Az ipar folyamatos fejlődésével és a technológia fejlődésével, a külföldi habarcsszóró gépek bevezetésével és fejlesztésével az elmúlt években hazánkban is jelentősen fejlődött a mechanikus szóró- és vakolási technológia. A mechanikus szóróhabarcs különbözik a hagyományos habarcstól, mivel nagy vízvisszatartó képességet, megfelelő folyékonyságot és bizonyos megereszkedésgátló tulajdonságokat igényel. Általában hidroxipropil-metilcellulózt adnak a habarcshoz, amelyből a cellulóz-éter (HPMC) a legszélesebb körben használt. A hidroxipropil-metilcellulóz HPMC fő funkciói a habarcsban: sűrítés és viszkozitásnövelés, a reológia beállítása és a kiváló vízvisszatartó képesség. A HPMC hiányosságait azonban nem szabad figyelmen kívül hagyni. A HPMC légbuborék-képző hatással rendelkezik, ami több belső hibát okoz, és jelentősen csökkenti a habarcs mechanikai tulajdonságait. A Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. makroszkopikus szempontból vizsgálta a HPMC hatását a habarcs vízvisszatartási sebességére, sűrűségére, levegőtartalmára és mechanikai tulajdonságaira, mikroszkopikus szempontból pedig a hidroxipropil-metilcellulóz HPMC hatását a habarcs L-szerkezetére.
1. Teszt
1.1 Nyersanyagok
Cement: kereskedelmi forgalomban kapható P.0 42,5 cement, 28d hajlító- és nyomószilárdsága 6,9, illetve 48,2 MPa; homok: Chengde finom folyami homok, 40-100 mesh; cellulóz-éter: gyártó: Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hidroxipropil-metilcellulóz-éter, fehér por, névleges viszkozitás 40, 100, 150, 200 Pa-s; víz: tiszta csapvíz.
1.2 Vizsgálati módszer
A JGJ/T 105-2011 „Gépi szórás és vakolás építési előírásai” szerint a habarcs állaga 80-120 mm, a vízvisszatartási sebessége pedig nagyobb, mint 90%. Ebben a kísérletben a mész-homok arányt 1:5-re állították be, a állagot (93+2) mm-re szabályozták, a cellulóz-étert kívülről keverték, a keverési mennyiséget pedig a cement tömegén alapulva határozták meg. A habarcs alapvető tulajdonságait, mint például a nedves sűrűséget, a levegőtartalmat, a vízvisszatartást és a állagot a JGJ 70-2009 „Építési habarcsok alapvető tulajdonságainak vizsgálati módszerei” szerint vizsgálták, a levegőtartalmat pedig a sűrűségmérési módszer szerint vizsgálták és számították ki. A minták előkészítési, hajlító- és nyomószilárdsági vizsgálatait a GB/T 17671-1999 „Cementhabarcs-homok szilárdságának vizsgálati módszerei (ISO módszer)” szabvány szerint végezték. A lárvák átmérőjét higanyos porozimetriával mérték. A higanyos porozitásmérő modellje AUTOPORE 9500 volt, a mérési tartomány 5,5 nm-360 μm volt. Összesen 4 kísérletsorozatot végeztek. A cement-homok arány 1:5, a HPMC viszkozitása 100 Pa-s, az adagolás pedig 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (a számok rendre A, B, C, D).
2. Eredmények és elemzés
2.1 A HPMC hatása a cementhabarcs vízvisszatartási sebességére
A vízvisszatartás a habarcs vízmegtartó képességére utal. Gépi szórással előállított habarcsban a cellulóz-éter hozzáadása hatékonyan visszatartja a vizet, csökkenti a kivérzés mértékét, és megfelel a cementalapú anyagok teljes hidratációs követelményeinek. A HPMC hatása a habarcs vízvisszatartására.
