Ефір целюлози на самовирівнювальному розчині

Наслідкиефір гідроксипропілметилцелюлозина плинність, водоутримання та міцність зв’язування самовирівнювального розчину. Результати показують, що HPMC може ефективно покращити водоутримання самовирівнювального розчину та зменшити консистенцію розчину. Введення HPMC може покращити міцність зв’язування будівельного розчину, але міцність на стиск, міцність на вигин і текучість знижуються. На зразках було проведено контрастне тестування SEM, і вплив HPMC на ефект уповільнення, ефект утримання води та міцність розчину було додатково пояснено шляхом гідратації цементу через 3 та 28 днів.

Ключові слова:розчин, що самовирівнюється; ефір целюлози; плинність; Затримка води

0. Вступ

Самовирівнюючий розчин може покладатися на власну вагу, щоб сформувати рівну, гладку та міцну основу на підкладці, щоб укласти або склеїти інші матеріали, і може виконувати велику площу високоефективного будівництва, отже, висока ліквідність є дуже важлива особливість самовирівнювального розчину; Особливо при великому об'ємі, щільному армуванні або зазорі менше 10 мм засипка або армування використовується цементаційним матеріалом. На додаток до хорошої текучості, самовирівнюючий розчин повинен мати певну водоутримування та міцність зв’язку, відсутність явища кровотечі, а також мати характеристики адіабатичного та низького підвищення температури.

Як правило, самовирівнюючий розчин вимагає хорошої текучості, але фактична текучість цементного розчину зазвичай становить лише 10 ~ 12 см. Розчин, що самовирівнюється, може самоущільнюватися, і час початкового схоплювання є довгим, а час остаточного схоплювання коротким. Ефір целюлози є однією з основних добавок готових розчинів, хоча кількість додавання дуже низька, але може значно покращити продуктивність розчину, він може покращити консистенцію розчину, робочі характеристики, ефективність зв’язування та продуктивність утримання води, має дуже важливу роль у сфері готових розчинів.

1. Сировина та методи дослідження

1.1 Сировина

(1) Цемент звичайний P·O 42,5.

(2) Пісок: промитий морський пісок Сямень, розмір частинок 0,3 ~ 0,6 мм, вміст води 1% ~ 2%, штучне сушіння.

(3) Ефір целюлози: ефір гідроксипропілметилцелюлози є продуктом гідроксилу, заміненого метокси та гідроксипропілом відповідно, з в’язкістю 300 мпа·с. В даний час більша частина ефіру целюлози, що використовується, - це ефір гідроксипропілметилцелюлози та ефір гідроксиетилметилцелюлози.

(4) суперпластифікатор: суперпластифікатор полікарбонової кислоти.

(5) Повторно диспергований латексний порошок: серія HW5115 виробництва Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. — це повторно диспергований латексний порошок, кополімеризований VAC/VeoVa.

1.2 Методи випробувань

Випробування було проведено відповідно до галузевого стандарту JC/T 985-2005 «Самовирівнюючий розчин на основі цементу для ґрунту». Час схоплювання було визначено на основі стандартної консистенції та часу схоплювання цементного тіста JC/T 727. Випробування на формування зразка розчину, що самовирівнюється, на вигин і міцність на стиск, див. у GB/T 17671. Метод випробування на міцність з’єднання: Блок для випробування розчину розміром 80 мм x 80 мм x 20 мм готується заздалегідь, і його вік перевищує 28 днів. Поверхня стає шорсткою, а насичена вода з поверхні витирається після 10-хвилинного змочування. Розчинний зразок заливається на поліровану поверхню розміром 40x40x10 мм. Міцність з’єднання перевіряється в розрахунковому віці.

