Dengan kemajuan industri yang berkelanjutan dan peningkatan teknologi, melalui pengenalan dan peningkatan mesin penyemprot mortar impor, teknologi penyemprotan dan plesteran mekanis telah berkembang pesat di negara kita dalam beberapa tahun terakhir. Mortar semprot mekanis berbeda dari mortar biasa, yang membutuhkan kinerja retensi air yang tinggi, fluiditas yang sesuai, dan kinerja anti-melorot tertentu. Biasanya, hidroksipropil metilselulosa ditambahkan ke mortar, di mana eter selulosa (HPMC) adalah yang paling banyak digunakan. Fungsi utama hidroksipropil metilselulosa HPMC dalam mortar adalah: pengentalan dan viskositas, pengaturan reologi, dan kapasitas retensi air yang sangat baik. Namun, kekurangan HPMC tidak dapat diabaikan. HPMC memiliki efek pengikatan udara, yang akan menyebabkan lebih banyak cacat internal dan secara serius mengurangi sifat mekanik mortar. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. mempelajari pengaruh HPMC terhadap tingkat retensi air, kepadatan, kandungan udara, dan sifat mekanik mortar dari aspek makroskopis, dan mempelajari pengaruh hidroksipropil metilselulosa HPMC terhadap struktur L mortar dari aspek mikroskopis.
1. Tes
1.1 Bahan baku
Semen: semen P.0 42.5 yang tersedia secara komersial, kekuatan lentur dan tekan 28 hari masing-masing adalah 6,9 dan 48,2 MPa; pasir: pasir sungai halus Chengde, 40-100 mesh; eter selulosa: diproduksi oleh Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hidroksipropil metilselulosa eter, bubuk putih, viskositas nominal 40, 100, 150, 200 Pa-s; air: air keran bersih.
1.2 Metode pengujian
Menurut JGJ/T 105-2011 “Peraturan Konstruksi untuk Penyemprotan dan Plesteran Mekanis”, konsistensi mortar adalah 80-120 mm, dan tingkat retensi air lebih dari 90%. Dalam percobaan ini, rasio kapur-pasir ditetapkan pada 1:5, konsistensi dikontrol pada (93+2) mm, dan eter selulosa dicampur secara eksternal, dan jumlah pencampuran didasarkan pada massa semen. Sifat dasar mortar seperti kepadatan basah, kadar udara, retensi air, dan konsistensi diuji dengan mengacu pada JGJ 70-2009 “Metode Pengujian untuk Sifat Dasar Mortar Bangunan”, dan kadar udara diuji dan dihitung menurut metode kepadatan. Persiapan, pengujian kekuatan lentur dan tekan spesimen dilakukan menurut GB/T 17671-1999 “Metode Pengujian Kekuatan Pasir Mortar Semen (Metode ISO)”. Diameter larva diukur dengan porosimetri merkuri. Model porosimeter merkuri yang digunakan adalah AUTOPORE 9500, dan rentang pengukurannya adalah 5,5 nm-360 μm. Sebanyak 4 set pengujian dilakukan. Rasio semen-pasir adalah 1:5, viskositas HPMC adalah 100 Pa-s, dan dosisnya 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (angka-angka tersebut masing-masing adalah A, B, C, D).
2. Hasil dan analisis
2.1 Pengaruh HPMC terhadap tingkat retensi air pada mortar semen
Retensi air mengacu pada kemampuan mortar untuk menahan air. Pada mortar semprot mesin, penambahan eter selulosa dapat secara efektif menahan air, mengurangi laju pendarahan, dan memenuhi persyaratan hidrasi penuh material berbasis semen. Pengaruh HPMC terhadap retensi air mortar.
