Vplyv éteru hydroxypropylmetylcelulózy na vlastnosti strojom striekanej cementovej malty

Éter celulózy je nevyhnutnou prísadou do strojovo otryskanej malty. Študovali sa účinky štyroch rôznych viskozít hydroxypropylmetylcelulózy (HPMC) na zadržiavanie vody, hustotu, obsah vzduchu, mechanické vlastnosti a distribúciu veľkosti pórov strojovo otryskanej malty. Štúdie ukázali, že: HPMC môže výrazne zlepšiť schopnosť malty zadržiavať vodu a miera zadržiavania vody môže presiahnuť 90 %, ak je množstvo HPMC 0,15 %. Najzrejmejšie; obsah vzduchu v malte sa zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom HPMC: HPMC samozrejme zníži mechanické vlastnosti cementovej malty, ale zvýši sa pomer skladania malty; veľkosť pórov malty sa po pridaní HPMC výrazne zväčší. Výrazne sa zvýšil podiel škodlivých dier a viacerých škodlivých dier.

kľúčové slová: malta; éter hydroxypropylmetylcelulózy; zadržiavanie vody; distribúcia veľkosti pórov

0. Predslov

V posledných rokoch, s neustálym pokrokom priemyslu a zlepšovaním technológie, zavádzaním a zdokonaľovaním zahraničných strojov na striekanie malty, sa v našej krajine značne rozvinula technológia mechanického striekania a omietania. Mechanická malta na striekanie sa líši od bežnej malty, ktorá si vyžaduje vysokú schopnosť zadržiavať vodu, vhodnú tekutosť a určitý výkon proti stekaniu. Do malty sa zvyčajne pridáva éter celulózy, z ktorých sa najčastejšie používa obyčajný éter hydroxypropylmetylcelulózy (HPMC). Hlavné funkcie HPMC v malte sú: vynikajúca schopnosť zadržiavať vodu, zahusťovanie a viskozita a reologická úprava. Nedostatky HPMC však nemožno ignorovať. HPMC má vzduchový efekt, ktorý spôsobí viac vnútorných defektov a vážne zníži mechanické vlastnosti malty. Táto práca študuje vplyv HPMC na rýchlosť retencie vody, hustotu, obsah vzduchu a mechanické vlastnosti malty z makroskopického hľadiska a študuje vplyv HPMC na štruktúru pórov malty z mikroskopického hľadiska.

1. Test

1.1 Suroviny

Cement: komerčne dostupný P·cement O42,5, jeho 28d pevnosť v ohybe a tlaku je 6,9 ​​a 48,2 MPa; piesok: jemný riečny piesok Chengde, 40-100 mesh; éter celulózy: hydroxypropylalkohol vyrobený spoločnosťou v Hebei éter metylcelulózy, biely prášok, nominálna viskozita 40, 100, 150, 200 Pa·S: Voda: čistá voda z vodovodu.

1.2 Skúšobná metóda

Podľa JGJ/T 105-2011 „Stavebné predpisy pre mechanické striekanie a omietanie“ je konzistencia malty 80 ~ 120 mm a miera zadržiavania vody je väčšia ako 90 %. V tomto teste je pomer vápenca a piesku nastavený na 1:5, konzistencia je kontrolovaná na (93±2) mm a éter celulózy sa externe primieša a jeho dávka sa vypočíta podľa hmotnosti cementu. Základné vlastnosti malty, ako je hustota za mokra, obsah vzduchu, miera zadržiavania vody a konzistencia sa testujú podľa JGJ 70-2009 „Skúšobné metódy základných vlastností stavebnej malty“ a obsah vzduchu sa testuje a vypočítava podľa hustotná metóda. Príprava vzoriek, skúšky pevnosti v ohybe a tlaku boli vykonané s odkazom na GB/T 17671-1999 „Metódy na testovanie pevnosti piesku z cementovej malty (metóda ISO)“. Veľkosť pórov bola testovaná ortuťovou porozimetriou. Model ortuťového porozimetra bol AUTOPORE 9500 a merací rozsah bol 5,5 nm až 360μm. Celkovo sa vykonali 4 sady testov. 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (čísla sú A, B, C, D).

