Kontinuiranim napretkom industrije i poboljšanjem tehnologije, uvođenjem i poboljšanjem stranih strojeva za prskanje morta, tehnologija mehaničkog prskanja i žbukanja uvelike se razvila u mojoj zemlji posljednjih godina. Mehaničko prskanje morta razlikuje se od običnog morta, koji zahtijeva visoku učinkovitost zadržavanja vode, odgovarajuću fluidnost i određena svojstva protiv slijeganja. Obično se mortu dodaje hidroksipropil metilceluloza, od kojih je celulozni eter (HPMC) najčešće korišten. Glavne funkcije hidroksipropil metilceluloze HPMC u mortu su: zgušnjavanje i viskoziranje, podešavanje reologije i izvrstan kapacitet zadržavanja vode. Međutim, nedostaci HPMC-a ne mogu se zanemariti. HPMC ima učinak uvlačenja zraka, što će uzrokovati više unutarnjih nedostataka i ozbiljno smanjiti mehanička svojstva morta. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. proučavao je utjecaj HPMC-a na brzinu zadržavanja vode, gustoću, sadržaj zraka i mehanička svojstva morta s makroskopskog aspekta, te proučavao utjecaj hidroksipropil metilceluloze HPMC na L-strukturu morta s mikroskopskog aspekta.
1. Test
1.1 Sirovine
Cement: komercijalno dostupan cement P.0 42.5, njegove čvrstoće na savijanje i tlak pri 28d su 6,9 odnosno 48,2 MPa; pijesak: fini riječni pijesak Chengde, 40-100 mesh; celulozni eter: proizvodi Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hidroksipropil metilcelulozni eter, bijeli prah, nominalne viskoznosti 40, 100, 150, 200 Pa-s; voda: čista voda iz slavine.
1.2 Metoda ispitivanja
Prema JGJ/T 105-2011 „Građevinski propisi za strojno prskanje i žbukanje“, konzistencija morta je 80-120 mm, a stopa zadržavanja vode je veća od 90%. U ovom eksperimentu, omjer vapna i pijeska postavljen je na 1:5, konzistencija je kontrolirana na (93+2) mm, a celulozni eter je miješan izvana, a količina miješanja temeljila se na masi cementa. Osnovna svojstva morta kao što su mokra gustoća, sadržaj zraka, zadržavanje vode i konzistencija ispitana su prema JGJ 70-2009 „Metode ispitivanja osnovnih svojstava građevinskog morta“, a sadržaj zraka je ispitan i izračunat prema metodi gustoće. Priprema, ispitivanja savojne i tlačne čvrstoće uzoraka provedena su prema GB/T 17671-1999 „Metode za ispitivanje čvrstoće cementnog morta i pijeska (ISO metoda)“. Promjer ličinki mjeren je živom porozimetrijom. Model živinog porozimetra bio je AUTOPORE 9500, a mjerni raspon bio je 5,5 nm-360 μm. Ukupno su provedena 4 seta ispitivanja. Omjer cementa i pijeska bio je 1:5, viskoznost HPMC-a 100 Pa-s, a doziranje 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (brojevi su A, B, C, D).
2. Rezultati i analiza
2.1 Utjecaj HPMC-a na brzinu zadržavanja vode u cementnom mortu
Zadržavanje vode odnosi se na sposobnost morta da zadrži vodu. U strojno prskanom mortu, dodavanje celuloznog etera može učinkovito zadržati vodu, smanjiti brzinu krvarenja i ispuniti zahtjeve potpune hidratacije materijala na bazi cementa. Učinak HPMC-a na zadržavanje vode morta.