Dengan meningkatnya kandungan HPMC, tingkat retensi air mortar meningkat secara bertahap. Kurva hidroksipropil metilselulosa eter dengan viskositas 100, 150, dan 200 Pa.s pada dasarnya sama. Ketika kandungannya 0,05%-0,15%, tingkat retensi air meningkat secara linier, dan ketika kandungannya 0,15%, tingkat retensi air lebih dari 93%. Ketika jumlah butiran melebihi 0,20%, tren peningkatan tingkat retensi air menjadi datar, menunjukkan bahwa jumlah HPMC mendekati saturasi. Kurva pengaruh jumlah HPMC dengan viskositas 40 Pa.s pada tingkat retensi air kira-kira berupa garis lurus. Ketika jumlahnya lebih besar dari 0,15%, tingkat retensi air mortar secara signifikan lebih rendah daripada tiga jenis HPMC lainnya dengan jumlah viskositas yang sama. Secara umum diyakini bahwa mekanisme retensi air pada eter selulosa adalah: gugus hidroksil pada molekul eter selulosa dan atom oksigen pada ikatan eter akan berikatan dengan molekul air membentuk ikatan hidrogen, sehingga air bebas menjadi air terikat, sehingga memberikan efek retensi air yang baik; juga diyakini bahwa interdifusi antara molekul air dan rantai molekul eter selulosa memungkinkan molekul air masuk ke bagian dalam rantai makromolekul eter selulosa dan mengalami gaya ikat yang kuat, sehingga meningkatkan retensi air pada adukan semen. Retensi air yang sangat baik dapat menjaga mortar tetap homogen, tidak mudah terpisah, dan menghasilkan kinerja pencampuran yang baik, sekaligus mengurangi keausan mekanis dan memperpanjang umur mesin penyemprot mortar.
2.2 Pengaruh hidroksipropil metilselulosa (HPMC) terhadap kepadatan dan kandungan udara pada mortar semen
Ketika jumlah HPMC adalah 0-0,20%, kepadatan mortar menurun tajam seiring dengan peningkatan jumlah HPMC, dari 2050 kg/m3 menjadi sekitar 1650 kg/m3, yang berarti penurunan sekitar 20%; ketika jumlah HPMC melebihi 0,20%, kepadatan menurun. Membandingkan 4 jenis HPMC dengan viskositas berbeda, semakin tinggi viskositas, semakin rendah kepadatan mortar; kurva kepadatan mortar dengan viskositas campuran HPMC 150 dan 200 Pa.s pada dasarnya tumpang tindih, menunjukkan bahwa seiring dengan peningkatan viskositas HPMC, kepadatan tidak lagi menurun.
Hukum perubahan kandungan udara dalam mortar berlawanan dengan perubahan kepadatan mortar. Ketika kandungan hidroksipropil metilselulosa (HPMC) adalah 0-0,20%, dengan peningkatan kandungan HPMC, kandungan udara dalam mortar meningkat hampir secara linier; setelah kandungan HPMC melebihi 0,20%, kandungan udara hampir tidak berubah, menunjukkan bahwa efek penambahan udara pada mortar mendekati saturasi. Efek penambahan udara HPMC dengan viskositas 150 dan 200 Pa.s lebih besar daripada HPMC dengan viskositas 40 dan 100 Pa.s.
Efek penambahan udara pada eter selulosa terutama ditentukan oleh struktur molekulnya. Eter selulosa memiliki gugus hidrofilik (hidroksil, eter) dan gugus hidrofobik (metil, cincin glukosa), dan merupakan surfaktan, sehingga memiliki aktivitas permukaan dan memiliki efek penambahan udara. Di satu sisi, gas yang dimasukkan dapat bertindak sebagai bantalan bola dalam mortar, meningkatkan kinerja kerja mortar, meningkatkan volume, dan meningkatkan hasil produksi, yang menguntungkan bagi produsen. Namun di sisi lain, efek penambahan udara meningkatkan kandungan udara dalam mortar dan porositas setelah pengerasan, sehingga meningkatkan pori-pori yang merugikan dan sangat mengurangi sifat mekanik. Meskipun HPMC memiliki efek penambahan udara tertentu, ia tidak dapat menggantikan zat penambah udara. Selain itu, ketika HPMC dan zat penambah udara digunakan bersamaan, zat penambah udara mungkin gagal berfungsi.
