Med den kontinuerlige fremgangen i industrien og forbedringen av teknologi, gjennom introduksjon og forbedring av utenlandske mørtelsprøytemaskiner, har den mekaniske sprøyte- og pussingsteknologien blitt kraftig utviklet i mitt land de siste årene. Mekanisk sprøytemørtel er forskjellig fra vanlig mørtel, som krever høy vannretensjonsevne, passende fluiditet og en viss anti-sig-evne. Vanligvis tilsettes hydroksypropylmetylcellulose til mørtelen, hvorav celluloseeter (HPMC) er den mest brukte. Hovedfunksjonene til hydroksypropylmetylcellulose HPMC i mørtel er: fortykning og viskositetsforsterkning, justering av reologi og utmerket vannretensjonsevne. Imidlertid kan ikke ulempene med HPMC ignoreres. HPMC har en luftbindende effekt, som vil forårsake flere interne defekter og redusere mørtelens mekaniske egenskaper betydelig. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. studerte HPMCs innflytelse på vannretensjonshastigheten, tettheten, luftinnholdet og de mekaniske egenskapene til mørtel fra et makroskopisk synspunkt, og studerte hydroksypropylmetylcellulose HPMCs innflytelse på mørtelens L-struktur fra et mikroskopisk synspunkt.
1. Test
1.1 Råvarer
Sement: kommersielt tilgjengelig P.0 42.5 sement, dens 28d bøye- og trykkfasthet er henholdsvis 6,9 og 48,2 MPa; sand: Chengde fin elvesand, 40-100 mesh; celluloseeter: produsert av Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hydroksypropylmetylcelluloseeter, hvitt pulver, nominell viskositet 40, 100, 150, 200 Pa-s; vann: rent vann fra springen.
1.2 Testmetode
I henhold til JGJ/T 105-2011 «Konstruksjonsforskrifter for mekanisk sprøyting og pussing» er mørtelens konsistens 80–120 mm, og vannretensjonsgraden er større enn 90 %. I dette eksperimentet ble kalk-sand-forholdet satt til 1:5, konsistensen ble kontrollert til (93+2) mm, og celluloseeteren ble blandet eksternt, og blandingsmengden ble basert på sementmassen. De grunnleggende egenskapene til mørtel, som våttetthet, luftinnhold, vannretensjon og konsistens, testes med henvisning til JGJ 70-2009 «Testmetoder for grunnleggende egenskaper ved bygningsmørtel», og luftinnholdet testes og beregnes i henhold til tetthetsmetoden. Forberedelse, bøye- og trykkfasthetstester av prøvene ble utført i henhold til GB/T 17671-1999 «Metoder for testing av styrken til sementmørtelsand (ISO-metoden)». Diameteren til larvene ble målt ved hjelp av kvikksølvporosimetri. Modellen til kvikksølvporosimeteret var AUTOPORE 9500, og måleområdet var 5,5 nm–360 μm. Totalt 4 sett med tester ble utført. Sement-sand-forholdet var 1:5, viskositeten til HPMC var 100 Pa-s, og doseringen var 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (tallene er henholdsvis A, B, C, D).
2. Resultater og analyse
2.1 Effekt av HPMC på vannretensjonshastigheten til sementmørtel
Vannretensjon refererer til mørtelens evne til å holde på vann. I maskinsprøytet mørtel kan tilsetning av celluloseeter effektivt holde på vann, redusere blødningshastigheten og oppfylle kravene til full hydrering av sementbaserte materialer. Effekt av HPMC på vannretensjon i mørtel.
