ผลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ต่อคุณสมบัติของปูนซีเมนต์มอร์ต้าแบบพ่นด้วยเครื่องจักร

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารเติมแต่งที่จำเป็นในปูนที่พ่นด้วยเครื่องจักร ศึกษาผลกระทบของความหนืดที่แตกต่างกันสี่ชนิดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) ต่อการกักเก็บน้ำ ความหนาแน่น ปริมาณอากาศ คุณสมบัติทางกล และการกระจายขนาดรูพรุนของปูนที่พ่นด้วยเครื่องจักร การศึกษาพบว่า: HPMC สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมีนัยสำคัญ และอัตราการกักเก็บน้ำสามารถเกิน 90% เมื่อปริมาณ HPMC อยู่ที่ 0.15% ชัดเจนที่สุด; ปริมาณอากาศของปูนเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณ HPMC: HPMC จะลดคุณสมบัติทางกลของปูนซีเมนต์อย่างเห็นได้ชัด แต่อัตราการพับของปูนจะเพิ่มขึ้น ขนาดรูพรุนของปูนจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจากเพิ่ม HPMC สัดส่วนของรูที่เป็นอันตรายและรูที่เป็นอันตรายหลายรูเพิ่มขึ้นอย่างมาก

คำสำคัญ: ปูน; ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์; การกักเก็บน้ำ การกระจายขนาดรูขุมขน

0. คำนำ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมและการปรับปรุงเทคโนโลยี ผ่านการแนะนำและปรับปรุงเครื่องพ่นปูนจากต่างประเทศ เทคโนโลยีการพ่นและฉาบปูนเชิงกลได้รับการพัฒนาอย่างมากในประเทศของเรา ปูนพ่นเชิงกลแตกต่างจากปูนทั่วไปซึ่งต้องการประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำสูง ความลื่นไหลที่เหมาะสม และประสิทธิภาพป้องกันการหย่อนคล้อยบางประการ โดยปกติแล้ว เซลลูโลสอีเทอร์จะถูกเติมลงในปูน ซึ่งไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ธรรมดา (HPMC) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด หน้าที่หลักของ HPMC ในปูนคือ: ความสามารถในการกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยม การทำให้หนาขึ้นและความหนืด และการปรับทางรีโอโลยี อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่องของ HPMC ไม่สามารถละเลยได้ HPMC มีผลในการกักเก็บอากาศ ซึ่งจะทำให้เกิดข้อบกพร่องภายในมากขึ้น และลดคุณสมบัติทางกลของปูนลงอย่างมาก บทความนี้ศึกษาอิทธิพลของ HPMC ต่ออัตราการกักเก็บน้ำ ความหนาแน่น ปริมาณอากาศ และคุณสมบัติเชิงกลของปูนจากมุมมองระดับมหภาค และศึกษาอิทธิพลของ HPMC ต่อโครงสร้างรูพรุนของปูนจากมุมมองระดับจุลภาค

1. ทดสอบ

1.1 วัตถุดิบ

ปูนซิเมนต์: มีวางจำหน่ายทั่วไป P·ซีเมนต์ O42.5 มีกำลังรับแรงดัดงอและแรงอัด 28d อยู่ที่ 6.9 และ 48.2 MPa ตามลำดับ ทราย: ทรายแม่น้ำเฉิงเต๋อละเอียด 40-100 ตาข่าย; เซลลูโลสอีเทอร์: ไฮดรอกซีโพรพิลแอลกอฮอล์ที่ผลิตโดยบริษัทในเหอเป่ย์เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์, ผงสีขาว, ความหนืดระบุ 40, 100, 150, 200 Pa·ก: น้ำ: น้ำประปาที่สะอาด.

