Efectul eterului de hidroxipropil metil celuloză asupra proprietăților mortarului de ciment pulverizat la mașină

Eterul de celuloză este un aditiv esențial în mortarul sablat la mașină. Au fost studiate efectele a patru vâscozități diferite ale hidroxipropilmetilcelulozei (HPMC) asupra reținerii apei, densității, conținutului de aer, proprietăților mecanice și distribuției mărimii porilor a mortarului sablat. Studiile au arătat că: HPMC poate îmbunătăți semnificativ performanța de retenție a apei a mortarului, iar rata de retenție a apei poate depăși 90% atunci când cantitatea de HPMC este de 0,15%. Cel mai evident; conținutul de aer al mortarului crește odată cu creșterea conținutului de HPMC: HPMC va reduce în mod evident proprietățile mecanice ale mortarului de ciment, dar rata de pliere a mortarului va crește; dimensiunea porilor mortarului va crește semnificativ după adăugarea HPMC, proporția de găuri dăunătoare și găuri dăunătoare multiple a crescut semnificativ.

Cuvinte cheie: mortar; hidroxipropil metilceluloză eter; retenție de apă; distribuția mărimii porilor

0. Cuvânt înainte

În ultimii ani, odată cu progresul continuu al industriei și îmbunătățirea tehnologiei, prin introducerea și îmbunătățirea mașinilor străine de stropit mortar, tehnologia de stropire mecanică și tencuială a fost foarte dezvoltată în țara noastră. Mortarul mecanic de pulverizare este diferit de mortarul obișnuit, care necesită o performanță ridicată de reținere a apei, o fluiditate adecvată și o anumită performanță anti-slăbire. De obicei, la mortar se adaugă eter de celuloză, dintre care eterul simplu de hidroxipropil metilceluloză (HPMC) este cel mai utilizat. Principalele funcții ale HPMC în mortar sunt: ​​capacitate excelentă de reținere a apei, îngroșare și vâscozificare și ajustare reologică. Cu toate acestea, deficiențele HPMC nu pot fi ignorate. HPMC are un efect de antrenare a aerului, care va provoca mai multe defecte interne și va reduce serios proprietățile mecanice ale mortarului. Această lucrare studiază influența HPMC asupra ratei de retenție a apei, densității, conținutului de aer și proprietăților mecanice ale mortarului din punct de vedere macroscopic și studiază influența HPMC asupra structurii porilor mortarului din punct de vedere microscopic.

1. Testare

1.1 Materii prime

Ciment: disponibil comercial P·cimentul O42.5, rezistențele sale la încovoiere și compresiune de 28d sunt de 6,9 ​​și respectiv 48,2 MPa; nisip: nisip fin de râu Chengde, 40-100 ochiuri; eter de celuloză: alcool hidroxipropilic produs de o companie din Hebei Eter de metil celuloză, pulbere albă, vâscozitate nominală 40, 100, 150, 200 Pa·S: Apă: apă curată de la robinet.

1.2 Metoda de testare

Conform JGJ/T 105-2011 „Regulamentul de construcție pentru pulverizare mecanică și tencuială”, consistența mortarului este de 80~120 mm, iar rata de retenție a apei este mai mare de 90%. În acest test, raportul var-nisip este setat la 1:5, consistența este controlată la (93±2)mm, iar eterul de celuloză este amestecat extern, iar doza acestuia este calculată în funcție de masa de ciment. Proprietățile de bază ale mortarului, cum ar fi densitatea umedă, conținutul de aer, rata de retenție a apei și consistența sunt testate cu referire la JGJ 70-2009 „Metode de testare pentru proprietățile de bază ale mortarului de construcții”, iar conținutul de aer este testat și calculat în conformitate cu metoda densitatii. Testele de pregătire, rezistență la încovoiere și compresiune ale probelor au fost efectuate cu referire la GB/T 17671-1999 „Metode de testare a rezistenței nisipului mortar de ciment (metoda ISO)”. Dimensiunea porilor a fost testată prin porozimetrie cu mercur. Modelul porosimetrului cu mercur a fost AUTOPORE 9500, iar domeniul de măsurare a fost de la 5,5 nm la 360μm. Au fost efectuate în total 4 seturi de teste. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (numerele sunt A, B, C, D).

