Eter de celuloză pe mortarul de nisip de zgură

Folosind P·Cimentul de grad II 52,5 ca material cimentant și nisip de zgură de oțel ca agregat fin, nisipul de zgură de oțel cu fluiditate ridicată și rezistență ridicată este preparat prin adăugarea de aditivi chimici, cum ar fi reductorul de apă, pulbere de latex și mortar special antispumant și efectele a două diferite vâscozități (2000 mPa·s și 6000mPa·s) a eterului de hidroxipropil metilceluloză (HPMC) privind retenția sa de apă, fluiditatea și rezistența au fost studiate. Rezultatele arată că: (1) Atât HPMC2000, cât și HPMC6000 pot crește semnificativ rata de reținere a apei a mortarului proaspăt amestecat și pot îmbunătăți performanța de reținere a apei; (2) Când conținutul de eter de celuloză este scăzut, efectul asupra fluidității mortarului nu este evident. Când este crescut la 0,25% sau mai mult, are un anumit efect de deteriorare asupra fluidității mortarului, printre care efectul de deteriorare al HPMC6000 este mai evident; (3) adăugarea de eter de celuloză nu are un efect evident asupra rezistenței la compresiune de 28 de zile a mortarului, dar adăugarea de HPMC2000 timp nepotrivit, este evident nefavorabilă rezistenței la încovoiere de diferite vârste și, în același timp, reduce semnificativ rezistența la compresiune timpurie (3 zile și 7 zile) a mortarului; (4) Adăugarea de HPMC6000 are un anumit efect asupra rezistenței la încovoiere de diferite vârste, dar reducerea a fost semnificativ mai mică decât cea a HPMC2000. În această lucrare, se consideră că HPMC6000 trebuie selectat atunci când se prepară mortar special de nisip de zgură de oțel cu fluiditate ridicată, rată mare de reținere a apei și rezistență ridicată, iar doza nu trebuie să fie mai mare de 0,20%.

Cuvinte cheie:nisip de zgură de oțel; eter de celuloză; viscozitate; performanța de lucru; rezistenţă

introducere

Zgura de oțel este un produs secundar al producției de oțel. Odată cu dezvoltarea industriei siderurgice, descărcarea anuală de zgură de oțel a crescut cu aproximativ 100 de milioane de tone în ultimii ani, iar problema stocării din cauza eșecului utilizării în timp util a resurselor este foarte gravă. Prin urmare, utilizarea resurselor și eliminarea zgurii de oțel prin metode științifice și eficiente este o problemă care nu poate fi ignorată. Zgura de oțel are caracteristicile de înaltă densitate, textură dură și rezistență ridicată la compresiune și poate fi folosită ca înlocuitor pentru nisipul natural în mortar de ciment sau beton. Zgura de oțel are și o anumită reactivitate. Zgura de oțel este măcinată într-o anumită pulbere de finețe (pulbere de zgură de oțel). După ce a fost amestecat în beton, poate exercita un efect puzolanic, care ajută la creșterea rezistenței nămolului și la îmbunătățirea tranziției interfeței dintre agregatul de beton și nămol. zona, crescând astfel rezistența betonului. Cu toate acestea, trebuie acordată atenție faptului că zgura de oțel descărcată fără nicio măsură, oxidul de calciu liber intern, oxidul de magneziu liber și faza RO vor cauza o stabilitate slabă a volumului zgurii de oțel, ceea ce limitează în mare măsură utilizarea zgurii de oțel ca grosier și grosier. agregate fine. Aplicare în mortar de ciment sau beton. Wang Yuji și colab. a rezumat diferite procese de tratare a zgurii de oțel și a constatat că zgura de oțel tratată prin metoda de umplutură la cald are o stabilitate bună și poate elimina problema sa de expansiune în betonul de ciment, iar procesul de tratare a zgurii la cald a fost implementat de fapt în Uzina de fier și oțel nr. 3 din Shanghai pentru prima data. Pe lângă problema stabilității, agregatele de zgură de oțel au și caracteristicile porilor aspri, multi-unghiurilor și a unei cantități mici de produse de hidratare la suprafață. Atunci când sunt utilizate ca agregate pentru prepararea mortarului și betonului, performanța lor de lucru este adesea afectată. În prezent, sub premisa asigurării stabilității volumului, utilizarea zgurii de oțel ca agregat fin pentru prepararea mortarului special este o direcție importantă pentru utilizarea resurselor de zgură de oțel. Studiul a constatat că adăugarea de reductor de apă, pulbere de latex, eter de celuloză, agent de antrenare a aerului și agent antispumant la mortarul de nisip de zgură de oțel poate îmbunătăți performanța amestecului și performanța întărită a mortarului de nisip de zgură de oțel, după cum este necesar. Autorul a folosit măsurile de adăugare a pulberii de latex și a altor adaosuri pentru a pregăti mortar de reparație de înaltă rezistență, zgură de oțel, nisip. În producția și aplicarea mortarului, eterul de celuloză este cel mai comun amestec chimic. Cei mai des utilizați eteri de celuloză în mortar sunt hidroxipropil metil celuloză eterul (HPMC) și hidroxietil metil celuloză eterul (HEMC). ) Așteaptă. Eterul de celuloză poate îmbunătăți performanța de lucru a mortarului într-o mare măsură, cum ar fi oferind mortarului o retenție excelentă a apei prin îngroșare, dar adăugarea de eter de celuloză va afecta, de asemenea, fluiditatea, conținutul de aer, timpul de priză și întărirea mortarului. Diverse proprietăți.

