近年、外壁断熱技術の継続的な発展、セルロース製造技術の継続的な進歩、そしてHPMC自体の優れた特性により、HPMCは建設業界で広く使用されるようになった。
HPMCとセメント系材料との作用機序をさらに解明するために、本論文ではHPMCがセメント系材料の凝集特性に及ぼす改善効果に焦点を当てる。
凝固時間
コンクリートの凝結時間は主にセメントの凝結時間に関係しており、骨材の影響は小さいため、モルタルの凝結時間は水によって影響を受けるため、HPMCが水中非分散性コンクリート混合物の凝結時間に及ぼす影響を研究するために、代わりにモルタルの凝結時間を使用できます。したがって、HPMCがモルタルの凝結時間に及ぼす影響を評価するには、モルタルの水セメント比とモルタル比を固定する必要があります。
実験結果によると、HPMCの添加はモルタル混合物に顕著な遅延効果をもたらし、HPMC含有量の増加に伴いモルタルの凝結時間は徐々に長くなる。同じHPMC含有量の場合、水中成形モルタルは空気中で成形したモルタルよりも凝結が速い。中温成形モルタルの凝結時間はより長い。水中での測定では、ブランク試料と比較して、HPMCを添加したモルタルの凝結時間は、初期凝結で6～18時間、最終凝結で6～22時間遅延する。したがって、HPMCは促進剤と併用すべきである。
HPMCは、高分子線状構造と官能基にヒドロキシル基を持つ高分子ポリマーであり、混合水分子と水素結合を形成して混合水の粘度を高めます。HPMCの長い分子鎖は互いに引き合い、絡み合ってネットワーク構造を形成し、セメントと混合水を包み込みます。HPMCはフィルム状のネットワーク構造を形成してセメントを包み込むため、モルタル中の水の揮発を効果的に防ぎ、セメントの水和速度を抑制または遅延させます。
出血
モルタルのブリーディング現象はコンクリートのブリーディング現象と似ており、深刻な骨材沈下を引き起こし、スラリーの最上層の水セメント比の増加につながり、初期段階でスラリーの最上層に大きな塑性収縮を引き起こし、ひび割れさえ生じ、スラリーの表面層の強度が比較的弱くなります。
添加量が0.5%を超えると、基本的にブリーディング現象は発生しません。これは、HPMCがモルタルに混合されると、HPMCが皮膜形成およびネットワーク構造を持ち、高分子の長鎖上の水酸基の吸着により、モルタル中のセメントと混合水が凝集し、モルタルの安定した構造が確保されるためです。モルタルにHPMCを添加すると、多数の独立した微細な気泡が形成されます。これらの気泡はモルタル中に均一に分布し、骨材の沈着を妨げます。HPMCの技術的性能はセメント系材料に大きな影響を与え、乾燥粉末モルタルやポリマーモルタルなどの新しいセメント系複合材料の製造によく使用され、優れた保水性と可塑性を実現します。
モルタルの水需要
HPMCの量が少ない場合、モルタルの水分要求量に大きな影響を与えます。フレッシュモルタルの膨張度をほぼ一定に保った場合、HPMC含有量とモルタルの水分要求量は一定期間内に直線的に変化し、モルタルの水分要求量は最初は減少し、その後明らかに増加します。HPMCの量が0.025%未満の場合、量の増加に伴い、同じ膨張度でモルタルの水分要求量は減少します。これは、HPMCの量が少ない場合、モルタルの減水効果があり、HPMCには空気連行効果があることを示しています。モルタルには多数の小さな独立した気泡が存在し、これらの気泡は潤滑剤として働き、モルタルの流動性を向上させます。添加量が0.025%を超えると、モルタルの水分要求量は添加量の増加とともに増加します。これは、HPMCのネットワーク構造がより完全になり、長い分子鎖上の凝集体間の隙間が短くなるため、引力と凝集力が働き、モルタルの流動性が低下するためです。したがって、膨張度がほぼ同じ条件下では、スラリーの必要水量が増加する傾向が見られます。
01. 分散抵抗試験：
分散防止は、分散防止剤の品質を測定するための重要な技術指標です。HPMCは水溶性ポリマー化合物であり、水溶性樹脂または水溶性ポリマーとも呼ばれます。混合水の粘度を高めることで混合物の粘稠度を高めます。水に溶解して溶液または分散液を形成できる親水性ポリマー材料です。
実験結果によると、ナフタレン系高性能減水剤の添加量が増加すると、混合直後のセメントモルタルの分散抵抗が低下することがわかった。これは、ナフタレン系高性能減水剤が界面活性剤であるためである。減水剤をモルタルに添加すると、減水剤はセメント粒子の表面に配向し、セメント粒子の表面が同じ電荷を持つようになる。この電気的反発により、セメント粒子の凝集構造が破壊され、構造内に閉じ込められていた水が放出され、セメントの一部が失われる。同時に、HPMC含有量の増加に伴い、混合直後のセメントモルタルの分散抵抗がますます向上することがわかった。
02. コンクリートの強度特性：
パイロット基礎プロジェクトでは、HPMC水中非分散性コンクリート混和剤が適用され、設計強度等級はC25でした。基本試験によると、セメント量は400kg、複合シリカフュームは25kg/m3、HPMCの最適量はセメント量の0.6%、水セメント比は0.42、砂の割合は40%、ナフタレン系高効率減水剤の排出量はセメント量の8%で、空気中のコンクリート供試体の28日平均強度は42.6MPa、落下高さ60mmの水中コンクリートの28日平均強度は36.4MPa、水成形コンクリートと空気成形コンクリートの強度比は84.8%で、効果がより顕著でした。
03. 実験結果：
（１）HPMCの添加はモルタル混合物に明らかな遅延効果をもたらす。HPMC含有量の増加に伴い、モルタルの凝結時間は連続的に長くなる。同じHPMC含有量の場合、水中で形成されたモルタルは空気中で形成されたモルタルよりも速く形成される。中型成形の凝結時間は長くなる。この特性は水中コンクリート圧送に有利である。
（２）ヒドロキシプロピルメチルセルロースを混合した新鮮なセメントモルタルは、良好な凝集性を有し、ブリーディングがほとんどない。
（３）HPMCの量とモルタルの水の必要量は、最初は減少し、その後明らかに増加した。
（４）減水剤を添加することでモルタルの水需要増加の問題は改善されるが、その添加量は適切に管理しなければ、練りたてのセメントモルタルの水中分散抵抗が低下することがある。
（５）HPMCを混合したセメントペースト試験片とブランク試験片の構造にほとんど差はなく、水中および空気中で注型したセメントペースト試験片の構造と密度にもほとんど差がない。28日間水中で成形した試験片はわずかにパリパリしている。主な理由は、HPMCの添加により、水中注型時のセメントの損失と分散が大幅に減少するが、セメント石の緻密性も低下するためである。本プロジェクトでは、水中での非分散効果を確保するという条件の下で、HPMCの添加量をできるだけ減らすべきである。
（６）HPMC水中非分散性コンクリート混和剤を添加し、添加量を制御することで強度向上に効果がある。パイロットプロジェクトでは、水成形コンクリートと気体成形コンクリートの強度比が84.8％であり、その効果は比較的大きいことが示された。
投稿日時：2023年5月6日