Влияние эфира гидроксипропилметилцеллюлозы на свойства цементного раствора, наносимого машинным способом

Эфир целлюлозы является важной добавкой в ​​растворах, обрабатываемых машинным способом. Было изучено влияние четырех различных вязкостей гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ) на водоудержание, плотность, содержание воздуха, механические свойства и распределение пор по размерам раствора, подвергнутого машинной пескоструйной обработке. Исследования показали, что: ГПМЦ может значительно улучшить характеристики удержания воды раствором, а степень удержания воды может превышать 90%, когда количество ГПМЦ составляет 0,15%. Самый очевидный; содержание воздуха в растворе увеличивается с увеличением содержания ГПМЦ: ГПМЦ, очевидно, снизит механические свойства цементного раствора, но коэффициент складывания раствора увеличится; Размер пор раствора значительно увеличится после добавления HPMC. Доля вредных отверстий и множественных вредных отверстий значительно увеличится.

Ключевые слова: раствор; эфир гидроксипропилметилцеллюлозы; задержка воды; распределение пор по размерам

0. Предисловие

В последние годы в связи с непрерывным прогрессом промышленности и совершенствованием технологии, за счет внедрения и совершенствования зарубежных растворонабрызгивателей, в нашей стране получила большое развитие технология механического напыления и штукатурки. Раствор для механического распыления отличается от обычного раствора, для которого необходимы высокие водоудерживающие свойства, подходящая текучесть и определенные характеристики предотвращения провисания. Обычно в раствор добавляют эфир целлюлозы, среди которого наиболее широко используется простой эфир гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ). Основными функциями ГПМЦ в строительном растворе являются: превосходная водоудерживающая способность, загущение, загущение и реологическая корректировка. Однако нельзя игнорировать недостатки HPMC. ГПМЦ обладает воздухововлекающим эффектом, что приводит к увеличению количества внутренних дефектов и серьезному снижению механических свойств строительного раствора. В данной статье изучается влияние ГПМЦ на скорость удержания воды, плотность, содержание воздуха и механические свойства строительного раствора с макроскопической точки зрения, а также изучается влияние ГПМЦ на пористую структуру строительного раствора с микроскопической точки зрения.

1. Тест

1.1 Сырье

Цемент: коммерчески доступный P·Цемент О42,5, его прочность на изгиб и сжатие 28d составляет 6,9 и 48,2 МПа соответственно; песок: мелкий речной песок Чэндэ, 40-100 меш; эфир целлюлозы: гидроксипропиловый спирт производства компании в Хэбэе. Эфир метилцеллюлозы, белый порошок, номинальная вязкость 40, 100, 150, 200 Па.·Р: Вода: чистая водопроводная вода.

1.2 Метод испытания

Согласно JGJ/T 105-2011 «Строительные правила для механического напыления и штукатурки», консистенция раствора составляет 80–120 мм, а степень удержания воды превышает 90%. В этом тесте соотношение извести и песка устанавливают 1:5, консистенцию контролируют (93±2) мм, а эфир целлюлозы примешивается снаружи, и его дозировка рассчитывается в зависимости от массы цемента. Основные свойства строительного раствора, такие как плотность во влажном состоянии, содержание воздуха, степень удержания воды и консистенция, проверяются в соответствии со стандартом JGJ 70-2009 «Методы испытаний основных свойств строительного раствора», а содержание воздуха проверяется и рассчитывается в соответствии с Плотностный метод. Подготовка, испытания образцов на изгиб и сжатие проводились в соответствии с GB/T 17671-1999 «Методы испытания прочности песка из цементного раствора (метод ISO)». Размер пор проверяли методом ртутной порометрии. Модель ртутного порозиметра AUTOPORE 9500, диапазон измерений от 5,5 нм до 360°.μм. Всего было проведено 4 серии испытаний. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (цифры A, B, C, D).

2. Результаты и анализ

2.1 Влияние ГПМЦ на водоудерживающую способность цементного раствора

Водоудержание означает способность раствора удерживать воду. Добавление эфира целлюлозы в раствор, наносимый машинным способом, может эффективно поддерживать влажность, снижать скорость кровотечения и отвечать требованиям достаточной гидратации материалов на основе цемента.