Pentru a ghida mai bine dezvoltarea și aplicarea mortarului de nisip de zgură de oțel, pe baza lucrărilor anterioare de cercetare privind mortarul de nisip de zgură de oțel, această lucrare utilizează două tipuri de vâscozități (2000 mPa·s și 6000mPa·s) de hidroxipropil metil celuloză eter (HPMC) Efectuați cercetări experimentale privind influența mortarului de înaltă rezistență a zgurii de oțel nisip asupra performanței de lucru (fluiditate și reținere a apei) și a rezistenței la compresiune și la încovoiere.

1. Partea experimentală

1.1 Materii prime

Ciment: Onoda P·II 52,5 ciment.

Nisip de zgură de oțel: Zgura de oțel de transformare produsă de Shanghai Baosteel este prelucrată prin proces de umplere la cald, cu o densitate în vrac de 1910 kg/m³, aparținând nisipului mediu, și un modul de finețe de 2,3.

Reductor de apă: reductor de apă policarboxilat (PC) produs de Shanghai Gaotie Chemical Co., Ltd., sub formă de pulbere.

Pulbere de latex: Model 5010N furnizat de Wacker Chemicals (China) Co., Ltd.

Antispumant: produs cod P803 furnizat de German Mingling Chemical Group, pulbere, densitate 340kg/m³, scară de gri 34% (800°C), valoarea pH-ului 7,2 (20°C DIN ISO 976, 1% IN DIST, apă).

Eter de celuloză: eter de hidroxipropil metilceluloză furnizat deKima Chemical Co., Ltd., cel cu vâscozitatea de 2000mPa·s este desemnat HPMC2000, iar cel cu o vâscozitate de 6000mPa·s este desemnat HPMC6000.

Apa de amestecare: apa de la robinet.

1.2 Raportul experimental

Raportul ciment-nisip al mortarului de oțel zgură-nisip preparat în stadiul incipient al testului a fost de 1:3 (raportul de masă), raportul apă-ciment a fost de 0,50 (raportul de masă), iar doza de superplastifiant policarboxilat a fost de 0,25% (procentul de masă de ciment, același de mai jos.), conținutul de pulbere de latex este de 2,0%, iar conținutul de antispumant este de 0,08%. Pentru experimente comparative, dozele celor doi eteri de celuloză HPMC2000 și HPMC6000 au fost de 0,15%, 0,20%, 0,25% și, respectiv, 0,30%.

1.3 Metoda de testare

Metoda de testare a fluidității mortarului: pregătiți mortarul conform GB/T 17671-1999 „Testul de rezistență a mortarului de ciment (Metoda ISO)”, utilizați matrița de testare din GB/T2419-2005 „Metoda de testare a fluidității mortarului de ciment” și amestecați Turnați mortarul bun în matrița de testare rapid, ștergeți excesul de mortar cu o racletă, ridicați matrița de testare vertical în sus și, când mortarul nu mai curge, măsurați diametrul maxim al zonei de împrăștiere a mortarului și diametrul în direcția verticală și luați valoarea medie, rezultatul este precis la 5 mm.