2. Výsledky a analýza

2.1 Vplyv HPMC na rýchlosť retencie vody v cementovej malte

Zadržiavanie vody sa vzťahuje na schopnosť malty zadržiavať vodu. V strojovo striekanej malte môže pridanie éteru celulózy účinne udržiavať vlhkosť, znižovať rýchlosť krvácania a spĺňať požiadavky na dostatočnú hydratáciu materiálov na báze cementu.

Z vplyvu HPMC na rýchlosť retencie vody v malte je možné vidieť, že so zvyšovaním obsahu HPMC sa rýchlosť retencie vody v malte postupne zvyšuje. Krivky éterov celulózy s viskozitami 100, 150 a 200 Pa·s sú v podstate rovnaké. Keď je obsah 0,05 % až 0,15 %, miera retencie vody sa lineárne zvyšuje. Keď je obsah 0,15 %, miera retencie vody je väčšia ako 93 %..Po 20 % stúpajúci trend zadržiavania vody stagnuje, čo naznačuje, že množstvo HPMC je blízko nasýtenia. Krivka vplyvu množstva HPMC s viskozitou 40 Pa·s na miere zadržiavania vody je približne priamka. Keď je množstvo väčšie ako 0,15 %, miera retencie vody v malte je výrazne nižšia ako u ostatných troch druhov HPMC s rovnakým množstvom viskozity. Všeobecne sa predpokladá, že mechanizmus zadržiavania vody v étere celulózy je nasledujúci: hydroxylová skupina na molekule éteru celulózy a atóm kyslíka na éterovej väzbe sa spoja s molekulou vody za vzniku vodíkovej väzby, takže voľná voda sa stane viazanou vodou. , čím hrá dobrý efekt zadržiavania vody; Tiež sa predpokladá, že vzájomná difúzia medzi molekulami vody a molekulovými reťazcami éteru celulózy umožňuje molekulám vody vstúpiť do vnútra makromolekulárnych reťazcov éteru celulózy a podliehať silným väzbovým silám, čím sa zlepšuje zadržiavanie vody v cementovej kaši. Vynikajúca retencia vody môže udržať maltu homogénnu, nie je ľahké ju oddeliť a dosiahnuť dobrý výkon pri miešaní, pričom sa zníži mechanické opotrebenie a zvýši sa životnosť stroja na striekanie malty.

2.2 Vplyv HPMC na hustotu a obsah vzduchu v cementovej malte

Z vplyvu rôznych viskozít a dávok HPMC na hustotu malty je možné vidieť, že keď je dávka HPMC 0-0,20 %, hustota malty prudko klesá so zvýšením dávky HPMC, z 2050 kg/m2.³ do približne 1650 kg/m³ , znížená o približne 20 %; potom, čo obsah HPMC prekročí 0,20 %, pokles hustoty má tendenciu byť plochý. Pri porovnaní štyroch druhov HPMC s rôznymi viskozitami je možné vidieť, že čím vyššia je viskozita, tým nižšia je hustota malty; krivky hustoty mált so zmiešanými viskozitami 150 a 200 Pa.s HPMC sa v podstate prekrývajú, čo naznačuje, že keď sa viskozita HPMC neustále zvyšuje, hustota malty už neklesá.

Z vplyvu rôznych viskozít a dávok HPMC na obsah vzduchu v malte je možné vidieť, že zmena obsahu vzduchu v malte je opačná ako zmena hustoty malty. Objem vzduchu stúpa takmer priamočiaro; keď obsah HPMC presiahne 0,20 %, obsah vzduchu sa takmer nemení, čo naznačuje, že prevzdušňovací účinok malty je blízko nasýtenia. Vzduchový efekt HPMC s viskozitou 150 a 200 Pa·s je väčšia ako u HPMC s viskozitou 40 a 100 Pa·s.

