Nuolat tobulėjant pramonei ir technologijoms, diegiant ir tobulinant užsienio skiedinio purškimo mašinas, pastaraisiais metais mechaninio purškimo ir tinkavimo technologijos mūsų šalyje labai išsivystė. Mechaninis purškiamas skiedinys skiriasi nuo įprasto skiedinio tuo, kad jam reikia didelio vandens sulaikymo, tinkamo takumo ir tam tikrų atsparumo nuo sublukimo savybių. Paprastai į skiedinį pridedama hidroksipropilmetilceliuliozės, iš kurios plačiausiai naudojamas celiuliozės eteris (HPMC). Pagrindinės hidroksipropilmetilceliuliozės HPMC funkcijos skiedinyje yra: tirštinimas ir klampumas, reologinių savybių reguliavimas ir puikus vandens sulaikymo pajėgumas. Tačiau negalima ignoruoti ir HPMC trūkumų. HPMC pasižymi orą įtraukiančiu poveikiu, kuris sukels daugiau vidinių defektų ir smarkiai sumažins skiedinio mechanines savybes. „Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd.“ tyrė HPMC įtaką skiedinio vandens sulaikymo greičiui, tankiui, oro kiekiui ir mechaninėms savybėms makroskopiniu požiūriu, o hidroksipropilmetilceliuliozės HPMC įtaką skiedinio L struktūrai – mikroskopiniu požiūriu.
1. Testas
1.1 Žaliavos
Cementas: komerciškai prieinamas P.0 42,5 cementas, kurio 28d lenkimo ir gniuždymo stipris yra atitinkamai 6,9 ir 48,2 MPa; smėlis: smulkus Chengde upės smėlis, 40–100 akių; celiuliozės eteris: gamintojas „Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd.“. Hidroksipropilmetilceliuliozės eteris, balti milteliai, nominalus klampumas 40, 100, 150, 200 Pa-s; vanduo: švarus vandentiekio vanduo.
1.2 Bandymo metodas
Pagal JGJ/T 105-2011 „Mechaninio purškimo ir tinkavimo statybos reglamentus“, skiedinio konsistencija yra 80–120 mm, o vandens sulaikymo greitis yra didesnis nei 90 %. Šiame eksperimente kalkių ir smėlio santykis buvo nustatytas 1:5, konsistencija buvo kontroliuojama (93+2) mm, celiuliozės eteris buvo maišomas išoriškai, o maišymo kiekis buvo pagrįstas cemento mase. Pagrindinės skiedinio savybės, tokios kaip drėgnasis tankis, oro kiekis, vandens sulaikymas ir konsistencija, buvo tikrinamos remiantis JGJ 70-2009 „Statybinio skiedinio pagrindinių savybių bandymo metodai“, o oro kiekis buvo tikrinamas ir apskaičiuojamas pagal tankio metodą. Bandinių paruošimo, lenkimo ir gniuždymo stiprumo bandymai buvo atlikti pagal GB/T 17671-1999 „Cemento skiedinio smėlio stiprumo bandymo metodai (ISO metodas)“. Lervų skersmuo buvo matuojamas gyvsidabrio porozimetrijos metodu. Gyvsidabrio porozimetro modelis buvo AUTOPORE 9500, o matavimo diapazonas – 5,5 nm–360 μm. Iš viso buvo atlikti 4 bandymų rinkiniai. Cemento ir smėlio santykis buvo 1:5, HPMC klampumas – 100 Pa·s, o dozė – 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (skaičiai atitinkamai A, B, C, D).
2. Rezultatai ir analizė
2.1 HPMC poveikis cemento skiedinio vandens sulaikymo greičiui
Vandens sulaikymas reiškia skiedinio gebėjimą sulaikyti vandenį. Mašininiu būdu purškiamame skiedinyje pridėjus celiuliozės eterio, galima efektyviai sulaikyti vandenį, sumažinti vandens išgaravimo greitį ir patenkinti cemento pagrindu pagamintų medžiagų visiško hidratacijos reikalavimus. HPMC poveikis skiedinio vandens sulaikymui.