1.2 วิธีทดสอบ

ตาม JGJ/T 105-2011 “ข้อบังคับการก่อสร้างสำหรับการพ่นและการฉาบปูนเชิงกล” ความสม่ำเสมอของปูนอยู่ที่ 80~120 มม. และอัตราการกักเก็บน้ำมากกว่า 90% ในการทดสอบนี้ กำหนดอัตราส่วนปูนขาวไว้ที่ 1:5 ควบคุมความสอดคล้องที่ (93±2)มม. และเซลลูโลสอีเทอร์ถูกผสมภายนอก และปริมาณของมันจะคำนวณตามมวลซีเมนต์ คุณสมบัติพื้นฐานของปูน เช่น ความหนาแน่นเปียก ปริมาณอากาศ อัตราการกักเก็บน้ำ และความสม่ำเสมอ ได้รับการทดสอบโดยอ้างอิงถึง JGJ 70-2009 “วิธีทดสอบสำหรับคุณสมบัติพื้นฐานของปูนในอาคาร” และปริมาณอากาศได้รับการทดสอบและคำนวณตาม วิธีความหนาแน่น การทดสอบการเตรียม แรงดัดงอ และแรงอัดของชิ้นงานทดสอบดำเนินการโดยอ้างอิง GB/T 17671-1999 “วิธีทดสอบความแข็งแรงของทรายซีเมนต์มอร์ตาร์ (วิธี ISO)” ขนาดของรูพรุนถูกทดสอบโดยการวัดความพรุนของปรอท รูปแบบของเครื่องวัดความพรุนของปรอทคือ AUTOPORE 9500 และช่วงการวัดคือ 5.5 nm ถึง 360μม. มีการทดสอบทั้งหมด 4 ชุด 0, 0.1%, 0.2%, 0.3% (ตัวเลขคือ A, B, C, D)

2. ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

2.1 ผลของ HPMC ต่ออัตราการกักเก็บน้ำของปูนซีเมนต์มอร์ต้า

การกักเก็บน้ำหมายถึงความสามารถของปูนในการกักเก็บน้ำ ในปูนที่พ่นด้วยเครื่อง การเติมเซลลูโลสอีเทอร์สามารถรักษาความชื้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดอัตราการตกเลือด และตอบสนองความต้องการของวัสดุที่ใช้ซีเมนต์อย่างเพียงพอ

จากผลกระทบของ HPMC ต่ออัตราการกักเก็บน้ำของปูน จะเห็นได้ว่าเมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น อัตราการกักเก็บน้ำของปูนจะเพิ่มขึ้นทีละน้อย ส่วนโค้งของเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืด 100, 150 และ 200 Pa·โดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกัน เมื่อเนื้อหาเป็น 0.05% ถึง 0.15% อัตราการกักเก็บน้ำจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง เมื่อเนื้อหาเป็น 0.15% อัตราการกักเก็บน้ำจะมากกว่า 93%-หลังจาก 20% แนวโน้มการกักเก็บน้ำที่เพิ่มขึ้นจะคงที่ ซึ่งบ่งชี้ว่าปริมาณ HPMC ใกล้จะอิ่มตัวแล้ว เส้นอิทธิพลของปริมาณ HPMC ที่มีความหนืด 40 Pa·โดยอัตราการกักเก็บน้ำจะเป็นเส้นตรงโดยประมาณ เมื่อปริมาณมากกว่า 0.15% อัตราการกักเก็บน้ำของปูนจะต่ำกว่า HPMC อีกสามชนิดที่มีปริมาณความหนืดเท่ากันอย่างมาก เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่ากลไกการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์คือ: หมู่ไฮดรอกซิลบนโมเลกุลเซลลูโลสอีเทอร์และอะตอมออกซิเจนบนพันธะอีเทอร์จะเชื่อมโยงกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน ดังนั้นน้ำอิสระจึงกลายเป็นน้ำที่เกาะกัน จึงมีผลการกักเก็บน้ำที่ดี เป็นที่เชื่อกันว่าการแพร่กระจายระหว่างโมเลกุลของน้ำและสายโซ่โมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ช่วยให้โมเลกุลของน้ำเข้าสู่ภายในของสายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเทอร์และอยู่ภายใต้แรงยึดเกาะที่แข็งแกร่ง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการกักเก็บน้ำของสารละลายซีเมนต์ การกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยมสามารถทำให้ปูนเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่แยกตัวง่าย และได้ประสิทธิภาพการผสมที่ดี ในขณะเดียวกันก็ลดการสึกหรอทางกลและเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องพ่นปูน

