Вплив гідроксипропілметилцелюлозного ефіру на властивості цементного розчину машинного напилення

Ефір целюлози є важливою добавкою до піскоструминного розчину. Було вивчено вплив чотирьох різних ступенів в’язкості гідроксипропілметилцелюлози (HPMC) на утримання води, щільність, вміст повітря, механічні властивості та розподіл розмірів пор піскоструминного розчину. Дослідження показали, що: ГПМЦ може значно покращити водоутримувальну здатність будівельного розчину, і рівень водоутримання може перевищувати 90%, якщо кількість ГПМЦ становить 0,15%. Найбільш очевидний; вміст повітря в розчині збільшується зі збільшенням вмісту HPMC: HPMC, очевидно, зменшить механічні властивості цементного розчину, але коефіцієнт згортання розчину збільшиться; розмір пор розчину значно збільшиться після додавання HPMC. Частка шкідливих отворів і кількох шкідливих отворів значно збільшилася.

Ключові слова: будівельний розчин; ефір гідроксипропілметилцелюлози; затримка води; розподіл пор за розміром

0. Передмова

В останні роки, з безперервним прогресом промисловості та вдосконаленням технології, завдяки введенню та вдосконаленню іноземних машин для напилення розчину, технологія механічного напилення та штукатурення була значно розвинена в нашій країні. Розчин для механічного розпилення відрізняється від звичайного розчину, який потребує високої ефективності утримання води, відповідної текучості та певних характеристик проти просідання. Зазвичай до розчину додають ефір целюлози, серед яких найбільш широко використовується простий ефір гідроксипропілметилцелюлози (HPMC). Основними функціями HPMC у будівельному розчині є: відмінна водоутримувальна здатність, згущення та в’язкість, а також реологічна корекція. Однак не можна ігнорувати недоліки HPMC. HPMC має повітротягнучу дію, що спричиняє більше внутрішніх дефектів і серйозно знижує механічні властивості розчину. У цій статті досліджується вплив HPMC на швидкість утримання води, щільність, вміст повітря та механічні властивості будівельного розчину з макроскопічного аспекту, а також досліджується вплив HPMC на структуру пор розчину з мікроскопічного аспекту.

1. Тест

1.1 Сировина

Цемент: комерційно доступний P·Цемент O42.5, його міцність на вигин і стиск 28d становить 6,9 і 48,2 МПа відповідно; пісок: дрібний річковий пісок Chengde, 40-100 меш; ефір целюлози: гідроксипропіловий спирт, вироблений компанією в Хебеї Метиловий ефір целюлози, білий порошок, номінальна в’язкість 40, 100, 150, 200 Па·S: Вода: чиста водопровідна вода.

1.2 Метод випробування

Відповідно до JGJ/T 105-2011 «Будівельні правила для механічного напилення та штукатурки», консистенція розчину становить 80~120 мм, а коефіцієнт утримання води більше 90%. У цьому тесті співвідношення вапно-пісок встановлено на рівні 1:5, консистенція контролюється на рівні (93±2) мм, а ефір целюлози змішується зовнішньо, і його дозування розраховується відповідно до маси цементу. Основні властивості будівельного розчину, такі як щільність у вологому стані, вміст повітря, ступінь утримання води та консистенція, перевіряються з посиланням на JGJ 70-2009 «Методи випробування основних властивостей будівельного розчину», а вміст повітря перевіряється та розраховується відповідно до метод густини. Підготовку, випробування на міцність на згин і стиск зразків проводили з посиланням на GB/T 17671-1999 «Методи випробування міцності цементного розчину (метод ISO)». Розмір пор перевіряли методом ртутної порозиметрії. Модель ртутного порозиметра AUTOPORE 9500, а діапазон вимірювання становив від 5,5 нм до 360μм. Всього було проведено 4 серії тестів. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (цифри A, B, C, D).

2. Результати та аналіз

2.1 Вплив HPMC на ступінь водоутримання цементного розчину

Водовтримування означає здатність розчину утримувати воду. Додавання ефіру целюлози в розчин, нанесений машинним розпиленням, може ефективно підтримувати вологість, зменшувати швидкість кровотечі та відповідати вимогам достатньої гідратації матеріалів на основі цементу.

