Cellulose ether trên vữa tự san phẳng

Tác dụng củaete hydroxypropyl metyl xenlulozavề tính lưu động, khả năng giữ nước và cường độ liên kết của vữa tự san phẳng đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy HPMC có thể cải thiện hiệu quả khả năng giữ nước của vữa tự san phẳng và làm giảm độ đặc của vữa. Sự ra đời của HPMC có thể cải thiện cường độ liên kết của vữa, nhưng cường độ nén, cường độ uốn và tính lưu động đều giảm. Thử nghiệm độ tương phản SEM được thực hiện trên các mẫu và ảnh hưởng của HPMC đến tác dụng làm chậm, tác dụng giữ nước và cường độ của vữa được giải thích thêm từ quá trình hydrat hóa xi măng ở thời điểm 3 và 28 ngày.

Từ khóa:vữa tự san phẳng; ete xenlulo; Tính lưu loát; Giữ nước

0. Giới thiệu

Vữa tự san phẳng có thể dựa vào trọng lượng của chính nó để tạo thành một nền phẳng, mịn và chắc chắn trên nền để rải hoặc liên kết các vật liệu khác, đồng thời có thể thi công trên diện tích lớn, hiệu quả thi công cao, do đó, tính thanh khoản cao là một tính năng rất quan trọng của vữa tự san phẳng; Đặc biệt khi có khối lượng lớn, gia cố dày đặc hoặc lấp khoảng cách nhỏ hơn 10 mm hoặc sử dụng vật liệu vữa gia cố. Ngoài tính lưu động tốt, vữa tự san phẳng phải có khả năng giữ nước và độ bền liên kết nhất định, không có hiện tượng phân tách chảy máu và có đặc tính đoạn nhiệt và tăng nhiệt độ thấp.

Nói chung, vữa tự san phẳng đòi hỏi độ lưu động tốt, nhưng độ lưu động thực tế của vữa xi măng thường chỉ là 10 ~ 12 cm. Vữa tự san phẳng có thể tự đầm, thời gian đông kết ban đầu dài và thời gian đông kết cuối cùng ngắn. Cellulose ether là một trong những chất phụ gia chính của vữa trộn sẵn, mặc dù lượng bổ sung rất thấp nhưng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của vữa, nó có thể cải thiện độ đặc của vữa, hiệu suất làm việc, hiệu suất liên kết và hiệu suất giữ nước, có có vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực vữa trộn sẵn.

1. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

1.1 Nguyên liệu thô

(1) Xi măng loại P·O 42,5 thông thường.

(2) Chất liệu cát: Cát biển rửa sạch Hạ Môn, kích thước hạt 0,3 ~ 0,6mm, hàm lượng nước 1% ~ 2%, sấy khô nhân tạo.

(3) Cellulose ether: hydroxypropyl methyl cellulose ether là sản phẩm của hydroxyl được thay thế bằng methoxy và hydroxypropyl tương ứng, có độ nhớt 300mpa·s. Hiện nay, hầu hết ete xenlulo được sử dụng là ete hydroxypropyl metyl xenlulo và ete hydroxyetyl ​​metyl xenlulo.

(4) chất siêu dẻo: chất siêu dẻo axit polycarboxylic.

(5) Bột cao su có thể tái phân tán: Dòng HW5115 do Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. sản xuất là một loại bột cao su có thể tái phân tán được đồng trùng hợp bởi VAC/VeoVa.

1.2 Phương pháp thử

Thử nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn công nghiệp JC/T 985-2005 “Vữa tự san phẳng gốc xi măng dùng cho mặt đất”. Thời gian đông kết được xác định bằng cách tham khảo độ đặc tiêu chuẩn và thời gian đông kết của hồ xi măng JC/T 727. Thử nghiệm tạo hình, uốn và cường độ nén của mẫu vữa tự san phẳng tham khảo GB/T 17671. Phương pháp thử độ bền liên kết: Khối thử vữa 80mmx80mmx20mm được chuẩn bị trước, tuổi trên 28d. Bề mặt được làm nhám và nước bão hòa trên bề mặt sẽ bị xóa sạch sau 10 phút làm ướt. Mẫu vữa được đổ lên bề mặt đã được đánh bóng có kích thước 40mmx40mmx10mm. Độ bền liên kết được kiểm tra ở tuổi thiết kế.

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) được sử dụng để phân tích hình thái của vật liệu xi măng hóa trong bùn. Trong nghiên cứu, phương pháp trộn của tất cả các nguyên liệu bột là: đầu tiên, các nguyên liệu bột của từng thành phần được trộn đều, sau đó thêm vào nước đề xuất để trộn đều. Tác dụng của ete xenlulo đối với vữa tự san phẳng được phân tích bằng các thử nghiệm cường độ, khả năng giữ nước, độ lỏng và kính hiển vi SEM.