Med økningen av HPMC-innholdet øker vannretensjonshastigheten til mørtelen gradvis. Kurvene for hydroksypropylmetylcelluloseeter med viskositeter på 100, 150 og 200 Pa.s er i utgangspunktet de samme. Når innholdet er 0,05 %–0,15 %, øker vannretensjonshastigheten lineært, og når innholdet er 0,15 %, er vannretensjonshastigheten større enn 93 %. Når mengden grits overstiger 0,20 %, blir den økende trenden for vannretensjonshastigheten flat, noe som indikerer at mengden HPMC er nær metning. Påvirkningskurven for mengden HPMC med en viskositet på 40 Pa.s på vannretensjonshastigheten er omtrent en rett linje. Når mengden er større enn 0,15 %, er vannretensjonshastigheten til mørtelen betydelig lavere enn for de tre andre typene HPMC med samme viskositet. Det antas generelt at vannretensjonsmekanismen til celluloseeter er: hydroksylgruppen på celluloseetermolekylet og oksygenatomet på eterbindingen vil assosieres med vannmolekylet for å danne en hydrogenbinding, slik at det frie vannet blir bundet vann, og dermed har en god vannretensjonseffekt. Det antas også at diffusjonen mellom vannmolekyler og celluloseetermolekylkjeder lar vannmolekyler trenge inn i celluloseeterens makromolekylkjeder og bli utsatt for sterke bindingskrefter, og dermed forbedre vannretensjonen i sementslam. Utmerket vannretensjon kan holde mørtelen homogen, ikke lett å separere, og oppnå god blandeytelse, samtidig som den reduserer mekanisk slitasje og øker levetiden til mørtelsprøytemaskinen.
2.2 Effekten av hydroksypropylmetylcellulose HPMC på tettheten og luftinnholdet i sementmørtel
Når mengden HPMC er 0–0,20 %, synker mørtelens tetthet kraftig med økningen av mengden HPMC, fra 2050 kg/m3 til omtrent 1650 kg/m3, som er omtrent 20 % lavere. Når mengden HPMC overstiger 0,20 %, synker tettheten i ro. Sammenlignet med de fire typene HPMC med ulik viskositet, jo høyere viskositet, desto lavere tetthet har mørtelen. Tetthetskurvene for mørtlene med blandede viskositeter på 150 og 200 Pa.s HPMC overlapper i hovedsak hverandre, noe som indikerer at når viskositeten til HPMC fortsetter å øke, synker ikke lenger tettheten.
Endringsloven for luftinnholdet i mørtel er motsatt av endringen i mørtelens tetthet. Når innholdet av hydroksypropylmetylcellulose HPMC er 0–0,20 %, øker luftinnholdet i mørtelen nesten lineært med økningen av HPMC-innholdet. Etter 0,20 % endres luftinnholdet knapt, noe som indikerer at mørtelens luftbindende effekt er nær metning. Luftbindende effekten til HPMC med en viskositet på 150 og 200 Pa.s er større enn til HPMC med en viskositet på 40 og 100 Pa.s.
Celluloseeterens luftinnholdseffekt bestemmes hovedsakelig av dens molekylære struktur. Celluloseeter har både hydrofile grupper (hydroksyl, eter) og hydrofobe grupper (metyl, glukosering), og er et overflateaktivt middel, har overflateaktivitet, og har dermed en luftinnholdseffekt. På den ene siden kan den introduserte gassen fungere som et kulelager i mørtelen, forbedre mørtelens arbeidsytelse, øke volumet og øke ytelsen, noe som er gunstig for produsenten. Men på den annen side øker luftinnholdseffekten luftinnholdet i mørtelen og porøsiteten etter herding, noe som resulterer i økning av skadelige porer og en betydelig reduksjon av de mekaniske egenskapene. Selv om HPMC har en viss luftinnholdseffekt, kan den ikke erstatte luftinnholdsmidlet. I tillegg, når HPMC og luftinnholdsmiddel brukes samtidig, kan luftinnholdsmidlet svikte.
