De afgelopen jaren is HPMC, dankzij de voortdurende ontwikkeling van gevelisolatietechnologie, de aanhoudende vooruitgang in de celluloseproductietechnologie en de uitstekende eigenschappen van HPMC zelf, op grote schaal toegepast in de bouwsector.
Om het werkingsmechanisme tussen HPMC en cementgebonden materialen verder te onderzoeken, richt dit artikel zich op het verbeterende effect van HPMC op de cohesieve eigenschappen van cementgebonden materialen.
stollingstijd
De uithardingstijd van beton hangt voornamelijk samen met de uithardingstijd van cement, en de invloed van het aggregaat is gering. Daarom kan de uithardingstijd van mortel worden gebruikt om de invloed van HPMC op de uithardingstijd van onderwater niet-dispergeerbaar betonmengsel te bestuderen, omdat de uithardingstijd van mortel wel degelijk door water wordt beïnvloed. Om de invloed van HPMC op de uithardingstijd van mortel te kunnen beoordelen, is het dus noodzakelijk om de water-cementverhouding en de mortelverhouding vast te leggen.
Uit het experiment blijkt dat de toevoeging van HPMC een significant vertragend effect heeft op het mortelmengsel, en dat de uithardingstijd van de mortel toeneemt naarmate het HPMC-gehalte hoger wordt. Bij hetzelfde HPMC-gehalte hardt de onder water gevormde mortel sneller uit dan de in de lucht gevormde mortel. De uithardingstijd van de in water gevormde mortel is langer. Gemeten in water, vergeleken met het blanco monster, is de uithardingstijd van de met HPMC gemengde mortel 6-18 uur langer voor de beginfase en 6-22 uur langer voor de eindfase. Daarom dient HPMC in combinatie met versnellers te worden gebruikt.
HPMC is een hoogmoleculair polymeer met een macromoleculaire lineaire structuur en een hydroxylgroep op de functionele groep. Deze hydroxylgroep kan waterstofbruggen vormen met de watermoleculen in het mengwater en de viscositeit van het mengwater verhogen. De lange moleculaire ketens van HPMC trekken elkaar aan, waardoor de HPMC-moleculen in elkaar verstrengelen en een netwerkstructuur vormen die het cement en het mengwater omhult. Doordat HPMC een netwerkstructuur vormt die lijkt op een film en het cement omhult, wordt de verdamping van water in de mortel effectief voorkomen en de hydratatiesnelheid van het cement vertraagd.
Bloeding
Het bloedingsfenomeen van mortel is vergelijkbaar met dat van beton, wat leidt tot ernstige zetting van de aggregaten. Dit resulteert in een verhoogde water-cementverhouding van de bovenste mortellaag, waardoor in een vroeg stadium een grote plastische krimp van de bovenste mortellaag optreedt, en zelfs scheurvorming, met als gevolg een relatief zwakke sterkte van de bovenste mortellaag.
Bij een dosering van meer dan 0,5% treedt er vrijwel geen bloeding op. Dit komt doordat HPMC, wanneer het aan de mortel wordt toegevoegd, een filmvormende en netwerkstructuur aanneemt. De adsorptie van hydroxylgroepen aan de lange ketens van macromoleculen zorgt ervoor dat het cement en het mengwater in de mortel flocculeren, waardoor de stabiele structuur van de mortel wordt gewaarborgd. Na toevoeging van HPMC aan de mortel ontstaan er veel kleine, onafhankelijke luchtbelletjes. Deze luchtbelletjes zijn gelijkmatig verdeeld in de mortel en belemmeren de afzetting van aggregaat. De technische eigenschappen van HPMC hebben een grote invloed op cementgebonden materialen. Het wordt vaak gebruikt bij de bereiding van nieuwe cementgebonden composietmaterialen, zoals droge poedermortel en polymeermortel, waardoor deze materialen een goede waterretentie en plasticiteitsretentie hebben.
Waterbehoefte voor mortel
Wanneer de hoeveelheid HPMC klein is, heeft dit een grote invloed op de waterbehoefte van de mortel. Bij een nagenoeg constante uitzettingsgraad van de verse mortel, verandert het HPMC-gehalte in een lineair verband met de waterbehoefte van de mortel binnen een bepaalde tijdsperiode. De waterbehoefte van de mortel neemt eerst af en vervolgens duidelijk toe. Wanneer de hoeveelheid HPMC minder dan 0,025% bedraagt, neemt de waterbehoefte van de mortel af bij een toenemende hoeveelheid, bij een gelijke uitzettingsgraad. Dit toont aan dat een kleine hoeveelheid HPMC een waterreducerend effect heeft op de mortel en tevens een luchtinsluitende werking heeft. Er ontstaan grote aantallen kleine, onafhankelijke luchtbelletjes in de mortel, die als smeermiddel fungeren en de vloeibaarheid van de mortel verbeteren. Bij een dosering van meer dan 0,025% neemt de waterbehoefte van de mortel toe. Dit komt doordat de netwerkstructuur van HPMC verder wordt voltooid en de ruimte tussen de vlokken op de lange moleculaire keten wordt verkort, wat een aantrekkend en samenhangend effect heeft en de vloeibaarheid van de mortel vermindert. Daarom vertoont de slurry, onder de voorwaarde dat de mate van uitzetting in principe gelijk blijft, een verhoogde waterbehoefte.
