Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային HPMC-ի ազդեցությունը մեքենայական պայթեցման շաղախի հատկությունների վրա

Արդյունաբերության շարունակական առաջընթացի և տեխնոլոգիաների կատարելագործման հետ մեկտեղ, արտասահմանյան շաղախի ցողման մեքենաների ներդրման և կատարելագործման միջոցով, վերջին տարիներին իմ երկրում մեծ զարգացում է ապրել մեխանիկական ցողման և սվաղման տեխնոլոգիան: Մեխանիկական ցողման շաղախը տարբերվում է սովորական շաղախից, որը պահանջում է բարձր ջուր պահելու արդյունավետություն, համապատասխան հոսունություն և որոշակի հակաճկունություն: Սովորաբար շաղախին ավելացվում է հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ, որոնցից ամենատարածվածը ցելյուլոզային եթեր (HPMC) է: Շաղախում հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային HPMC-ի հիմնական գործառույթներն են՝ խտացումը և մածուցիկությունը, ռեոլոգիայի կարգավորումը և ջուր պահելու գերազանց ունակությունը: Այնուամենայնիվ, HPMC-ի թերությունները չեն կարող անտեսվել: HPMC-ն ունի օդը կլանող ազդեցություն, ինչը կարող է առաջացնել ավելի շատ ներքին թերություններ և լրջորեն նվազեցնել շաղախի մեխանիկական հատկությունները: Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd.-ն ուսումնասիրել է HPMC-ի ազդեցությունը շաղախի ջրի պահման արագության, խտության, օդի պարունակության և մեխանիկական հատկությունների վրա մակրոսկոպիկ տեսանկյունից, և ուսումնասիրել է հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային HPMC-ի ազդեցությունը շաղախի L կառուցվածքի վրա՝ մանրադիտակային տեսանկյունից:

1. Փորձարկում

1.1 Հումք

Ցեմենտ. առևտրային առումով մատչելի P.0 42.5 ցեմենտ, որի 28d ծռման և սեղմման ամրությունները համապատասխանաբար 6.9 և 48.2 ՄՊա են։ Ավազ. Չենդեի մանր գետի ավազ, 40-100 mesh։ Ցելյուլոզային եթեր. արտադրվում է Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd.-ի կողմից։ Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային եթեր, սպիտակ փոշի, անվանական մածուցիկություն 40, 100, 150, 200 Պա-վրկ։ Ջուր. մաքուր ծորակի ջուր։

1.2 Փորձարկման մեթոդ

Համաձայն JGJ/T 105-2011 «Մեխանիկական ցողման և սվաղման շինարարական կանոնակարգի»՝ շաղախի խտությունը 80-120 մմ է, իսկ ջրի պահպանման արագությունը՝ ավելի քան 90%: Այս փորձի ընթացքում կրի-ավազի հարաբերակցությունը սահմանվել է 1:5, խտությունը վերահսկվել է (93+2) մմ-ի վրա, իսկ ցելյուլոզային եթերը խառնվել է արտաքինից, իսկ խառնման քանակը՝ հիմնված ցեմենտի զանգվածի վրա: Շաղախի հիմնական հատկությունները, ինչպիսիք են խոնավ խտությունը, օդի պարունակությունը, ջրի պահպանումը և խտությունը, ստուգվել են JGJ 70-2009 «Շինարարական շաղախի հիմնական հատկությունների փորձարկման մեթոդներ» հղումով, իսկ օդի պարունակությունը ստուգվել և հաշվարկվել է խտության մեթոդի համաձայն: Նմուշների պատրաստումը, ծռման և սեղմման ամրության փորձարկումները կատարվել են GB/T 17671-1999 «Ցեմենտային շաղախի ավազի ամրության փորձարկման մեթոդներ (ISO մեթոդ)» համաձայն: Թրթուրների տրամագիծը չափվել է սնդիկային պոռոզիմետրիայով: Սնդիկի պորոմետրի մոդելը AUTOPORE 9500 էր, իսկ չափման միջակայքը՝ 5.5 նմ-360 մկմ: Ընդհանուր առմամբ իրականացվել է 4 փորձարկում: Ցեմենտ-ավազ հարաբերակցությունը կազմել է 1:5, HPMC-ի մածուցիկությունը՝ 100 Պա-վրկ, իսկ դեղաչափը՝ 0, 0.1%, 0.2%, 0.3% (թվերը համապատասխանաբար A, B, C, D են):