Testarea ratei de retenție a apei a mortarului se efectuează conform metodei specificate în JGJ/T 70-2009 „Metode de testare pentru proprietățile de bază ale mortarului de construcție”.

Testul de rezistență la compresiune și rezistență la încovoiere a mortarului se efectuează conform metodei specificate în GB/T 17671-1999, iar vârsta de testare este de 3 zile, 7 zile și, respectiv, 28 de zile.

2. Rezultate și discuții

2.1 Efectul eterului de celuloză asupra performanței de lucru a mortarului de nisip de zgură de oțel

Din efectul conținutului diferit de eter de celuloză asupra retenției de apă a mortarului de nisip de zgură de oțel, se poate observa că adăugarea de HPMC2000 sau HPMC6000 poate îmbunătăți semnificativ retenția de apă a mortarului proaspăt amestecat. Odată cu creșterea conținutului de eter de celuloză, rata de retenție a apei a mortarului a crescut foarte mult și apoi a rămas stabilă. Dintre acestea, când conținutul de eter de celuloză este de numai 0,15%, rata de retenție a apei a mortarului este crescută cu aproape 10% față de cea fără adaos, ajungând la 96%; când conținutul crește la 0,30%, rata de retenție a apei a mortarului este de până la 98,5%. Se poate observa că adăugarea de eter de celuloză poate îmbunătăți semnificativ retenția de apă a mortarului.

Din influența diferitelor doze de eter de celuloză asupra fluidității mortarului de nisip de zgură de oțel, se poate observa că atunci când doza de eter de celuloză este de 0,15% și 0,20%, nu are un efect evident asupra fluidității mortarului; când doza crește la 0,25% sau mai mult, are un impact mai mare asupra fluidității, dar fluiditatea poate fi încă menținută la 260 mm și peste; când cei doi eteri de celuloză sunt în aceeași cantitate, în comparație cu HPMC2000, impactul negativ al HPMC6000 asupra fluidității mortarului este mai evident.

Eterul de hidroxipropil metil celuloză este un polimer neionic cu o bună reținere a apei și, într-un anumit interval, cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât reținerea apei este mai bună și efectul de îngroșare este mai evident. Motivul este că gruparea hidroxil de pe lanțul său molecular și atomul de oxigen de pe legătura eterică pot forma legături de hidrogen cu moleculele de apă, transformând apa liberă în apă legată. Prin urmare, la aceeași doză, HPMC6000 poate crește vâscozitatea mortarului mai mult decât HPMC2000, poate reduce fluiditatea mortarului și poate crește rata de retenție a apei mai evident. Documentul 10 explică fenomenul de mai sus prin formarea unei soluții vâscoelastice după dizolvarea eterului de celuloză în apă și caracterizarea proprietăților de curgere prin deformare. Se poate deduce că mortarul de zgură de oțel preparat în această lucrare are o fluiditate mare, care poate ajunge la 295 mm fără amestecare, iar deformarea sa este relativ mare. Când se adaugă eter de celuloză, suspensia va suferi un flux vâscos, iar capacitatea sa de a restabili forma este mică, deci duce la o scădere a mobilității.

2.2 Efectul eterului de celuloză asupra rezistenței mortarului de nisip de zgură de oțel

Adăugarea de eter de celuloză nu numai că afectează performanța de lucru a mortarului de nisip de zgură de oțel, dar îi afectează și proprietățile mecanice.

Din efectul diferitelor doze de eter de celuloză asupra rezistenței la compresiune a mortarului de nisip de zgură de oțel, se poate observa că, după adăugarea HPMC2000 și HPMC6000, rezistența la compresiune a mortarului la fiecare doză crește odată cu vârsta. Adăugarea de HPMC2000 nu are un efect evident asupra rezistenței la compresiune de 28 de zile a mortarului, iar fluctuația rezistenței nu este mare; în timp ce HPMC2000 are un efect mai mare asupra rezistenței timpurii (3 zile și 7 zile), prezentând o tendință de scădere evidentă, deși doza crește la 0,25% și Mai sus, rezistența la compresiune timpurie a crescut ușor, dar totuși mai mică decât cea fără adăugând. Când conținutul de HPMC6000 este mai mic de 0,20%, impactul asupra rezistenței la compresiune de 7 și 28 de zile nu este evident, iar rezistența la compresiune de 3 zile scade lent. Când conținutul de HPMC6000 a crescut la 0,25% și mai mult, puterea de 28 de zile a crescut într-o anumită măsură și apoi a scăzut; puterea de 7 zile a scăzut și apoi a rămas stabilă; puterea de 3 zile a scăzut într-o manieră stabilă. Prin urmare, se poate considera că eterii de celuloză cu două vâscozități de HPMC2000 și HPMC6000 nu au un efect evident de deteriorare asupra rezistenței la compresiune de 28 de zile a mortarului, dar adăugarea de HPMC2000 are un efect negativ mai evident asupra rezistenței timpurii a mortarului.