Prevzdušňovací účinok éteru celulózy je určený hlavne jeho molekulárnou štruktúrou. Éter celulózy má hydrofilné skupiny (hydroxylové, éterové skupiny) aj hydrofóbne skupiny (metylové skupiny, glukózové kruhy) a je povrchovo aktívnou látkou. , má povrchovú aktivitu, má teda prevzdušňovací účinok. Na jednej strane môže zavedený plyn pôsobiť ako guľôčkové ložisko v malte, zlepšiť pracovný výkon malty, zväčšiť objem a zvýšiť výkon, čo je výhodné pre výrobcu. Na druhej strane však prevzdušňovací efekt zvyšuje obsah vzduchu v malte a pórovitosť po vytvrdnutí, čo má za následok zväčšenie škodlivých pórov a výrazné zníženie mechanických vlastností. Hoci HPMC má určitý prevzdušňovací účinok, nemôže nahradiť prevzdušňovacie činidlo. Okrem toho, keď sa súčasne použije HPMC a prevzdušňovač, prevzdušňovač môže zlyhať.

2.3 Vplyv HPMC na mechanické vlastnosti cementovej malty

Z pevnosti v ohybe 28d a pevnosti v tlaku 28d je možné vidieť, že keď je množstvo HPMC len 0,05 %, pevnosť v ohybe malty výrazne klesá, čo je asi o 25 % nižšia ako u slepej vzorky bez HPMC, a pevnosť v tlaku môže dosiahnuť len 65 % slepej vzorky. 80 %. Keď obsah HPMC presiahne 0,20 %, stupeň poklesu pevnosti v ohybe a pevnosti v tlaku malty nie je zrejmý. Viskozita HPMC má malý vplyv na mechanické vlastnosti malty. HPMC vnáša množstvo drobných vzduchových bublín a efekt strhnutia vzduchu do malty zvyšuje vnútornú pórovitosť a škodlivé póry malty, čo vedie k výraznému zníženiu pevnosti v tlaku a pevnosti v ohybe. Ďalším dôvodom poklesu pevnosti malty je vodozádržný účinok éteru celulózy, ktorý zadržiava vodu vo vytvrdnutej malte a veľký pomer vody a spojiva vedie k zníženiu pevnosti skúšobného bloku. V prípade mechanickej stavebnej malty, hoci éter celulózy môže výrazne zvýšiť mieru zadržiavania vody v malte a zlepšiť jej spracovateľnosť, ak je množstvo príliš veľké, vážne to ovplyvní mechanické vlastnosti malty, takže vzťah medzi nimi by sa mal primerane zvážiť.

Z 28-dňového pomeru vrásnenia je vidieť, že s nárastom obsahu HPMC vykazuje celkový pomer vrásnenia malty stúpajúci trend, čo je v podstate lineárny vzťah. Je to preto, že pridaný éter celulózy vnáša veľké množstvo vzduchových bublín, ktoré spôsobujú viac defektov vo vnútri malty, čo má za následok prudký pokles pevnosti malty v tlaku, a hoci aj pevnosť v ohybe do určitej miery klesá; ale celulózový éter môže zlepšiť pružnosť malty a odolávať. Pevnosť v ohybe je priaznivá, čo spomaľuje rýchlosť poklesu. Ak vezmeme do úvahy komplexne, kombinovaný účinok týchto dvoch vedie k zvýšeniu pomeru skladania.

2.4 Vplyv HPMC na veľkosť pórov malty

Krivky distribúcie veľkosti pórov štyroch skupín vzoriek A, B, C a D boli merané ortuťovou intruznou porozimetriou.

