Con el continuo progreso de la industria y la mejora de la tecnología, a través de la introducción y mejora de máquinas de proyección de mortero extranjeras, la tecnología de proyección y enlucido mecánico se ha desarrollado enormemente en mi país en los últimos años. El mortero proyectado mecánicamente se diferencia del mortero común, ya que requiere una alta capacidad de retención de agua, una fluidez adecuada y cierta resistencia al descuelgue. Generalmente, se añade hidroxipropilmetilcelulosa al mortero, siendo el éter de celulosa (HPMC) el más utilizado. Las principales funciones de la hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) en el mortero son: espesamiento y viscosidad, ajuste de la reología y excelente capacidad de retención de agua. Sin embargo, no se pueden ignorar las desventajas de la HPMC. La HPMC tiene un efecto incorporador de aire, lo que provoca más defectos internos y reduce seriamente las propiedades mecánicas del mortero. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. estudió la influencia de la HPMC en la tasa de retención de agua, la densidad, el contenido de aire y las propiedades mecánicas del mortero desde el aspecto macroscópico, y estudió la influencia de la hidroxipropilmetilcelulosa HPMC en la estructura L del mortero desde el aspecto microscópico.
1. Prueba
1.1 Materias primas
Cemento: cemento P.0 42.5 disponible comercialmente, sus resistencias a la flexión y a la compresión a los 28 días son 6,9 y 48,2 MPa respectivamente; arena: arena fina de río Chengde, malla 40-100; éter de celulosa: producido por Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Éter de hidroxipropilmetilcelulosa, polvo blanco, viscosidad nominal 40, 100, 150, 200 Pa-s; agua: agua del grifo limpia.
1.2 Método de ensayo
Según JGJ/T 105-2011 “Reglamento de construcción para proyección mecánica y enlucido”, la consistencia del mortero es de 80-120 mm y la tasa de retención de agua es mayor del 90%. En este experimento, la relación cal-arena se estableció en 1:5, la consistencia se controló en (93+2) mm y el éter de celulosa se mezcló externamente, y la cantidad de mezcla se basó en la masa de cemento. Las propiedades básicas del mortero, tales como densidad húmeda, contenido de aire, retención de agua y consistencia, se prueban con referencia a JGJ 70-2009 “Métodos de prueba para propiedades básicas de mortero de construcción”, y el contenido de aire se prueba y calcula según el método de densidad. La preparación, las pruebas de resistencia a la flexión y a la compresión de las muestras se llevaron a cabo según GB/T 17671-1999 “Métodos para probar la resistencia de arena de mortero de cemento (método ISO)”. El diámetro de las larvas se midió por porosimetría de mercurio. El modelo del porosímetro de mercurio utilizado fue AUTOPORE 9500, con un rango de medición de 5,5 nm a 360 μm. Se realizaron un total de 4 series de pruebas. La proporción cemento-arena fue de 1:5, la viscosidad del HPMC fue de 100 Pa·s y la dosificación fue de 0, 0,1 %, 0,2 % y 0,3 % (las denominaciones son A, B, C y D, respectivamente).
2. Resultados y análisis
2.1 Efecto del HPMC sobre la tasa de retención de agua del mortero de cemento
La retención de agua se refiere a la capacidad del mortero para retener agua. En el mortero proyectado mecánicamente, la adición de éter de celulosa puede retener eficazmente el agua, reducir la exudación y cumplir con los requisitos de hidratación completa de los materiales a base de cemento. Efecto del HPMC en la retención de agua del mortero.