HPMC2000 are diferite grade de deteriorare a rezistenței la încovoiere a mortarului, indiferent de stadiul inițial (3 zile și 7 zile) sau cel târziu (28 de zile). Adăugarea de HPMC6000 are, de asemenea, un anumit grad de impact negativ asupra rezistenței la încovoiere a mortarului, dar gradul de impact este mai mic decât cel al HPMC2000.

Pe lângă funcția de reținere a apei și de îngroșare, eterul de celuloză întârzie și procesul de hidratare al cimentului. Se datorează în principal adsorbției moleculelor de eter de celuloză pe produsele de hidratare a cimentului, cum ar fi gelul hidrat de silicat de calciu și Ca(OH)2, pentru a forma un strat de acoperire; în plus, vâscozitatea soluției de pori crește, iar eterul de celuloză împiedică Migrarea Ca2+ și SO42- în soluția de pori întârzie procesul de hidratare. Prin urmare, rezistența timpurie (3 zile și 7 zile) a mortarului amestecat cu HPMC a fost redusă.

Adăugarea eterului de celuloză la mortar va forma un număr mare de bule mari cu un diametru de 0,5-3 mm datorită efectului de antrenare a aerului al eterului de celuloză, iar structura membranei eterului de celuloză este adsorbită pe suprafața acestor bule, care la un într-o anumită măsură joacă un rol în stabilizarea bulelor. rol, slăbind astfel efectul antispumantului în mortar. Deși bulele de aer formate sunt ca rulmenții cu bile în mortarul proaspăt amestecat, ceea ce îmbunătățește lucrabilitatea, odată ce mortarul este solidificat și întărit, majoritatea bulelor de aer rămân în mortar pentru a forma pori independenți, ceea ce reduce densitatea aparentă a mortarului. . Rezistența la compresiune și rezistența la încovoiere scad în consecință.

Se poate observa că la prepararea mortarului special de nisip de zgură de oțel cu fluiditate ridicată, rată mare de reținere a apei și rezistență ridicată, se recomandă utilizarea HPMC6000, iar doza nu trebuie să fie mai mare de 0,20%.

în concluzie

Prin experimente au fost studiate efectele a două vâscozități de eteri de celuloză (HPMC200 și HPMC6000) asupra reținerii apei, fluidității, rezistenței la compresiune și la încovoiere a mortarului de nisip de zgură de oțel și a fost analizat mecanismul de acțiune al eterului de celuloză în mortar de nisip de zgură de oțel. Următoarele concluzii:

(1) Indiferent de adăugarea HPMC2000 sau HPMC6000, rata de retenție a apei a mortarului de nisip de zgură de oțel proaspăt amestecat poate fi îmbunătățită semnificativ, iar performanța sa de retenție a apei poate fi îmbunătățită.

(2) Când doza este mai mică de 0,20%, efectul adăugării de HPMC2000 și HPMC6000 asupra fluidității mortarului de nisip de zgură de oțel nu este evident. Când conținutul crește la 0,25% și mai mult, HPMC2000 și HPMC6000 au un anumit impact negativ asupra fluidității mortarului de nisip din zgură de oțel, iar impactul negativ al HPMC6000 este mai evident.

(3) Adăugarea de HPMC2000 și HPMC6000 nu are un efect evident asupra rezistenței la compresiune de 28 de zile a mortarului de nisip din zgură de oțel, dar HPMC2000 are un efect negativ mai mare asupra rezistenței la compresiune timpurie a mortarului, iar rezistența la încovoiere este, de asemenea, evident nefavorabilă. Adăugarea de HPMC6000 are un anumit efect negativ asupra rezistenței la încovoiere a mortarului de zgură-nisip de oțel la toate vârstele, dar gradul de efect este semnificativ mai mic decât cel al HPMC2000.