Скануючу електронну мікроскопію (SEM) використовували для аналізу морфології цементованих матеріалів у суспензії. У дослідженні метод змішування всіх порошкових матеріалів такий: спочатку порошкові матеріали кожного компонента рівномірно змішують, а потім додають до запропонованої води для рівномірного змішування. Вплив ефіру целюлози на розчин, що самовирівнюється, аналізували за допомогою випробувань на міцність, водоутримання, текучості та під мікроскопом SEM.

2. Результати та аналіз

2.1 Мобільність

Ефір целюлози має важливий вплив на утримання води, консистенцію та будівельні характеристики самовирівнювального розчину. Особливо як самовирівнюючий розчин, плинність є одним із основних показників для оцінки ефективності самовирівнюючого розчину. За умови забезпечення нормального складу будівельного розчину плинність будівельного розчину можна регулювати шляхом зміни вмісту ефіру целюлози.

З підвищенням вмісту ефіру целюлози. Текучість розчину поступово зменшується. При дозуванні 0,06% плинність розчину знижується більш ніж на 8%, а при дозуванні 0,08% плинність знижується більш ніж на 13,5%. У той же час, із збільшенням віку, високе дозування вказує на те, що кількість ефіру целюлози необхідно контролювати в певному діапазоні, занадто високе дозування призведе до негативного впливу на текучість розчину. Вода та цемент у розчині складають чисту суспензію, яка заповнює піщану щілину, і обертається навколо піску, щоб відігравати мастильну роль, щоб розчин мав певну текучість. При введенні ефіру целюлози вміст вільної води в системі відносно зменшується, а шар покриття на зовнішній стінці з піску зменшується, таким чином зменшуючи течію розчину. Через вимогу до самовирівнювального розчину з високою текучістю кількість ефіру целюлози слід контролювати в розумному діапазоні.

2.2 Утримання води

Водовтримуваність розчину є важливим показником для вимірювання стабільності компонентів у щойно змішаному цементному розчині. Додавання відповідної кількості ефіру целюлози може покращити водоутримання розчину. Для того, щоб реакція гідратації цементуючого матеріалу була повною, достатня кількість ефіру целюлози може утримувати воду в розчині протягом тривалого часу, щоб забезпечити повне проведення реакції гідратації цементуючого матеріалу.

Ефір целюлози можна використовувати як водоутримуючий агент, оскільки атоми кисню на гідроксильних і ефірних зв’язках зв’язуються з молекулами води, утворюючи водневі зв’язки, завдяки чому вільна вода стає об’єднаною водою. Із співвідношення між вмістом ефіру целюлози та ступенем утримування води розчином можна побачити, що коефіцієнт утримання води розчином збільшується зі збільшенням вмісту ефіру целюлози. Водозатримуючий ефект ефіру целюлози може запобігти поглинанню субстратом надто великої та надто швидкої води, а також запобігти випаровуванню води, таким чином гарантуючи, що шламове середовище забезпечує достатню кількість води для гідратації цементу. Існують також дослідження, які показують, що на додаток до кількості ефіру целюлози, його в’язкість (молекулярна маса) також має більший вплив на водоутримання розчину, чим більша в’язкість, тим краще утримання води. Ефір целюлози з в'язкістю 400 МПа·с, як правило, використовується для самовирівнювального розчину, який може покращити вирівнювальні характеристики розчину та підвищити компактність розчину. Коли в'язкість перевищує 40000 МПа·с, показники утримання води більше не покращуються значно, і він не підходить для розчину, що самовирівнюється.

У цьому дослідженні були відібрані зразки розчину з ефіром целюлози та розчину без ефіру целюлози. Частина зразків була зразками 3d віку, а інша частина зразків 3d віку була стандартною затверділою протягом 28d, а потім утворення продуктів гідратації цементу в зразках було протестовано SEM.