Con el aumento del contenido de HPMC, la tasa de retención de agua del mortero aumenta gradualmente. Las curvas del éter de hidroxipropilmetilcelulosa con viscosidades de 100, 150 y 200 Pa·s son básicamente las mismas. Cuando el contenido es 0,05%-0,15%, la tasa de retención de agua aumenta linealmente, y cuando el contenido es 0,15%, la tasa de retención de agua es mayor que 93%. ; Cuando la cantidad de arena supera el 0,20%, la tendencia creciente de la tasa de retención de agua se vuelve plana, lo que indica que la cantidad de HPMC está cerca de la saturación. La curva de influencia de la cantidad de HPMC con una viscosidad de 40 Pa·s sobre la tasa de retención de agua es aproximadamente una línea recta. Cuando la cantidad es mayor que 0,15%, la tasa de retención de agua del mortero es significativamente menor que la de los otros tres tipos de HPMC con la misma cantidad de viscosidad. Generalmente se cree que el mecanismo de retención de agua del éter de celulosa es el siguiente: el grupo hidroxilo de la molécula de éter de celulosa y el átomo de oxígeno del enlace éter se asocian con la molécula de agua para formar un enlace de hidrógeno, de modo que el agua libre se convierte en agua ligada, lo que proporciona una buena retención de agua. También se cree que la interdifusión entre las moléculas de agua y las cadenas moleculares del éter de celulosa permite que las moléculas de agua penetren en el interior de las macrocadenas del éter de celulosa y se vean sometidas a fuertes fuerzas de unión, mejorando así la retención de agua de la lechada de cemento. Una excelente retención de agua permite mantener el mortero homogéneo, evitar la segregación y obtener un buen rendimiento de mezclado, a la vez que reduce el desgaste mecánico y aumenta la vida útil de la máquina de proyección de mortero.
2.2 El efecto de la hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) sobre la densidad y el contenido de aire del mortero de cemento.
Cuando la cantidad de HPMC es de 0-0,20%, la densidad del mortero disminuye bruscamente con el aumento de la cantidad de HPMC, de 2050 kg/m3 a aproximadamente 1650 kg/m3, lo que es aproximadamente un 20% menos; cuando la cantidad de HPMC supera el 0,20%, la densidad disminuye de forma constante. Comparando los 4 tipos de HPMC con diferentes viscosidades, cuanto mayor es la viscosidad, menor es la densidad del mortero; las curvas de densidad de los morteros con viscosidades mixtas de HPMC de 150 y 200 Pa·s prácticamente se superponen, lo que indica que a medida que la viscosidad del HPMC continúa aumentando, la densidad ya no disminuye.
La ley de variación del contenido de aire del mortero es opuesta a la variación de la densidad del mortero. Cuando el contenido de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es de 0 a 0,20 %, con el aumento del contenido de HPMC, el contenido de aire del mortero aumenta casi linealmente; después de que el contenido de HPMC supera el 0,20 %, el contenido de aire apenas varía, lo que indica que el efecto de incorporación de aire del mortero está cerca de la saturación. El efecto de incorporación de aire de la HPMC con una viscosidad de 150 y 200 Pa·s es mayor que el de la HPMC con una viscosidad de 40 y 100 Pa·s.
El efecto de incorporación de aire del éter de celulosa está determinado principalmente por su estructura molecular. El éter de celulosa posee grupos hidrófilos (hidroxilo, éter) e hidrófobos (metilo, anillo de glucosa) y es un tensioactivo. Al tener actividad superficial, produce un efecto de incorporación de aire. Por un lado, el gas introducido actúa como un cojinete en el mortero, mejorando su rendimiento, aumentando su volumen y rendimiento, lo cual beneficia al fabricante. Sin embargo, por otro lado, este efecto incrementa el contenido de aire del mortero y su porosidad tras el fraguado, lo que provoca un aumento de los poros perjudiciales y una reducción considerable de las propiedades mecánicas. Si bien el HPMC posee cierto efecto de incorporación de aire, no puede sustituir al agente incorporador de aire. Además, cuando se utilizan HPMC y un agente incorporador de aire simultáneamente, este último puede resultar ineficaz.