01. Test op dispersieweerstand:
Antidispersie is een belangrijke technische indicator voor de kwaliteit van een antidispersiemiddel. HPMC is een wateroplosbare polymeerverbinding, ook wel wateroplosbare hars of wateroplosbaar polymeer genoemd. Het verhoogt de consistentie van het mengsel door de viscositeit van het mengwater te verhogen. Het is een hydrofiel polymeermateriaal dat in water kan oplossen en een oplossing of dispersie kan vormen.
Experimenten tonen aan dat een hogere hoeveelheid naftaleen-gebaseerde, zeer efficiënte superplastificeerder de dispersieweerstand van vers gemengde cementmortel vermindert. Dit komt doordat de naftaleen-gebaseerde, zeer efficiënte waterreducerende stof een oppervlakteactieve stof is. Wanneer de waterreducerende stof aan de mortel wordt toegevoegd, oriënteert deze zich op het oppervlak van de cementdeeltjes, waardoor de oppervlakken van de cementdeeltjes dezelfde lading krijgen. Deze elektrische afstoting zorgt ervoor dat de vlokvorming van de cementdeeltjes wordt afgebroken en het water dat in de structuur is opgesloten, vrijkomt, wat leidt tot verlies van een deel van het cement. Tegelijkertijd blijkt dat de dispersieweerstand van verse cementmortel verbetert naarmate het HPMC-gehalte toeneemt.
02. Sterkte-eigenschappen van beton:
In een pilotproject voor funderingen werd HPMC, een niet-dispergeerbaar, onderwaterbetonadditief, toegepast met een ontwerpsterkteklasse van C25. Volgens de basistest bedroeg de hoeveelheid cement 400 kg, de hoeveelheid silicaroet 25 kg/m³, de optimale hoeveelheid HPMC 0,6% van de cementhoeveelheid, de water-cementverhouding 0,42, het zandpercentage 40% en de hoeveelheid naftaleen-gebaseerde hoogefficiënte waterreductor 8%. De gemiddelde druksterkte na 28 dagen van het betonmonster in de lucht bedroeg 42,6 MPa, de gemiddelde druksterkte na 28 dagen van het onderwaterbeton met een valhoogte van 60 mm bedroeg 36,4 MPa, en de sterkteverhouding van het in water gevormde beton ten opzichte van het in de lucht gevormde beton was 84,8%, wat een significant verschil aantoont.
03. Experimenten tonen aan:
(1) De toevoeging van HPMC heeft een duidelijk vertragend effect op het mortelmengsel. Naarmate het HPMC-gehalte toeneemt, wordt de uithardingstijd van de mortel steeds langer. Bij hetzelfde HPMC-gehalte hardt de mortel die onder water wordt gevormd sneller uit dan de mortel die in de lucht wordt gevormd. De uithardingstijd van de bekisting in het medium is langer. Deze eigenschap is gunstig voor het pompen van beton onder water.
(2) De vers gemengde cementmortel, gemengd met hydroxypropylmethylcellulose, heeft goede cohesieve eigenschappen en vertoont vrijwel geen bloeding.
(3) De hoeveelheid HPMC en de waterbehoefte van de mortel namen eerst af en namen vervolgens duidelijk toe.
(4) De toevoeging van een waterreducerend middel verbetert het probleem van de toegenomen waterbehoefte van mortel, maar de dosering ervan moet redelijk worden gecontroleerd, anders zal de weerstand tegen onderwaterverspreiding van vers gemengde cementmortel soms afnemen.
(5) Er is weinig verschil in de structuur tussen het met HPMC gemengde cementpastamonster en het blanco monster, en er is weinig verschil in de structuur en dichtheid van het in water en in lucht gegoten cementpastamonster. Het monster dat 28 dagen onder water is gevormd, is enigszins bros. De belangrijkste reden hiervoor is dat de toevoeging van HPMC het verlies en de verspreiding van cement bij het gieten in water sterk vermindert, maar ook de compactheid van de cementsteen vermindert. In het project moet, onder de voorwaarde dat het effect van niet-verspreiding onder water gewaarborgd blijft, de dosering van HPMC zoveel mogelijk worden verlaagd.
(6) Het toevoegen van HPMC, een niet-dispergeerbaar betonadditief voor onderwatergebruik, waarbij de dosering gecontroleerd wordt, is gunstig voor de sterkte. Uit het pilotproject blijkt dat de sterkteverhouding tussen watergevormd beton en luchtgevormd beton 84,8% bedraagt, en dat het effect relatief significant is.
Geplaatst op: 6 mei 2023