Из влияния ГПМЦ на степень удержания воды раствором можно видеть, что с увеличением содержания ГПМЦ степень удержания воды раствором постепенно увеличивается. Кривые эфиров целлюлозы вязкостями 100, 150 и 200 Па·в принципе одинаковы. Когда содержание составляет от 0,05% до 0,15%, степень удержания воды увеличивается линейно. Когда содержание составляет 0,15%, степень удержания воды превышает 93%.．После 20% тенденция увеличения удержания воды становится плоской, что указывает на то, что количество ГПМЦ близко к насыщению. Кривая влияния количества ГПМЦ с вязкостью 40 Па·s на скорость удержания воды примерно равна прямой линии. Когда это количество превышает 0,15%, степень удержания воды раствором значительно ниже, чем у других трех видов ГПМЦ с той же вязкостью. Обычно считается, что механизм удержания воды в эфире целлюлозы заключается в следующем: гидроксильная группа в молекуле эфира целлюлозы и атом кислорода в эфирной связи связываются с молекулой воды с образованием водородной связи, так что свободная вода становится связанной водой. , тем самым обеспечивая хороший эффект удержания воды; Также считается, что взаимная диффузия между молекулами воды и молекулярными цепями эфира целлюлозы позволяет молекулам воды проникать внутрь макромолекулярных цепей эфира целлюлозы и подвергаться сильным связующим силам, тем самым улучшая удержание воды в цементном растворе. Превосходное удержание воды позволяет сохранить раствор однородным, его нелегко расслаивать, а также добиться хороших характеристик смешивания, одновременно уменьшая механический износ и увеличивая срок службы машины для распыления раствора.

2.2 Влияние ГПМЦ на плотность и воздухосодержание цементного раствора

Из влияния различных вязкостей и дозировок ГПМЦ на плотность раствора видно, что при дозировке ГПМЦ 0-0,20% плотность раствора резко снижается с увеличением дозировки ГПМЦ, от 2050 кг/м.³ примерно до 1650 кг/м³ , снизилось примерно на 20%; после того, как содержание ГПМЦ превышает 0,20%, снижение плотности имеет тенденцию быть равномерным. Сравнивая четыре вида ГПМЦ с разной вязкостью, можно увидеть, что чем выше вязкость, тем ниже плотность строительного раствора; Кривые плотности строительных растворов со смешанной вязкостью ГПМЦ 150 и 200 Па с в основном перекрываются, указывая на то, что по мере того, как вязкость ГПМЦ продолжает увеличиваться, плотность строительного раствора больше не уменьшается.

Из влияния различных вязкостей и дозировок ГПМЦ на содержание воздуха в растворе видно, что изменение содержания воздуха в растворе противоположно изменению плотности раствора. Объем воздуха поднимается практически по прямой линии; когда содержание ГПМЦ превышает 0,20%, содержание воздуха практически не меняется, что указывает на то, что воздухововлекающее действие строительного раствора близко к насыщению. Воздухововлекающее действие ГПМЦ вязкостью 150 и 200 Па·s больше, чем у ГПМЦ вязкостью 40 и 100 Па.·s.

Воздухововлекающее действие эфира целлюлозы определяется главным образом его молекулярным строением. Эфир целлюлозы имеет как гидрофильные группы (гидроксильные, эфирные группы), так и гидрофобные группы (метильные группы, глюкозные кольца) и является поверхностно-активным веществом. , обладает поверхностной активностью, таким образом оказывая воздухововлекающее действие. С одной стороны, введенный газ может выполнять роль шарикоподшипника в растворе, улучшать рабочие характеристики раствора, увеличивать объем, увеличивать выходную мощность, что выгодно производителю. Но с другой стороны, воздухововлекающий эффект увеличивает содержание воздуха в растворе и пористость после затвердевания, что приводит к увеличению вредных пор и значительному снижению механических свойств. Хотя ГПМЦ обладает определенным воздухововлекающим действием, он не может заменить воздухововлекающий агент. Кроме того, когда ГПМЦ и воздухововлекающий агент используются одновременно, воздухововлекающий агент может выйти из строя.

2.3 Влияние ГПМЦ на механические свойства цементного раствора

Из показателей прочности на изгиб 28d и прочности на сжатие 28d видно, что при содержании ГПМЦ всего 0,05% прочность раствора на изгиб при изгибе значительно снижается, что примерно на 25% ниже, чем у контрольного образца без ГПМЦ, и прочность на сжатие может достигать только 65% от пустой пробы. 80%. Когда содержание ГПМЦ превышает 0,20%, степень снижения прочности раствора на изгиб и сжатие не очевидна. Вязкость ГПМЦ мало влияет на механические свойства строительного раствора. HPMC вводит множество крошечных пузырьков воздуха, а воздухововлекающее воздействие на раствор увеличивает внутреннюю пористость и вредные поры раствора, что приводит к значительному снижению прочности на сжатие и изгиб. Другой причиной снижения прочности раствора является водоудерживающее действие эфира целлюлозы, который удерживает воду в затвердевшем растворе, а большое соотношение вода-связующее приводит к снижению прочности образца. Для механического строительного раствора, хотя эфир целлюлозы может значительно увеличить степень удержания воды в растворе и улучшить его удобоукладываемость, если его количество слишком велико, это серьезно повлияет на механические свойства раствора, поэтому соотношение между ними следует разумно взвесить.