2.3 El efecto del HPMC en las propiedades mecánicas del mortero de cemento
Cuando la cantidad de HPMC es solo 0,05%, la resistencia a la flexión del mortero disminuye significativamente, siendo aproximadamente un 25% menor que la de la muestra de referencia sin hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), y la resistencia a la compresión solo puede alcanzar el 65% de la muestra de referencia -80%. Cuando la cantidad de HPMC supera el 0,20%, la disminución en la resistencia a la flexión y a la compresión del mortero no es evidente. La viscosidad de la HPMC tiene poco efecto en las propiedades mecánicas del mortero. La HPMC introduce muchas burbujas de aire diminutas, y el efecto de incorporación de aire en el mortero aumenta la porosidad interna y los poros dañinos del mortero, lo que resulta en una disminución significativa en la resistencia a la compresión y a la flexión. Otra razón para la disminución en la resistencia del mortero es el efecto de retención de agua del éter de celulosa, que mantiene el agua en el mortero endurecido, y la gran relación agua/aglutinante conduce a una disminución en la resistencia del bloque de prueba. En el caso del mortero de construcción mecánica, si bien el éter de celulosa puede aumentar significativamente la retención de agua del mortero y mejorar su trabajabilidad, si la dosificación es excesiva, afectará seriamente las propiedades mecánicas del mortero, por lo que se debe sopesar razonablemente la relación entre ambos.
Con el aumento del contenido de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), la relación de plegado del mortero mostró una tendencia general al alza, que básicamente era una relación lineal. Esto se debe a que el éter de celulosa añadido introduce una gran cantidad de burbujas de aire, lo que provoca más defectos en el mortero y una fuerte disminución de la resistencia a la compresión del mortero de la rosa guía, aunque la resistencia a la flexión también disminuye en cierta medida. Sin embargo, el éter de celulosa puede mejorar la flexibilidad del mortero, lo que beneficia la resistencia a la flexión y ralentiza la tasa de disminución. En conjunto, el efecto combinado de ambos factores conduce a un aumento de la relación de plegado.
2.4 El efecto del HPMC en el diámetro L del mortero
A partir de la curva de distribución del tamaño de poro, los datos de distribución del tamaño de poro y varios parámetros estadísticos de las muestras AD, se puede observar que el HPMC tiene una gran influencia en la estructura de poros del mortero de cemento:
(1) Tras añadir HPMC, el tamaño de poro del mortero de cemento aumenta significativamente. En la curva de distribución del tamaño de poro, el área de la imagen se desplaza hacia la derecha y el valor de poro correspondiente al valor máximo se incrementa. Tras añadir HPMC, el diámetro medio de poro del mortero de cemento es significativamente mayor que el de la muestra de referencia, y el diámetro medio de poro de la muestra con una dosificación del 0,3 % aumenta en dos órdenes de magnitud en comparación con la muestra de referencia.
(2) Divida los poros en el concreto en cuatro tipos, a saber, poros inofensivos (≤20 nm), poros menos dañinos (20-100 nm), poros dañinos (100-200 nm) y muchos poros dañinos (≥200 nm). Puede verse en la Tabla 1 que el número de poros inofensivos o menos dañinos se reduce significativamente después de agregar HPMC, y el número de poros dañinos o más dañinos aumenta. Los poros inofensivos o menos dañinos de las muestras no mezcladas con HPMC son aproximadamente 49,4%. Después de agregar HPMC, los poros inofensivos o menos dañinos se reducen significativamente. Tomando como ejemplo la dosis de 0,1%, los poros inofensivos o menos dañinos se reducen en aproximadamente 45%. %, el número de poros dañinos mayores de 10 µm aumentó aproximadamente 9 veces.
(3) El diámetro de poro mediano, el diámetro de poro promedio, el volumen de poro específico y el área superficial específica no siguen una regla de cambio muy estricta con el aumento del contenido de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), lo que puede estar relacionado con la selección de la muestra en la prueba de inyección de mercurio. relacionado con una gran dispersión. Pero en general, el diámetro de poro mediano, el diámetro de poro promedio y el volumen de poro específico de la muestra mezclada con HPMC tienden a aumentar en comparación con la muestra en blanco, mientras que el área superficial específica disminuye.
Fecha de publicación: 3 de abril de 2023