Līdz ar nozares nepārtraukto attīstību un tehnoloģiju uzlabošanu, ieviešot un uzlabojot ārvalstu javas izsmidzināšanas iekārtas, pēdējos gados manā valstī ir ievērojami attīstījusies mehāniskās izsmidzināšanas un apmetuma tehnoloģija. Mehāniskā izsmidzināšanas java atšķiras no parastās javas, kurai nepieciešama augsta ūdens saglabāšanas spēja, piemērota plūstamība un noteiktas izturības pret nosēšanos. Parasti javai pievieno hidroksipropilmetilcelulozi, no kuras visplašāk tiek izmantots celulozes ēteris (HPMC). Hidroksipropilmetilcelulozes HPMC galvenās funkcijas javā ir: sabiezināšana un viskozitāte, reoloģijas regulēšana un lieliska ūdens saglabāšanas spēja. Tomēr nevar ignorēt HPMC trūkumus. HPMC piemīt gaisu piesaistoša iedarbība, kas radīs vairāk iekšējo defektu un nopietni samazinās javas mehāniskās īpašības. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. pētīja HPMC ietekmi uz javas ūdens saglabāšanas ātrumu, blīvumu, gaisa saturu un mehāniskajām īpašībām no makroskopiskā viedokļa, kā arī pētīja hidroksipropilmetilcelulozes HPMC ietekmi uz javas L struktūru no mikroskopiskā viedokļa.
1. Pārbaude
1.1 Izejvielas
Cements: komerciāli pieejams P.0 42,5 cements, tā 28d lieces un spiedes stiprība ir attiecīgi 6,9 un 48,2 MPa; smiltis: Chengde smalkās upes smiltis, 40–100 mesh; celulozes ēteris: ražotājs Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hidroksipropilmetilcelulozes ēteris, balts pulveris, nominālā viskozitāte 40, 100, 150, 200 Pa-s; ūdens: tīrs krāna ūdens.
1.2 Testa metode
Saskaņā ar JGJ/T 105-2011 “Būvnoteikumi mehāniskai izsmidzināšanai un apmešanai” javas konsistence ir 80–120 mm, un ūdens aizture ir lielāka par 90%. Šajā eksperimentā kaļķa un smilšu attiecība tika noteikta 1:5, konsistence tika kontrolēta (93+2) mm, celulozes ēteris tika sajaukts ārēji, un maisījuma daudzums tika noteikts, pamatojoties uz cementa masu. Javas pamatīpašības, piemēram, mitrais blīvums, gaisa saturs, ūdens aizture un konsistence, tika pārbaudītas, atsaucoties uz JGJ 70-2009 “Būvjavas pamatīpašību testēšanas metodes”, un gaisa saturs tika pārbaudīts un aprēķināts saskaņā ar blīvuma metodi. Paraugu sagatavošanas, lieces un spiedes stiprības testi tika veikti saskaņā ar GB/T 17671-1999 “Cementa javas smilšu stiprības testēšanas metodes (ISO metode)”. Kāpuru diametrs tika mērīts ar dzīvsudraba porozimetriju. Dzīvsudraba porozimetra modelis bija AUTOPORE 9500, un mērījumu diapazons bija no 5,5 nm līdz 360 μm. Kopumā tika veikti 4 testu komplekti. Cementa un smilšu attiecība bija 1:5, HPMC viskozitāte bija 100 Pa-s, un deva bija 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (skaitļi ir attiecīgi A, B, C, D).
2. Rezultāti un analīze
2.1 HPMC ietekme uz cementa javas ūdens saglabāšanas ātrumu
Ūdens aizture attiecas uz javas spēju noturēt ūdeni. Mašīnsmidzināšanas javai pievienojot celulozes ēteri, var efektīvi noturēt ūdeni, samazināt ūdens noplūdi un izpildīt cementa bāzes materiālu pilnīgas hidratācijas prasības. HPMC ietekme uz javas ūdens noturību.
