С непрекъснатия напредък на индустрията и усъвършенстването на технологиите, чрез въвеждането и усъвършенстването на чуждестранни машини за пръскане на строителни разтвори, технологията за механично пръскане и мазилка е значително развита в моята страна през последните години. Механично пръсканият строителен разтвор се различава от обикновения строителен разтвор, който изисква висока водозадържаща способност, подходяща течливост и известна устойчивост на свличане. Обикновено към строителния разтвор се добавя хидроксипропилметилцелулоза, от която целулозният етер (HPMC) е най-широко използваният. Основните функции на хидроксипропилметилцелулозата HPMC в строителния разтвор са: сгъстяване и вискозитет, регулиране на реологията и отличен водозадържащ капацитет. Недостатъците на HPMC обаче не могат да бъдат пренебрегнати. HPMC има въздуховъвличащ ефект, който ще причини повече вътрешни дефекти и сериозно ще намали механичните свойства на строителния разтвор. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. изследва влиянието на HPMC върху скоростта на водозадържане, плътността, съдържанието на въздух и механичните свойства на строителния разтвор от макроскопска гледна точка и изследва влиянието на хидроксипропилметилцелулозата HPMC върху L-структурата на строителния разтвор от микроскопска гледна точка.
1. Тест
1.1 Суровини
Цимент: търговски достъпен цимент P.0 42.5, чиято якост на огъване и натиск при 28d е съответно 6.9 и 48.2 MPa; пясък: фин речен пясък от Ченгде, 40-100 mesh; целулозен етер: произведен от Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Хидроксипропилметилцелулозен етер, бял прах, номинален вискозитет 40, 100, 150, 200 Pa-s; вода: чиста чешмяна вода.
1.2 Метод на изпитване
Съгласно JGJ/T 105-2011 „Строителни разпоредби за механично пръскане и мазилка“, консистенцията на разтвора е 80-120 mm, а степента на задържане на вода е по-голяма от 90%. В този експеримент съотношението вар-пясък е определено на 1:5, консистенцията е контролирана на (93+2) mm, целулозният етер е смесен външно, а количеството на сместа е базирано на масата на цимента. Основните свойства на разтвора, като мокра плътност, съдържание на въздух, задържане на вода и консистенция, са тествани съгласно JGJ 70-2009 „Методи за изпитване на основни свойства на строителни разтвори“, а съдържанието на въздух е тествано и изчислено съгласно метода на плътността. Подготовката, изпитванията на якост на огъване и натиск на образците са проведени съгласно GB/T 17671-1999 „Методи за изпитване на якостта на циментов разтвор-пясък (ISO метод)“. Диаметърът на ларвите е измерен чрез живачна порометрия. Моделът на живачния порозиметър беше AUTOPORE 9500, а диапазонът на измерване беше 5,5 nm-360 μm. Проведени бяха общо 4 комплекта тестове. Съотношението цимент-пясък беше 1:5, вискозитетът на HPMC беше 100 Pa-s, а дозировката 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (числата са съответно A, B, C, D).
2. Резултати и анализ
2.1 Влияние на HPMC върху скоростта на задържане на вода в циментовия разтвор
Задържането на вода се отнася до способността на разтвора да задържа вода. В машинно пръскания разтвор, добавянето на целулозен етер може ефективно да задържи водата, да намали скоростта на разтваряне и да отговори на изискванията за пълна хидратация на циментови материали. Влияние на HPMC върху задържането на вода в разтвора.
С увеличаване на съдържанието на HPMC, степента на задържане на вода в хоросана се увеличава постепенно. Кривите на хидроксипропилметилцелулозния етер с вискозитети от 100, 150 и 200 Pa.s са практически еднакви. Когато съдържанието е 0,05%-0,15%, степента на задържане на вода се увеличава линейно, а когато съдържанието е 0,15%, степента на задържане на вода е по-голяма от 93%. Когато количеството на зърнестия материал надвиши 0,20%, нарастващата тенденция на степента на задържане на вода става плоска, което показва, че количеството HPMC е близо до насищане. Кривата на влияние на количеството HPMC с вискозитет 40 Pa.s върху степента на задържане на вода е приблизително права линия. Когато количеството е по-голямо от 0,15%, степента на задържане на вода в хоросана е значително по-ниска от тази на другите три вида HPMC със същия вискозитет. Обикновено се смята, че механизмът на задържане на вода от целулозния етер е следният: хидроксилната група в молекулата на целулозния етер и кислородният атом в етерната връзка се свързват с водната молекула, за да образуват водородна връзка, така че свободната вода да се превърне в свързана вода, като по този начин се постига добър ефект на задържане на вода. Смята се също, че взаимната дифузия между водните молекули и молекулните вериги на целулозния етер позволява на водните молекули да навлязат във вътрешността на макромолекулните вериги на целулозния етер и да бъдат подложени на силни свързващи сили, като по този начин се подобрява задържането на вода в циментовата суспензия. Отличното задържане на вода може да поддържа разтвора хомогенен, да не се разделя лесно и да постигне добри характеристики на смесване, като същевременно намалява механичното износване и увеличава живота на машината за пръскане на разтвор.
2.2 Влиянието на хидроксипропилметилцелулозата HPMC върху плътността и съдържанието на въздух в циментовия разтвор
Когато количеството HPMC е 0-0,20%, плътността на разтвора намалява рязко с увеличаването на количеството HPMC, от 2050 kg/m3 до около 1650 kg/m3, което е с около 20% по-ниско; когато количеството HPMC надвиши 0,20%, плътността намалява. Сравнявайки 4-те вида HPMC с различен вискозитет, колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-ниска е плътността на разтвора; кривите на плътността на разтворите със смесени вискозитети от 150 и 200 Pa.s HPMC основно се припокриват, което показва, че с продължаващото увеличаване на вискозитета на HPMC, плътността вече не намалява.
