Epekto ng Hydroxypropyl Methyl Cellulose Ether sa Mga Katangian ng Machine Sprayed Cement Mortar

Ang cellulose eter ay isang mahalagang additive sa machine-blasted mortar. Ang mga epekto ng apat na magkakaibang lapot ng hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) sa pagpapanatili ng tubig, densidad, nilalaman ng hangin, mga mekanikal na katangian at pamamahagi ng laki ng butas ng makina-blasted mortar ay pinag-aralan. Ipinakita ng mga pag-aaral na: Ang HPMC ay maaaring makabuluhang mapabuti ang pagganap ng pagpapanatili ng tubig ng mortar, at ang rate ng pagpapanatili ng tubig ay maaaring lumampas sa 90% kapag ang halaga ng HPMC ay 0.15%. Ang pinaka-halata; tumataas ang nilalaman ng hangin ng mortar sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC: Malinaw na mababawasan ng HPMC ang mga mekanikal na katangian ng mortar ng semento, ngunit tataas ang natitiklop na ratio ng mortar; ang laki ng butas ng butas ng mortar ay tataas nang malaki pagkatapos idagdag ang HPMC, Ang proporsyon ng mga nakakapinsalang butas at maraming nakakapinsalang mga butas ay tumaas nang malaki.

Susing salita: mortar; hydroxypropyl methylcellulose eter; pagpapanatili ng tubig; pamamahagi ng laki ng butas

0. Paunang Salita

Sa mga nagdaang taon, sa patuloy na pag-unlad ng industriya at pagpapabuti ng teknolohiya, sa pamamagitan ng pagpapakilala at pagpapabuti ng mga dayuhang mortar spraying machine, ang teknolohiya ng mekanikal na pag-spray at plastering ay lubos na napaunlad sa ating bansa. Ang mekanikal na pag-spray ng mortar ay iba sa ordinaryong mortar, na nangangailangan ng mataas na pagganap ng pagpapanatili ng tubig, angkop na pagkalikido at ilang anti-sagging na pagganap. Karaniwan, ang cellulose eter ay idinagdag sa mortar, kung saan ang hydroxypropyl methylcellulose Plain ether (HPMC) ay ang pinakamalawak na ginagamit. Ang mga pangunahing tungkulin ng HPMC sa mortar ay: mahusay na kapasidad sa pagpapanatili ng tubig, pampalapot at viscosifying at rheological adjustment. Gayunpaman, ang mga pagkukulang ng HPMC ay hindi maaaring balewalain. Ang HPMC ay may air-entraining effect, na magdudulot ng mas maraming panloob na depekto at seryosong bawasan ang mga mekanikal na katangian ng mortar. Pinag-aaralan ng papel na ito ang impluwensya ng HPMC sa water retention rate, density, air content at mechanical properties ng mortar mula sa macroscopic na aspeto, at pinag-aaralan ang impluwensya ng HPMC sa pore structure ng mortar mula sa microscopic na aspeto.

1. Pagsubok

1.1 Hilaw na materyales

Semento: magagamit sa komersyo P·O42.5 semento, ang 28d flexural at compressive strength nito ay 6.9 at 48.2 MPa ayon sa pagkakabanggit; buhangin: Chengde pinong buhangin ng ilog, 40-100 mesh; cellulose ether: hydroxypropyl alcohol na ginawa ng isang kumpanya sa Hebei Methyl cellulose ether, puting pulbos, nominal na lagkit 40, 100, 150, 200 Pa·S: Tubig: malinis na tubig sa gripo.

1.2 Paraan ng pagsubok

Ayon sa JGJ/T 105-2011 “Construction Regulations for Mechanical Spraying and Plastering”, ang consistency ng mortar ay 80~120mm, at ang water retention rate ay higit sa 90%. Sa pagsubok na ito, ang lime-sand ratio ay nakatakda sa 1:5, ang consistency ay kinokontrol sa (93±2)mm, at ang cellulose eter ay panlabas na pinaghalo, at ang dosis nito ay kinakalkula ayon sa masa ng semento. Ang mga pangunahing katangian ng mortar tulad ng wet density, air content, water retention rate, at consistency ay nasubok na may sanggunian sa JGJ 70-2009 “Test Methods for Basic Properties of Building Mortar”, at ang air content ay sinusuri at kinakalkula ayon sa pamamaraan ng density. Ang paghahanda, flexural at compressive strength test ng mga specimens ay isinagawa na may sanggunian sa GB/T 17671-1999 "Mga Paraan para sa Pagsubok sa Lakas ng Cement Mortar Sand (ISO Method)". Ang laki ng butas ay sinubukan ng mercury porosimetry. Ang modelo ng mercury porosimeter ay AUTOPORE 9500, at ang saklaw ng pagsukat ay 5.5 nm hanggang 360μm. Isang kabuuan ng 4 na hanay ng mga pagsubok ang isinagawa. 0, 0.1%, 0.2%, 0.3% (ang mga numero ay A, B, C, D).