2. Kết quả và phân tích

2.1 Tính cơ động

Cellulose ether có tác dụng quan trọng trong việc giữ nước, độ đặc và hiệu suất thi công của vữa tự san phẳng. Đặc biệt là vữa tự san phẳng, độ lỏng là một trong những chỉ số chính để đánh giá hiệu quả hoạt động của vữa tự san phẳng. Với mục đích đảm bảo thành phần bình thường của vữa, tính lưu động của vữa có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi hàm lượng ete xenlulo.

Với sự gia tăng hàm lượng ete cellulose. Tính lưu động của vữa giảm dần. Khi liều lượng là 0,06%, độ lưu động của vữa giảm hơn 8% và khi liều lượng là 0,08%, độ lưu động của vữa giảm hơn 13,5%. Đồng thời, với việc kéo dài tuổi, liều lượng cao cho thấy lượng ete xenlulo phải được kiểm soát trong một phạm vi nhất định, liều lượng quá cao sẽ gây ảnh hưởng xấu đến tính lưu động của vữa. Nước và xi măng trong vữa tạo thành bùn sạch để lấp đầy khe hở cát, quấn quanh cát để đóng vai trò bôi trơn, giúp vữa có độ lưu động nhất định. Với việc đưa vào ete cellulose, hàm lượng nước tự do trong hệ thống giảm đi tương đối và lớp phủ trên thành ngoài của cát cũng giảm đi, do đó làm giảm dòng chảy của vữa. Do yêu cầu vữa tự san phẳng có tính lưu động cao nên lượng ete xenlulo cần được kiểm soát trong phạm vi hợp lý.

2.2 Giữ nước

Khả năng giữ nước của vữa là chỉ số quan trọng để đo độ ổn định của các thành phần trong vữa xi măng mới trộn. Việc bổ sung lượng ête xenluloza thích hợp có thể cải thiện khả năng giữ nước của vữa. Để thực hiện đầy đủ phản ứng hydrat hóa của vật liệu xi măng, một lượng ete xenlulo hợp lý có thể giữ nước trong vữa trong thời gian dài để đảm bảo phản ứng hydrat hóa của vật liệu xi măng có thể được thực hiện đầy đủ.

Cellulose ether có thể được sử dụng làm chất giữ nước vì các nguyên tử oxy trên liên kết hydroxyl và ether liên kết với các phân tử nước để tạo thành liên kết hydro, khiến nước tự do trở thành nước kết hợp. Có thể thấy từ mối quan hệ giữa hàm lượng ete xenlulo và tỷ lệ giữ nước của vữa rằng tỷ lệ giữ nước của vữa tăng khi hàm lượng ete xenlulo tăng. Tác dụng giữ nước của ete xenlulo có thể ngăn không cho chất nền hấp thụ nước quá nhiều và quá nhanh, đồng thời ngăn chặn sự bay hơi nước, do đó đảm bảo môi trường bùn cung cấp đủ nước cho quá trình hydrat hóa xi măng. Cũng có nghiên cứu cho thấy ngoài lượng ete cellulose thì độ nhớt (trọng lượng phân tử) của nó cũng có tác động lớn hơn đến khả năng giữ nước của vữa, độ nhớt càng lớn thì khả năng giữ nước càng tốt. Cellulose ether có độ nhớt 400 MPa·S thường được sử dụng làm vữa tự san phẳng, có thể cải thiện hiệu suất san phẳng của vữa và cải thiện độ nén của vữa. Khi độ nhớt vượt quá 40000 MPa·S, hiệu suất giữ nước không còn được cải thiện đáng kể và không phù hợp với vữa tự san phẳng.

Trong nghiên cứu này, mẫu vữa có ete xenlulo và mẫu vữa không có ete xenlulo được lấy. Một phần của các mẫu là mẫu tuổi 3d và phần còn lại của mẫu tuổi 3d được xử lý tiêu chuẩn trong 28 ngày, sau đó sự hình thành các sản phẩm hydrat hóa xi măng trong các mẫu được kiểm tra bằng SEM.

