Med industriens fortsatte fremskridt og teknologiens forbedring, gennem introduktion og forbedring af udenlandske mørtelsprøjtemaskiner, er den mekaniske sprøjte- og pudseteknologi blevet stærkt udviklet i mit land i de senere år. Mekanisk sprøjtemørtel adskiller sig fra almindelig mørtel, som kræver høj vandtilbageholdelsesevne, passende flydeevne og en vis anti-sag-evne. Normalt tilsættes hydroxypropylmethylcellulose til mørtelen, hvoraf celluloseether (HPMC) er den mest anvendte. De vigtigste funktioner ved hydroxypropylmethylcellulose HPMC i mørtel er: fortykkelse og viskositetsforøgelse, justering af reologi og fremragende vandtilbageholdelsesevne. Ulemperne ved HPMC kan dog ikke ignoreres. HPMC har en lufttilførende effekt, som vil forårsage flere interne defekter og alvorligt reducere mørtelens mekaniske egenskaber. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. undersøgte HPMC's indflydelse på vandtilbageholdelseshastigheden, densiteten, luftindholdet og de mekaniske egenskaber af mørtel fra et makroskopisk synspunkt og undersøgte hydroxypropylmethylcellulose HPMC's indflydelse på mørtelens L-struktur fra et mikroskopisk synspunkt.
1. Test
1.1 Råvarer
Cement: kommercielt tilgængelig P.0 42.5 cement, dens 28d bøjnings- og trykstyrker er henholdsvis 6,9 og 48,2 MPa; sand: Chengde fint flodsand, 40-100 mesh; celluloseether: produceret af Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hydroxypropylmethylcelluloseether, hvidt pulver, nominel viskositet 40, 100, 150, 200 Pa-s; vand: rent postevand.
1.2 Testmetode
I henhold til JGJ/T 105-2011 “Konstruktionsregler for mekanisk sprøjtning og pudsning” er mørtelens konsistens 80-120 mm, og vandtilbageholdelsesgraden er større end 90 %. I dette eksperiment blev kalk-sand-forholdet indstillet til 1:5, konsistensen blev kontrolleret til (93+2) mm, og celluloseetheren blev blandet eksternt, og blandingsmængden blev baseret på cementmassen. Mørtelens grundlæggende egenskaber, såsom våddensitet, luftindhold, vandtilbageholdelse og konsistens, testes med henvisning til JGJ 70-2009 “Testmetoder for grundlæggende egenskaber ved bygningsmørtel”, og luftindholdet testes og beregnes i henhold til densitetsmetoden. Forberedelses-, bøjnings- og trykstyrketest af prøverne blev udført i henhold til GB/T 17671-1999 “Metoder til testning af styrken af cementmørtelsand (ISO-metode)”. Larvens diameter blev målt ved kviksølvporosimetri. Kviksølvporosimetermodellen var AUTOPORE 9500, og måleområdet var 5,5 nm-360 μm. I alt blev der udført 4 sæt tests. Cement-sand-forholdet var 1:5, viskositeten af HPMC var 100 Pa-s, og doseringen var 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (tallene er henholdsvis A, B, C, D).
2. Resultater og analyse
2.1 Effekt af HPMC på cementmørtelens vandretentionshastighed
Vandretention refererer til mørtelens evne til at holde på vand. I maskinsprøjtet mørtel kan tilsætning af celluloseether effektivt holde på vand, reducere udblødningshastigheden og opfylde kravene til fuld hydrering af cementbaserede materialer. Effekt af HPMC på mørtelens vandretention.