2. Mga Resulta at Pagsusuri

2.1 Epekto ng HPMC sa water retention rate ng cement mortar

Ang pagpapanatili ng tubig ay tumutukoy sa kakayahan ng mortar na humawak ng tubig. Sa machine sprayed mortar, ang pagdaragdag ng cellulose ether ay maaaring epektibong mapanatili ang kahalumigmigan, bawasan ang rate ng pagdurugo, at matugunan ang mga kinakailangan ng sapat na hydration ng mga materyales na nakabatay sa semento.

Mula sa epekto ng HPMC sa water retention rate ng mortar, makikita na sa pagtaas ng HPMC content, unti-unting tumataas ang water retention rate ng mortar. Ang mga curve ng cellulose ethers na may viscosities na 100, 150 at 200 Pa·s ay karaniwang pareho. Kapag ang nilalaman ay 0.05% hanggang 0.15%, ang rate ng pagpapanatili ng tubig ay tumataas nang linearly. Kapag ang nilalaman ay 0.15%, ang rate ng pagpapanatili ng tubig ay higit sa 93%..Pagkatapos ng 20%, ang pagtaas ng takbo ng pagpapanatili ng tubig ay nagiging flat, na nagpapahiwatig na ang halaga ng HPMC ay malapit sa saturation. Ang curve ng impluwensya ng halaga ng HPMC na may lagkit na 40 Pa·s sa rate ng pagpapanatili ng tubig ay humigit-kumulang isang tuwid na linya. Kapag ang halaga ay higit sa 0.15%, ang water retention rate ng mortar ay makabuluhang mas mababa kaysa sa iba pang tatlong uri ng HPMC na may parehong halaga ng lagkit. Karaniwang pinaniniwalaan na ang mekanismo ng pagpapanatili ng tubig ng cellulose eter ay: ang hydroxyl group sa cellulose ether molecule at ang oxygen atom sa ether bond ay mag-uugnay sa water molecule upang bumuo ng hydrogen bond, upang ang libreng tubig ay maging tubig na nakagapos. , kaya naglalaro ng magandang epekto sa pagpapanatili ng tubig; Pinaniniwalaan din na ang interdiffusion sa pagitan ng mga molekula ng tubig at mga kadena ng molekula ng cellulose eter ay nagpapahintulot sa mga molekula ng tubig na makapasok sa loob ng mga kadena ng cellulose eter macromolecular at napapailalim sa malakas na puwersang nagbubuklod, sa gayon ay nagpapabuti sa pagpapanatili ng tubig ng slurry ng semento. Ang mahusay na pagpapanatili ng tubig ay maaaring panatilihing homogenous ang mortar, hindi madaling ihiwalay, at makakuha ng mahusay na pagganap ng paghahalo, habang binabawasan ang mekanikal na pagkasira at pinatataas ang buhay ng mortar spraying machine.

2.2 Ang epekto ng HPMC sa density at air content ng cement mortar

Mula sa impluwensya ng iba't ibang lagkit at dosis ng HPMC sa density ng mortar, makikita na kapag ang dosis ng HPMC ay 0-0.20%, ang density ng mortar ay bumaba nang husto sa pagtaas ng dosis ng HPMC, mula 2050 kg/m.³ sa humigit-kumulang 1650kg/m³ , nabawasan ng halos 20%; pagkatapos lumampas sa 0.20% ang nilalaman ng HPMC, malamang na flat ang pagbaba ng density. Ang paghahambing ng apat na uri ng HPMC na may iba't ibang lagkit, makikita na kung mas mataas ang lagkit, mas mababa ang density ng mortar; ang density curves ng mga mortar na may halo-halong lagkit na 150 at 200 Pa s HPMC ay karaniwang nagsasapawan, na nagpapahiwatig na habang ang lagkit ng HPMC ay patuloy na tumataas, ang density ng mortar ay hindi na bumababa.

Mula sa impluwensya ng iba't ibang lagkit at dosis ng HPMC sa nilalaman ng hangin ng mortar, makikita na ang pagbabago ng nilalaman ng hangin ng mortar ay kabaligtaran sa density ng mortar. Ang dami ng hangin ay halos tumaas sa isang tuwid na linya; kapag ang nilalaman ng HPMC ay lumampas sa 0.20%, ang nilalaman ng hangin ay halos hindi nagbabago, na nagpapahiwatig na ang epekto ng air-entraining ng mortar ay malapit sa saturation. Ang air-entraining effect ng HPMC na may lagkit na 150 at 200 Pa·s ay mas malaki kaysa sa HPMC na may lagkit na 40 at 100 Pa·s.