Các sản phẩm thủy hóa của xi măng trong mẫu trắng của mẫu vữa ở tuổi 3d nhiều hơn so với các sản phẩm thủy hóa trong mẫu có ete xenlulo và ở tuổi 28 d, các sản phẩm thủy hóa trong mẫu có ete xenlulo nhiều hơn so với mẫu trắng. Quá trình hydrat hóa sớm của nước bị trì hoãn do có một lớp màng phức tạp được hình thành bởi ete xenlulo trên bề mặt các hạt xi măng ở giai đoạn đầu. Tuy nhiên, khi tuổi càng cao, quá trình hydrat hóa diễn ra chậm hơn. Tại thời điểm này, khả năng giữ nước của ete cellulose trên bùn làm cho có đủ nước trong bùn để đáp ứng nhu cầu của phản ứng hydrat hóa, điều này có lợi cho quá trình phản ứng hydrat hóa diễn ra hoàn toàn. Vì vậy, ở giai đoạn sau có nhiều sản phẩm hydrat hóa hơn trong hỗn hợp bùn. Nói một cách tương đối, có nhiều nước tự do hơn trong mẫu trắng, có thể đáp ứng lượng nước cần thiết cho phản ứng xi măng sớm. Tuy nhiên, với quá trình hydrat hóa diễn ra, một phần nước trong mẫu bị tiêu hao bởi phản ứng hydrat hóa sớm và phần còn lại bị mất đi do bay hơi, dẫn đến lượng nước trong bùn sau này không đủ. Vì vậy, sản phẩm hydrat hóa 3d trong mẫu trắng tương đối nhiều hơn. Lượng sản phẩm hydrat hóa ít hơn nhiều so với lượng sản phẩm hydrat hóa trong mẫu chứa ete xenlulo. Do đó, từ góc độ các sản phẩm hydrat hóa, một lần nữa người ta giải thích rằng việc bổ sung một lượng thích hợp ete xenlulo vào vữa thực sự có thể cải thiện khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa.

2.3 Thời gian đông kết

Cellulose ether có tác dụng làm chậm vữa nhất định, với sự gia tăng hàm lượng ether cellulose. Thời gian ninh kết của vữa sau đó sẽ kéo dài hơn. Tác dụng làm chậm của ete xenlulo có liên quan trực tiếp đến đặc điểm cấu trúc của nó. Cellulose ether có cấu trúc vòng glucose khử nước, có thể tạo thành cổng phức hợp phân tử canxi đường với các ion canxi trong dung dịch hydrat hóa xi măng, làm giảm nồng độ ion canxi trong giai đoạn cảm ứng hydrat hóa xi măng, ngăn chặn sự hình thành và kết tủa của Ca(OH)2 và muối canxi tinh thể, làm chậm quá trình hydrat hóa của xi măng. Tác dụng làm chậm của ete xenlulo đối với vữa xi măng chủ yếu phụ thuộc vào mức độ thay thế của alkyl và ít liên quan đến trọng lượng phân tử của nó. Mức độ thay thế của alkyl càng nhỏ thì hàm lượng hydroxyl càng lớn thì tác dụng làm chậm càng rõ ràng. L. Semitz và cộng sự. tin rằng các phân tử ete cellulose chủ yếu được hấp phụ trên các sản phẩm hydrat hóa như C — S — H và Ca(OH)2, và hiếm khi được hấp phụ trên các khoáng chất gốc clinker. Kết hợp với phân tích SEM của quá trình hydrat hóa xi măng, người ta thấy rằng ete xenlulo có tác dụng làm chậm nhất định và hàm lượng ete xenlulo càng cao thì tác dụng làm chậm của lớp màng phức tạp đối với quá trình hydrat hóa sớm của xi măng càng rõ ràng, do đó, tác dụng làm chậm rõ ràng hơn.

2.4 Cường độ uốn và cường độ nén

Nhìn chung, cường độ là một trong những chỉ số đánh giá quan trọng về hiệu quả bảo dưỡng của vật liệu xi măng gốc xi măng của hỗn hợp. Ngoài hiệu suất dòng chảy cao, vữa tự san phẳng còn phải có cường độ nén và cường độ uốn nhất định. Trong nghiên cứu này, cường độ chịu nén và cường độ uốn ở 7 và 28 ngày của vữa trắng trộn với ete xenlulo được thử nghiệm.

Với sự gia tăng hàm lượng ete cellulose, cường độ nén và cường độ uốn của vữa giảm ở các biên độ khác nhau, hàm lượng nhỏ, ảnh hưởng đến cường độ không rõ ràng, nhưng với hàm lượng lớn hơn 0,02%, tốc độ giảm cường độ tăng trưởng rõ ràng hơn Do đó, việc sử dụng ete xenlulo để cải thiện khả năng giữ nước của vữa nhưng cũng phải tính đến sự thay đổi cường độ.