2. Արդյունքներ և վերլուծություն

2.1 HPMC-ի ազդեցությունը ցեմենտային շաղախի ջրի պահպանման արագության վրա

Ջրի պահպանումը վերաբերում է շաղախի ջուրը պահելու ունակությանը: Մեքենայով ցողվող շաղախում ցելյուլոզային եթերի ավելացումը կարող է արդյունավետորեն պահել ջուրը, նվազեցնել արտահոսքի արագությունը և բավարարել ցեմենտային հիմքով նյութերի լիարժեք հիդրատացիայի պահանջները: HPMC-ի ազդեցությունը շաղախի ջուրը պահելու վրա:

HPMC պարունակության աճին զուգընթաց, շաղախի ջրի պահպանման արագությունը աստիճանաբար աճում է: 100, 150 և 200 Պա.վրկ մածուցիկությամբ հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային եթերի կորերը հիմնականում նույնն են: Երբ պարունակությունը 0.05%-0.15% է, ջրի պահպանման արագությունը գծայինորեն աճում է, իսկ երբ պարունակությունը 0.15% է, ջրի պահպանման արագությունը գերազանցում է 93%-ը: Երբ հատիկի քանակը գերազանցում է 0.20%-ը, ջրի պահպանման արագության աճի միտումը դառնում է հարթ, ինչը ցույց է տալիս, որ HPMC-ի քանակը մոտ է հագեցմանը: 40 Պա.վրկ մածուցիկությամբ HPMC-ի քանակի ազդեցության կորը ջրի պահպանման արագության վրա մոտավորապես ուղիղ գիծ է: Երբ քանակը մեծ է 0.15%-ից, շաղախի ջրի պահպանման արագությունը զգալիորեն ցածր է, քան նույն քանակությամբ մածուցիկությամբ HPMC-ի մյուս երեք տեսակների դեպքում: Ընդհանուր առմամբ, կարծում են, որ ցելյուլոզային եթերի ջուրը պահելու մեխանիզմը հետևյալն է. ցելյուլոզային եթերի մոլեկուլի վրա գտնվող հիդրօքսիլային խումբը և եթերային կապի վրա գտնվող թթվածնի ատոմը կապվում են ջրի մոլեկուլի հետ՝ առաջացնելով ջրածնային կապ, այնպես որ ազատ ջուրը վերածվում է կապված ջրի, այդպիսով ունենալով լավ ջուր պահելու ազդեցություն։ Կարծիք կա նաև, որ ջրի մոլեկուլների և ցելյուլոզային եթերի մոլեկուլային շղթաների միջև փոխդիֆուզիան թույլ է տալիս ջրի մոլեկուլներին մտնել ցելյուլոզային եթերի մակրոմոլեկուլային շղթաների ներքին մասը և ենթարկվել ուժեղ կապող ուժերի, այդպիսով բարելավելով ցեմենտային խառնուրդի ջուրը պահելու ունակությունը։ Գերազանց ջուրը պահելու ունակությունը կարող է շաղախը պահել միատարր, դժվար տարանջատվող և ապահովել լավ խառնման արդյունավետություն, միաժամանակ նվազեցնելով մեխանիկական մաշվածությունը և երկարացնելով շաղախի ցողման մեքենայի կյանքը։

2.2 Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ HPMC-ի ազդեցությունը ցեմենտային շաղախի խտության և օդի պարունակության վրա

Երբ HPMC-ի քանակը 0-0.20% է, շաղախի խտությունը կտրուկ նվազում է HPMC-ի քանակի ավելացման հետ մեկտեղ՝ 2050 կգ/մ3-ից մինչև մոտ 1650 կգ/մ3, որը մոտ 20%-ով ցածր է։ Երբ HPMC-ի քանակը գերազանցում է 0.20%-ը, խտությունը նվազում է։ Համեմատելով տարբեր մածուցիկություններով HPMC-ի 4 տեսակները, որքան բարձր է մածուցիկությունը, այնքան ցածր է շաղախի խտությունը։ 150 և 200 Պա.վրկ HPMC խառը մածուցիկություններով շաղախների խտության կորերը հիմնականում համընկնում են, ինչը ցույց է տալիս, որ HPMC-ի մածուցիկության շարունակական աճի հետ մեկտեղ խտությունը այլևս չի նվազում։