Palielinoties HPMC saturam, javas ūdens saglabāšanas ātrums pakāpeniski palielinās. Hidroksipropilmetilcelulozes ētera līknes ar viskozitāti 100, 150 un 200 Pa·s būtībā ir vienādas. Ja saturs ir 0,05–0,15%, ūdens saglabāšanas ātrums palielinās lineāri, un, ja saturs ir 0,15%, ūdens saglabāšanas ātrums ir lielāks par 93%. Ja graudu daudzums pārsniedz 0,20%, ūdens saglabāšanas ātruma pieauguma tendence kļūst plakana, norādot, ka HPMC daudzums ir tuvu piesātinājumam. HPMC daudzuma ietekmes līkne uz ūdens saglabāšanas ātrumu ar viskozitāti 40 Pa·s ir aptuveni taisna līnija. Ja daudzums ir lielāks par 0,15%, javas ūdens saglabāšanas ātrums ir ievērojami zemāks nekā pārējiem trim HPMC veidiem ar tādu pašu viskozitāti. Parasti tiek uzskatīts, ka celulozes ētera ūdens aiztures mehānisms ir šāds: hidroksilgrupa celulozes ētera molekulā un skābekļa atoms ētera saitē saistās ar ūdens molekulu, veidojot ūdeņraža saiti, lai brīvais ūdens kļūtu par saistītu ūdeni, tādējādi radot labu ūdens aiztures efektu; tiek arī uzskatīts, ka savstarpējā difūzija starp ūdens molekulām un celulozes ētera molekulārajām ķēdēm ļauj ūdens molekulām iekļūt celulozes ētera makromolekulāro ķēžu iekšpusē un pakļauties spēcīgiem saistīšanās spēkiem, tādējādi uzlabojot cementa javas ūdens aizturi. Lieliska ūdens aizture var saglabāt javu homogēnu, grūti atdalāmu un nodrošināt labu sajaukšanas veiktspēju, vienlaikus samazinot mehānisko nodilumu un palielinot javas izsmidzināšanas iekārtas kalpošanas laiku.
2.2 Hidroksipropilmetilcelulozes HPMC ietekme uz cementa javas blīvumu un gaisa saturu
Ja HPMC daudzums ir 0–0,20 %, javas blīvums strauji samazinās, palielinoties HPMC daudzumam no 2050 kg/m3 līdz aptuveni 1650 kg/m3, kas ir aptuveni par 20 % mazāk; ja HPMC daudzums pārsniedz 0,20 %, blīvums mierīgi samazinās. Salīdzinot 4 HPMC veidus ar atšķirīgu viskozitāti, jo augstāka ir viskozitāte, jo mazāks ir javas blīvums; javu ar jaukto viskozitāti 150 un 200 Pa·s HPMC blīvuma līknes būtībā pārklājas, kas norāda, ka, HPMC viskozitātei turpinot palielināties, blīvums vairs nesamazinās.
Javas gaisa satura izmaiņu likums ir pretējs javas blīvuma izmaiņām. Kad hidroksipropilmetilcelulozes HPMC saturs ir 0–0,20%, palielinoties HPMC saturam, javas gaisa saturs palielinās gandrīz lineāri; HPMC saturs pārsniedz piesātinājuma līmeni. Pēc 0,20% gaisa saturs gandrīz nemainās, kas norāda, ka javas gaisa piesaistes efekts ir tuvu piesātinājumam. HPMC ar viskozitāti 150 un 200 Pa.s gaisa piesaistes efekts ir lielāks nekā HPMC ar viskozitāti 40 un 100 Pa.s.
Celulozes ētera gaisu piesaistošo efektu galvenokārt nosaka tā molekulārā struktūra. Celulozes ēterim ir gan hidrofilas grupas (hidroksils, ēteris), gan hidrofobas grupas (metils, glikozes gredzens), un tas ir virsmaktīvā viela, kam piemīt virsmas aktivitāte, tādējādi radot gaisu piesaistošu efektu. No vienas puses, ievadītā gāze var darboties kā lodīšu gultnis javā, uzlabojot javas darba īpašības, palielinot tilpumu un ražību, kas ir izdevīgi ražotājam. Bet, no otras puses, gaisu piesaistošais efekts palielina javas gaisa saturu un porainību pēc sacietēšanas, kā rezultātā palielinās kaitīgo poru skaits un ievērojami samazinās mehāniskās īpašības. Lai gan HPMC piemīt zināma gaisu piesaistoša iedarbība, tas nevar aizstāt gaisu piesaistošo līdzekli. Turklāt, ja HPMC un gaisu piesaistošo līdzekli lieto vienlaikus, gaisu piesaistošais līdzeklis var nedarboties.
