Efeito do éter hidroxipropilmetilcelulose nas propriedades da argamassa de cimento pulverizada por máquina

O éter de celulose é um aditivo essencial em argamassas jateadas mecanicamente. Foram estudados os efeitos de quatro viscosidades diferentes de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) na retenção de água, densidade, teor de ar, propriedades mecânicas e distribuição de tamanho de poros de argamassa jateada mecanicamente. Estudos demonstraram que: HPMC pode melhorar significativamente o desempenho de retenção de água da argamassa, e a taxa de retenção de água pode exceder 90% quando a quantidade de HPMC é de 0,15%. O mais óbvio; o teor de ar da argamassa aumenta com o aumento do teor de HPMC: o HPMC obviamente reduzirá as propriedades mecânicas da argamassa de cimento, mas a taxa de dobramento da argamassa aumentará; o tamanho dos poros da argamassa aumentará significativamente após a adição de HPMC. A proporção de furos prejudiciais e múltiplos furos prejudiciais aumentou significativamente.

Palavras-chave: argamassa; éter de hidroxipropilmetilcelulose; retenção de água; distribuição do tamanho dos poros

0. Prefácio

Nos últimos anos, com o progresso contínuo da indústria e o aprimoramento da tecnologia, através da introdução e aprimoramento de máquinas de pulverização de argamassa estrangeiras, a tecnologia de pulverização mecânica e reboco tem se desenvolvido muito em nosso país. A argamassa de pulverização mecânica é diferente da argamassa comum, que requer alto desempenho de retenção de água, fluidez adequada e certo desempenho anti-flacidez. Normalmente, é adicionado éter de celulose à argamassa, dentre os quais o éter simples de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) é o mais utilizado. As principais funções do HPMC em argamassas são: excelente capacidade de retenção de água, espessamento e viscosificação e ajuste reológico. No entanto, as deficiências do HPMC não podem ser ignoradas. HPMC tem efeito incorporador de ar, o que causará mais defeitos internos e reduzirá seriamente as propriedades mecânicas da argamassa. Este artigo estuda a influência do HPMC na taxa de retenção de água, densidade, teor de ar e propriedades mecânicas da argamassa sob o aspecto macroscópico, e estuda a influência do HPMC na estrutura de poros da argamassa sob o aspecto microscópico.

1. Teste

1.1 Matérias-primas

Cimento: P comercialmente disponível·Cimento O42.5, suas resistências à flexão e compressão 28d são 6,9 e 48,2 MPa, respectivamente; areia: Areia fina de rio Chengde, malha 40-100; éter de celulose: álcool hidroxipropílico produzido por uma empresa em Hebei Éter metílico de celulose, pó branco, viscosidade nominal 40, 100, 150, 200 Pa·S: Água: água limpa da torneira.

1.2 Método de teste

De acordo com JGJ/T 105-2011 “Regulamentos de Construção para Pulverização Mecânica e Reboco”, a consistência da argamassa é de 80~120mm e a taxa de retenção de água é superior a 90%. Neste teste, a proporção cal-areia é fixada em 1:5, a consistência é controlada em (93±2)mm, sendo que o éter de celulose é misturado externamente e sua dosagem é calculada de acordo com a massa de cimento. As propriedades básicas da argamassa, como densidade úmida, teor de ar, taxa de retenção de água e consistência, são testadas com referência ao JGJ 70-2009 “Métodos de teste para propriedades básicas de argamassa de construção”, e o teor de ar é testado e calculado de acordo com o método de densidade. Os ensaios de preparação, resistência à flexão e compressão dos corpos de prova foram realizados com referência à GB/T 17671-1999 “Methods for Testing the Strength of Cement Mortar Sand (ISO Method)”. O tamanho dos poros foi testado por porosimetria de mercúrio. O modelo do porosímetro de mercúrio foi o AUTOPORE 9500, e a faixa de medição foi de 5,5 nm a 360μm. Foram realizados um total de 4 conjuntos de testes. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (os números são A, B, C, D).

2. Resultados e Análise

2.1 Efeito do HPMC na taxa de retenção de água da argamassa de cimento

A retenção de água refere-se à capacidade da argamassa de reter água. Na argamassa pulverizada à máquina, a adição de éter de celulose pode efetivamente manter a umidade, reduzir a taxa de sangramento e atender aos requisitos de hidratação suficiente de materiais à base de cimento.

