Vďaka neustálemu pokroku v priemysle a zdokonaľovaniu technológií, zavádzaniu a zdokonaľovaniu zahraničných striekacích strojov na malty, sa v posledných rokoch v mojej krajine výrazne rozvinula technológia mechanického striekania a omietania. Mechanická striekacia malta sa líši od bežnej malty, ktorá vyžaduje vysokú schopnosť zadržiavať vodu, vhodnú tekutosť a určitú odolnosť proti stekaniu. Do malty sa zvyčajne pridáva hydroxypropylmetylcelulóza, z ktorej najpoužívanejší je celulózový éter (HPMC). Hlavné funkcie hydroxypropylmetylcelulózy HPMC v malte sú: zahusťovanie a viskozifikácia, úprava reológie a vynikajúca schopnosť zadržiavať vodu. Nemožno však ignorovať nedostatky HPMC. HPMC má účinok strhávania vzduchu, čo spôsobuje viac vnútorných defektov a vážne znižuje mechanické vlastnosti malty. Spoločnosť Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. študovala vplyv HPMC na rýchlosť zadržiavania vody, hustotu, obsah vzduchu a mechanické vlastnosti malty z makroskopického hľadiska a študovala vplyv hydroxypropylmetylcelulózy HPMC na L-štruktúru malty z mikroskopického hľadiska.
1. Test
1.1 Suroviny
Cement: komerčne dostupný cement P.0 42,5, jeho pevnosť v ohybe a tlaku pri 28d je 6,9 MPa a 48,2 MPa; piesok: jemný riečny piesok Chengde, 40-100 mesh; éter celulózy: vyrobený spoločnosťou Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hydroxypropylmetylcelulózový éter, biely prášok, nominálna viskozita 40, 100, 150, 200 Pa-s; voda: čistá voda z vodovodu.
1.2 Skúšobná metóda
Podľa normy JGJ/T 105-2011 „Stavebné predpisy pre mechanické striekanie a omietanie“ je konzistencia malty 80 – 120 mm a miera zadržiavania vody je vyššia ako 90 %. V tomto experimente bol pomer vápna a piesku stanovený na 1:5, konzistencia bola kontrolovaná na (93 + 2) mm a éter celulózy bol primiešaný externe a množstvo primiešavania bolo založené na hmotnosti cementu. Základné vlastnosti malty, ako je hustota za mokra, obsah vzduchu, zadržiavanie vody a konzistencia, sa testujú s odkazom na normu JGJ 70-2009 „Skúšobné metódy pre základné vlastnosti stavebnej malty“ a obsah vzduchu sa testuje a vypočítava podľa metódy hustoty. Príprava, skúšky pevnosti v ohybe a tlaku vzoriek sa vykonali podľa normy GB/T 17671-1999 „Metódy skúšania pevnosti cementovej malty a piesku (metóda ISO)“. Priemer lariev sa meral ortuťovou porozimetriou. Model ortuťového porozimetra bol AUTOPORE 9500 a merací rozsah bol 5,5 nm – 360 μm. Celkovo sa vykonali 4 sady testov. Pomer cementu a piesku bol 1:5, viskozita HPMC bola 100 Pa-s a dávkovanie 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (čísla sú A, B, C, D).
2. Výsledky a analýza
2.1 Vplyv HPMC na mieru zadržiavania vody v cementovej malte
Zadržiavanie vody sa vzťahuje na schopnosť malty zadržiavať vodu. V strojovo striekanej malte môže pridanie éteru celulózy účinne zadržiavať vodu, znížiť mieru krvácania a splniť požiadavky na úplnú hydratáciu materiálov na báze cementu. Vplyv HPMC na zadržiavanie vody v malte.