Из коэффициента складывания за 28 дней видно, что с увеличением содержания ГПМЦ общий коэффициент складывания раствора демонстрирует тенденцию к увеличению, что в основном представляет собой линейную зависимость. Это происходит потому, что добавленный эфир целлюлозы вводит большое количество пузырьков воздуха, вызывая больше дефектов внутри раствора, что приводит к резкому снижению прочности раствора на сжатие, хотя в определенной степени снижается и прочность на изгиб; но эфир целлюлозы может улучшить гибкость раствора и сопротивляться. Прочность при складывании благоприятна, что замедляет скорость уменьшения. Если рассматривать их комплексно, то совокупный эффект этих двух факторов приводит к увеличению коэффициента складывания.

2.4 Влияние ГПМЦ на размер пор раствора

Кривые распределения пор по размерам четырех групп образцов A, B, C и D были измерены методом интрузивной порометрии ртути.

Согласно кривой распределения пор по размерам, данным распределения пор по размерам и различным статистическим параметрам образцов АД, ГПМЦ оказывает большое влияние на пористую структуру цементного раствора:

(1) После добавления ГПМЦ размер пор цементного раствора значительно увеличивается. На кривой распределения пор по размерам область изображения смещается вправо, а значение пор, соответствующее пиковому значению, становится больше. Также из статистических данных распределения пор по размерам и среднего размера пор в результатах испытаний различных статистических параметров видно, что средний размер пор цементного раствора после добавления ГПМЦ значительно больше, чем у контрольного образца, и в образце с дозировкой 0,3% значение апертуры на 2 порядка выше, чем в холостом образце.

(2) У Чжунвэй и др. разделил поры в бетоне на четыре типа, которые являются безвредными порами (≤20 нм), мало вредных пор (20–100 нм), вредные поры (100–200 нм) и множество вредных пор (≥200 нм). 200 нм). Из статистических данных распределения пор по размерам и результатов испытаний различных статистических параметров видно, что количество безвредных или менее вредных пор значительно уменьшается, а количество вредных или более вредных пор увеличивается после добавления ГПМЦ. Безвредные или менее вредные поры образца без ГПМЦ составляют около 49,4%, а безвредные или менее вредные поры значительно уменьшаются после добавления ГПМЦ. Если взять в качестве примера дозировку 0,1%, безвредные или менее вредные поры уменьшаются примерно на 45%. , количество вредных пор более 10μм увеличилось примерно в 9 раз.

3) Средний диаметр пор, средний диаметр пор, удельный объем пор и удельная площадь поверхности не подчиняются очень строгому правилу изменения с увеличением содержания ГПМЦ, что может быть связано с большим разбросом отбора проб при испытании нагнетанием ртути. Но в целом медианный диаметр пор, средний диаметр пор и удельный объем пор образца, смешанного с ГПМЦ, имеют тенденцию к увеличению по сравнению с контрольным образцом, а удельная площадь поверхности уменьшается.

3. Заключение

(1) Скорость удержания воды раствором увеличивается с увеличением содержания ГПМЦ. Кривые эфира целлюлозы с вязкостями 100, 150 и 200 Па·S в основном одинаковы, а степень удержания воды превышает 93% при содержании 0,15%. При содержании 40 Па·Содержание эфира целлюлозы превышает 0,15%, степень удержания воды ниже, чем у других трех видов вязкости HPMC.

(2) Плотность строительного раствора постепенно снижается с увеличением содержания ГПМЦ и составляет 0,05%. Уменьшение плотности наиболее очевидно на 0,20%, около 20%; когда содержание превышает 0,20%, плотность практически не меняется; Содержание воздуха в строительном растворе увеличивается с увеличением содержания ГПМЦ.

(3) Увеличение содержания ГПМЦ, очевидно, снизит механические свойства цементного раствора, но соответствующий коэффициент складывания раствора увеличится, и гибкость раствора станет лучше.

(4) После добавления ГПМЦ размер пор раствора значительно увеличивается, а доля вредных пор и множественных вредных пор значительно увеличивается. Образец с содержанием ГПМЦ 0,1% уменьшился примерно на 45% по сравнению с контрольным образцом с отсутствием или меньшим количеством вредных пор и количеством более вредных пор более 10.μм увеличилось примерно в 9 раз.