З впливу HPMC на ступінь водоутримання розчину можна побачити, що зі збільшенням вмісту HPMC ступінь водоутримання розчину поступово зростає. Криві ефірів целюлози з в'язкістю 100, 150 і 200 Па·s в основному однакові. Коли вміст становить від 0,05% до 0,15%, швидкість утримання води зростає лінійно. Коли вміст становить 0,15%, рівень утримання води перевищує 93%..Після 20% тенденція збільшення утримання води стає рівною, що вказує на те, що кількість HPMC близька до насичення. Крива впливу кількості ГПМЦ з в'язкістю 40 Па·s на швидкість утримання води є приблизно прямою лінією. Коли кількість перевищує 0,15%, ступінь водоутримання будівельного розчину значно нижча, ніж у трьох інших видів HPMC з такою ж в’язкістю. Загальноприйнято вважати, що механізм утримання води ефіром целюлози такий: гідроксильна група в молекулі ефіру целюлози та атом кисню на ефірному зв’язку зв’яжуться з молекулою води з утворенням водневого зв’язку, так що вільна вода стане зв’язаною водою. , таким чином відіграючи хороший ефект утримання води; Також вважається, що взаємна дифузія між молекулами води та молекулярними ланцюгами ефіру целюлози дозволяє молекулам води проникати всередину макромолекулярних ланцюгів ефіру целюлози та піддаватися сильній зв’язувальній силі, тим самим покращуючи водоутримання цементного розчину. Чудове утримання води може підтримувати будівельний розчин однорідним, його нелегко розділяти, і досягати хороших характеристик змішування, одночасно зменшуючи механічний знос і збільшуючи термін служби машини для розпилення розчину.

2.2 Вплив ГПМЦ на щільність і вміст повітря в цементному розчині

З впливу різної в’язкості та дозування HPMC на густину розчину можна побачити, що при дозуванні HPMC 0-0,20%, щільність розчину різко зменшується зі збільшенням дозування HPMC, від 2050 кг/м³ приблизно до 1650 кг/м³ , знизився приблизно на 20%; після того, як вміст HPMC перевищує 0,20%, зниження щільності має тенденцію до рівномірного. Порівнюючи чотири типи HPMC з різною в'язкістю, можна побачити, що чим вища в'язкість, тим нижча щільність будівельного розчину; криві щільності будівельних розчинів зі змішаною в'язкістю 150 і 200 Па·с HPMC в основному перекриваються, вказуючи на те, що, оскільки в'язкість HPMC продовжує зростати, щільність розчину більше не зменшується.

З впливу різної в'язкості та дозування HPMC на вміст повітря в розчині можна побачити, що зміна вмісту повітря в розчині протилежна зміні щільності розчину. Об'єм повітря піднімається майже прямолінійно; коли вміст ГПМЦ перевищує 0,20%, вміст повітря практично не змінюється, що вказує на те, що повітровтягуючий ефект розчину близький до насиченого. Повітровтягуюча дія ГПМЦ з в'язкістю 150 і 200 Па·s більше, ніж у HPMC з в'язкістю 40 і 100 Па·s.

Повітровтягуюча дія ефіру целюлози в основному визначається його молекулярною структурою. Ефір целюлози має як гідрофільні групи (гідроксильні, ефірні групи), так і гідрофобні групи (метильні групи, кільця глюкози) і є поверхнево-активною речовиною. , має поверхневу активність, таким чином виявляючи повітротягнучу дію. З одного боку, введений газ може діяти як кульковий підшипник у ступці, покращувати робочі характеристики ступки, збільшувати об’єм і збільшувати продуктивність, що є вигідним для виробника. Але з іншого боку, ефект залучення повітря збільшує вміст повітря в розчині та пористість після затвердіння, що призводить до збільшення шкідливих пор і значного зниження механічних властивостей. Незважаючи на те, що ГПМЦ має певний повітровтягуючий ефект, він не може замінити повітровтягуючий агент. Крім того, при одночасному використанні HPMC і повітровтягуючого агента повітровтягуючий агент може вийти з ладу.

2.3 Вплив HPMC на механічні властивості цементного розчину

З міцності на вигин 28d і міцності на стиск 28d можна побачити, що коли кількість HPMC становить лише 0,05%, міцність розчину на згинання значно зменшується, що приблизно на 25% нижче, ніж у порожнього зразка без HPMC, і міцність на стиск може досягати лише 65% холостого зразка. 80%. Коли вміст HPMC перевищує 0,20%, ступінь зниження міцності на вигин і міцності на стиск будівельного розчину неочевидна. В'язкість HPMC мало впливає на механічні властивості розчину. HPMC створює багато дрібних бульбашок повітря, а повітротягуючий ефект розчину збільшує внутрішню пористість і шкідливі пори розчину, що призводить до значного зниження міцності на стиск і міцність на вигин. Іншою причиною зниження міцності розчину є водоутримуючий ефект ефіру целюлози, який утримує воду в затверділому розчині, а велике співвідношення вода-зв’язуюче призводить до зниження міцності тестового блоку. Для механічного будівельного розчину, незважаючи на те, що ефір целюлози може значно підвищити ступінь утримання води в розчині та покращити його працездатність, якщо його кількість буде занадто великою, це серйозно вплине на механічні властивості розчину, тому співвідношення між ними слід розумно зважити.

