Dzięki ciągłemu rozwojowi przemysłu i udoskonalaniu technologii, poprzez wprowadzanie i udoskonalanie zagranicznych maszyn do natrysku zaprawy, technologia mechanicznego natrysku i tynkowania w moim kraju znacznie rozwinęła się w ostatnich latach. Zaprawa natryskiwana mechanicznie różni się od zwykłej zaprawy tym, że wymaga wysokiej retencji wody, odpowiedniej płynności i pewnych właściwości zapobiegających spływaniu. Zazwyczaj do zaprawy dodaje się hydroksypropylometylocelulozę, z których najczęściej stosowany jest eter celulozy (HPMC). Główne funkcje hydroksypropylometylocelulozy (HPMC) w zaprawie to: zagęszczanie i zwiększanie lepkości, regulacja reologii oraz doskonała retencja wody. Nie można jednak ignorować wad HPMC. HPMC ma działanie napowietrzające, co powoduje więcej defektów wewnętrznych i poważnie obniża właściwości mechaniczne zaprawy. Firma Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. zbadała wpływ HPMC na szybkość retencji wody, gęstość, zawartość powietrza i właściwości mechaniczne zaprawy w aspekcie makroskopowym, a także zbadała wpływ hydroksypropylometylocelulozy HPMC na strukturę L zaprawy w aspekcie mikroskopowym.
1. Test
1.1 Surowce
Cement: komercyjnie dostępny cement P.0 42,5, którego wytrzymałość na zginanie i ściskanie w próbie 28d wynosi odpowiednio 6,9 i 48,2 MPa; piasek: drobny piasek rzeczny Chengde, o oczkach 40–100; eter celulozy: produkowany przez Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Eter hydroksypropylometylocelulozy, biały proszek, lepkość nominalna 40, 100, 150, 200 Pa-s; woda: czysta woda z kranu.
1.2 Metoda badania
Zgodnie z JGJ/T 105-2011 „Przepisy budowlane dotyczące mechanicznego natryskiwania i tynkowania”, konsystencja zaprawy wynosi 80-120 mm, a wskaźnik retencji wody jest większy niż 90%. W tym eksperymencie stosunek wapna do piasku ustawiono na 1:5, konsystencję kontrolowano na (93+2) mm, a eter celulozy mieszano zewnętrznie, a ilość mieszanki opierała się na masie cementu. Podstawowe właściwości zaprawy, takie jak gęstość mokra, zawartość powietrza, retencja wody i konsystencja, badano zgodnie z JGJ 70-2009 „Metody badań podstawowych właściwości zapraw budowlanych”, a zawartość powietrza badano i obliczano zgodnie z metodą gęstości. Przygotowanie, badania wytrzymałości na zginanie i ściskanie próbek przeprowadzono zgodnie z GB/T 17671-1999 „Metody badania wytrzymałości piasku do zapraw cementowych (metoda ISO)”. Średnicę larw mierzono metodą porozymetrii rtęciowej. Model porozymetru rtęciowego to AUTOPORE 9500, a zakres pomiarowy wynosił 5,5 nm–360 μm. Przeprowadzono łącznie 4 serie testów. Stosunek cementu do piasku wynosił 1:5, lepkość HPMC wynosiła 100 Pa·s, a dozowanie 0, 0,1%, 0,2% i 0,3% (odpowiednio numery A, B, C, D).
2. Wyniki i analiza
2.1 Wpływ HPMC na szybkość retencji wody w zaprawie cementowej
Retencja wody odnosi się do zdolności zaprawy do zatrzymywania wody. W zaprawie natryskiwanej maszynowo, dodatek eteru celulozy może skutecznie zatrzymywać wodę, zmniejszać ryzyko wycieku i spełniać wymagania dotyczące pełnego uwodnienia materiałów cementowych. Wpływ HPMC na retencję wody w zaprawie.