Продуктів гідратації цементу в контрольному зразку розчину на 3-й вік більше, ніж у зразку з ефіром целюлози, а на 28-му віці продуктів гідратації в зразку з ефіром целюлози набагато більше, ніж у контрольному зразку. Рання гідратація води затримується, оскільки на ранній стадії на поверхні частинок цементу є складний шар плівки, утворений ефіром целюлози. Однак із збільшенням віку процес гідратації протікає повільніше. У цей час утримання води в суспензії ефіру целюлози забезпечує наявність достатньої кількості води в суспензії для задоволення вимог реакції гідратації, що сприяє повному перебігу реакції гідратації. Тому на пізній стадії в суспензії більше продуктів гідратації. Відносно кажучи, у порожній пробі більше вільної води, яка може задовольнити потребу води для ранньої реакції цементу. Однак із прогресуванням процесу гідратації частина води у зразку споживається під час ранньої реакції гідратації, а інша частина втрачається шляхом випаровування, що призводить до недостатньої кількості води в пізній суспензії. Таким чином, тривимірних продуктів гідратації в порожньому зразку відносно більше. Кількість продуктів гідратації значно менше, ніж кількість продуктів гідратації в зразку, що містить ефір целюлози. Тому, з точки зору продуктів гідратації, знову пояснюється, що додавання відповідної кількості ефіру целюлози до будівельного розчину дійсно може покращити утримання води суспензією.

2.3 Час схоплювання

Ефір целюлози має певну сповільнювальну дію на будівельний розчин, збільшуючи вміст ефіру целюлози. Тоді час схоплювання розчину подовжується. Сповільнювальна дія ефіру целюлози безпосередньо пов'язана з його структурними характеристиками. Ефір целюлози має зневоднену кільцеву структуру глюкози, яка може утворювати молекулярний комплекс цукру кальцію з іонами кальцію в розчині для гідратації цементу, зменшувати концентрацію іонів кальцію в період індукції гідратації цементу, запобігати утворенню та випаданню в осад Ca(OH)2 і солі кальцію кристалів, щоб затримати процес гідратації цементу. Сповільнювальна дія ефіру целюлози на цементний розчин в основному залежить від ступеня заміщення алкілу і мало залежить від його молекулярної маси. Чим менший ступінь заміщення алкілу, чим більший вміст гідроксилу, тим очевидніший ефект сповільнення. L. Semitz та ін. вважали, що молекули ефіру целюлози в основному адсорбуються на продуктах гідратації, таких як C-S-H і Ca(OH)2, і рідко адсорбуються на вихідних мінералах клінкеру. У поєднанні з SEM-аналізом процесу гідратації цементу виявлено, що ефір целюлози має певну сповільнювальну дію, і чим вищий вміст ефіру целюлози, тим очевидніший сповільнювальний ефект шару складної плівки на ранню гідратацію цементу, отже, більш очевидний ефект сповільнення.

2.4 Міцність на вигин і міцність на стиск

Як правило, міцність є одним із важливих показників оцінки ефекту твердіння сумішей цементних цементних матеріалів. На додаток до високої текучості, самовирівнюючий розчин також повинен мати певну міцність на стиск і міцність на вигин. У цьому дослідженні перевіряли міцність на стиск і міцність на вигин за 7 і 28 днів заготовки розчину, змішаного з ефіром целюлози.

Зі збільшенням вмісту ефіру целюлози міцність розчину на стиск і міцність на вигин зменшуються в різній амплітуді, вміст невеликий, вплив на міцність неочевидний, але при вмісті більше 0,02% зростання швидкості втрати міцності є більш очевидним , отже, у використанні ефіру целюлози для покращення водоутримання розчину, але також враховуйте зміну міцності.