З 28-денного коефіцієнта згортання можна побачити, що зі збільшенням вмісту HPMC загальний коефіцієнт згортання будівельного розчину демонструє тенденцію до збільшення, яка в основному є лінійною залежністю. Це пояснюється тим, що доданий ефір целюлози вводить велику кількість повітряних бульбашок, викликаючи більше дефектів усередині розчину, що призводить до різкого зниження міцності розчину на стиск, і хоча міцність на згин також зменшується до певної міри; але целюлозний ефір може покращити гнучкість розчину та опиратися. Міцність згортання сприятлива, що сповільнює швидкість зменшення. Розглядаючи комплексно, комбінований ефект обох призводить до збільшення коефіцієнта згортання.

2.4 Вплив HPMC на розмір пор розчину

Криві розподілу пор за розміром чотирьох груп зразків A, B, C і D вимірювали методом ртутної інтрузійної порозиметрії.

Згідно з кривою розподілу пор за розміром, даними розподілу пор за розміром і різними статистичними параметрами зразків AD, HPMC має великий вплив на структуру пор цементного розчину:

(1) Після додавання HPMC розмір пор цементного розчину значно збільшується. На кривій розподілу розмірів пор область зображення зміщується вправо, а значення пор, що відповідає піковому значенню, стає більшим. Також зі статистичних даних розподілу пор за розміром і медіанного розміру пор у результатах випробувань різних статистичних параметрів можна побачити, що середній розмір пор цементного розчину після додавання HPMC значно більший, ніж у порожнього зразка, і у зразку з дозуванням 0,3% Значення апертури на 2 порядки вище, ніж у холостого зразка.

(2) Wu Zhongwei та ін. розділив пори в бетоні на чотири типи, які є нешкідливими порами (≤20 нм), кілька шкідливих пор (20–100 нм), шкідливі пори (100–200 нм) і багато шкідливих пор (≥200 нм). 200 нм). Зі статистичних даних розподілу розмірів пор і результатів випробувань різних статистичних параметрів можна побачити, що кількість нешкідливих пор або менш шкідливих пор значно зменшується, а кількість шкідливих пор або більш шкідливих пор збільшується після додавання HPMC. Нешкідливі або менш шкідливі пори зразка без HPMC становлять близько 49,4%, а нешкідливі або менш шкідливі пори значно зменшуються після додавання HPMC. Взявши, наприклад, дозу 0,1%, нешкідливі чи менш шкідливі пори зменшуються приблизно на 45%. , кількість шкідливих пор більше 10μм зросла приблизно в 9 разів.

3) Середній діаметр пор, середній діаметр пор, питомий об’єм пор і питома площа поверхні не відповідають дуже суворому правилу зміни зі збільшенням вмісту HPMC, що може бути пов’язано з великою дисперсією відбору зразків у тесті на ін’єкцію ртуті. Але в цілому середній діаметр пор, середній діаметр пор і питомий об’єм пор зразка, змішаного з HPMC, мають тенденцію до збільшення порівняно з порожнім зразком, тоді як питома площа поверхні зменшується.

3. Висновок

(1) Ступінь водоутримання будівельного розчину збільшується зі збільшенням вмісту HPMC. Криві ефіру целюлози з в'язкістю 100, 150 і 200 Па·S в основному однакові, а рівень утримання води перевищує 93%, якщо вміст становить 0,15%. При вмісті 40 Па·ефір целюлози перевищує 0,15%, швидкість утримання води нижча, ніж у інших трьох видів в’язкості HPMC.

(2) Щільність розчину поступово зменшується зі збільшенням вмісту HPMC, а вміст становить 0,05%. Зниження щільності є найбільш очевидним на 0,20%, приблизно на 20%; при вмісті понад 0,20% щільність майже не змінюється; вміст повітря в розчині збільшується зі збільшенням вмісту HPMC.

(3) Збільшення вмісту HPMC, очевидно, призведе до зниження механічних властивостей цементного розчину, але відповідний коефіцієнт згортання розчину збільшиться, а гнучкість розчину стане кращою.

(4) Після додавання HPMC розмір пор розчину значно збільшується, а частка шкідливих пор і кількох шкідливих пор значно збільшується. Зразок із вмістом HPMC 0,1% зменшився приблизно на 45% порівняно з порожнім зразком без шкідливих пор або з меншими порами, а кількість більш шкідливих пор перевищує 10μм збільшився приблизно в 9 разів.