Ang air-entraining effect ng cellulose ether ay pangunahing tinutukoy ng molecular structure nito. Ang cellulose eter ay may parehong hydrophilic group (hydroxyl, ether groups) at hydrophobic group (methyl groups, glucose rings), at ito ay isang surfactant. , ay may aktibidad sa ibabaw, kaya nagkakaroon ng air-entraining effect. Sa isang banda, ang ipinakilala na gas ay maaaring kumilos bilang isang ball bearing sa mortar, mapabuti ang gumaganang pagganap ng mortar, dagdagan ang volume, at dagdagan ang output, na kapaki-pakinabang sa tagagawa. Ngunit sa kabilang banda, pinapataas ng air-entraining effect ang nilalaman ng hangin ng mortar at ang porosity pagkatapos ng hardening, na nagreresulta sa pagtaas ng mga nakakapinsalang pores at lubos na binabawasan ang mga mekanikal na katangian. Bagama't ang HPMC ay may tiyak na epekto sa pagpasok ng hangin, hindi nito mapapalitan ang ahente ng pagpasok ng hangin. Bilang karagdagan, kapag ginamit nang sabay ang HPMC at air-entraining agent, maaaring mabigo ang air-entraining agent.

2.3 Epekto ng HPMC sa mga mekanikal na katangian ng mortar ng semento

Mula sa 28d flexural strength at 28d compressive strength, makikita na kapag ang halaga ng HPMC ay 0.05% lamang, ang flexural strength ng mortar ay bumaba nang malaki, na humigit-kumulang 25% na mas mababa kaysa sa blankong sample na walang HPMC, at ang lakas ng compressive ay maaari lamang maabot ang 65% ng blankong sample. 80%. Kapag ang nilalaman ng HPMC ay lumampas sa 0.20%, ang antas ng pagbaba sa flexural strength at compressive strength ng mortar ay hindi halata. Ang lagkit ng HPMC ay may maliit na epekto sa mga mekanikal na katangian ng mortar. Ang HPMC ay nagpapakilala ng maraming maliliit na bula ng hangin, at ang air-entraining effect sa mortar ay nagpapataas ng internal porosity at nakakapinsalang pores ng mortar, na nagreresulta sa isang makabuluhang pagbaba sa compressive strength at flexural strength. Ang isa pang dahilan para sa pagbaba ng lakas ng mortar ay ang epekto ng pagpapanatili ng tubig ng cellulose ether, na nagpapanatili ng tubig sa tumigas na mortar, at ang malaking water-binder ratio ay humahantong sa pagbaba sa lakas ng bloke ng pagsubok. Para sa mekanikal na construction mortar, kahit na ang cellulose eter ay maaaring makabuluhang taasan ang water retention rate ng mortar at mapabuti ang workability nito, kung ang halaga ay masyadong malaki, ito ay seryosong makakaapekto sa mekanikal na mga katangian ng mortar, kaya ang relasyon sa pagitan ng dalawa ay dapat na timbangin nang makatwiran.

Mula sa 28-araw na natitiklop na ratio, makikita na sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, ang kabuuang ratio ng natitiklop na mortar ay nagpapakita ng pagtaas ng trend, na karaniwang isang linear na relasyon. Ito ay dahil ang idinagdag na cellulose ether ay nagpapakilala ng isang malaking bilang ng mga bula ng hangin, na nagiging sanhi ng higit pang mga depekto sa loob ng mortar, na nagreresulta sa isang matalim na pagbaba sa compressive strength ng mortar, at bagaman ang flexural strength ay bumababa din sa isang tiyak na lawak; ngunit ang selulusa eter ay maaaring mapabuti ang kakayahang umangkop ng mortar at lumalaban Ang natitiklop na lakas ay kanais-nais, na nagpapabagal sa pagbaba ng rate. Kung isasaalang-alang nang komprehensibo, ang pinagsamang epekto ng dalawa ay nagreresulta sa pagtaas ng natitiklop na ratio.

2.4 Epekto ng HPMC sa laki ng butas ng butas ng mortar

Ang mga pore size distribution curves ng apat na grupo ng mga sample na A, B, C at D ay sinusukat ng mercury intrusion porosimetry.