So zvyšujúcim sa obsahom HPMC sa miera zadržiavania vody v malte postupne zvyšuje. Krivky hydroxypropylmetylcelulózového éteru s viskozitami 100, 150 a 200 Pa.s sú v podstate rovnaké. Pri obsahu 0,05 % – 0,15 % sa miera zadržiavania vody zvyšuje lineárne a pri obsahu 0,15 % je miera zadržiavania vody vyššia ako 93 %. Keď množstvo zrna presiahne 0,20 %, rastúci trend miery zadržiavania vody sa splošťuje, čo naznačuje, že množstvo HPMC sa blíži k nasýteniu. Krivka vplyvu množstva HPMC s viskozitou 40 Pa.s na mieru zadržiavania vody je približne priamka. Keď je množstvo väčšie ako 0,15 %, miera zadržiavania vody v malte je výrazne nižšia ako u ostatných troch druhov HPMC s rovnakou viskozitou. Všeobecne sa predpokladá, že mechanizmus zadržiavania vody v éteri celulózy je nasledovný: hydroxylová skupina na molekule éteru celulózy a atóm kyslíka na éterovej väzbe sa spoja s molekulou vody a vytvoria vodíkovú väzbu, takže voľná voda sa stane viazanou vodou, čím sa dosiahne dobrý účinok zadržiavania vody. Taktiež sa predpokladá, že vzájomná difúzia medzi molekulami vody a molekulárnymi reťazcami éteru celulózy umožňuje molekulám vody vstúpiť do vnútra makromolekulárnych reťazcov éteru celulózy a byť vystavené silným väzbovým silám, čím sa zlepšuje zadržiavanie vody v cementovej suspenzii. Vynikajúca retencia vody môže udržať maltu homogénnu, ľahko sa oddeľuje a dosiahnuť dobrý miešací výkon, pričom sa znižuje mechanické opotrebovanie a zvyšuje sa životnosť striekacej malty.
2.2 Vplyv hydroxypropylmetylcelulózy HPMC na hustotu a obsah vzduchu v cementovej malte
Keď je množstvo HPMC 0 – 0,20 %, hustota malty prudko klesá so zvyšujúcim sa množstvom HPMC, z 2 050 kg/m3 na približne 1 650 kg/m3, čo je približne o 20 % menej; keď množstvo HPMC presiahne 0,20 %, hustota sa v pokoji znižuje. Pri porovnaní 4 druhov HPMC s rôznymi viskozitami platí, že čím vyššia je viskozita, tým nižšia je hustota malty; krivky hustoty mált so zmiešanými viskozitami HPMC 150 a 200 Pa.s sa v podstate prekrývajú, čo naznačuje, že s rastúcou viskozitou HPMC sa hustota už neznižuje.
Zákon zmeny obsahu vzduchu v malte je opačný ako zmena hustoty malty. Keď je obsah hydroxypropylmetylcelulózy HPMC 0 – 0,20 %, so zvyšujúcim sa obsahom HPMC sa obsah vzduchu v malte zvyšuje takmer lineárne; obsah HPMC prekročí 0,20 % a obsah vzduchu sa takmer nemení, čo naznačuje, že prevzdušňovací účinok malty sa blíži k saturácii. Prevzdušňovací účinok HPMC s viskozitou 150 a 200 Pa.s je väčší ako u HPMC s viskozitou 40 a 100 Pa.s.
Prevzdušňovací účinok éteru celulózy je určený najmä jeho molekulárnou štruktúrou. Éter celulózy má hydrofilné skupiny (hydroxylové, éterové) aj hydrofóbne skupiny (metylové, glukózový kruh) a je povrchovo aktívna látka, ktorá má povrchovú aktivitu, a preto má prevzdušňovací účinok. Na jednej strane môže privádzaný plyn pôsobiť ako guľôčkové ložisko v malte, zlepšiť pracovný výkon malty, zvýšiť objem a zvýšiť výťažnosť, čo je výhodné pre výrobcu. Na druhej strane však prevzdušňovací účinok zvyšuje obsah vzduchu v malte a pórovitosť po vytvrdnutí, čo vedie k zväčšeniu škodlivých pórov a výraznému zníženiu mechanických vlastností. Hoci HPMC má určitý prevzdušňovací účinok, nemôže nahradiť prevzdušňovacie činidlo. Okrem toho, ak sa HPMC a prevzdušňovacie činidlo používajú súčasne, prevzdušňovacie činidlo môže zlyhať.