Didėjant HPMC kiekiui, skiedinio vandens sulaikymo greitis palaipsniui didėja. Hidroksipropilmetilceliuliozės eterio, kurio klampumas yra 100, 150 ir 200 Pa.s, kreivės iš esmės yra vienodos. Kai kiekis yra 0,05–0,15 %, vandens sulaikymo greitis didėja tiesiškai, o kai kiekis yra 0,15 %, vandens sulaikymo greitis yra didesnis nei 93 %. Kai grūdelių kiekis viršija 0,20 %, vandens sulaikymo greičio didėjimo tendencija tampa plokščia, o tai rodo, kad HPMC kiekis yra artimas prisotinimui. HPMC, kurio klampumas yra 40 Pa.s, kiekio įtakos vandens sulaikymo greičiui kreivė yra maždaug tiesi. Kai kiekis yra didesnis nei 0,15 %, skiedinio vandens sulaikymo greitis yra žymiai mažesnis nei kitų trijų rūšių tokio paties klampumo HPMC. Paprastai manoma, kad celiuliozės eterio vandens sulaikymo mechanizmas yra toks: celiuliozės eterio molekulės hidroksilo grupė ir eterio jungties deguonies atomas jungiasi su vandens molekule ir sudaro vandenilinį ryšį, todėl laisvas vanduo tampa surištu vandeniu, todėl gerai sulaiko vandenį; taip pat manoma, kad vandens molekulių ir celiuliozės eterio molekulinių grandinių tarpusavio difuzija leidžia vandens molekulėms patekti į celiuliozės eterio makromolekulių grandinių vidų ir susidaryti stiprioms rišamosioms jėgoms, taip pagerinant cemento srutos vandens sulaikymą. Puikus vandens sulaikymas gali išlaikyti skiedinį homogenišką, sunkiai atskiriamą ir užtikrinti gerą maišymo efektyvumą, tuo pačiu sumažinant mechaninį nusidėvėjimą ir pailginant skiedinio purškimo mašinos tarnavimo laiką.
2.2 Hidroksipropilmetilceliuliozės HPMC poveikis cemento skiedinio tankiui ir oro kiekiui
Kai HPMC kiekis yra 0–0,20 %, skiedinio tankis smarkiai sumažėja didėjant HPMC kiekiui – nuo 2050 kg/m3 iki maždaug 1650 kg/m3, t. y. maždaug 20 % mažiau; kai HPMC kiekis viršija 0,20 %, tankis ramiai mažėja. Lyginant 4 skirtingo klampumo HPMC rūšis, kuo didesnė klampa, tuo mažesnis skiedinio tankis; skiedinių, kurių mišri klampa yra 150 ir 200 Pa·s HPMC, tankio kreivės iš esmės sutampa, o tai rodo, kad didėjant HPMC klampumui, tankis nebemažėja.
Skiedinio oro kiekio kitimo dėsnis yra priešingas skiedinio tankio pokyčiui. Kai hidroksipropilmetilceliuliozės HPMC kiekis yra 0–0,20 %, didėjant HPMC kiekiui, skiedinio oro kiekis didėja beveik tiesiškai; HPMC kiekis viršija 0,20 %. Po 0,20 % oro kiekis beveik nekinta, o tai rodo, kad skiedinio oro įtraukimo efektas yra artimas prisotinimo lygiui. 150 ir 200 Pa.s klampumo HPMC oro įtraukimo efektas yra didesnis nei 40 ir 100 Pa.s klampumo HPMC.
Celiuliozės eterio orą įtraukiantis poveikis daugiausia priklauso nuo jo molekulinės struktūros. Celiuliozės eteris turi ir hidrofilinių grupių (hidroksilo, eterio), ir hidrofobinių grupių (metilo, gliukozės žiedo) ir yra paviršinio aktyvumo medžiaga, pasižymi paviršiaus aktyvumu, todėl pasižymi orą įtraukiančiu poveikiu. Viena vertus, į skiedinį įvestos dujos gali veikti kaip rutulinis guolis, pagerinti skiedinio darbinį našumą, padidinti tūrį ir našumą, o tai naudinga gamintojui. Kita vertus, orą įtraukiantis poveikis padidina skiedinio oro kiekį ir poringumą po sukietėjimo, todėl padidėja kenksmingų porų skaičius ir labai sumažėja mechaninės savybės. Nors HPMC turi tam tikrą orą įtraukiantį poveikį, jis negali pakeisti orą įtraukiančios medžiagos. Be to, kai HPMC ir orą įtraukianti medžiaga naudojami vienu metu, orą įtraukianti medžiaga gali sugesti.
