Grazie al continuo progresso del settore e al miglioramento della tecnologia, nonché all'introduzione e al perfezionamento di macchine per la spruzzatura di malta di produzione estera, la tecnologia di spruzzatura e intonacatura meccanica ha conosciuto un notevole sviluppo nel mio Paese negli ultimi anni. La malta spruzzata meccanicamente si differenzia dalla malta ordinaria, in quanto richiede un'elevata capacità di ritenzione idrica, una fluidità adeguata e una certa resistenza al cedimento. Solitamente, alla malta viene aggiunta idrossipropilmetilcellulosa, di cui l'etere di cellulosa (HPMC) è il più utilizzato. Le principali funzioni dell'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) nella malta sono: addensamento e viscosizzazione, regolazione della reologia ed eccellente capacità di ritenzione idrica. Tuttavia, non si possono ignorare gli svantaggi dell'HPMC. L'HPMC ha un effetto aerante, che può causare un maggior numero di difetti interni e ridurre significativamente le proprietà meccaniche della malta. La Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. ha studiato l'influenza dell'HPMC sul tasso di ritenzione idrica, sulla densità, sul contenuto d'aria e sulle proprietà meccaniche della malta dal punto di vista macroscopico, e ha studiato l'influenza dell'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) sulla struttura L della malta dal punto di vista microscopico.
1. Test
1.1 Materie prime
Cemento: cemento P.0 42.5 disponibile in commercio, con resistenza a flessione e compressione a 28 giorni rispettivamente di 6,9 e 48,2 MPa; sabbia: sabbia fine del fiume Chengde, granulometria 40-100 mesh; etere di cellulosa: prodotto da Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd., etere di idrossipropilmetilcellulosa, polvere bianca, viscosità nominale 40, 100, 150, 200 Pa-s; acqua: acqua di rubinetto pulita.
1.2 Metodo di prova
Secondo la norma JGJ/T 105-2011 "Regolamento di costruzione per la spruzzatura e l'intonacatura meccanica", la consistenza della malta è di 80-120 mm e il tasso di ritenzione idrica è superiore al 90%. In questo esperimento, il rapporto calce-sabbia è stato impostato a 1:5, la consistenza è stata controllata a (93+2) mm e l'etere di cellulosa è stato miscelato esternamente, e la quantità di miscelazione era basata sulla massa di cemento. Le proprietà di base della malta come densità umida, contenuto d'aria, ritenzione idrica e consistenza sono state testate con riferimento alla norma JGJ 70-2009 "Metodi di prova per le proprietà di base della malta da costruzione", e il contenuto d'aria è stato testato e calcolato secondo il metodo della densità. La preparazione e le prove di resistenza a flessione e compressione dei provini sono state eseguite secondo la norma GB/T 17671-1999 "Metodi per la prova della resistenza della sabbia per malta cementizia (metodo ISO)". Il diametro delle larve è stato misurato mediante porosimetria a mercurio. Il modello del porosimetro a mercurio utilizzato era AUTOPORE 9500 e il campo di misura era compreso tra 5,5 nm e 360 μm. Sono state eseguite in totale 4 serie di prove. Il rapporto cemento-sabbia era 1:5, la viscosità dell'HPMC era di 100 Pa·s e il dosaggio era dello 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3% (indicati rispettivamente con i numeri A, B, C, D).
2. Risultati e analisi
2.1 Effetto dell'HPMC sul tasso di ritenzione idrica della malta cementizia
La ritenzione idrica si riferisce alla capacità della malta di trattenere l'acqua. Nella malta spruzzata meccanicamente, l'aggiunta di etere di cellulosa può trattenere efficacemente l'acqua, ridurre il tasso di essudazione e soddisfare i requisiti di idratazione completa dei materiali a base di cemento. Effetto dell'HPMC sulla ritenzione idrica della malta.