Wraz ze wzrostem zawartości HPMC, wskaźnik retencji wody w zaprawie stopniowo wzrasta. Krzywe eteru hydroksypropylometylocelulozy o lepkościach 100, 150 i 200 Pa.s są zasadniczo takie same. Przy zawartości 0,05%-0,15% wskaźnik retencji wody rośnie liniowo, a przy zawartości 0,15% wskaźnik retencji wody jest większy niż 93%. Gdy ilość grysu przekracza 0,20%, rosnący trend wskaźnika retencji wody staje się płaski, co wskazuje, że ilość HPMC jest bliska nasycenia. Krzywa wpływu ilości HPMC o lepkości 40 Pa.s na wskaźnik retencji wody jest w przybliżeniu linią prostą. Gdy ilość jest większa niż 0,15%, wskaźnik retencji wody w zaprawie jest znacznie niższy niż w przypadku pozostałych trzech rodzajów HPMC o tej samej lepkości. Powszechnie uważa się, że mechanizm retencji wody przez eter celulozy jest następujący: grupa hydroksylowa w cząsteczce eteru celulozy i atom tlenu w wiązaniu eterowym łączą się z cząsteczką wody, tworząc wiązanie wodorowe, dzięki czemu wolna woda staje się wodą związaną, co zapewnia dobry efekt retencji wody. Uważa się również, że interdyfuzja między cząsteczkami wody a łańcuchami cząsteczkowymi eteru celulozy umożliwia cząsteczkom wody wnikanie do wnętrza łańcuchów makrocząsteczkowych eteru celulozy i podleganie silnym siłom wiązania, poprawiając w ten sposób retencję wody w zaczynie cementowym. Doskonała retencja wody pozwala utrzymać jednorodność zaprawy, utrudnia jej rozdzielanie i zapewnia dobre właściwości mieszania, jednocześnie zmniejszając zużycie mechaniczne i wydłużając żywotność maszyny do natrysku zaprawy.
2.2 Wpływ hydroksypropylometylocelulozy HPMC na gęstość i zawartość powietrza w zaprawie cementowej
Gdy ilość HPMC wynosi 0-0,20%, gęstość zaprawy gwałtownie spada wraz ze wzrostem ilości HPMC, od 2050 kg/m3 do około 1650 kg/m3, co jest wartością o około 20% niższą; gdy ilość HPMC przekracza 0,20%, gęstość spada. Porównując 4 rodzaje HPMC o różnych lepkościach, im wyższa lepkość, tym niższa gęstość zaprawy; krzywe gęstości zapraw o mieszanych lepkościach 150 i 200 Pa.s HPMC zasadniczo się pokrywają, co wskazuje, że wraz ze wzrostem lepkości HPMC gęstość już nie maleje.
Prawo zmiany zawartości powietrza w zaprawie jest przeciwne do zmiany gęstości zaprawy. Gdy zawartość hydroksypropylometylocelulozy HPMC wynosi 0–0,20%, wraz ze wzrostem zawartości HPMC, zawartość powietrza w zaprawie rośnie niemal liniowo; zawartość HPMC przekracza 0,20%. Po przekroczeniu 0,20% zawartość powietrza prawie się nie zmienia, co wskazuje, że efekt napowietrzania zaprawy jest bliski nasycenia. Efekt napowietrzania HPMC o lepkości 150 i 200 Pa·s jest większy niż HPMC o lepkości 40 i 100 Pa·s.
Efekt napowietrzania eteru celulozy jest głównie determinowany przez jego strukturę cząsteczkową. Eter celulozy posiada zarówno grupy hydrofilowe (hydroksylowe, eterowe), jak i hydrofobowe (metylowe, pierścieniowe glukozowe) i jest surfaktantem. , ma aktywność powierzchniową, a zatem ma efekt napowietrzania. Z jednej strony, wprowadzony gaz może działać jak łożysko kulkowe w zaprawie, poprawiając jej właściwości robocze, zwiększając objętość i wydajność, co jest korzystne dla producenta. Z drugiej strony, efekt napowietrzania zwiększa zawartość powietrza w zaprawie i porowatość po stwardnieniu, co powoduje wzrost szkodliwych porów i znaczne pogorszenie właściwości mechanicznych. Chociaż HPMC ma pewien efekt napowietrzania, nie może zastąpić środka napowietrzającego. Ponadto, gdy HPMC i środek napowietrzający są stosowane jednocześnie, środek napowietrzający może zawieść.