Ayon sa curve ng pamamahagi ng laki ng butas, data ng pamamahagi ng laki ng butas at iba't ibang mga istatistikal na parameter ng mga sample ng AD, ang HPMC ay may malaking impluwensya sa istraktura ng butas ng semento:

(1) Pagkatapos idagdag ang HPMC, ang laki ng butas ng butas ng semento mortar ay tumataas nang malaki. Sa curve ng pamamahagi ng laki ng pore, ang lugar ng imahe ay gumagalaw sa kanan, at ang pore value na tumutugma sa peak value ay nagiging mas malaki. Mula din sa istatistikal na data ng pamamahagi ng laki ng butas at ang laki ng median na butas sa mga resulta ng pagsubok ng iba't ibang mga parameter ng istatistika, makikita na ang median na laki ng butas ng semento pagkatapos idagdag ang HPMC ay makabuluhang mas malaki kaysa sa blangko na sample, at sa sample na may 0.3% na dosis Ang value aperture ay 2 order ng magnitude na mas mataas kaysa sa blankong sample.

(2) Wu Zhongwei et al. hinati ang mga pores sa kongkreto sa apat na uri, na mga hindi nakakapinsalang pores (≤20 nm), kakaunting nakakapinsalang pores (20–100 nm), nakakapinsalang pores (100–200 nm) at maraming nakakapinsalang pores (≥200 nm). 200 nm). Mula sa data ng istatistika ng pamamahagi ng laki ng butas at ang mga resulta ng pagsubok ng iba't ibang mga parameter ng istatistika, makikita na ang bilang ng mga hindi nakakapinsalang pores o hindi gaanong nakakapinsalang mga pores ay makabuluhang nabawasan, at ang bilang ng mga nakakapinsalang pores o mas nakakapinsalang mga pores ay nadagdagan pagkatapos idagdag ang HPMC. Ang hindi nakakapinsala o hindi gaanong nakakapinsalang mga pores ng sample na walang HPMC ay humigit-kumulang 49.4%, at ang hindi nakakapinsala o hindi gaanong nakakapinsalang mga pores ay makabuluhang nababawasan pagkatapos idagdag ang HPMC. Ang pagkuha ng dosis na 0.1% bilang isang halimbawa, ang hindi nakakapinsala o hindi gaanong nakakapinsalang mga pores ay nababawasan ng humigit-kumulang 45%. , ang bilang ng mga nakakapinsalang pores na mas malaki sa 10μm nadagdagan ng halos 9 na beses.

3) Ang median pore diameter, average pore diameter, specific pore volume at specific surface area ay hindi sumusunod sa isang napakahigpit na panuntunan ng pagbabago sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, na maaaring nauugnay sa malaking dispersion ng sample selection sa mercury injection test. Ngunit sa kabuuan, ang median pore diameter, average pore diameter at specific pore volume ng sample na hinaluan ng HPMC ay may posibilidad na tumaas kumpara sa blankong sample, habang ang partikular na surface area ay bumababa.

3. Konklusyon

(1) Tumataas ang rate ng pagpapanatili ng tubig ng mortar sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC. Ang mga kurba ng cellulose ether na may lagkit na 100, 150 at 200 Pa·Ang S ay karaniwang pareho, at ang rate ng pagpapanatili ng tubig ay higit sa 93% kapag ang nilalaman ay 0.15%. Kapag ang nilalaman ng 40 Pa·Ang cellulose eter ay mas malaki kaysa sa 0.15%, ang rate ng pagpapanatili ng tubig ay mas mababa kaysa sa iba pang tatlong uri ng lagkit ng HPMC.

(2) Ang density ng mortar ay unti-unting bumababa sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, at ang nilalaman ay 0.05%. Ang pagbaba ng density ay ang pinaka-halata sa 0.20%, tungkol sa 20%; kapag ang nilalaman ay lumampas sa 0.20%, ang density ay halos hindi nagbabago; tumataas ang nilalaman ng hangin ng mortar sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC.

(3) Ang pagtaas ng nilalaman ng HPMC ay malinaw na makakabawas sa mga mekanikal na katangian ng semento mortar, ngunit ang katumbas na natitiklop na ratio ng mortar ay tataas, at ang flexibility ng mortar ay magiging mas mahusay.

(4) Pagkatapos idagdag ang HPMC, ang laki ng pore ng mortar ay tumataas nang malaki, at ang proporsyon ng mga nakakapinsalang pores at maraming nakakapinsalang pores ay tumataas nang malaki. Ang sample na may 0.1% HPMC content ay nabawasan ng humigit-kumulang 45% kumpara sa blangkong sample na wala o mas kaunting nakakapinsalang mga pores, at ang bilang ng mas nakakapinsalang pores ay mas malaki sa 10μm nadagdagan ng halos 9 na beses.