S povećanjem udjela HPMC-a, stopa zadržavanja vode u mortu postupno se povećava. Krivulje hidroksipropil metilceluloznog etera s viskozitetima od 100, 150 i 200 Pa.s su u osnovi iste. Kada je udio 0,05%-0,15%, stopa zadržavanja vode raste linearno, a kada je udio 0,15%, stopa zadržavanja vode je veća od 93%. Kada količina zrna prelazi 0,20%, rastući trend stope zadržavanja vode postaje ravan, što ukazuje na to da je količina HPMC-a blizu zasićenja. Krivulja utjecaja količine HPMC-a s viskozitetom od 40 Pa.s na stopu zadržavanja vode je približno ravna linija. Kada je količina veća od 0,15%, stopa zadržavanja vode u mortu je znatno niža nego kod ostale tri vrste HPMC-a s istom viskoznošću. Općenito se vjeruje da je mehanizam zadržavanja vode celuloznog etera sljedeći: hidroksilna skupina na molekuli celuloznog etera i atom kisika na eterskoj vezi povezat će se s molekulom vode i formirati vodikovu vezu, tako da slobodna voda postaje vezana voda, što ima dobar učinak zadržavanja vode; Također se vjeruje da međudifuzija između molekula vode i molekularnih lanaca celuloznog etera omogućuje molekulama vode da uđu u unutrašnjost makromolekularnih lanaca celuloznog etera i budu izložene jakim silama vezanja, čime se poboljšava zadržavanje vode u cementnoj kaši. Izvrsno zadržavanje vode može održati mort homogenim, nerazdvojivim i postići dobre performanse miješanja, uz smanjenje mehaničkog trošenja i povećanje vijeka trajanja stroja za prskanje morta.
2.2 Utjecaj hidroksipropil metilceluloze HPMC na gustoću i sadržaj zraka u cementnom mortu
Kada je količina HPMC-a 0-0,20%, gustoća morta naglo se smanjuje s povećanjem količine HPMC-a, od 2050 kg/m3 do oko 1650 kg/m3, što je oko 20% manje; kada količina HPMC-a prelazi 0,20%, gustoća se smanjuje. Uspoređujući 4 vrste HPMC-a s različitim viskoznostima, što je veća viskoznost, to je niža gustoća morta; krivulje gustoće mortova s miješanim viskoznostima od 150 i 200 Pa.s HPMC-a u osnovi se preklapaju, što ukazuje na to da se gustoća više ne smanjuje kako viskoznost HPMC-a nastavlja povećavati.
Zakon promjene sadržaja zraka u mortu suprotan je promjeni gustoće morta. Kada je sadržaj hidroksipropil metilceluloze HPMC 0-0,20%, s povećanjem sadržaja HPMC-a, sadržaj zraka u mortu raste gotovo linearno; sadržaj HPMC-a prelazi 0,20%. Nakon 0,20%, sadržaj zraka se jedva mijenja, što ukazuje na to da je učinak uvlačenja zraka u mort blizu zasićenja. Učinak uvlačenja zraka HPMC-a s viskoznošću od 150 i 200 Pa.s veći je od učinka HPMC-a s viskoznošću od 40 i 100 Pa.s.
Učinak uvlačenja zraka celuloznog etera uglavnom je određen njegovom molekularnom strukturom. Celulozni eter ima i hidrofilne skupine (hidroksil, eterske) i hidrofobne skupine (metil, glukozni prsten) te je surfaktant, ima površinsku aktivnost, te stoga ima učinak uvlačenja zraka. S jedne strane, uvedeni plin može djelovati kao kuglični ležaj u mortu, poboljšati radne performanse morta, povećati volumen i povećati prinos, što je korisno za proizvođača. Ali s druge strane, učinak uvlačenja zraka povećava sadržaj zraka u mortu i poroznost nakon stvrdnjavanja, što rezultira povećanjem štetnih pora i uvelike smanjuje mehanička svojstva. Iako HPMC ima određeni učinak uvlačenja zraka, ne može zamijeniti sredstvo za uvlačenje zraka. Osim toga, kada se HPMC i sredstvo za uvlačenje zraka koriste istovremeno, sredstvo za uvlačenje zraka može zakazati.