A partir do efeito do HPMC na taxa de retenção de água da argamassa, pode-se observar que com o aumento do teor de HPMC, a taxa de retenção de água da argamassa aumenta gradativamente. As curvas dos éteres de celulose com viscosidades de 100, 150 e 200 Pa·s são basicamente os mesmos. Quando o conteúdo é de 0,05% a 0,15%, a taxa de retenção de água aumenta linearmente. Quando o conteúdo é de 0,15%, a taxa de retenção de água é superior a 93%.．Após 20%, a tendência crescente de retenção de água torna-se plana, indicando que a quantidade de HPMC está próxima da saturação. A curva de influência da quantidade de HPMC com viscosidade de 40 Pa·s na taxa de retenção de água é aproximadamente uma linha reta. Quando a quantidade é superior a 0,15%, a taxa de retenção de água da argamassa é significativamente inferior à dos outros três tipos de HPMC com a mesma quantidade de viscosidade. Acredita-se geralmente que o mecanismo de retenção de água do éter de celulose é: o grupo hidroxila na molécula de éter de celulose e o átomo de oxigênio na ligação éter se associarão à molécula de água para formar uma ligação de hidrogênio, de modo que a água livre se torne água ligada. , desempenhando assim um bom efeito de retenção de água; Acredita-se também que a interdifusão entre as moléculas de água e as cadeias moleculares do éter de celulose permite que as moléculas de água entrem no interior das cadeias macromoleculares do éter de celulose e sejam sujeitas a fortes forças de ligação, melhorando assim a retenção de água da pasta de cimento. A excelente retenção de água pode manter a argamassa homogênea, difícil de segregar e obter bom desempenho de mistura, ao mesmo tempo que reduz o desgaste mecânico e aumenta a vida útil da máquina de pulverização de argamassa.

2.2 O efeito do HPMC na densidade e no teor de ar da argamassa de cimento

Pela influência das diferentes viscosidades e dosagens de HPMC na densidade da argamassa, percebe-se que quando a dosagem de HPMC é de 0-0,20%, a densidade da argamassa diminui drasticamente com o aumento da dosagem de HPMC, de 2.050 kg/m³ para cerca de 1650kg/m³ , diminuiu cerca de 20%; após o teor de HPMC exceder 0,20%, a diminuição da densidade tende a ser plana. Comparando os quatro tipos de HPMC com diferentes viscosidades, verifica-se que quanto maior a viscosidade, menor a densidade da argamassa; as curvas de densidade das argamassas com viscosidades mistas de 150 e 200 Pa s HPMC basicamente se sobrepõem, indicando que à medida que a viscosidade do HPMC continua a aumentar, a densidade da argamassa não diminui mais.

Pela influência das diferentes viscosidades e dosagens de HPMC no teor de ar da argamassa, percebe-se que a variação do teor de ar da argamassa é oposta à da densidade da argamassa. O volume de ar aumenta quase em linha reta; quando o teor de HPMC ultrapassa 0,20%, o teor de ar quase não se altera, indicando que o efeito incorporador de ar da argamassa está próximo da saturação. O efeito de incorporação de ar do HPMC com viscosidade de 150 e 200 Pa·s é maior que o do HPMC com viscosidade de 40 e 100 Pa·s.

O efeito de incorporação de ar do éter de celulose é determinado principalmente pela sua estrutura molecular. O éter de celulose possui grupos hidrofílicos (grupos hidroxila, éter) e grupos hidrofóbicos (grupos metil, anéis de glicose) e é um surfactante. , tem atividade superficial, tendo assim um efeito de incorporação de ar. Por um lado, o gás introduzido pode atuar como rolamento de esferas na argamassa, melhorar o desempenho de trabalho da argamassa, aumentar o volume e aumentar o rendimento, o que é benéfico para o fabricante. Mas, por outro lado, o efeito incorporador de ar aumenta o teor de ar da argamassa e a porosidade após o endurecimento, resultando no aumento de poros nocivos e reduzindo bastante as propriedades mecânicas. Embora o HPMC tenha um certo efeito incorporador de ar, ele não pode substituir o agente incorporador de ar. Além disso, quando HPMC e agente incorporador de ar são usados ​​ao mesmo tempo, o agente incorporador de ar pode falhar.

2.3 Efeito do HPMC nas propriedades mecânicas da argamassa de cimento

A partir da resistência à flexão 28d e da resistência à compressão 28d, pode-se observar que quando a quantidade de HPMC é de apenas 0,05%, a resistência à flexão da argamassa diminui significativamente, o que é cerca de 25% menor que a da amostra em branco sem HPMC, e a resistência à compressão só pode atingir 65% da amostra em branco. 80%. Quando o teor de HPMC ultrapassa 0,20%, o grau de diminuição da resistência à flexão e à compressão da argamassa não é óbvio. A viscosidade do HPMC tem pouco efeito nas propriedades mecânicas da argamassa. HPMC introduz muitas pequenas bolhas de ar, e o efeito de incorporação de ar na argamassa aumenta a porosidade interna e os poros prejudiciais da argamassa, resultando em uma diminuição significativa na resistência à compressão e à flexão. Outra razão para a diminuição da resistência da argamassa é o efeito de retenção de água do éter de celulose, que mantém a água na argamassa endurecida, e a grande relação água-aglutinante leva à diminuição da resistência do bloco de teste. Para argamassas de construção mecânica, embora o éter de celulose possa aumentar significativamente a taxa de retenção de água da argamassa e melhorar a sua trabalhabilidade, se a quantidade for demasiado grande, afectará seriamente as propriedades mecânicas da argamassa, pelo que a relação entre os dois deve ser ponderada razoavelmente.