Con l'aumento del contenuto di HPMC, il tasso di ritenzione idrica della malta aumenta gradualmente. Le curve dell'etere di idrossipropilmetilcellulosa con viscosità di 100, 150 e 200 Pa·s sono sostanzialmente le stesse. Quando il contenuto è compreso tra lo 0,05% e lo 0,15%, il tasso di ritenzione idrica aumenta linearmente e, quando il contenuto è pari allo 0,15%, il tasso di ritenzione idrica è superiore al 93%. Quando la quantità di granuli supera lo 0,20%, l'andamento crescente del tasso di ritenzione idrica si appiattisce, indicando che la quantità di HPMC è prossima alla saturazione. La curva di influenza della quantità di HPMC con una viscosità di 40 Pa·s sul tasso di ritenzione idrica è approssimativamente una linea retta. Quando la quantità è superiore allo 0,15%, il tasso di ritenzione idrica della malta è significativamente inferiore rispetto a quello degli altri tre tipi di HPMC con la stessa quantità di viscosità. Si ritiene generalmente che il meccanismo di ritenzione idrica dell'etere di cellulosa sia il seguente: il gruppo ossidrilico sulla molecola di etere di cellulosa e l'atomo di ossigeno sul legame etereo si legano alla molecola d'acqua formando un legame idrogeno, in modo che l'acqua libera diventi acqua legata, svolgendo così un buon effetto di ritenzione idrica; si ritiene inoltre che l'interdiffusione tra le molecole d'acqua e le catene molecolari dell'etere di cellulosa permetta alle molecole d'acqua di penetrare all'interno delle catene macromolecolari dell'etere di cellulosa ed essere soggette a forti forze di legame, migliorando così la ritenzione idrica della malta cementizia. Un'eccellente ritenzione idrica può mantenere la malta omogenea, non soggetta a segregazione e ottenere buone prestazioni di miscelazione, riducendo al contempo l'usura meccanica e aumentando la durata della macchina spruzzatrice di malta.
2.2 L'effetto dell'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) sulla densità e sul contenuto d'aria della malta cementizia
Quando la quantità di HPMC è compresa tra lo 0 e lo 0,20%, la densità della malta diminuisce bruscamente con l'aumento della quantità di HPMC, da 2050 kg/m³ a circa 1650 kg/m³, ovvero circa il 20% in meno; quando la quantità di HPMC supera lo 0,20%, la densità diminuisce gradualmente. Confrontando i 4 tipi di HPMC con diverse viscosità, si osserva che maggiore è la viscosità, minore è la densità della malta; le curve di densità delle malte con viscosità miste di HPMC pari a 150 e 200 Pa·s si sovrappongono sostanzialmente, indicando che, con l'aumento della viscosità dell'HPMC, la densità non diminuisce ulteriormente.
La legge di variazione del contenuto d'aria della malta è opposta alla variazione della densità della malta. Quando il contenuto di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è compreso tra lo 0 e lo 0,20%, con l'aumento del contenuto di HPMC, il contenuto d'aria della malta aumenta quasi linearmente; quando il contenuto di HPMC supera lo 0,20%, il contenuto d'aria non subisce quasi alcuna variazione, indicando che l'effetto di aerazione della malta è prossimo alla saturazione. L'effetto di aerazione dell'HPMC con viscosità di 150 e 200 Pa·s è maggiore di quello dell'HPMC con viscosità di 40 e 100 Pa·s.
L'effetto aerante dell'etere di cellulosa è determinato principalmente dalla sua struttura molecolare. L'etere di cellulosa possiede sia gruppi idrofili (idrossile, etere) che idrofobi (metile, anello di glucosio) ed è un tensioattivo. Ha attività superficiale, quindi un effetto aerante. Da un lato, il gas introdotto può agire come un cuscinetto a sfere nella malta, migliorandone le prestazioni di lavorazione, aumentandone il volume e la resa, il che è vantaggioso per il produttore. Dall'altro lato, però, l'effetto aerante aumenta il contenuto d'aria della malta e la porosità dopo l'indurimento, con conseguente aumento dei pori dannosi e una notevole riduzione delle proprietà meccaniche. Sebbene l'HPMC abbia un certo effetto aerante, non può sostituire un agente aerante. Inoltre, quando HPMC e un agente aerante vengono utilizzati contemporaneamente, quest'ultimo potrebbe non essere efficace.