Причини зниження міцності розчину на стиск і згин. Його можна проаналізувати з таких аспектів. По-перше, у дослідженні не використовувався цемент ранньої міцності та швидкого твердіння. Коли сухий розчин змішували з водою, деякі частинки порошку целюлозного ефіру каучуку спочатку адсорбувалися на поверхні частинок цементу, щоб утворити латексну плівку, яка затримувала гідратацію цементу та знижувала ранню міцність розчинової матриці. По-друге, щоб імітувати робоче середовище приготування самовирівнювального розчину на місці, усі зразки в дослідженні не зазнавали вібрації в процесі підготовки та формування, і покладалися на власне вирівнювання. Завдяки сильним властивостям утримання води ефіром целюлози в будівельному розчині, після затвердіння розчину в матриці залишилася велика кількість пор. Збільшення пористості розчину також є важливою причиною зниження міцності розчину на стиск і вигин. Крім того, після додавання ефіру целюлози в розчин збільшується вміст еластичного полімеру в порах розчину. Коли матриця пресована, гнучкому полімеру важко виконувати жорстку опорну роль, що також певною мірою впливає на показники міцності матриці.

2.5 Міцність склеювання

Ефір целюлози має великий вплив на властивість зв’язування будівельного розчину та широко використовується в дослідженнях і приготуванні розчину, що самовирівнюється.

Коли вміст ефіру целюлози становить від 0,02% до 0,10%, міцність зчеплення розчину, очевидно, покращується, і міцність зчеплення через 28 днів набагато вища, ніж через 7 днів. Ефір целюлози утворює замкнуту полімерну плівку між гідратаційними частинками цементу та системою рідкої фази, яка сприяє виведенню більшої кількості води в полімерну плівку за межі частинок цементу, що сприяє повній гідратації цементу, щоб покращити міцність зв’язку пасти. після затвердіння. У той же час відповідна кількість ефіру целюлози підвищує пластичність і гнучкість розчину, зменшує жорсткість перехідної зони між розчином і основою, зменшує напругу ковзання між поверхнею і посилює ефект зв’язування між розчином і основою в певний ступінь. Завдяки наявності в цементному розчині ефіру целюлози між частинками розчину і продуктами гідратації утворюється особлива межфазна перехідна зона і міжфазний шар. Цей міжфазний шар робить межфазну перехідну зону більш гнучкою та менш жорсткою, завдяки чому розчин має сильну міцність зв’язування.

3. Висновки та обговорення

Ефір целюлози може покращити водоутримання самовирівнювального розчину. Зі збільшенням кількості ефіру целюлози водоутримування розчину поступово посилюється, а плинність розчину та час схоплювання зменшуються до певної міри. Занадто високий вміст води збільшить пористість затверділого розчину, що може спричинити очевидну втрату міцності на стиск і вигин затверділого розчину. У дослідженні міцність значно зменшувалася, коли дозування становило від 0,02% до 0,04%, і чим більше кількість ефіру целюлози, тим очевидніший ефект сповільнення. Тому при застосуванні ефіру целюлози також необхідно всебічно враховувати механічні властивості самовирівнювального розчину, обґрунтований підбір дозування та синергічний ефект між ним та іншими хімічними матеріалами.

Використання ефіру целюлози може знизити міцність на стиск і міцність на згин цементного розчину, а також покращити міцність зв’язування розчину. Аналіз причин зміни міцності, в основному викликаної зміною мікропродуктів і структури, з одного боку, частинки порошку гумового ефіру целюлози спочатку адсорбуються на поверхні частинок цементу, утворення латексної плівки, затримка гідратації цемент, який призведе до втрати ранньої міцності розчину; З іншого боку, завдяки ефекту плівкоутворення та ефекту утримання води це сприяє повній гідратації цементу та покращенню міцності зв’язку. Автор вважає, що ці два типи змін міцності в основному існують у межі періоду схоплювання, а випередження та затримка цієї межі можуть бути критичною точкою, яка спричиняє величину двох видів міцності. Більш поглиблене та систематичне дослідження цієї критичної точки сприятиме кращому регулюванню та аналізу процесу гідратації цементованого матеріалу в суспензії. Корисно регулювати кількість ефіру целюлози та час затвердіння відповідно до вимог механічних властивостей будівельного розчину, щоб покращити його характеристики.