2.3 HPMC poveikis cemento skiedinio mechaninėms savybėms
Kai HPMC kiekis tesiekia 0,05 %, skiedinio lenkimo stipris gerokai sumažėja ir yra apie 25 % mažesnis nei tuščiojo bandinio be hidroksipropilmetilceliuliozės HPMC, o gniuždymo stipris gali siekti tik 65 % –80 % tuščiojo bandinio. Kai HPMC kiekis viršija 0,20 %, skiedinio lenkimo ir gniuždymo stiprio sumažėjimas nėra akivaizdus. HPMC klampumas mažai veikia skiedinio mechanines savybes. HPMC įneša daug mažų oro burbuliukų, o dėl oro įtraukimo į skiedinį padidėja vidinis poringumas ir kenksmingos skiedinio poros, todėl žymiai sumažėja gniuždymo ir lenkimo stipris. Kita skiedinio stiprumo sumažėjimo priežastis yra celiuliozės eterio vandens sulaikymo poveikis, kuris sulaiko vandenį sukietėjusiame skiedinyje, o didelis vandens ir rišiklio santykis lemia bandomojo bloko stiprumo sumažėjimą. Mechaniniam statybiniam skiediniui, nors celiuliozės eteris gali žymiai padidinti skiedinio vandens sulaikymo greitį ir pagerinti jo tinkamumą naudoti, jei dozė yra per didelė, tai rimtai paveiks skiedinio mechanines savybes, todėl santykis tarp šių dviejų turėtų būti pagrįstai įvertintas.
Didėjant hidroksipropilmetilceliuliozės HPMC kiekiui, skiedinio lankstymo santykis didėjo bendrai, ir tai iš esmės buvo tiesinė priklausomybė. Taip yra todėl, kad pridėtas celiuliozės eteris sukuria daug oro burbuliukų, kurie sukelia daugiau defektų skiedinio viduje, o kreipiamojo rožinio skiedinio gniuždymo stipris smarkiai sumažėja, nors lenkimo stipris taip pat tam tikru mastu sumažėja; tačiau celiuliozės eteris gali pagerinti skiedinio lankstumą. Tai naudinga lenkimo stipriui, todėl mažėjimo greitis sulėtėja. Apskritai vertinant, bendras abiejų poveikis padidina lankstymo santykį.
2.4 HPMC poveikis skiedinio L skersmeniui
Iš AD mėginių porų dydžio pasiskirstymo kreivės, porų dydžio pasiskirstymo duomenų ir įvairių statistinių parametrų matyti, kad HPMC daro didelę įtaką cemento skiedinio porų struktūrai:
(1) Įdėjus HPMC, cemento skiedinio porų dydis žymiai padidėja. Porų dydžio pasiskirstymo kreivėje vaizdo plotas pasislenka į dešinę, o porų vertė, atitinkanti didžiausią vertę, padidėja. Įdėjus HPMC, cemento skiedinio vidutinis porų skersmuo yra žymiai didesnis nei tuščiojo bandinio, o bandinio su 0,3 % doze vidutinis porų skersmuo padidėja 2 dydžio eilėmis, palyginti su tuščiuoju bandiniu.
(2) Betono poras suskirstykite į keturis tipus: nekenksmingas poras (≤20 nm), mažiau kenksmingas poras (20–100 nm), kenksmingas poras (100–200 nm) ir daug kenksmingų porų (≥200 nm). Iš 1 lentelės matyti, kad pridėjus HPMC, nekenksmingų arba mažiau kenksmingų skylių skaičius žymiai sumažėja, o kenksmingų arba daugiau kenksmingų skylių – padidėja. Mėginiuose, nesumaišytuose su HPMC, nekenksmingų arba mažiau kenksmingų porų skaičius yra apie 49,4 %. Pridėjus HPMC, nekenksmingų arba mažiau kenksmingų porų skaičius žymiai sumažėja. Pavyzdžiui, pridėjus 0,1 % dozę, nekenksmingų arba mažiau kenksmingų porų skaičius sumažėja apie 45 %. Didesnių nei 10 μm kenksmingų skylių skaičius padidėja apie 9 kartus.
(3) Vidutinis porų skersmuo, vidutinis porų skersmuo, savitasis porų tūris ir savitasis paviršiaus plotas neatitinka labai griežtos pokyčių taisyklės didėjant hidroksipropilmetilceliuliozės HPMC kiekiui, o tai gali būti susiję su mėginio parinkimu gyvsidabrio įpurškimo bandyme, susijusiu su didele dispersija. Tačiau apskritai mėginio, sumaišyto su HPMC, vidutinis porų skersmuo, vidutinis porų skersmuo ir savitasis porų tūris linkę didėti, palyginti su tuščiuoju mėginiu, o savitasis paviršiaus plotas mažėja.
Įrašo laikas: 2023 m. balandžio 3 d.