Med stigningen i HPMC-indholdet øges vandtilbageholdelseshastigheden i mørtel gradvist. Kurverne for hydroxypropylmethylcelluloseether med viskositeter på 100, 150 og 200 Pa.s er stort set de samme. Når indholdet er 0,05%-0,15%, stiger vandtilbageholdelseshastigheden lineært, og når indholdet er 0,15%, er vandtilbageholdelseshastigheden større end 93%. Når mængden af grits overstiger 0,20%, bliver den stigende tendens i vandtilbageholdelseshastigheden flad, hvilket indikerer, at mængden af HPMC er tæt på mætning. Indflydelseskurven for mængden af HPMC med en viskositet på 40 Pa.s på vandtilbageholdelseshastigheden er omtrent en lige linje. Når mængden er større end 0,15%, er vandtilbageholdelseshastigheden i mørtelen betydeligt lavere end for de andre tre typer HPMC med samme viskositet. Det antages generelt, at celluloseethers vandretentionsmekanisme er: hydroxylgruppen på celluloseethermolekylet og oxygenatomet på etherbindingen vil associere med vandmolekylet og danne en hydrogenbinding, således at det frie vand bliver til bundet vand og dermed har en god vandretentionseffekt. Det antages også, at interdiffusionen mellem vandmolekyler og celluloseethermolekylkæder tillader vandmolekyler at trænge ind i celluloseetherens makromolekylkæder og blive udsat for stærke bindingskræfter, hvorved vandretentionen i cementopslæmningen forbedres. Fremragende vandretention kan holde mørtlen homogen, ikke let at adskille og opnå god blandeevne, samtidig med at mekanisk slid reduceres og levetiden for mørtelsprøjtemaskinen øges.
2.2 Effekten af hydroxypropylmethylcellulose HPMC på densiteten og luftindholdet i cementmørtel
Når mængden af HPMC er 0-0,20%, falder mørtelens densitet kraftigt med stigende mængde HPMC, fra 2050 kg/m3 til ca. 1650 kg/m3, hvilket er ca. 20% lavere; når mængden af HPMC overstiger 0,20%, falder densiteten i ro. Sammenligner man de 4 typer HPMC med forskellige viskositeter, gælder det, at jo højere viskositeten er, desto lavere er mørtelens densitet; densitetskurverne for mørtlerne med de blandede viskositeter på 150 og 200 Pa.s HPMC overlapper stort set hinanden, hvilket indikerer, at når viskositeten af HPMC fortsætter med at stige, falder densiteten ikke længere.
Ændringsloven for luftindholdet i mørtel er modsat ændringen i mørtelens densitet. Når indholdet af hydroxypropylmethylcellulose HPMC er 0-0,20%, stiger luftindholdet i mørtel næsten lineært med stigende HPMC-indhold; indholdet af HPMC overstiger 0,20% og ændrer sig næsten ikke, hvilket indikerer, at mørtelens luftindholdseffekt er tæt på mætning. Luftindholdseffekten af HPMC med en viskositet på 150 og 200 Pa.s er større end af HPMC med en viskositet på 40 og 100 Pa.s.
Celluloseethers luftindholdsgivende effekt bestemmes hovedsageligt af dens molekylære struktur. Celluloseether har både hydrofile grupper (hydroxyl, ether) og hydrofobe grupper (methyl, glucosering) og er et overfladeaktivt stof, der har overfladeaktivitet og dermed en luftindholdsgivende effekt. På den ene side kan den indførte gas fungere som et kugleleje i mørtlen, forbedre mørtlens ydeevne, øge volumen og øge outputtet, hvilket er gavnligt for producenten. Men på den anden side øger den luftindholdsgivende effekt mørtlens luftindhold og porøsitet efter hærdning, hvilket resulterer i en stigning i skadelige porer og en kraftig reduktion af de mekaniske egenskaber. Selvom HPMC har en vis luftindholdsgivende effekt, kan det ikke erstatte luftindholdsmidlet. Derudover kan luftindholdsmidlet svigte, når HPMC og luftindholdsmiddel anvendes samtidig.