A HPMC-tartalom növekedésével a habarcs vízvisszatartási sebessége fokozatosan növekszik. A 100, 150 és 200 Pa·s viszkozitású hidroxipropil-metilcellulóz-éterek görbéi lényegében azonosak. 0,05–0,15% tartalom esetén a vízvisszatartási sebesség lineárisan növekszik, 0,15% tartalom esetén pedig meghaladja a 93%-ot. Ha a szemcsemennyiség meghaladja a 0,20%-ot, a vízvisszatartási sebesség növekedési trendje ellaposodik, ami azt jelzi, hogy a HPMC mennyisége közel van a telítettséghez. A 40 Pa·s viszkozitású HPMC mennyiségének a vízvisszatartási sebességre gyakorolt hatásgörbéje közel egyenes vonalú. 0,15% felett a habarcs vízvisszatartási sebessége jelentősen alacsonyabb, mint az azonos viszkozitású másik három HPMC-típusé. Általános vélekedés szerint a cellulóz-éter vízvisszatartási mechanizmusa a következő: a cellulóz-éter molekulán lévő hidroxilcsoport és az éterkötés oxigénatomja a vízmolekulával hidrogénkötést képez, így a szabad víz kötött vízzé válik, így jó vízvisszatartó hatást fejt ki; azt is tartják, hogy a vízmolekulák és a cellulóz-éter molekuláris láncok közötti kölcsönös diffúzió lehetővé teszi, hogy a vízmolekulák bejussanak a cellulóz-éter makromolekuláris láncok belsejébe, és erős kötőerőknek legyenek kitéve, ezáltal javítva a cementiszap vízvisszatartását. A kiváló vízvisszatartás homogén maradhat, nem lesz könnyű szétválni, és jó keverési teljesítményt biztosít, miközben csökkenti a mechanikai kopást és növeli a habarcsszóró gép élettartamát.
2.2 A hidroxipropil-metilcellulóz (HPMC) hatása a cementhabarcs sűrűségére és levegőtartalmára
Amikor a HPMC mennyisége 0-0,20%, a habarcs sűrűsége a HPMC mennyiségének növekedésével meredeken csökken, 2050 kg/m3-ről körülbelül 1650 kg/m3-re, ami körülbelül 20%-os csökkenést jelent; amikor a HPMC mennyisége meghaladja a 0,20%-ot, a sűrűség nyugodt állapotban csökken. A négy különböző viszkozitású HPMC-típus összehasonlítása azt mutatja, hogy minél nagyobb a viszkozitás, annál kisebb a habarcs sűrűsége; a 150 és 200 Pa·s HPMC kevert viszkozitású habarcsok sűrűséggörbéi lényegében átfedik egymást, ami azt jelzi, hogy a HPMC viszkozitásának további növekedésével a sűrűség már nem csökken.
A habarcs levegőtartalmának változása ellentétes a habarcs sűrűségének változásával. Amikor a hidroxipropil-metilcellulóz HPMC tartalma 0-0,20%, a HPMC-tartalom növekedésével a habarcs levegőtartalma szinte lineárisan növekszik; a HPMC-tartalom meghaladja a 0,20%-ot. A levegőtartalom alig változik, ami azt jelzi, hogy a habarcs levegőpórusképző hatása közel van a telítettséghez. A 150 és 200 Pa·s viszkozitású HPMC levegőpórusképző hatása nagyobb, mint a 40 és 100 Pa·s viszkozitású HPMC-é.
A cellulóz-éter légpórusképző hatását főként a molekulaszerkezete határozza meg. A cellulóz-éter hidrofil (hidroxil, éter) és hidrofób (metil, glükóz gyűrű) csoportokkal is rendelkezik, és felületaktív anyag. Felületaktív, így légpórusképző hatással rendelkezik. Egyrészt a bevezetett gáz golyóscsapágyként működhet a habarcsban, javíthatja a habarcs működési teljesítményét, növelheti a térfogatát és a hozamot, ami előnyös a gyártó számára. Másrészt azonban a légpórusképző hatás növeli a habarcs levegőtartalmát és a porozitást a megszilárdulás után, ami a káros pórusok növekedéséhez és a mechanikai tulajdonságok nagymértékű romlásához vezet. Bár a HPMC rendelkezik bizonyos légpórusképző hatással, nem helyettesítheti a légpórusképző adalékot. Ezenkívül, ha a HPMC-t és a légpórusképző adalékot egyidejűleg használják, a légpórusképző adalék hatástalan lehet.