2.3 L'effetto dell'HPMC sulle proprietà meccaniche della malta cementizia
Quando la quantità di HPMC è solo dello 0,05%, la resistenza a flessione della malta diminuisce significativamente, risultando circa il 25% inferiore a quella del campione di riferimento senza idrossipropilmetilcellulosa (HPMC), e la resistenza a compressione può raggiungere solo il 65% del campione di riferimento -80%. Quando la quantità di HPMC supera lo 0,20%, la diminuzione della resistenza a flessione e a compressione della malta non è evidente. La viscosità dell'HPMC ha scarso effetto sulle proprietà meccaniche della malta. L'HPMC introduce numerose piccole bolle d'aria e l'effetto di aerazione sulla malta aumenta la porosità interna e i pori dannosi della malta, con conseguente diminuzione significativa della resistenza a compressione e a flessione. Un'altra ragione della diminuzione della resistenza della malta è l'effetto di ritenzione idrica dell'etere di cellulosa, che trattiene l'acqua nella malta indurita, e l'elevato rapporto acqua/legante porta a una diminuzione della resistenza del blocco di prova. Per quanto riguarda le malte da costruzione meccaniche, sebbene l'etere di cellulosa possa aumentare significativamente la capacità di ritenzione idrica e migliorarne la lavorabilità, un dosaggio eccessivo può compromettere seriamente le proprietà meccaniche della malta; pertanto, è necessario valutare attentamente il rapporto tra i due fattori.
Con l'aumento del contenuto di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC), il rapporto di piegatura della malta ha mostrato una tendenza generale all'aumento, sostanzialmente lineare. Ciò è dovuto al fatto che l'etere di cellulosa aggiunto introduce un gran numero di bolle d'aria, che causano più difetti all'interno della malta, e la resistenza alla compressione della malta per rosette guida diminuisce drasticamente, sebbene anche la resistenza alla flessione diminuisca in una certa misura; tuttavia, l'etere di cellulosa può migliorare la flessibilità della malta, il che è vantaggioso per la resistenza alla flessione, rallentando il tasso di diminuzione. Considerando tutto ciò, l'effetto combinato dei due fattori porta a un aumento del rapporto di piegatura.
2.4 L'effetto dell'HPMC sul diametro L della malta
Dalla curva di distribuzione delle dimensioni dei pori, dai dati di distribuzione delle dimensioni dei pori e da vari parametri statistici dei campioni AD, si può osservare che l'HPMC ha una grande influenza sulla struttura dei pori della malta cementizia:
(1) Dopo l'aggiunta di HPMC, la dimensione dei pori della malta cementizia aumenta significativamente. Sulla curva di distribuzione della dimensione dei pori, l'area dell'immagine si sposta verso destra e il valore dei pori corrispondente al valore di picco diventa maggiore. Dopo l'aggiunta di HPMC, il diametro mediano dei pori della malta cementizia è significativamente maggiore di quello del campione di controllo e il diametro mediano dei pori del campione con dosaggio dello 0,3% è aumentato di 2 ordini di grandezza rispetto al campione di controllo.
(2) Dividere i pori nel calcestruzzo in quattro tipi, vale a dire pori innocui (≤20 nm), pori meno dannosi (20-100 nm), pori dannosi (100-200 nm) e molti pori dannosi (≥200 nm). Dalla Tabella 1 si può vedere che il numero di fori innocui o meno dannosi si riduce significativamente dopo l'aggiunta di HPMC, e il numero di fori dannosi o più dannosi aumenta. I pori innocui o meno dannosi dei campioni non miscelati con HPMC sono circa il 49,4%. Dopo l'aggiunta di HPMC, i pori innocui o meno dannosi si riducono significativamente. Prendendo come esempio il dosaggio dello 0,1%, i pori innocui o meno dannosi si riducono di circa il 45%. %, il numero di fori dannosi più grandi di 10 µm è aumentato di circa 9 volte.
(3) Il diametro mediano dei pori, il diametro medio dei pori, il volume specifico dei pori e l'area superficiale specifica non seguono una regola di cambiamento molto rigida con l'aumento del contenuto di idrossipropilmetilcellulosa HPMC, il che potrebbe essere correlato alla selezione del campione nel test di iniezione di mercurio. correlato a una grande dispersione. Ma nel complesso, il diametro mediano dei pori, il diametro medio dei pori e il volume specifico dei pori del campione miscelato con HPMC tendono ad aumentare rispetto al campione bianco, mentre l'area superficiale specifica diminuisce.
Data di pubblicazione: 3 aprile 2023