Շաղախի օդի պարունակության փոփոխության օրենքը հակառակ է շաղախի խտության փոփոխությանը: Երբ հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ HPMC-ի պարունակությունը 0-0.20% է, HPMC պարունակության աճին զուգընթաց շաղախի օդի պարունակությունը գրեթե գծայինորեն աճում է. HPMC-ի պարունակությունը գերազանցում է 0.20%-ը: 0.20%-ից հետո օդի պարունակությունը գրեթե չի փոխվում, ինչը ցույց է տալիս, որ շաղախի օդը կլանող ազդեցությունը մոտ է հագեցմանը: 150 և 200 Պա.վրկ մածուցիկությամբ HPMC-ի օդը կլանող ազդեցությունը ավելի մեծ է, քան 40 և 100 Պա.վրկ մածուցիկությամբ HPMC-ինը:

Ցելյուլոզային եթերի օդամղիչ ազդեցությունը հիմնականում որոշվում է դրա մոլեկուլային կառուցվածքով: Ցելյուլոզային եթերն ունի ինչպես հիդրոֆիլ խմբեր (հիդրօքսիլ, եթեր), այնպես էլ հիդրոֆոբ խմբեր (մեթիլ, գլյուկոզային օղակ) և մակերևութային ակտիվ նյութ է: Այն ունի մակերեսային ակտիվություն, այդպիսով ունենալով օդամղիչ ազդեցություն: Մի կողմից, ներմուծված գազը կարող է գործել որպես գնդիկավոր կրող շաղախի մեջ, բարելավել շաղախի աշխատանքային կատարողականությունը, մեծացնել ծավալը և մեծացնել ելքը, ինչը օգտակար է արտադրողի համար: Սակայն մյուս կողմից, օդամղիչ ազդեցությունը մեծացնում է շաղախի օդի պարունակությունը և ծակոտկենությունը կարծրացումից հետո, ինչը հանգեցնում է վնասակար ծակոտիների ավելացմանը և զգալիորեն նվազեցնում է մեխանիկական հատկությունները: Չնայած HPMC-ն ունի որոշակի օդամղիչ ազդեցություն, այն չի կարող փոխարինել օդամղիչ նյութին: Բացի այդ, երբ HPMC-ն և օդամղիչ նյութը միաժամանակ օգտագործվում են, օդամղիչ նյութը կարող է ձախողվել:

2.3 HPMC-ի ազդեցությունը ցեմենտային շաղախի մեխանիկական հատկությունների վրա

Երբ HPMC-ի քանակը կազմում է ընդամենը 0.05%, շաղախի ծռման ամրությունը զգալիորեն նվազում է, որը մոտ 25%-ով ցածր է, քան հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ HPMC չպարունակող դատարկ նմուշի դեպքում, և սեղմման ամրությունը կարող է հասնել դատարկ նմուշի՝ -80%-ի միայն 65%-ին: Երբ HPMC-ի քանակը գերազանցում է 0.20%-ը, շաղախի ծռման ամրության և սեղմման ամրության նվազումը ակնհայտ չէ: HPMC-ի մածուցիկությունը քիչ ազդեցություն ունի շաղախի մեխանիկական հատկությունների վրա: HPMC-ն ներմուծում է շատ փոքրիկ օդային փուչիկներ, և շաղախի վրա օդը ներծծող ազդեցությունը մեծացնում է շաղախի ներքին ծակոտկենությունը և վնասակար ծակոտիները, ինչը հանգեցնում է սեղմման ամրության և ծռման ամրության զգալի նվազմանը: Շաղախի ամրության նվազման մեկ այլ պատճառ է ցելյուլոզային եթերի ջուրը պահող ազդեցությունը, որը ջուրը պահում է կարծրացած շաղախի մեջ, և ջուր-կապակցանյութ մեծ հարաբերակցությունը հանգեցնում է փորձարկման բլոկի ամրության նվազմանը: Մեխանիկական շինարարական շաղախի համար, չնայած ցելյուլոզային եթերը կարող է զգալիորեն մեծացնել շաղախի ջրի պահպանման արագությունը և բարելավել դրա մշակելիությունը, եթե դեղաչափը չափազանց մեծ է, դա լրջորեն կազդի շաղախի մեխանիկական հատկությունների վրա, ուստի երկուսի միջև եղած կապը պետք է ողջամտորեն կշռադատվի։