Podľa krivky distribúcie veľkosti pórov, údajov o distribúcii veľkosti pórov a rôznych štatistických parametrov vzoriek AD má HPMC veľký vplyv na štruktúru pórov cementovej malty:

(1) Po pridaní HPMC sa veľkosť pórov cementovej malty výrazne zväčší. Na krivke distribúcie veľkosti pórov sa oblasť obrazu pohybuje doprava a hodnota pórov zodpovedajúca maximálnej hodnote sa zväčšuje. Aj zo štatistických údajov o distribúcii veľkosti pórov a strednej veľkosti pórov vo výsledkoch testov rôznych štatistických parametrov možno vidieť, že stredná veľkosť pórov cementovej malty po pridaní HPMC je výrazne väčšia ako u slepej vzorky a vo vzorke s dávkou 0,3 % Hodnota apertúry je o 2 rády vyššia ako u slepej vzorky.

(2) Wu Zhongwei a kol. rozdelil póry v betóne na štyri typy, ktoré sú neškodnými pórmi (≤20 nm), málo škodlivých pórov (20–100 nm), škodlivé póry (100–200 nm) a mnoho škodlivých pórov (≥200 nm). 200 nm). Zo štatistických údajov o distribúcii veľkosti pórov a výsledkov testov rôznych štatistických parametrov možno vidieť, že počet neškodných pórov alebo menej škodlivých pórov sa výrazne zníži a po pridaní HPMC sa počet škodlivých alebo škodlivejších pórov zvýši. Neškodné alebo menej škodlivé póry vzorky bez HPMC sú asi 49,4 % a neškodné alebo menej škodlivé póry sa po pridaní HPMC výrazne znížia. Ak vezmeme ako príklad dávku 0,1 %, neškodné alebo menej škodlivé póry sa znížia o približne 45 %. , počet škodlivých pórov väčší ako 10μm sa zvýšil asi 9-krát.

3) Stredný priemer pórov, priemerný priemer pórov, špecifický objem pórov a špecifický povrch sa neriadia veľmi prísnym pravidlom zmeny so zvýšením obsahu HPMC, čo môže súvisieť s veľkým rozptylom výberu vzoriek v teste vstrekovaním ortuti. Celkovo však stredný priemer pórov, priemerný priemer pórov a špecifický objem pórov vzorky zmiešanej s HPMC majú tendenciu sa zvyšovať v porovnaní so slepou vzorkou, zatiaľ čo špecifická plocha povrchu klesá.

3. Záver

(1) Miera zadržiavania vody v malte sa zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom HPMC. Krivky éteru celulózy s viskozitami 100, 150 a 200 Pa·S sú v podstate rovnaké a miera retencie vody je vyššia ako 93 %, keď je obsah 0,15 %. Pri obsahu 40 Pa·s éterom celulózy je vyšší ako 0,15 %, miera retencie vody je nižšia ako u ostatných troch druhov viskozity HPMC.

(2) Hustota malty postupne klesá so zvyšovaním obsahu HPMC a obsah je 0,05 %. Pokles hustoty je najzreteľnejší pri 0,20 %, približne 20 %; keď obsah prekročí 0,20 %, hustota sa takmer nemení; obsah vzduchu v malte sa zvyšuje so zvyšovaním obsahu HPMC.

(3) Zvýšenie obsahu HPMC samozrejme zníži mechanické vlastnosti cementovej malty, ale zvýši sa zodpovedajúci pomer skladania malty a zlepší sa pružnosť malty.

(4) Po pridaní HPMC sa veľkosť pórov malty výrazne zväčší a podiel škodlivých pórov a viacerých škodlivých pórov sa výrazne zvýši. Vzorka s obsahom 0,1 % HPMC sa znížila približne o 45 % v porovnaní so slepou vzorkou bez alebo menej škodlivých pórov a počet škodlivejších pórov väčších ako 10μm sa zvýšil asi 9-krát.