A partir da taxa de dobramento de 28 dias, percebe-se que com o aumento do teor de HPMC, a taxa de dobramento geral da argamassa apresenta uma tendência crescente, que é basicamente uma relação linear. Isto porque o éter de celulose adicionado introduz um grande número de bolhas de ar, causando mais defeitos no interior da argamassa, resultando numa diminuição acentuada da resistência à compressão da argamassa, e embora a resistência à flexão também diminua até certo ponto; mas o éter de celulose pode melhorar a flexibilidade da argamassa e resistir. A resistência à dobragem é favorável, o que faz com que a taxa de diminuição diminua. Considerando de forma abrangente, o efeito combinado dos dois resulta num aumento na taxa de dobramento.

2.4 Efeito do HPMC no tamanho dos poros da argamassa

As curvas de distribuição do tamanho dos poros dos quatro grupos de amostras A, B, C e D foram medidas por porosimetria por intrusão de mercúrio.

De acordo com a curva de distribuição do tamanho dos poros, os dados de distribuição do tamanho dos poros e vários parâmetros estatísticos das amostras AD, o HPMC tem uma grande influência na estrutura dos poros da argamassa de cimento:

(1) Após a adição de HPMC, o tamanho dos poros da argamassa de cimento aumenta significativamente. Na curva de distribuição do tamanho dos poros, a área da imagem se move para a direita e o valor dos poros correspondente ao valor do pico torna-se maior. Também a partir dos dados estatísticos da distribuição do tamanho dos poros e do tamanho médio dos poros nos resultados dos testes de vários parâmetros estatísticos, pode-se observar que o tamanho médio dos poros da argamassa de cimento após a adição de HPMC é significativamente maior do que o da amostra em branco, e na amostra com dosagem de 0,3% A abertura do valor é 2 ordens de grandeza maior que a da amostra em branco.

(2) Wu Zhongwei et al. dividiu os poros do concreto em quatro tipos, que são poros inofensivos (≤20 nm), poucos poros prejudiciais (20–100 nm), poros prejudiciais (100–200 nm) e muitos poros prejudiciais (≥200nm). 200nm). A partir dos dados estatísticos de distribuição do tamanho dos poros e dos resultados dos testes de vários parâmetros estatísticos, pode-se observar que o número de poros inofensivos ou poros menos prejudiciais é significativamente reduzido, e o número de poros prejudiciais ou poros mais prejudiciais aumenta após a adição de HPMC. Os poros inofensivos ou menos prejudiciais da amostra sem HPMC são cerca de 49,4%, e os poros inofensivos ou menos prejudiciais são significativamente reduzidos após a adição de HPMC. Tomando como exemplo a dosagem de 0,1%, os poros inofensivos ou menos prejudiciais são reduzidos em cerca de 45%. , o número de poros prejudiciais maiores que 10μm aumentou cerca de 9 vezes.

3) O diâmetro médio dos poros, o diâmetro médio dos poros, o volume específico dos poros e a área superficial específica não seguem uma regra de mudança muito rígida com o aumento do teor de HPMC, o que pode estar relacionado à grande dispersão da seleção da amostra no teste de injeção de mercúrio. Mas, no geral, o diâmetro médio dos poros, o diâmetro médio dos poros e o volume específico dos poros da amostra misturada com HPMC tendem a aumentar em comparação com a amostra em branco, enquanto a área superficial específica diminui.

3. Conclusão

(1) A taxa de retenção de água da argamassa aumenta com o aumento do teor de HPMC. As curvas do éter de celulose com viscosidades de 100, 150 e 200 Pa·S são basicamente iguais e a taxa de retenção de água é superior a 93% quando o teor é de 0,15%. Quando o conteúdo de 40 Pa·Se o éter de celulose for superior a 0,15%, a taxa de retenção de água é inferior à dos outros três tipos de HPMC de viscosidade.

(2) A densidade da argamassa diminui gradativamente com o aumento do teor de HPMC, e o teor é de 0,05%. A diminuição da densidade é mais óbvia em 0,20%, cerca de 20%; quando o teor ultrapassa 0,20%, a densidade quase não muda; o teor de ar da argamassa aumenta com o aumento do teor de HPMC.

(3) O aumento do teor de HPMC reduzirá obviamente as propriedades mecânicas da argamassa de cimento, mas a taxa de dobragem correspondente da argamassa aumentará e a flexibilidade da argamassa melhorará.

(4) Após a adição de HPMC, o tamanho dos poros da argamassa aumenta significativamente e a proporção de poros prejudiciais e múltiplos poros prejudiciais aumenta significativamente. A amostra com 0,1% de conteúdo de HPMC reduziu cerca de 45% em comparação com a amostra em branco sem ou com menos poros prejudiciais, e o número de poros mais prejudiciais maiores que 10μm aumentou cerca de 9 vezes.