Díky neustálému pokroku v průmyslu a zdokonalování technologií, a to zaváděním a zdokonalováním zahraničních stříkacích strojů na maltu, se v posledních letech v mé zemi výrazně rozvinula technologie mechanického stříkání a omítání. Mechanická stříkací malta se liší od běžné malty, která vyžaduje vysokou schopnost zadržovat vodu, vhodnou tekutost a určité vlastnosti proti stékání. Do malty se obvykle přidává hydroxypropylmethylcelulóza, z nichž nejčastěji se používá éter celulózy (HPMC). Hlavní funkce hydroxypropylmethylcelulózy HPMC v maltě jsou: zahušťování a viskozifikace, úprava reologie a vynikající schopnost zadržovat vodu. Nelze však ignorovat nedostatky HPMC. HPMC má provzdušňovací účinek, který způsobuje více vnitřních vad a vážně snižuje mechanické vlastnosti malty. Společnost Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. studovala vliv HPMC na rychlost zadržování vody, hustotu, obsah vzduchu a mechanické vlastnosti malty z makroskopického hlediska a studovala vliv hydroxypropylmethylcelulózy HPMC na L-strukturu malty z mikroskopického hlediska.
1. Test
1.1 Suroviny
Cement: komerčně dostupný cement P.0 42,5, jehož pevnost v ohybu a tlaku 28d je 6,9 MPa a 48,2 MPa; písek: jemný říční písek Chengde, 40-100 mesh; éter celulózy: vyrobeno společností Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hydroxypropylmethylcelulózový éter, bílý prášek, jmenovitá viskozita 40, 100, 150, 200 Pa-s; voda: čistá voda z vodovodu.
1.2 Zkušební metoda
Podle normy JGJ/T 105-2011 „Stavební předpisy pro mechanické stříkání a omítání“ je konzistence malty 80–120 mm a míra zadržování vody je vyšší než 90 %. V tomto experimentu byl poměr vápna a písku stanoven na 1:5, konzistence byla kontrolována na (93+2) mm a éter celulózy byl přimícháván externě, přičemž množství směsi bylo založeno na hmotnosti cementu. Základní vlastnosti malty, jako je objemová hmotnost za mokra, obsah vzduchu, zadržování vody a konzistence, jsou testovány s odkazem na normu JGJ 70-2009 „Zkušební metody pro základní vlastnosti stavebních malt“ a obsah vzduchu je testován a vypočítán podle metody měření hustoty. Příprava, zkoušky pevnosti v ohybu a tlaku vzorků byly provedeny podle normy GB/T 17671-1999 „Metody pro zkoušení pevnosti cementové malty a písku (metoda ISO)“. Průměr larev byl měřen rtuťovou porozimetrií. Model rtuťového porozimetru byl AUTOPORE 9500 a měřicí rozsah byl 5,5 nm až 360 μm. Celkem byly provedeny 4 sady testů. Poměr cementu a písku byl 1:5, viskozita HPMC byla 100 Pa·s a dávkování 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (čísla jsou A, B, C, D).
2. Výsledky a analýza
2.1 Vliv HPMC na rychlost zadržování vody v cementové maltě
Zadržování vody se vztahuje k schopnosti malty zadržovat vodu. U strojně stříkaných malt může přidání éteru celulózy účinně zadržovat vodu, snižovat rychlost krvácení a splňovat požadavky na úplnou hydrataci materiálů na bázi cementu. Vliv HPMC na zadržování vody v maltě.
Se zvyšujícím se obsahem HPMC se postupně zvyšuje míra zadržování vody v maltě. Křivky hydroxypropylmethylcelulózového etheru s viskozitami 100, 150 a 200 Pa.s jsou v podstatě stejné. Při obsahu 0,05 % - 0,15 % se míra zadržování vody zvyšuje lineárně a při obsahu 0,15 % je míra zadržování vody vyšší než 93 %. Pokud množství zrnitosti přesáhne 0,20 %, rostoucí trend míry zadržování vody se zploští, což naznačuje, že množství HPMC se blíží nasycení. Křivka vlivu množství HPMC s viskozitou 40 Pa.s na míru zadržování vody je přibližně přímka. Pokud je množství větší než 0,15 %, je míra zadržování vody v maltě výrazně nižší než u ostatních tří druhů HPMC se stejnou viskozitou. Obecně se předpokládá, že mechanismus zadržování vody v éteru celulózy je následující: hydroxylová skupina na molekule éteru celulózy a atom kyslíku na éterové vazbě se spojí s molekulou vody za vzniku vodíkové vazby, takže volná voda se stane vázanou vodou, což má dobrý účinek na zadržování vody. Také se předpokládá, že interdifúze mezi molekulami vody a molekulárními řetězci éteru celulózy umožňuje molekulám vody vstoupit do nitra makromolekulárních řetězců éteru celulózy a být vystaveny silným vazebným silám, čímž se zlepšuje zadržování vody v cementové kaši. Vynikající zadržování vody může udržet maltu homogenní, obtížně se oddělující a dosáhnout dobrého míchacího výkonu, přičemž se snižuje mechanické opotřebení a prodlužuje životnost stříkacího stroje na maltu.
2.2 Vliv hydroxypropylmethylcelulózy HPMC na hustotu a obsah vzduchu v cementové maltě
Pokud je množství HPMC 0–0,20 %, hustota malty prudce klesá se zvyšujícím se množstvím HPMC, z 2050 kg/m3 na přibližně 1650 kg/m3, což je asi o 20 % méně; pokud množství HPMC překročí 0,20 %, hustota se v klidu snižuje. Při porovnání 4 druhů HPMC s různými viskozitami platí, že čím vyšší je viskozita, tím nižší je hustota malty; křivky hustoty malt se smíšenými viskozitami HPMC 150 a 200 Pa.s se v podstatě překrývají, což naznačuje, že s rostoucí viskozitou HPMC se hustota již nesnižuje.