2.3 Utjecaj HPMC-a na mehanička svojstva cementnog morta
Kada je količina HPMC-a samo 0,05%, čvrstoća na savijanje morta značajno se smanjuje, što je oko 25% niže od čvrstoće slijepog uzorka bez hidroksipropil metilceluloze HPMC, a tlačna čvrstoća može doseći samo 65% čvrstoće slijepog uzorka -80%. Kada količina HPMC-a prelazi 0,20%, smanjenje čvrstoće na savijanje i tlačne čvrstoće morta nije očito. Viskoznost HPMC-a ima mali utjecaj na mehanička svojstva morta. HPMC unosi mnogo sitnih mjehurića zraka, a učinak uvlačenja zraka u mort povećava unutarnju poroznost i štetne pore morta, što rezultira značajnim smanjenjem tlačne čvrstoće i čvrstoće na savijanje. Drugi razlog smanjenja čvrstoće morta je učinak zadržavanja vode celuloznog etera, koji zadržava vodu u očvrsnulom mortu, a veliki omjer vode i veziva dovodi do smanjenja čvrstoće ispitnog bloka. Kod mehaničkog građevinskog morta, iako celulozni eter može značajno povećati brzinu zadržavanja vode u mortu i poboljšati njegovu obradivost, ako je doza prevelika, ozbiljno će utjecati na mehanička svojstva morta, pa odnos između ta dva treba razumno odvagnuti.
S povećanjem udjela hidroksipropil metilceluloze HPMC, omjer savijanja morta pokazao je ukupni trend porasta, što je u osnovi bio linearni odnos. To je zato što dodani celulozni eter uvodi veliki broj mjehurića zraka, što uzrokuje više nedostataka unutar morta, a tlačna čvrstoća morta s vodećom ružom naglo se smanjuje, iako se čvrstoća na savijanje također smanjuje do određene mjere; međutim, celulozni eter može poboljšati fleksibilnost morta, što je korisno za čvrstoću na savijanje, što usporava brzinu smanjenja. Sveobuhvatno gledano, kombinirani učinak ta dva faktora dovodi do povećanja omjera savijanja.
2.4 Utjecaj HPMC-a na L promjer morta
Iz krivulje raspodjele veličine pora, podataka o raspodjeli veličine pora i različitih statističkih parametara uzoraka AD, može se vidjeti da HPMC ima veliki utjecaj na strukturu pora cementnog morta:
(1) Nakon dodavanja HPMC-a, veličina pora cementnog morta značajno se povećava. Na krivulji raspodjele veličine pora, područje slike pomiče se udesno, a vrijednost pora koja odgovara vršnoj vrijednosti postaje veća. Nakon dodavanja HPMC-a, srednji promjer pora cementnog morta znatno je veći od promjera slijepog uzorka, a srednji promjer pora uzorka s dozom od 0,3% povećava se za 2 reda veličine u usporedbi sa slijepim uzorkom.
(2) Pore u betonu podijeliti u četiri vrste, i to bezopasne pore (≤20 nm), manje štetne pore (20-100 nm), štetne pore (100-200 nm) i pore s mnogo štetnih pora (≥200 nm). Iz Tablice 1 može se vidjeti da se broj bezopasnih ili manje štetnih rupa značajno smanjuje nakon dodavanja HPMC-a, a broj štetnih ili više štetnih rupa se povećava. Bezopasne ili manje štetne pore uzoraka koji nisu pomiješani s HPMC-om iznose oko 49,4%. Nakon dodavanja HPMC-a, bezopasne ili manje štetne pore značajno su smanjene. Uzimajući dozu od 0,1% kao primjer, bezopasne ili manje štetne pore smanjuju se za oko 45%, broj štetnih rupa većih od 10 μm povećava se za oko 9 puta.
(3) Srednji promjer pora, prosječni promjer pora, specifični volumen pora i specifična površina ne slijede vrlo strogo pravilo promjene s povećanjem sadržaja hidroksipropil metilceluloze HPMC, što može biti povezano s odabirom uzorka u testu ubrizgavanja žive. povezano s velikom disperzijom. Ali općenito, srednji promjer pora, prosječni promjer pora i specifični volumen pora uzorka pomiješanog s HPMC-om imaju tendenciju povećanja u usporedbi sa slijepim uzorkom, dok se specifična površina smanjuje.
Vrijeme objave: 03.04.2023.