2.3 Vplyv HPMC na mechanické vlastnosti cementovej malty
Keď je množstvo HPMC iba 0,05 %, pevnosť malty v ohybe sa výrazne zníži, čo je približne o 25 % menej ako u slepej vzorky bez hydroxypropylmetylcelulózy HPMC a pevnosť v tlaku môže dosiahnuť iba 65 % - 80 % slepej vzorky. Keď množstvo HPMC prekročí 0,20 %, pokles pevnosti v ohybe a pevnosti v tlaku malty nie je zrejmý. Viskozita HPMC má malý vplyv na mechanické vlastnosti malty. HPMC zavádza veľa drobných vzduchových bublín a účinok strhávania vzduchu do malty zvyšuje vnútornú pórovitosť a škodlivé póry malty, čo vedie k výraznému poklesu pevnosti v tlaku a pevnosti v ohybe. Ďalším dôvodom poklesu pevnosti malty je účinok zadržiavania vody celulózovým éterom, ktorý udržiava vodu v stvrdnutej malte, a vysoký pomer voda-spojivo vedie k poklesu pevnosti testovacieho bloku. V prípade mechanickej stavebnej malty, hoci éter celulózy môže výrazne zvýšiť mieru zadržiavania vody v malte a zlepšiť jej spracovateľnosť, ak je dávkovanie príliš veľké, vážne to ovplyvní mechanické vlastnosti malty, preto by sa mal vzťah medzi týmito dvoma faktormi primerane zvážiť.
So zvyšujúcim sa obsahom hydroxypropylmetylcelulózy (HPMC) vykazoval pomer skladania malty celkovo rastúci trend, ktorý bol v podstate lineárny. Je to preto, že pridaný éter celulózy zavádza veľké množstvo vzduchových bublín, čo spôsobuje viac defektov vo vnútri malty, a pevnosť v tlaku vodiacej ružice malty prudko klesá, hoci sa do istej miery znižuje aj pevnosť v ohybe; éter celulózy však môže zlepšiť flexibilitu malty, čo je prospešné pre pevnosť v ohybe, čím sa spomaľuje rýchlosť poklesu. Pri komplexnom zvážení vedie kombinovaný účinok oboch faktorov k zvýšeniu pomeru skladania.
2.4 Vplyv HPMC na priemer L malty
Z krivky distribúcie veľkosti pórov, údajov o distribúcii veľkosti pórov a rôznych štatistických parametrov vzoriek AD je zrejmé, že HPMC má veľký vplyv na štruktúru pórov cementovej malty:
(1) Po pridaní HPMC sa veľkosť pórov cementovej malty výrazne zväčší. Na krivke distribúcie veľkosti pórov sa plocha obrazu posúva doprava a hodnota pórov zodpovedajúca maximálnej hodnote sa zväčšuje. Po pridaní HPMC je stredný priemer pórov cementovej malty výrazne väčší ako v slepej vzorke a stredný priemer pórov vzorky s dávkou 0,3 % sa zväčší o 2 rády v porovnaní so slepou vzorkou.
(2) Póry v betóne rozdeľte na štyri typy, a to neškodné póry (≤20 nm), menej škodlivé póry (20 – 100 nm), škodlivé póry (100 – 200 nm) a póry s mnohými škodlivými pórmi (≥200 nm). Z tabuľky 1 vyplýva, že počet neškodných alebo menej škodlivých dier sa po pridaní HPMC výrazne zníži a počet škodlivých alebo viac škodlivých dier sa zvýši. Neškodné alebo menej škodlivé póry vzoriek, ktoré neboli zmiešané s HPMC, predstavujú približne 49,4 %. Po pridaní HPMC sa neškodné alebo menej škodlivé póry výrazne znížia. Pri dávke 0,1 % sa neškodné alebo menej škodlivé póry znížia približne o 45 %, počet škodlivých dier väčších ako 10 μm sa zvýši približne 9-krát.
(3) Medián priemeru pórov, priemerný priemer pórov, špecifický objem pórov a špecifický povrch sa neriadia veľmi prísnym pravidlom zmien so zvyšujúcim sa obsahom hydroxypropylmetylcelulózy HPMC, čo môže súvisieť s výberom vzorky v teste s ortuťovou injekciou. Celkovo však medián priemeru pórov, priemerný priemer pórov a špecifický objem pórov vzorky zmiešanej s HPMC majú tendenciu zvyšovať sa v porovnaní so slepou vzorkou, zatiaľ čo špecifický povrch sa znižuje.
Čas uverejnenia: 3. apríla 2023