2.3 Wpływ HPMC na właściwości mechaniczne zaprawy cementowej
Gdy ilość HPMC wynosi tylko 0,05%, wytrzymałość na zginanie zaprawy znacznie spada, która jest o około 25% niższa niż w przypadku próbki ślepej bez hydroksypropylometylocelulozy HPMC, a wytrzymałość na ściskanie może osiągnąć jedynie 65% -80% próbki ślepej. Gdy ilość HPMC przekracza 0,20%, spadek wytrzymałości na zginanie i ściskanie zaprawy nie jest oczywisty. Lepkość HPMC ma niewielki wpływ na właściwości mechaniczne zaprawy. HPMC wprowadza wiele drobnych pęcherzyków powietrza, a efekt napowietrzania zaprawy zwiększa porowatość wewnętrzną i szkodliwe pory zaprawy, co powoduje znaczny spadek wytrzymałości na ściskanie i wytrzymałości na zginanie. Innym powodem spadku wytrzymałości zaprawy jest efekt retencji wody przez eter celulozy, który zatrzymuje wodę w stwardniałej zaprawie, a duży stosunek wody do spoiwa prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości bloku testowego. W przypadku zapraw do budowy mechanicznej, chociaż eter celulozy może znacząco zwiększyć stopień retencji wody w zaprawie i poprawić jej urabialność, to jeśli dawka jest zbyt duża, może poważnie wpłynąć na właściwości mechaniczne zaprawy, dlatego należy rozsądnie rozważyć związek między tymi dwoma czynnikami.
Wraz ze wzrostem zawartości hydroksypropylometylocelulozy (HPMC), współczynnik zgięcia zaprawy wykazywał ogólną tendencję wzrostową, co było zasadniczo zależnością liniową. Wynika to z faktu, że dodany eter celulozy wprowadza dużą liczbę pęcherzyków powietrza, co powoduje więcej defektów wewnątrz zaprawy, a wytrzymałość na ściskanie zaprawy z różą prowadzącą gwałtownie spada, chociaż wytrzymałość na zginanie również spada do pewnego stopnia. Eter celulozy może jednak poprawić elastyczność zaprawy, co korzystnie wpływa na wytrzymałość na zginanie, co spowalnia tempo spadku. Podsumowując, połączenie tych dwóch czynników prowadzi do wzrostu współczynnika zgięcia.
2.4 Wpływ HPMC na średnicę L zaprawy
Z krzywej rozkładu wielkości porów, danych dotyczących rozkładu wielkości porów i różnych parametrów statystycznych próbek AD wynika, że HPMC ma duży wpływ na strukturę porów zaprawy cementowej:
(1) Po dodaniu HPMC rozmiar porów zaprawy cementowej znacząco wzrasta. Na krzywej rozkładu wielkości porów obszar obrazu przesuwa się w prawo, a wartość porów odpowiadająca wartości szczytowej staje się większa. Po dodaniu HPMC mediana średnicy porów zaprawy cementowej jest znacznie większa niż w próbce ślepej, a mediana średnicy porów próbki z dawką 0,3% zwiększa się o 2 rzędy wielkości w porównaniu z próbką ślepą.
(2) Podziel pory w betonie na cztery typy, mianowicie pory nieszkodliwe (≤20 nm), pory mniej szkodliwe (20-100 nm), pory szkodliwe (100-200 nm) i wiele porów szkodliwych (≥200 nm). Z tabeli 1 wynika, że liczba otworów nieszkodliwych lub mniej szkodliwych znacznie się zmniejsza po dodaniu HPMC, a liczba otworów szkodliwych lub bardziej szkodliwych wzrasta. Liczba porów nieszkodliwych lub mniej szkodliwych w próbkach niezmieszanych z HPMC wynosi około 49,4%. Po dodaniu HPMC liczba porów nieszkodliwych lub mniej szkodliwych znacznie się zmniejsza. Przyjmując na przykład dawkę 0,1%, liczba porów nieszkodliwych lub mniej szkodliwych zmniejsza się o około 45%. %, liczba otworów szkodliwych większych niż 10um wzrasta około 9-krotnie.
(3) Mediana średnicy porów, średnia średnica porów, objętość właściwa porów i powierzchnia właściwa nie podlegają ścisłej regule zmian wraz ze wzrostem zawartości hydroksypropylometylocelulozy w HPMC, co może być związane z doborem próbki w teście iniekcji rtęci, związanym z dużą dyspersją. Jednak ogólnie rzecz biorąc, mediana średnicy porów, średnia średnica porów i objętość właściwa porów próbki zmieszanej z HPMC mają tendencję do wzrostu w porównaniu z próbką ślepą, podczas gdy powierzchnia właściwa maleje.
Czas publikacji: 03-04-2023