2. Rezultate și analize

2.1 Efectul HPMC asupra ratei de retenție a apei a mortarului de ciment

Retenția de apă se referă la capacitatea mortarului de a reține apa. În mortarul pulverizat cu mașina, adăugarea de eter de celuloză poate menține eficient umiditatea, reduce rata de sângerare și poate îndeplini cerințele de hidratare suficientă a materialelor pe bază de ciment.

Din efectul HPMC asupra ratei de retenție a apei a mortarului, se poate observa că odată cu creșterea conținutului de HPMC, rata de retenție a apei a mortarului crește treptat. Curbele eterilor de celuloză cu vâscozități de 100, 150 și 200 Pa·sunt practic aceleași. Când conținutul este de 0,05% până la 0,15%, rata de retenție a apei crește liniar. Când conținutul este de 0,15%, rata de retenție a apei este mai mare de 93%.．După 20%, tendința de creștere a retenției de apă devine plată, indicând faptul că cantitatea de HPMC este aproape de saturație. Curba de influență a cantității de HPMC cu o vâscozitate de 40 Pa·s pe rata de retenție a apei este aproximativ o linie dreaptă. Când cantitatea este mai mare de 0,15%, rata de retenție a apei a mortarului este semnificativ mai mică decât cea a celorlalte trei tipuri de HPMC cu aceeași cantitate de vâscozitate. În general, se crede că mecanismul de reținere a apei al eterului de celuloză este: gruparea hidroxil de pe molecula de eter de celuloză și atomul de oxigen de pe legătura eterică se vor asocia cu molecula de apă pentru a forma o legătură de hidrogen, astfel încât apa liberă devine apă legată. , jucând astfel un efect bun de reținere a apei; De asemenea, se crede că interdifuzia dintre moleculele de apă și lanțurile moleculare de eter de celuloză permite moleculelor de apă să intre în interiorul lanțurilor macromoleculare de eter de celuloză și să fie supuse unor forțe puternice de legare, îmbunătățind astfel retenția de apă a suspensiei de ciment. Retenția excelentă a apei poate menține mortarul omogen, nu este ușor de separat și poate obține performanțe bune de amestecare, reducând în același timp uzura mecanică și mărind durata de viață a mașinii de pulverizare a mortarului.

2.2 Efectul HPMC asupra densității și conținutului de aer al mortarului de ciment

Din influența diferitelor vâscozități și dozări de HPMC asupra densității mortarului, se poate observa că atunci când doza de HPMC este de 0-0,20%, densitatea mortarului scade brusc odată cu creșterea dozei de HPMC, de la 2050 kg/m³ până la aproximativ 1650 kg/m³ , a scăzut cu aproximativ 20%; după ce conținutul de HPMC depășește 0,20%, scăderea densității tinde să fie plană. Comparând cele patru tipuri de HPMC cu vâscozități diferite, se poate observa că cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât densitatea mortarului este mai mică; curbele de densitate ale mortarelor cu vâscozități mixte de 150 și 200 Pa s HPMC practic se suprapun, indicând că pe măsură ce vâscozitatea HPMC continuă să crească, densitatea mortarului nu mai scade.

Din influența diferitelor vâscozități și dozări de HPMC asupra conținutului de aer al mortarului, se poate observa că modificarea conținutului de aer al mortarului este opusă celei a densității mortarului. Volumul de aer aproape crește în linie dreaptă; când conținutul de HPMC depășește 0,20%, conținutul de aer se modifică cu greu, indicând faptul că efectul de antrenare a aerului al mortarului este aproape de saturație. Efectul de antrenare a aerului al HPMC cu vâscozitate de 150 și 200 Pa·s este mai mare decât cea a HPMC cu vâscozitate de 40 și 100 Pa·s.