2.3 Pengaruh HPMC terhadap sifat mekanik mortar semen
Ketika jumlah HPMC hanya 0,05%, kekuatan lentur mortar menurun secara signifikan, yaitu sekitar 25% lebih rendah daripada sampel kosong tanpa hidroksipropil metilselulosa (HPMC), dan kekuatan tekan hanya dapat mencapai 65% - 80% dari sampel kosong. Ketika jumlah HPMC melebihi 0,20%, penurunan kekuatan lentur dan kekuatan tekan mortar tidak terlalu signifikan. Viskositas HPMC memiliki sedikit pengaruh pada sifat mekanik mortar. HPMC memasukkan banyak gelembung udara kecil, dan efek penambahan udara pada mortar meningkatkan porositas internal dan pori-pori berbahaya pada mortar, sehingga menyebabkan penurunan kekuatan tekan dan kekuatan lentur yang signifikan. Alasan lain penurunan kekuatan mortar adalah efek retensi air dari eter selulosa, yang menahan air dalam mortar yang mengeras, dan rasio air-pengikat yang besar menyebabkan penurunan kekuatan blok uji. Untuk mortar konstruksi mekanis, meskipun eter selulosa dapat secara signifikan meningkatkan tingkat retensi air mortar dan meningkatkan kemudahan pengerjaannya, jika dosisnya terlalu besar, hal itu akan sangat memengaruhi sifat mekanis mortar, sehingga hubungan antara keduanya harus dipertimbangkan secara wajar.
Dengan meningkatnya kandungan hidroksipropil metilselulosa (HPMC), rasio lipatan mortar menunjukkan tren peningkatan secara keseluruhan, yang pada dasarnya merupakan hubungan linier. Hal ini karena penambahan eter selulosa menghasilkan sejumlah besar gelembung udara, yang menyebabkan lebih banyak cacat di dalam mortar, dan kekuatan tekan mortar menurun tajam, meskipun kekuatan lentur juga menurun sampai batas tertentu; tetapi eter selulosa dapat meningkatkan fleksibilitas mortar, yang bermanfaat bagi kekuatan lentur, sehingga memperlambat laju penurunan. Dengan mempertimbangkan secara komprehensif, efek gabungan dari keduanya menyebabkan peningkatan rasio lipatan.
2.4 Pengaruh HPMC terhadap diameter L mortar
Dari kurva distribusi ukuran pori, data distribusi ukuran pori, dan berbagai parameter statistik sampel AD, dapat dilihat bahwa HPMC memiliki pengaruh besar pada struktur pori mortar semen:
(1) Setelah penambahan HPMC, ukuran pori mortar semen meningkat secara signifikan. Pada kurva distribusi ukuran pori, area gambar bergeser ke kanan, dan nilai pori yang sesuai dengan nilai puncak menjadi lebih besar. Setelah penambahan HPMC, diameter pori median mortar semen secara signifikan lebih besar daripada sampel kosong, dan diameter pori median sampel dengan dosis 0,3% meningkat 2 orde besaran dibandingkan dengan sampel kosong.
(2) Membagi pori-pori dalam beton menjadi empat jenis, yaitu pori-pori tidak berbahaya (≤20 nm), pori-pori kurang berbahaya (20-100 nm), pori-pori berbahaya (100-200 nm) dan banyak pori-pori berbahaya (≥200 nm). Dapat dilihat dari Tabel 1 bahwa jumlah pori-pori tidak berbahaya atau kurang berbahaya berkurang secara signifikan setelah penambahan HPMC, dan jumlah pori-pori berbahaya atau lebih berbahaya meningkat. Pori-pori tidak berbahaya atau kurang berbahaya pada sampel yang tidak dicampur dengan HPMC sekitar 49,4%. Setelah penambahan HPMC, pori-pori tidak berbahaya atau kurang berbahaya berkurang secara signifikan. Mengambil dosis 0,1% sebagai contoh, pori-pori tidak berbahaya atau kurang berbahaya berkurang sekitar 45%, jumlah pori-pori berbahaya yang lebih besar dari 10um meningkat sekitar 9 kali lipat.
(3) Diameter pori median, diameter pori rata-rata, volume pori spesifik, dan luas permukaan spesifik tidak mengikuti aturan perubahan yang sangat ketat dengan peningkatan kandungan hidroksipropil metilselulosa (HPMC), yang mungkin terkait dengan pemilihan sampel dalam uji injeksi merkuri. Namun secara keseluruhan, diameter pori median, diameter pori rata-rata, dan volume pori spesifik sampel yang dicampur dengan HPMC cenderung meningkat dibandingkan dengan sampel kosong, sedangkan luas permukaan spesifik menurun.
Waktu posting: 03-Apr-2023