2.2 ผลกระทบของ HPMC ต่อความหนาแน่นและปริมาณอากาศของปูนซีเมนต์มอร์ต้า

จากอิทธิพลของความหนืดและปริมาณที่แตกต่างกันของ HPMC ต่อความหนาแน่นของปูน จะเห็นได้ว่าเมื่อปริมาณของ HPMC อยู่ที่ 0-0.20% ความหนาแน่นของปูนจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเพิ่มปริมาณของ HPMC จาก 2050 กก./ม.³ ประมาณ 1650กก./ม³ ลดลงประมาณ 20%; หลังจากที่เนื้อหา HPMC เกิน 0.20% ความหนาแน่นลดลงมีแนวโน้มที่จะคงที่ เมื่อเปรียบเทียบ HPMC ทั้งสี่ชนิดที่มีความหนืดต่างกัน จะเห็นได้ว่ายิ่งความหนืดสูง ความหนาแน่นของปูนก็จะยิ่งต่ำลง เส้นโค้งความหนาแน่นของปูนครกที่มีความหนืดผสมของ HPMC 150 และ 200 Pa s โดยทั่วไปทับซ้อนกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าเมื่อความหนืดของ HPMC ยังคงเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของปูนจะไม่ลดลงอีกต่อไป

จากอิทธิพลของความหนืดและปริมาณที่แตกต่างกันของ HPMC ต่อปริมาณอากาศของปูน จะเห็นได้ว่าการเปลี่ยนแปลงของปริมาณอากาศของปูนตรงกันข้ามกับความหนาแน่นของปูน ปริมาณอากาศเพิ่มขึ้นเกือบเป็นเส้นตรง เมื่อปริมาณ HPMC เกิน 0.20% ปริมาณอากาศแทบจะไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งบ่งชี้ว่าผลการกักเก็บอากาศของปูนใกล้เคียงกับความอิ่มตัว ผลการกักเก็บอากาศของ HPMC ที่มีความหนืด 150 และ 200 Pa·s มากกว่า HPMC ที่มีความหนืด 40 และ 100 Pa·s.

ผลการกักเก็บอากาศของเซลลูโลสอีเทอร์ถูกกำหนดโดยโครงสร้างโมเลกุลเป็นหลัก เซลลูโลสอีเทอร์มีทั้งกลุ่มที่ชอบน้ำ (กลุ่มไฮดรอกซิล กลุ่มอีเธอร์) และกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ (กลุ่มเมทิล วงแหวนกลูโคส) และเป็นสารลดแรงตึงผิว มีกิจกรรมบนพื้นผิว จึงมีผลกระทบต่อการกักเก็บอากาศ ในด้านหนึ่ง ก๊าซที่นำมาใช้สามารถทำหน้าที่เป็นลูกปืนในปูน ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของปูน เพิ่มปริมาตร และเพิ่มผลผลิต ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อผู้ผลิต แต่ในทางกลับกัน ผลการกักเก็บอากาศจะเพิ่มปริมาณอากาศของปูนและความพรุนหลังจากการชุบแข็ง ส่งผลให้รูพรุนที่เป็นอันตรายเพิ่มขึ้นและลดคุณสมบัติทางกลลงอย่างมาก แม้ว่า HPMC จะมีผลในการกักอากาศ แต่ก็ไม่สามารถแทนที่สารกักอากาศได้ นอกจากนี้ เมื่อใช้ HPMC และสารกักอากาศในเวลาเดียวกัน สารกักอากาศอาจทำงานล้มเหลว

2.3 ผลของ HPMC ต่อคุณสมบัติทางกลของปูนซีเมนต์มอร์ต้า

จากกำลังรับแรงดัด 28d และกำลังรับแรงอัด 28d จะเห็นได้ว่าเมื่อปริมาณ HPMC เพียง 0.05% ค่าแรงดัดงอของปูนจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งต่ำกว่าตัวอย่างเปล่าที่ไม่มี HPMC ประมาณ 25% และ กำลังรับแรงอัดสามารถเข้าถึงได้เพียง 65% ของตัวอย่างเปล่าเท่านั้น 80%. เมื่อเนื้อหาของ HPMC เกิน 0.20% ระดับของการลดลงของกำลังรับแรงดัดและกำลังรับแรงอัดของปูนจะไม่ชัดเจน ความหนืดของ HPMC มีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติทางกลของปูน HPMC ทำให้เกิดฟองอากาศเล็กๆ จำนวนมาก และผลการกักเก็บอากาศบนปูนจะเพิ่มความพรุนภายในและรูพรุนที่เป็นอันตรายของปูน ส่งผลให้กำลังรับแรงอัดและกำลังรับแรงดัดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ อีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ความแข็งแรงของปูนลดลงก็คือผลการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ ซึ่งกักเก็บน้ำไว้ในปูนที่แข็งตัว และอัตราส่วนตัวจับน้ำขนาดใหญ่ทำให้ความแข็งแรงของบล็อกทดสอบลดลง สำหรับปูนก่อสร้างเชิงกล แม้ว่าเซลลูโลสอีเทอร์สามารถเพิ่มอัตราการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมีนัยสำคัญและปรับปรุงความสามารถในการใช้งานได้ แต่หากปริมาณมากเกินไปก็จะส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกลของปูนอย่างรุนแรง ดังนั้นควรชั่งน้ำหนักความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองอย่างสมเหตุสมผล

จากอัตราส่วนการพับ 28 วัน จะเห็นได้ว่าเมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น อัตราส่วนการพับโดยรวมของปูนจะแสดงแนวโน้มที่เพิ่มขึ้น ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นความสัมพันธ์เชิงเส้น เนื่องจากเซลลูโลสอีเทอร์ที่เติมเข้าไปทำให้เกิดฟองอากาศจำนวนมาก ทำให้เกิดข้อบกพร่องภายในมอร์ต้ามากขึ้น ส่งผลให้กำลังรับแรงอัดของมอร์ต้าลดลงอย่างมาก และถึงแม้ว่ากำลังรับแรงดัดงอจะลดลงในระดับหนึ่งก็ตาม แต่เซลลูโลสอีเทอร์สามารถปรับปรุงความยืดหยุ่นของปูนและต้านทานความแข็งแรงในการพับได้ดีซึ่งทำให้อัตราการลดลงช้าลง เมื่อพิจารณาอย่างครอบคลุม ผลรวมของทั้งสองส่งผลให้อัตราส่วนการพับเพิ่มขึ้น

2.4 ผลของ HPMC ต่อขนาดรูพรุนของปูน

เส้นโค้งการกระจายขนาดรูพรุนของกลุ่มตัวอย่าง A, B, C และ D ทั้งสี่กลุ่มถูกวัดโดยการวัดความพรุนของการบุกรุกของปรอท

ตามกราฟการกระจายขนาดรูพรุน ข้อมูลการกระจายขนาดรูพรุน และพารามิเตอร์ทางสถิติต่างๆ ของตัวอย่าง AD HPMC มีอิทธิพลอย่างมากต่อโครงสร้างรูพรุนของปูนซีเมนต์:

(1) หลังจากเติม HPMC แล้ว ขนาดรูพรุนของปูนซีเมนต์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก บนกราฟการกระจายขนาดรูพรุน พื้นที่ของภาพจะเลื่อนไปทางขวา และค่ารูพรุนที่สอดคล้องกับค่าสูงสุดจะมีขนาดใหญ่ขึ้น นอกจากนี้จากข้อมูลทางสถิติของการกระจายขนาดรูพรุนและขนาดรูพรุนมัธยฐานในผลการทดสอบของพารามิเตอร์ทางสถิติต่างๆ จะเห็นได้ว่าขนาดรูพรุนมัธยฐานของปูนซีเมนต์หลังจากเติม HPMC มีขนาดใหญ่กว่าขนาดรูพรุนของตัวอย่างเปล่าอย่างมีนัยสำคัญ และ ในตัวอย่างที่มีปริมาณ 0.3% ค่ารูรับแสงจะสูงกว่าขนาดตัวอย่างเปล่า 2 ลำดับ