Efectul de antrenare a aerului al eterului de celuloză este determinat în principal de structura sa moleculară. Eterul de celuloză are atât grupări hidrofile (grupări hidroxil, eter), cât și grupări hidrofobe (grupe metil, inele de glucoză) și este un agent activ de suprafață. , are activitate de suprafață, având astfel un efect de antrenare a aerului. Pe de o parte, gazul introdus poate acționa ca un rulment cu bile în mortar, poate îmbunătăți performanța de lucru a mortarului, crește volumul și crește randamentul, ceea ce este benefic pentru producător. Dar, pe de altă parte, efectul de antrenare a aerului crește conținutul de aer al mortarului și porozitatea după întărire, rezultând creșterea porilor nocivi și reducând foarte mult proprietățile mecanice. Deși HPMC are un anumit efect de antrenare a aerului, nu poate înlocui agentul de antrenare a aerului. În plus, atunci când HPMC și agentul de antrenare a aerului sunt utilizate în același timp, agentul de antrenare a aerului poate eșua.

2.3 Efectul HPMC asupra proprietăților mecanice ale mortarului de ciment

Din rezistența la încovoiere 28d și rezistența la compresiune 28d, se poate observa că atunci când cantitatea de HPMC este de numai 0,05%, rezistența la încovoiere a mortarului scade semnificativ, ceea ce este cu aproximativ 25% mai mică decât cea a probei martor fără HPMC și rezistența la compresiune poate fi Atinge doar 65% din proba martor. 80%. Când conținutul de HPMC depășește 0,20%, gradul de scădere a rezistenței la încovoiere și a rezistenței la compresiune a mortarului nu este evident. Vâscozitatea HPMC are un efect redus asupra proprietăților mecanice ale mortarului. HPMC introduce o mulțime de bule de aer minuscule, iar efectul de antrenare a aerului asupra mortarului crește porozitatea internă și porii nocivi ai mortarului, rezultând o scădere semnificativă a rezistenței la compresiune și a rezistenței la încovoiere. Un alt motiv pentru scăderea rezistenței mortarului este efectul de reținere a apei al eterului de celuloză, care menține apa în mortarul întărit, iar raportul mare apă-liant duce la o scădere a rezistenței blocului de testare. Pentru mortarul de construcție mecanică, deși eterul de celuloză poate crește semnificativ rata de retenție a apei a mortarului și poate îmbunătăți lucrabilitatea acestuia, dacă cantitatea este prea mare, va afecta grav proprietățile mecanice ale mortarului, astfel încât relația dintre cele două ar trebui cântărită în mod rezonabil.

Din raportul de pliere de 28 de zile, se poate observa că odată cu creșterea conținutului de HPMC, raportul general de pliere al mortarului prezintă o tendință de creștere, care este practic o relație liniară. Acest lucru se datorează faptului că eterul de celuloză adăugat introduce un număr mare de bule de aer, provocând mai multe defecte în interiorul mortarului, având ca rezultat o scădere bruscă a rezistenței la compresiune a mortarului și, deși rezistența la încovoiere scade și ea într-o anumită măsură; dar eterul de celuloză poate îmbunătăți flexibilitatea mortarului și poate rezista Rezistența la pliere este favorabilă, ceea ce face ca rata de scădere să încetinească. Luând în considerare în mod cuprinzător, efectul combinat al celor două are ca rezultat o creștere a raportului de pliere.

2.4 Efectul HPMC asupra dimensiunii porilor mortarului

Curbele de distribuție a mărimii porilor din cele patru grupuri de probe A, B, C și D au fost măsurate prin porozimetrie cu intruziune de mercur.