Nguyên nhân làm giảm cường độ chịu nén và uốn của vữa. Nó có thể được phân tích từ các khía cạnh sau. Trước hết, xi măng cường độ sớm và đông cứng nhanh không được sử dụng trong nghiên cứu. Khi trộn vữa khô với nước, một số hạt bột cao su ete cellulose lần đầu tiên được hấp phụ trên bề mặt các hạt xi măng để tạo thành màng latex, làm chậm quá trình hydrat hóa xi măng và làm giảm cường độ ban đầu của ma trận vữa. Thứ hai, để mô phỏng môi trường làm việc của việc chuẩn bị vữa tự san phẳng tại chỗ, tất cả các mẫu trong nghiên cứu đều không bị rung trong quá trình chuẩn bị và đúc mà dựa vào việc tự san phẳng. Do khả năng giữ nước mạnh của ete cellulose trong vữa, một lượng lớn lỗ rỗng còn sót lại trong nền sau khi vữa đông cứng. Sự tăng độ xốp của vữa cũng là nguyên nhân quan trọng làm giảm cường độ chịu nén và uốn của vữa. Ngoài ra, sau khi thêm ete xenlulo vào vữa, hàm lượng polyme dẻo trong các lỗ rỗng của vữa tăng lên. Khi ma trận được ép, polyme dẻo khó đóng vai trò hỗ trợ cứng nhắc, điều này cũng ảnh hưởng đến hiệu suất cường độ của ma trận ở một mức độ nhất định.

2.5 Độ bền liên kết

Cellulose ether có tác dụng lớn đến tính chất liên kết của vữa và được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu và điều chế vữa tự san phẳng.

Khi hàm lượng ete xenluloza nằm trong khoảng từ 0,02% đến 0,10%, độ bền liên kết của vữa rõ ràng được cải thiện và độ bền liên kết ở 28 ngày cao hơn nhiều so với 7 ngày. Cellulose ether tạo thành màng polymer kín giữa các hạt hydrat hóa xi măng và hệ thống pha lỏng, giúp thúc đẩy nhiều nước hơn trong màng polymer bên ngoài các hạt xi măng, có lợi cho quá trình hydrat hóa hoàn toàn của xi măng, để cải thiện độ bền liên kết của bột nhão sau khi đông cứng. Đồng thời, lượng ete cellulose thích hợp giúp tăng cường độ dẻo và tính linh hoạt của vữa, giảm độ cứng của vùng chuyển tiếp giữa bề mặt vữa và nền, giảm ứng suất trượt giữa bề mặt và tăng cường hiệu quả liên kết giữa vữa và nền trong một mức độ nhất định. Do sự hiện diện của ete cellulose trong vữa xi măng, một vùng chuyển tiếp và lớp tiếp xúc đặc biệt được hình thành giữa các hạt vữa và các sản phẩm hydrat hóa. Lớp bề mặt này làm cho vùng chuyển tiếp bề mặt linh hoạt hơn và ít cứng hơn, do đó vữa có cường độ liên kết mạnh mẽ.

3. Kết luận và thảo luận

Cellulose ether có thể cải thiện khả năng giữ nước của vữa tự san phẳng. Với sự gia tăng lượng ete xenlulo, khả năng giữ nước của vữa dần dần được tăng cường, độ lưu động của vữa và thời gian đông kết giảm ở một mức độ nhất định. Khả năng giữ nước quá cao sẽ làm tăng độ xốp của vữa đã đông cứng, có thể làm cho cường độ chịu nén và uốn của vữa đông cứng bị suy giảm rõ rệt. Trong nghiên cứu, độ bền giảm đáng kể khi liều lượng nằm trong khoảng từ 0,02% đến 0,04%, và lượng ete cellulose càng nhiều thì tác dụng làm chậm càng rõ ràng. Vì vậy, khi sử dụng ete xenlulo cũng cần xem xét toàn diện tính chất cơ lý của vữa tự san phẳng, lựa chọn liều lượng hợp lý và tác dụng hiệp đồng giữa nó với các vật liệu hóa học khác.

Việc sử dụng ete xenlulo có thể làm giảm cường độ nén và cường độ uốn của vữa xi măng, đồng thời cải thiện cường độ liên kết của vữa. Phân tích nguyên nhân thay đổi cường độ, chủ yếu là do sự thay đổi của các sản phẩm vi mô và cấu trúc, một mặt, các hạt bột cao su cellulose ether lần đầu tiên được hấp phụ trên bề mặt các hạt xi măng, hình thành màng latex, làm chậm quá trình hydrat hóa của xi măng sẽ làm mất cường độ sớm của vữa; Mặt khác, do hiệu ứng tạo màng và hiệu ứng giữ nước nên nó có lợi cho quá trình hydrat hóa hoàn toàn của xi măng và cải thiện độ bền liên kết. Tác giả tin rằng hai loại thay đổi cường độ này chủ yếu tồn tại trong giới hạn của thời gian đông kết, và sự tiến triển và trễ của giới hạn này có thể là điểm tới hạn gây ra cường độ của hai loại cường độ. Một nghiên cứu sâu hơn và có hệ thống hơn về điểm quan trọng này sẽ giúp ích cho việc điều chỉnh và phân tích tốt hơn quá trình hydrat hóa của vật liệu xi măng trong vữa. Sẽ rất hữu ích khi điều chỉnh lượng ete xenlulo và thời gian bảo dưỡng theo nhu cầu về tính chất cơ học của vữa, để cải thiện hiệu suất của vữa.