2.3 Effekten av HPMC på de mekaniske egenskapene til sementmørtel
Når mengden HPMC bare er 0,05 %, reduseres mørtelens bøyefasthet betydelig, som er omtrent 25 % lavere enn for blindprøven uten hydroksypropylmetylcellulose HPMC, og trykkfastheten kan bare nå 65 % av blindprøvens -80 %. Når mengden HPMC overstiger 0,20 %, er reduksjonen i mørtelens bøyefasthet og trykkfasthet ikke åpenbar. Viskositeten til HPMC har liten effekt på mørtelens mekaniske egenskaper. HPMC introduserer mange små luftbobler, og den luftbårne effekten på mørtelen øker den indre porøsiteten og skadelige porene i mørtelen, noe som resulterer i en betydelig reduksjon i trykkfasthet og bøyefasthet. En annen årsak til reduksjonen i mørtelstyrke er celluloseeterens vannretensjonseffekt, som holder vann i den herdede mørtelen, og det store vannbindemiddelforholdet fører til en reduksjon i testblokkens styrke. For mekanisk konstruksjonsmørtel, selv om celluloseeter kan øke vannretensjonshastigheten til mørtel betydelig og forbedre dens bearbeidbarhet, vil en for stor dosering påvirke mørtelens mekaniske egenskaper alvorlig, så forholdet mellom de to bør veies rimelig.
Med økningen i innholdet av hydroksypropylmetylcellulose HPMC, viste foldeforholdet til mørtelen en generell økende trend, som i utgangspunktet var et lineært forhold. Dette skyldes at tilsatt celluloseeter introduserer et stort antall luftbobler, noe som forårsaker flere defekter inne i mørtelen, og trykkfastheten til føringsrosmørtelen synker kraftig, selv om bøyefastheten også synker til en viss grad. Men celluloseeteren kan forbedre mørtelens fleksibilitet. Det er gunstig for bøyefastheten, noe som gjør at reduksjonshastigheten reduseres. Samlet sett fører den kombinerte effekten av de to til en økning i foldeforholdet.
2.4 Effekten av HPMC på mørtelens L-diameter
Fra porestørrelsesfordelingskurven, porestørrelsesfordelingsdata og ulike statistiske parametere for AD-prøver, kan man se at HPMC har stor innflytelse på porestrukturen til sementmørtel:
(1) Etter tilsetning av HPMC øker porestørrelsen til sementmørtelen betydelig. På porestørrelsesfordelingskurven beveger bildeområdet seg mot høyre, og poreverdien som korresponderer med toppverdien blir større. Etter tilsetning av HPMC er medianporediameteren til sementmørtelen betydelig større enn blindprøven, og medianporediameteren til prøven med 0,3 % dosering økes med 2 størrelsesordener sammenlignet med blindprøven.
(2) Del porene i betong inn i fire typer, nemlig ufarlige porer (≤20 nm), mindre skadelige porer (20–100 nm), skadelige porer (100–200 nm) og mange skadelige porer (≥200 nm). Det fremgår av tabell 1 at antallet ufarlige hull eller mindre skadelige hull reduseres betydelig etter tilsetning av HPMC, og antallet skadelige hull eller mer skadelige hull økes. De ufarlige porene eller mindre skadelige porene i prøvene som ikke er blandet med HPMC er omtrent 49,4 %. Etter tilsetning av HPMC reduseres de ufarlige porene eller mindre skadelige porene betydelig. Hvis vi tar en dosering på 0,1 % som et eksempel, reduseres de ufarlige porene eller mindre skadelige porene med omtrent 45 %. %, antallet skadelige hull større enn 10 µm øker med omtrent 9 ganger.
(3) Median porediameter, gjennomsnittlig porediameter, spesifikt porevolum og spesifikt overflateareal følger ikke en veldig streng endringsregel med økningen av hydroksypropylmetylcellulose HPMC-innhold, noe som kan være relatert til prøveutvalget i kvikksølv-injeksjonstesten. relatert til stor dispersjon. Men generelt sett har median porediameter, gjennomsnittlig porediameter og spesifikt porevolum for prøven blandet med HPMC en tendens til å øke sammenlignet med blindprøven, mens det spesifikke overflatearealet reduseres.
Publisert: 03.04.2023