2.3 HPMC ietekme uz cementa javas mehāniskajām īpašībām
Ja HPMC daudzums ir tikai 0,05%, javas lieces izturība ievērojami samazinās, kas ir par aptuveni 25% zemāka nekā tukšajam paraugam bez hidroksipropilmetilcelulozes HPMC, un spiedes izturība var sasniegt tikai 65% no tukšā parauga -80%. Ja HPMC daudzums pārsniedz 0,20%, javas lieces izturības un spiedes izturības samazināšanās nav acīmredzama. HPMC viskozitātei ir maza ietekme uz javas mehāniskajām īpašībām. HPMC ievada daudz sīku gaisa burbuļu, un gaisu piesaistošā iedarbība uz javu palielina javas iekšējo porainību un kaitīgās poras, kā rezultātā ievērojami samazinās spiedes izturība un lieces izturība. Vēl viens javas izturības samazināšanās iemesls ir celulozes ētera ūdens aiztures efekts, kas saglabā ūdeni sacietējušā javā, un lielā ūdens un saistvielas attiecība noved pie testa bloka izturības samazināšanās. Mehāniskās būvjavas gadījumā, lai gan celulozes ēteris var ievērojami palielināt javas ūdens aiztures ātrumu un uzlabot tās apstrādājamību, ja deva ir pārāk liela, tā nopietni ietekmēs javas mehāniskās īpašības, tāpēc abu šo īpašību attiecības ir saprātīgi jāizvērtē.
Palielinoties hidroksipropilmetilcelulozes HPMC saturam, javas locīšanās attiecība kopumā pieauga, kas būtībā bija lineāra sakarība. Tas ir tāpēc, ka pievienotais celulozes ēteris rada lielu skaitu gaisa burbuļu, kas rada vairāk defektu javas iekšpusē, un vadošās rozetes javas spiedes izturība strauji samazinās, lai gan zināmā mērā samazinās arī lieces izturība; tomēr celulozes ēteris var uzlabot javas elastību, tas labvēlīgi ietekmē lieces izturību, kas palēnina samazinājuma ātrumu. Kopumā abu faktoru kombinētā ietekme noved pie locīšanās attiecības palielināšanās.
2.4 HPMC ietekme uz javas L diametru
No AD paraugu poru izmēru sadalījuma līknes, poru izmēru sadalījuma datiem un dažādiem statistiskajiem parametriem var redzēt, ka HPMC ir liela ietekme uz cementa javas poru struktūru:
(1) Pēc HPMC pievienošanas cementa javas poru izmērs ievērojami palielinās. Poru izmēru sadalījuma līknē attēla laukums pārvietojas pa labi, un poru vērtība, kas atbilst maksimālajai vērtībai, palielinās. Pēc HPMC pievienošanas cementa javas vidējais poru diametrs ir ievērojami lielāks nekā tukšajam paraugam, un parauga ar 0,3% devu vidējais poru diametrs ir palielināts par 2 lieluma kārtām salīdzinājumā ar tukšo paraugu.
(2) Betona poras iedala četros veidos: nekaitīgas poras (≤20 nm), mazāk kaitīgas poras (20–100 nm), kaitīgas poras (100–200 nm) un daudz kaitīgu poru (≥200 nm). 1. tabulā var redzēt, ka pēc HPMC pievienošanas nekaitīgo vai mazāk kaitīgo caurumu skaits ievērojami samazinās, bet kaitīgo vai kaitīgāko caurumu skaits palielinās. Paraugos, kas nav sajaukti ar HPMC, nekaitīgo vai mazāk kaitīgo poru skaits ir aptuveni 49,4 %. Pēc HPMC pievienošanas nekaitīgo vai mazāk kaitīgo poru skaits ievērojami samazinās. Piemēram, lietojot 0,1 % devu, nekaitīgo vai mazāk kaitīgo poru skaits samazinās par aptuveni 45 %. %, kaitīgo caurumu, kas lielāki par 10 µm, skaits palielinās aptuveni 9 reizes.
(3) Palielinoties hidroksipropilmetilcelulozes HPMC saturam, vidējais poru diametrs, īpatnējais poru tilpums un īpatnējā virsmas laukums neatbilst ļoti stingram izmaiņu noteikumam, kas var būt saistīts ar parauga izvēli dzīvsudraba injekcijas testā, kas saistīts ar lielu dispersiju. Taču kopumā parauga, kas sajaukts ar HPMC, vidējais poru diametrs, vidējais poru diametrs un īpatnējais poru tilpums mēdz palielināties, salīdzinot ar tukšo paraugu, bet īpatnējā virsmas laukums samazinās.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 3. aprīlis