În funcție de curba de distribuție a mărimii porilor, a datelor de distribuție a dimensiunii porilor și a diferiților parametri statistici ai probelor AD, HPMC are o mare influență asupra structurii porilor mortarului de ciment:

(1) După adăugarea HPMC, dimensiunea porilor mortarului de ciment crește semnificativ. Pe curba de distribuție a mărimii porilor, aria imaginii se deplasează spre dreapta, iar valoarea porilor corespunzătoare valorii de vârf devine mai mare. De asemenea, din datele statistice privind distribuția mărimii porilor și dimensiunea medie a porilor din rezultatele testelor diferiților parametri statistici, se poate observa că dimensiunea medie a porilor a mortarului de ciment după adăugarea HPMC este semnificativ mai mare decât cea a probei martor și în proba cu dozare de 0,3% Diafragma valorii este cu 2 ordine de mărime mai mare decât cea a probei martor.

(2) Wu Zhongwei și colab. a împărțit porii din beton în patru tipuri, care sunt pori inofensivi (≤20 nm), câțiva pori dăunători (20–100 nm), pori nocivi (100–200 nm) și mulți pori dăunători (≥200 nm). 200 nm). Din datele statistice despre distribuția mărimii porilor și rezultatele testelor diferiților parametri statistici, se poate observa că numărul de pori inofensivi sau pori mai puțin dăunători este redus semnificativ, iar numărul de pori dăunători sau pori mai dăunători este crescut după adăugarea HPMC. Porii inofensivi sau mai puțin dăunători ai probei fără HPMC sunt de aproximativ 49,4%, iar porii inofensivi sau mai puțin dăunători sunt reduse semnificativ după adăugarea HPMC. Luând ca exemplu doza de 0,1%, porii inofensivi sau mai puțin nocivi sunt redusi cu aproximativ 45%. , numărul de pori nocivi mai mare de 10μm a crescut de aproximativ 9 ori.

3) Diametrul median al porilor, diametrul mediu al porilor, volumul specific al porilor și suprafața specifică nu respectă o regulă de modificare foarte strictă odată cu creșterea conținutului de HPMC, care poate fi legată de dispersia mare a selecției probei în testul de injecție cu mercur. Dar, per ansamblu, diametrul median al porilor, diametrul mediu al porilor și volumul specific al porilor ale probei amestecate cu HPMC tind să crească în comparație cu proba martor, în timp ce suprafața specifică scade.

3. Concluzie

(1) Rata de retenție a apei a mortarului crește odată cu creșterea conținutului de HPMC. Curbele eterului de celuloză cu vâscozități de 100, 150 și 200 Pa·S sunt practic aceleași, iar rata de retenție a apei este mai mare de 93% când conținutul este de 0,15%. Când conținutul de 40 Pa·s eterul de celuloză este mai mare de 0,15%, rata de retenție a apei este mai mică decât cea a celorlalte trei tipuri de vâscozitate HPMC.

(2) Densitatea mortarului scade treptat odată cu creșterea conținutului de HPMC, iar conținutul este de 0,05%. Scăderea densității este cea mai evidentă la 0,20%, aproximativ 20%; când conținutul depășește 0,20%, densitatea se modifică cu greu; conținutul de aer al mortarului crește odată cu creșterea conținutului de HPMC.

(3) Creșterea conținutului de HPMC va reduce în mod evident proprietățile mecanice ale mortarului de ciment, dar raportul de pliere corespunzător al mortarului va crește, iar flexibilitatea mortarului va deveni mai bună.

(4) După adăugarea HPMC, dimensiunea porilor mortarului crește semnificativ, iar proporția de pori dăunători și pori multipli dăunători crește semnificativ. Proba cu 0,1% conținut de HPMC a redus cu aproximativ 45% în comparație cu proba martor cu pori nu sau mai puțin dăunători, iar numărul de pori mai dăunători mai mare de 10μm a crescut de aproximativ 9 ori.