2.3 Effekten af HPMC på cementmørtelens mekaniske egenskaber
Når mængden af HPMC kun er 0,05%, falder mørtelens bøjningsstyrke betydeligt, hvilket er omkring 25% lavere end blindprøven uden hydroxypropylmethylcellulose HPMC, og trykstyrken kan kun nå 65% af blindprøvens -80%. Når mængden af HPMC overstiger 0,20%, er faldet i mørtelens bøjningsstyrke og trykstyrke ikke tydeligt. HPMC's viskositet har ringe effekt på mørtelens mekaniske egenskaber. HPMC introducerer mange små luftbobler, og den luftindblandende effekt på mørtelen øger mørtelens indre porøsitet og skadelige porer, hvilket resulterer i et betydeligt fald i trykstyrke og bøjningsstyrke. En anden årsag til faldet i mørtelstyrke er celluloseetherens vandretentionseffekt, som holder vand i den hærdede mørtel, og det store vandbindemiddelforhold fører til et fald i testblokkens styrke. For mekanisk konstruktionsmørtel kan celluloseether, selvom det kan øge mørtelens vandtilbageholdelseshastighed betydeligt og forbedre dens bearbejdelighed, men hvis doseringen er for stor, vil det alvorligt påvirke mørtelens mekaniske egenskaber, så forholdet mellem de to bør afvejes med rimelighed.
Med stigningen i indholdet af hydroxypropylmethylcellulose HPMC viste mørtelens foldningsforhold en samlet stigende tendens, hvilket grundlæggende var et lineært forhold. Dette skyldes, at den tilsatte celluloseether introducerer et stort antal luftbobler, hvilket forårsager flere defekter inde i mørtelen, og trykstyrken af styrerosemørtelen falder kraftigt, selvom bøjningsstyrken også falder til en vis grad; men celluloseetheren kan forbedre mørtelens fleksibilitet, hvilket er gavnligt for bøjningsstyrken, hvilket får faldhastigheden til at aftage. Samlet set fører den kombinerede effekt af de to til en stigning i foldningsforholdet.
2.4 Effekten af HPMC på mørtelens L-diameter
Ud fra porestørrelsesfordelingskurven, porestørrelsesfordelingsdata og forskellige statistiske parametre for AD-prøver kan det ses, at HPMC har stor indflydelse på porestrukturen i cementmørtel:
(1) Efter tilsætning af HPMC øges cementmørtelens porestørrelse betydeligt. På porestørrelsesfordelingskurven bevæger billedets areal sig til højre, og poreværdien svarende til topværdien bliver større. Efter tilsætning af HPMC er cementmørtelens medianporediameter betydeligt større end blindprøvens, og den medianporediameter af prøven med 0,3% dosering øges med 2 størrelsesordener sammenlignet med blindprøven.
(2) Opdel porerne i beton i fire typer, nemlig harmløse porer (≤20 nm), mindre skadelige porer (20-100 nm), skadelige porer (100-200 nm) og mange skadelige porer (≥200 nm). Det fremgår af tabel 1, at antallet af harmløse huller eller mindre skadelige huller reduceres betydeligt efter tilsætning af HPMC, og antallet af skadelige huller eller mere skadelige huller øges. De harmløse porer eller mindre skadelige porer i prøverne, der ikke er blandet med HPMC, er omkring 49,4%. Efter tilsætning af HPMC reduceres de harmløse porer eller mindre skadelige porer betydeligt. Hvis man tager en dosering på 0,1% som eksempel, reduceres de harmløse porer eller mindre skadelige porer med omkring 45%. %, hvilket betyder, at antallet af skadelige huller større end 10 µm er steget med omkring 9 gange.
(3) Den gennemsnitlige porediameter, det specifikke porevolumen og det specifikke overfladeareal følger ikke en særlig streng ændringsregel med stigningen i hydroxypropylmethylcellulose HPMC-indholdet, hvilket kan være relateret til prøveudvælgelsen i kviksølvsinjektionstesten, der er relateret til stor spredning. Men generelt har den gennemsnitlige porediameter, den gennemsnitlige porediameter og det specifikke porevolumen af prøven blandet med HPMC en tendens til at stige sammenlignet med blindprøven, mens det specifikke overfladeareal falder.
Opslagstidspunkt: 3. april 2023