(2) หวู่จงเว่ย และคณะ แบ่งรูพรุนในคอนกรีตออกเป็น 4 ประเภท ซึ่งเป็นรูพรุนที่ไม่เป็นอันตราย (20 นาโนเมตร) รูขุมขนที่เป็นอันตรายน้อย (20-100 นาโนเมตร) รูขุมขนที่เป็นอันตราย (100-200 นาโนเมตร) และรูขุมขนที่เป็นอันตรายมากมาย (200 นาโนเมตร) 200 นาโนเมตร) จากข้อมูลทางสถิติการกระจายขนาดรูขุมขนและผลการทดสอบของพารามิเตอร์ทางสถิติต่างๆ จะเห็นได้ว่าจำนวนรูขุมขนที่ไม่เป็นอันตรายหรือรูขุมขนที่เป็นอันตรายน้อยกว่าลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และจำนวนรูขุมขนที่เป็นอันตรายหรือรูขุมขนที่เป็นอันตรายมากขึ้นจะเพิ่มขึ้นหลังจากเพิ่ม HPMC รูขุมขนที่ไม่เป็นอันตรายหรือเป็นอันตรายน้อยกว่าของตัวอย่างที่ไม่มี HPMC อยู่ที่ประมาณ 49.4% และรูขุมขนที่ไม่เป็นอันตรายหรือเป็นอันตรายน้อยกว่าจะลดลงอย่างมากหลังจากเพิ่ม HPMC ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ขนาดยา 0.1% รูขุมขนที่ไม่เป็นอันตรายหรือเป็นอันตรายน้อยลงจะลดลงประมาณ 45% จำนวนรูขุมขนที่เป็นอันตรายมากกว่า 10μm เพิ่มขึ้นประมาณ 9 เท่า

3) ค่ามัธยฐานของเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุน เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย ปริมาตรรูพรุนเฉพาะ และพื้นที่ผิวจำเพาะไม่เป็นไปตามกฎการเปลี่ยนแปลงที่เข้มงวดมากกับการเพิ่มขึ้นของปริมาณ HPMC ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการกระจายตัวอย่างมากในการทดสอบการฉีดสารปรอท แต่โดยรวม เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนมัธยฐาน เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย และปริมาตรรูพรุนเฉพาะของตัวอย่างที่ผสมกับ HPMC มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับตัวอย่างเปล่า ในขณะที่พื้นที่ผิวจำเพาะลดลง

3. บทสรุป

(1) อัตราการกักเก็บน้ำของปูนเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณ HPMC ส่วนโค้งของเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืด 100, 150 และ 200 Pa·โดยพื้นฐานแล้ว S จะเท่ากัน และอัตราการกักเก็บน้ำจะมากกว่า 93% เมื่อเนื้อหาเป็น 0.15% เมื่อเนื้อหา 40 Pa·เซลลูโลสอีเทอร์มากกว่า 0.15% อัตราการกักเก็บน้ำต่ำกว่า HPMC ความหนืดอีกสามชนิด

(2) ความหนาแน่นของปูนลดลงเรื่อย ๆ เมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น และเนื้อหาคือ 0.05% ความหนาแน่นลดลงชัดเจนที่สุดที่ 0.20% ประมาณ 20% เมื่อเนื้อหาเกิน 0.20% ความหนาแน่นแทบจะไม่เปลี่ยนแปลง ปริมาณอากาศของปูนเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณ HPMC

(3) การเพิ่มขึ้นของปริมาณ HPMC จะลดคุณสมบัติเชิงกลของปูนซีเมนต์อย่างเห็นได้ชัด แต่อัตราส่วนการพับที่สอดคล้องกันของปูนจะเพิ่มขึ้น และความยืดหยุ่นของปูนจะดีขึ้น

(4) หลังจากเพิ่ม HPMC แล้ว ขนาดรูพรุนของปูนจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และสัดส่วนของรูพรุนที่เป็นอันตรายและรูพรุนที่เป็นอันตรายหลายรูจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตัวอย่างที่มีเนื้อหา HPMC 0.1% ลดลงประมาณ 45% เมื่อเทียบกับตัวอย่างเปล่าที่ไม่มีรูพรุนที่เป็นอันตรายหรือน้อยกว่า และจำนวนรูพรุนที่เป็นอันตรายมากกว่า 10μm เพิ่มขึ้นประมาณ 9 เท่า