Zákon změny obsahu vzduchu v maltě je opačný ke změně hustoty malty. Pokud je obsah hydroxypropylmethylcelulózy HPMC 0–0,20 %, pak se s rostoucím obsahem HPMC obsah vzduchu v maltě zvyšuje téměř lineárně; pokud obsah HPMC překročí 0,20 %, obsah vzduchu se téměř nemění, což naznačuje, že provzdušňovací účinek malty se blíží nasycení. Provzdušňovací účinek HPMC s viskozitou 150 a 200 Pa.s je větší než u HPMC s viskozitou 40 a 100 Pa.s.
Provzdušňovací účinek éteru celulózy je určen především jeho molekulární strukturou. Ether celulózy má jak hydrofilní skupiny (hydroxylové, etherové), tak hydrofobní skupiny (methylové, glukózový kruh) a je povrchově aktivní látkou, má povrchovou aktivitu, a proto má provzdušňovací účinek. Na jedné straně může zavedený plyn působit v maltě jako kuličkové ložisko, zlepšit její pracovní vlastnosti, zvětšit objem a zvýšit výstup, což je výhodné pro výrobce. Na druhé straně však provzdušňovací účinek zvyšuje obsah vzduchu v maltě a pórovitost po vytvrzení, což vede ke zvětšení škodlivých pórů a výraznému snížení mechanických vlastností. Ačkoli HPMC má určitý provzdušňovací účinek, nemůže nahradit provzdušňovací činidlo. Kromě toho, pokud se HPMC a provzdušňovací činidlo používají současně, může provzdušňovací činidlo selhat.
2.3 Vliv HPMC na mechanické vlastnosti cementové malty
Pokud je množství HPMC pouze 0,05 %, pevnost malty v ohybu se výrazně snižuje, což je asi o 25 % méně než u slepého vzorku bez hydroxypropylmethylcelulózy HPMC, a pevnost v tlaku může dosáhnout pouze 65 % - 80 % slepého vzorku. Pokud množství HPMC překročí 0,20 %, není pokles pevnosti v ohybu a pevnosti v tlaku malty zřejmý. Viskozita HPMC má malý vliv na mechanické vlastnosti malty. HPMC vnáší mnoho drobných vzduchových bublin a strhávání vzduchu do malty zvyšuje vnitřní pórovitost a škodlivé póry malty, což vede k významnému snížení pevnosti v tlaku a pevnosti v ohybu. Dalším důvodem snížení pevnosti malty je účinek éteru celulózy na zadržování vody, který udržuje vodu ve vytvrzené maltě, a vysoký poměr voda-pojivo vede ke snížení pevnosti zkušebního bloku. U mechanických stavebních malt, ačkoli éter celulózy může výrazně zvýšit míru zadržování vody v maltě a zlepšit její zpracovatelnost, příliš velké dávkování vážně ovlivní mechanické vlastnosti malty, proto je třeba vztah mezi těmito dvěma faktory přiměřeně zvážit.
Se zvyšujícím se obsahem hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC) vykazoval poměr skládání malty celkově rostoucí trend, který byl v podstatě lineární. Je to proto, že přidaný éter celulózy zavádí velké množství vzduchových bublin, což způsobuje více defektů uvnitř malty, a pevnost v tlaku malty s vodicí růži prudce klesá, i když se do určité míry snižuje i pevnost v ohybu; éter celulózy však může zlepšit pružnost malty, což je prospěšné pro pevnost v ohybu, což zpomaluje rychlost snižování. Při komplexním zvážení vede kombinovaný účinek obou faktorů ke zvýšení poměru skládání.
2.4 Vliv HPMC na průměr L malty
Z křivky distribuce velikosti pórů, dat o distribuci velikosti pórů a různých statistických parametrů vzorků AD je patrné, že HPMC má velký vliv na strukturu pórů cementové malty:
(1) Po přidání HPMC se velikost pórů cementové malty výrazně zvětší. Na křivce distribuce velikosti pórů se plocha obrazu posouvá doprava a hodnota pórů odpovídající vrcholové hodnotě se zvětšuje. Po přidání HPMC je střední průměr pórů cementové malty výrazně větší než u slepého vzorku a střední průměr pórů vzorku s dávkou 0,3 % se zvětší o 2 řády ve srovnání se slepým vzorkem.
(2) Póry v betonu se rozdělí na čtyři typy, a to neškodné póry (≤20 nm), méně škodlivé póry (20–100 nm), škodlivé póry (100–200 nm) a póry s mnoha škodlivými póry (≥200 nm). Z tabulky 1 je patrné, že počet neškodných nebo méně škodlivých otvorů se po přidání HPMC výrazně sníží a počet škodlivých nebo více škodlivých otvorů se zvýší. Neškodné nebo méně škodlivé póry vzorků bez HPMC jsou přibližně 49,4 %. Po přidání HPMC se neškodné nebo méně škodlivé póry výrazně sníží. Při dávkování 0,1 % se neškodné nebo méně škodlivé póry sníží přibližně o 45 %, počet škodlivých otvorů větších než 10 μm se zvýší přibližně 9krát.
(3) Medián průměru pórů, průměrný průměr pórů, specifický objem pórů a specifický povrch se neřídí příliš striktním pravidlem změn se zvyšujícím se obsahem hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC), což může souviset s výběrem vzorku v testu s rtutí. Celkově však medián průměru pórů, průměrný průměr pórů a specifický objem pórů vzorku smíchaného s HPMC mají tendenci se zvyšovat ve srovnání se slepým vzorkem, zatímco specifický povrch se snižuje.
Čas zveřejnění: 3. dubna 2023