Законът за промяна на съдържанието на въздух в разтвора е противоположен на промяната на плътността на разтвора. Когато съдържанието на хидроксипропилметилцелулоза (HPMC) е 0-0,20%, с увеличаване на съдържанието на HPMC, съдържанието на въздух в разтвора се увеличава почти линейно; съдържанието на HPMC надвишава 0,20%. След 0,20% съдържанието на въздух почти не се променя, което показва, че въздуховъвличащият ефект на разтвора е близо до насищане. Въздуховъвличащият ефект на HPMC с вискозитет 150 и 200 Pa.s е по-голям от този на HPMC с вискозитет 40 и 100 Pa.s.
Въздуховият ефект на целулозния етер се определя главно от неговата молекулярна структура. Целулозният етер има както хидрофилни групи (хидроксилни, етерни), така и хидрофобни групи (метил, глюкозен пръстен) и е повърхностно активно вещество. Той има повърхностна активност, като по този начин има въздуховъввличащ ефект. От една страна, въведеният газ може да действа като сачмен лагер в разтвора, да подобри работните му характеристики, да увеличи обема и да увеличи добива, което е от полза за производителя. Но от друга страна, въздуховъввличащият ефект увеличава съдържанието на въздух в разтвора и порьозността му след втвърдяване, което води до увеличаване на вредните пори и значително намаляване на механичните свойства. Въпреки че HPMC има известен въздуховъввличащ ефект, той не може да замести въздуховъввличащия агент. Освен това, когато HPMC и въздуховъввличащият агент се използват едновременно, той може да се провали.
2.3 Влиянието на HPMC върху механичните свойства на циментовия разтвор
Когато количеството HPMC е само 0,05%, якостта на огъване на хоросана намалява значително, което е с около 25% по-ниско от това на празната проба без хидроксипропилметилцелулоза HPMC, а якостта на натиск може да достигне само 65% от празната проба -80%. Когато количеството HPMC надвиши 0,20%, намаляването на якостта на огъване и якостта на натиск на хоросана не е очевидно. Вискозитетът на HPMC има малък ефект върху механичните свойства на хоросана. HPMC въвежда много малки въздушни мехурчета, а ефектът на увличане на въздух върху хоросана увеличава вътрешната порьозност и вредните пори на хоросана, което води до значително намаляване на якостта на натиск и якостта на огъване. Друга причина за намаляването на якостта на хоросана е ефектът на задържане на вода от целулозния етер, който задържа водата във втвърдения хоросан, а голямото съотношение вода-свързващо вещество води до намаляване на якостта на тестовия блок. При механичните строителни разтвори, въпреки че целулозният етер може значително да увеличи скоростта на задържане на вода в разтвора и да подобри неговата обработваемост, ако дозата е твърде голяма, това ще повлияе сериозно на механичните свойства на разтвора, така че връзката между двете трябва да се прецени разумно.
С увеличаване на съдържанието на хидроксипропилметилцелулоза (HPMC), коефициентът на сгъване на хоросана показва обща тенденция на нарастване, което е основно линейна зависимост. Това е така, защото добавеният целулозен етер въвежда голям брой въздушни мехурчета, което причинява повече дефекти вътре в хоросана, и якостта на натиск на хоросана с направляваща роза намалява рязко, въпреки че якостта на огъване също намалява до известна степен; но целулозният етер може да подобри гъвкавостта на хоросана. Това е от полза за якостта на огъване, което забавя скоростта на намаляване. Като цяло, комбинираният ефект на двете води до увеличаване на коефициента на сгъване.
2.4 Влиянието на HPMC върху диаметъра L на хоросана
От кривата на разпределение на размера на порите, данните за разпределение на размера на порите и различните статистически параметри на AD пробите може да се види, че HPMC има голямо влияние върху порестата структура на циментовия разтвор:
(1) След добавяне на HPMC, размерът на порите на циментовия разтвор се увеличава значително. На кривата на разпределение на размера на порите, площта на изображението се измества надясно и стойността на порите, съответстваща на пиковата стойност, става по-голяма. След добавяне на HPMC, средният диаметър на порите на циментовия разтвор е значително по-голям от този на празната проба, а средният диаметър на порите на пробата с 0,3% доза се увеличава с 2 порядъка в сравнение с празната проба.
(2) Порите в бетона се разделят на четири вида, а именно безвредни пори (≤20 nm), по-малко вредни пори (20-100 nm), вредни пори (100-200 nm) и много вредни пори (≥200 nm). От Таблица 1 може да се види, че броят на безвредните или по-малко вредните дупки е значително намален след добавяне на HPMC, а броят на вредните или по-вредните дупки е увеличен. Безвредните или по-малко вредните пори на пробите, които не са смесени с HPMC, са около 49,4%. След добавяне на HPMC, безвредните или по-малко вредните пори са значително намалени. Вземайки за пример доза от 0,1%, безвредните или по-малко вредните пори са намалени с около 45%, а броят на вредните дупки, по-големи от 10μm, се е увеличил около 9 пъти.
(3) Медианният диаметър на порите, средният диаметър на порите, специфичният обем на порите и специфичната повърхност не следват много стриктно правило за промяна с увеличаване на съдържанието на хидроксипропилметилцелулоза (HPMC), което може да е свързано с избора на проба в теста за инжектиране на живак. Но като цяло, медианният диаметър на порите, средният диаметър на порите и специфичният обем на порите на пробата, смесена с HPMC, са склонни да се увеличават в сравнение с празната проба, докато специфичната повърхност намалява.
Време на публикуване: 03 април 2023 г.