da argamassa e o tempo de pega são reduzidos até certo ponto. A retenção de água muito alta aumentará a porosidade da pasta endurecida, o que pode fazer com que a resistência à compressão e à flexão da argamassa endurecida tenha uma perda óbvia. No estudo, a concentração diminuiu significativamente quando a dosagem ficou entre 0,02% e 0,04%, e quanto maior a quantidade de éter de celulose, mais evidente é o efeito retardador. Portanto, ao utilizar o éter de celulose, também é necessário considerar de forma abrangente as propriedades mecânicas da argamassa autonivelante, a seleção razoável da dosagem e o efeito sinérgico entre ela e outros materiais químicos.

O uso de éter de celulose pode reduzir a resistência à compressão e à flexão da pasta de cimento e melhorar a resistência de ligação da argamassa. Análise dos motivos da mudança de resistência, causada principalmente pela mudança de microprodutos e estrutura, por um lado, partículas de pó de borracha de éter de celulose adsorvidas primeiro na superfície das partículas de cimento, a formação de filme de látex, retardam a hidratação de cimento, o que causará a perda de resistência inicial da pasta; Por outro lado, devido ao efeito formador de filme e ao efeito de retenção de água, favorece a hidratação completa do cimento e a melhoria da resistência de união. O autor acredita que esses dois tipos de alterações de resistência existem principalmente no limite do período de presa, e o avanço e atraso desse limite podem ser o ponto crítico que causa a magnitude dos dois tipos de resistência. Um estudo mais aprofundado e sistemático deste ponto crítico contribuirá para uma melhor regulação e análise do processo de hidratação do material cimentificado na lama. É útil ajustar a quantidade de éter de celulose e o tempo de cura de acordo com a demanda das propriedades mecânicas da argamassa, de forma a melhorar o desempenho da argamassa.