2.3 A HPMC hatása a cementhabarcs mechanikai tulajdonságaira
Amikor a HPMC mennyisége mindössze 0,05%, a habarcs hajlítószilárdsága jelentősen csökken, ami körülbelül 25%-kal alacsonyabb, mint a hidroxipropil-metilcellulóz HPMC nélküli vakmintáé, és a nyomószilárdság a vakminta mindössze 65%-át, azaz -80%-át érheti el. Amikor a HPMC mennyisége meghaladja a 0,20%-ot, a habarcs hajlítószilárdságának és nyomószilárdságának csökkenése nem szembetűnő. A HPMC viszkozitása csekély hatással van a habarcs mechanikai tulajdonságaira. A HPMC sok apró légbuborékot visz be, és a habarcsra gyakorolt légbuborék-képző hatása növeli a habarcs belső porozitását és káros pórusait, ami a nyomószilárdság és a hajlítószilárdság jelentős csökkenéséhez vezet. A habarcs szilárdságának csökkenésének másik oka a cellulóz-éter vízvisszatartó hatása, amely a vizet a megkeményedett habarcsban tartja, és a nagy víz-kötőanyag arány a próbablokk szilárdságának csökkenéséhez vezet. Mechanikus építési habarcsok esetében, bár a cellulóz-éter jelentősen növelheti a habarcs vízvisszatartási sebességét és javíthatja a bedolgozhatóságát, ha az adagolás túl nagy, az komolyan befolyásolja a habarcs mechanikai tulajdonságait, ezért a kettő közötti kapcsolatot ésszerűen mérlegelni kell.
A hidroxipropil-metilcellulóz HPMC tartalmának növekedésével a habarcs hajtogatási aránya összességében növekvő tendenciát mutatott, ami alapvetően lineáris összefüggést mutatott. Ez azért van, mert a hozzáadott cellulóz-éter nagyszámú légbuborékot vezet be, ami több hibát okoz a habarcs belsejében, és a vezetőrózsa habarcs nyomószilárdsága meredeken csökken, bár a hajlítószilárdság is bizonyos mértékig csökken; a cellulóz-éter azonban javíthatja a habarcs rugalmasságát, előnyös a hajlítószilárdság szempontjából, ami lelassítja a csökkenési ütemet. Összességében a kettő együttes hatása a hajtogatási arány növekedéséhez vezet.
2.4 A HPMC hatása a habarcs L átmérőjére
Az AD minták pórusméret-eloszlási görbéjéből, pórusméret-eloszlási adataiból és különböző statisztikai paramétereiből látható, hogy a HPMC nagy hatással van a cementhabarcs pórusszerkezetére:
(1) A HPMC hozzáadása után a cementhabarcs pórusmérete jelentősen megnő. A pórusméret-eloszlás görbén a kép területe jobbra tolódik, és a csúcsértéknek megfelelő pórusméret nagyobb lesz. A HPMC hozzáadása után a cementhabarcs medián pórusátmérője jelentősen nagyobb, mint a vakmintáé, és a 0,3%-os dózisú minta medián pórusátmérője 2 nagyságrenddel nő a vakmintáéhoz képest.
(2) A beton pórusait négy típusra osztjuk: ártalmatlan pórusok (≤20 nm), kevésbé káros pórusok (20-100 nm), káros pórusok (100-200 nm) és sok káros pórusúak (≥200 nm). Az 1. táblázatból látható, hogy a HPMC hozzáadása után az ártalmatlan vagy kevésbé káros lyukak száma jelentősen csökken, a káros vagy károsabb lyukak száma pedig növekszik. A HPMC-vel nem kevert minták ártalmatlan vagy kevésbé káros pórusainak száma körülbelül 49,4%. HPMC hozzáadása után az ártalmatlan vagy kevésbé káros pórusok száma jelentősen csökken. 0,1%-os adagolás esetén például az ártalmatlan vagy kevésbé káros pórusok száma körülbelül 45%-kal csökken. A 10 μm-nél nagyobb káros lyukak száma körülbelül 9-szeresére nő.
(3) A medián pórusátmérő, az átlagos pórusátmérő, a fajlagos pórustérfogat és a fajlagos felület nem követ szigorú változási szabályt a hidroxipropil-metilcellulóz HPMC-tartalom növekedésével, ami összefüggésben lehet a higanybefecskendezési tesztben a minta kiválasztásával és a nagy diszperzióval. Összességében azonban a HPMC-vel kevert minta medián pórusátmérője, átlagos pórusátmérője és fajlagos pórustérfogata általában növekszik a vak mintához képest, míg a fajlagos felület csökken.
Közzététel ideje: 2023. április 3.