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ HPMC-ի պարունակության աճի հետ մեկտեղ, շաղախի ծալման հարաբերակցությունը ցույց տվեց ընդհանուր աճի միտում, որը հիմնականում գծային կապ էր։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ ավելացված ցելյուլոզային եթերը մեծ քանակությամբ օդային պղպջակներ է ներմուծում, ինչը շաղախի ներսում ավելի շատ թերություններ է առաջացնում, և ուղղորդող վարդակային շաղախի սեղմման ամրությունը կտրուկ նվազում է, չնայած որոշ չափով նաև ծռման ամրությունը նվազում է. սակայն ցելյուլոզային եթերը կարող է բարելավել շաղախի ճկունությունը։ Այն օգտակար է ծռման ամրության համար, ինչը դանդաղեցնում է նվազման տեմպը։ Համապարփակ դիտարկելով՝ երկուսի համակցված ազդեցությունը հանգեցնում է ծալման հարաբերակցության աճի։

2.4 HPMC-ի ազդեցությունը շաղախի L տրամագծի վրա

ԱԴ նմուշների ծակոտիների չափի բաշխման կորից, ծակոտիների չափի բաշխման տվյալներից և տարբեր վիճակագրական պարամետրերից կարելի է տեսնել, որ HPMC-ն մեծ ազդեցություն ունի ցեմենտային շաղախի ծակոտիների կառուցվածքի վրա։

(1) HPMC ավելացնելուց հետո ցեմենտային շաղախի ծակոտիների չափը զգալիորեն մեծանում է: Ծակոտիների չափի բաշխման կորի վրա պատկերի մակերեսը տեղաշարժվում է դեպի աջ, և գագաթնակետային արժեքին համապատասխանող ծակոտիների արժեքը դառնում է ավելի մեծ: HPMC ավելացնելուց հետո ցեմենտային շաղախի ծակոտիների միջին տրամագիծը զգալիորեն մեծ է դատարկ նմուշի չափից, իսկ 0.3% դեղաչափով նմուշի ծակոտիների միջին տրամագիծը մեծանում է 2 կարգով մեծությամբ՝ համեմատած դատարկ նմուշի հետ:

(2) Բետոնի ծակոտիները բաժանեք չորս տեսակի՝ անվնաս ծակոտիներ (≤20 նմ), պակաս վնասակար ծակոտիներ (20-100 նմ), վնասակար ծակոտիներ (100-200 նմ) ​​և բազմաթիվ վնասակար ծակոտիներ (≥200 նմ): Աղյուսակ 1-ից երևում է, որ անվնաս կամ պակաս վնասակար անցքերի քանակը զգալիորեն նվազում է HPMC ավելացնելուց հետո, իսկ վնասակար կամ ավելի վնասակար անցքերի քանակը՝ ավելանում: HPMC-ի հետ չխառնված նմուշների անվնաս կամ պակաս վնասակար անցքերը կազմում են մոտ 49.4%: HPMC ավելացնելուց հետո անվնաս կամ պակաս վնասակար անցքերը զգալիորեն նվազում են: 0.1% դեղաչափը որպես օրինակ վերցնելով՝ անվնաս կամ պակաս վնասակար անցքերը նվազում են մոտ 45%: %, 10 մկմ-ից մեծ վնասակար անցքերի քանակը մեծանում է մոտ 9 անգամ:

(3) Միջին անցքերի տրամագիծը, միջին անցքերի տրամագիծը, տեսակարար անցքերի ծավալը և տեսակարար մակերևույթի մակերեսը չեն հետևում շատ խիստ փոփոխության կանոնի հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ HPMC պարունակության աճի հետ, ինչը կարող է կապված լինել սնդիկի ներարկման փորձարկման նմուշի ընտրության հետ, որը կապված է մեծ դիսպերսիայի հետ: Սակայն, ընդհանուր առմամբ, HPMC-ի հետ խառնված նմուշի միջին անցքերի տրամագիծը, միջին անցքերի տրամագիծը և տեսակարար անցքերի ծավալը հակված են աճել՝ համեմատած դատարկ նմուշի հետ, մինչդեռ տեսակարար մակերևույթի մակերեսը նվազում է: