Z nenehnim napredkom industrije in izboljšanjem tehnologije, z uvedbo in izboljšanjem tujih strojev za brizganje malte, se je v zadnjih letih v moji državi močno razvila tehnologija mehanskega brizganja in ometa. Malta za mehansko brizganje se razlikuje od običajne malte, ki zahteva visoko zmogljivost zadrževanja vode, ustrezno tekočnost in določeno odpornost proti posedanju. Običajno se malti doda hidroksipropil metilceluloza, med katerimi se najpogosteje uporablja celulozni eter (HPMC). Glavne funkcije hidroksipropil metilceluloze HPMC v malti so: zgoščevanje in viskoznost, prilagajanje reologije in odlična sposobnost zadrževanja vode. Vendar pa pomanjkljivosti HPMC ne gre prezreti. HPMC ima učinek vezave zraka, kar povzroči več notranjih napak in resno zmanjša mehanske lastnosti malte. Podjetje Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. je makroskopsko preučevalo vpliv HPMC na hitrost zadrževanja vode, gostoto, vsebnost zraka in mehanske lastnosti malte ter mikroskopsko preučevalo vpliv hidroksipropil metilceluloze HPMC na L-strukturo malte.
1. Preizkus
1.1 Surovine
Cement: komercialno dostopen cement P.0 42,5, z upogibno in tlačno trdnostjo pri 28d 6,9 oziroma 48,2 MPa; pesek: fin rečni pesek Chengde, 40–100 mesh; celulozni eter: proizvajalec Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hidroksipropil metilcelulozni eter, bel prah, nazivna viskoznost 40, 100, 150, 200 Pa-s; voda: čista voda iz pipe.
1.2 Preskusna metoda
V skladu z JGJ/T 105-2011 »Gradbeni predpisi za strojno brizganje in ometanje« je konsistenca malte 80–120 mm, stopnja zadrževanja vode pa večja od 90 %. V tem poskusu je bilo razmerje med apnom in peskom nastavljeno na 1:5, konsistenca je bila nadzorovana na (93+2) mm, celulozni eter pa je bil vmešan od zunaj, količina mešanice pa je bila odvisna od mase cementa. Osnovne lastnosti malte, kot so mokra gostota, vsebnost zraka, zadrževanje vode in konsistenca, so bile preizkušene v skladu z JGJ 70-2009 »Preskusne metode za osnovne lastnosti gradbene malte«, vsebnost zraka pa je bila preizkušena in izračunana po metodi gostote. Priprava, upogibni in tlačni preskusi trdnosti vzorcev so bili izvedeni v skladu z GB/T 17671-1999 »Metode za preskušanje trdnosti cementne malte in peska (metoda ISO)«. Premer ličink je bil izmerjen z živosrebrno porozimetrijo. Model živosrebrnega porozimetra je bil AUTOPORE 9500, merilno območje pa je bilo 5,5 nm–360 μm. Izvedeni so bili skupno 4 sklopi testov. Razmerje med cementom in peskom je bilo 1:5, viskoznost HPMC je bila 100 Pa-s, odmerek pa 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (številke so A, B, C, D).
2. Rezultati in analiza
2.1 Vpliv HPMC na stopnjo zadrževanja vode v cementni malti
Zadrževanje vode se nanaša na sposobnost malte, da zadržuje vodo. V strojno brizgani malti lahko dodajanje celuloznega etra učinkovito zadrži vodo, zmanjša stopnjo krvavitve in izpolni zahteve po popolni hidrataciji materialov na osnovi cementa. Vpliv HPMC na zadrževanje vode v malti.
Z naraščanjem vsebnosti HPMC se stopnja zadrževanja vode v malti postopoma povečuje. Krivulje hidroksipropil metilceluloznega etra z viskoznostmi 100, 150 in 200 Pa.s so v osnovi enake. Pri vsebnosti 0,05 %–0,15 % se stopnja zadrževanja vode povečuje linearno, pri vsebnosti 0,15 % pa je stopnja zadrževanja vode večja od 93 %. Ko količina zrnja preseže 0,20 %, se naraščajoči trend stopnje zadrževanja vode splošči, kar kaže, da je količina HPMC blizu nasičenosti. Krivulja vpliva količine HPMC z viskoznostjo 40 Pa.s na stopnjo zadrževanja vode je približno ravna črta. Ko je količina večja od 0,15 %, je stopnja zadrževanja vode v malti bistveno nižja kot pri drugih treh vrstah HPMC z enako viskoznostjo. Na splošno velja, da je mehanizem zadrževanja vode v celuloznem etru naslednji: hidroksilna skupina na molekuli celuloznega etra in atom kisika na etrski vezi se povežeta z molekulo vode in tvorita vodikovo vez, tako da prosta voda postane vezana voda, kar ima dober učinek zadrževanja vode; verjame se tudi, da medsebojna difuzija med molekulami vode in molekularnimi verigami celuloznega etra omogoča molekulam vode, da vstopijo v notranjost makromolekularnih verig celuloznega etra in so podvržene močnim vezivnim silam, s čimer se izboljša zadrževanje vode v cementni kaši. Odlično zadrževanje vode lahko ohrani malto homogeno, jo ni enostavno ločiti in doseže dobro mešalno zmogljivost, hkrati pa zmanjša mehansko obrabo in podaljša življenjsko dobo stroja za brizganje malte.
2.2 Vpliv hidroksipropil metilceluloze HPMC na gostoto in vsebnost zraka v cementni malti
Ko je količina HPMC 0–0,20 %, se gostota malte z naraščanjem količine HPMC močno zmanjša, z 2050 kg/m3 na približno 1650 kg/m3, kar je približno 20 % manj; ko količina HPMC preseže 0,20 %, se gostota v mirovanju zmanjša. Če primerjamo 4 vrste HPMC z različnimi viskoznostmi, velja, da višja kot je viskoznost, nižja je gostota malte; krivulje gostote malt z mešanima viskoznostma 150 in 200 Pa.s HPMC se v bistvu prekrivajo, kar kaže, da se gostota z nadaljnjim naraščanjem viskoznosti HPMC ne zmanjšuje več.
Zakon spremembe vsebnosti zraka v malti je nasproten spremembi gostote malte. Ko je vsebnost hidroksipropil metilceluloze HPMC 0–0,20 %, se z naraščanjem vsebnosti HPMC vsebnost zraka v malti povečuje skoraj linearno; ko vsebnost HPMC preseže 0,20 %, se vsebnost zraka skoraj ne spremeni, kar kaže na to, da je učinek vezave zraka v malto blizu nasičenosti. Učinek vezave zraka HPMC z viskoznostjo 150 in 200 Pa.s je večji kot pri HPMC z viskoznostjo 40 in 100 Pa.s.
Učinek celuloznega etra na vezavo zraka je v glavnem določen z njegovo molekularno strukturo. Celulozni eter ima tako hidrofilne skupine (hidroksilne, eterske) kot hidrofobne skupine (metilni, glukozni obroč) in je površinsko aktivna snov. Ima površinsko aktivnost, zato ima učinek vezave zraka. Po eni strani lahko vneseni plin deluje kot kroglični ležaj v malti, izboljša delovne lastnosti malte, poveča volumen in poveča izkoristek, kar je koristno za proizvajalca. Po drugi strani pa učinek vezave zraka poveča vsebnost zraka v malti in poroznost po strjevanju, kar povzroči povečanje škodljivih por in močno zmanjša mehanske lastnosti. Čeprav ima HPMC določen učinek vezave zraka, ne more nadomestiti sredstva za vezavo zraka. Poleg tega lahko pri sočasni uporabi HPMC in sredstva za vezavo zraka sredstvo odpove.
2.3 Vpliv HPMC na mehanske lastnosti cementne malte
Ko je količina HPMC le 0,05 %, se upogibna trdnost malte znatno zmanjša, kar je približno 25 % manj kot pri slepem vzorcu brez hidroksipropil metilceluloze HPMC, tlačna trdnost pa lahko doseže le 65 % slepega vzorca - 80 %. Ko količina HPMC preseže 0,20 %, zmanjšanje upogibne in tlačne trdnosti malte ni očitno. Viskoznost HPMC ima majhen vpliv na mehanske lastnosti malte. HPMC vnaša veliko drobnih zračnih mehurčkov, učinek vezave zraka v malto pa poveča notranjo poroznost in škodljive pore malte, kar povzroči znatno zmanjšanje tlačne in upogibne trdnosti. Drug razlog za zmanjšanje trdnosti malte je učinek zadrževanja vode celuloznega etra, ki zadržuje vodo v strjeni malti, veliko razmerje med vodo in vezivom pa povzroči zmanjšanje trdnosti preskusnega bloka. Pri mehanski gradbeni malti lahko celulozni eter znatno poveča stopnjo zadrževanja vode v malti in izboljša njeno obdelovalnost, vendar prevelik odmerek resno vpliva na mehanske lastnosti malte, zato je treba razmerje med obema razumno pretehtati.
Z naraščanjem vsebnosti hidroksipropil metilceluloze HPMC se je razmerje zvijanja malte na splošno povečevalo, kar je v osnovi linearno sorazmerno. To je zato, ker dodani celulozni eter vnese veliko število zračnih mehurčkov, kar povzroči več napak v malti, tlačna trdnost malte z vodilno vrtnico pa se močno zmanjša, čeprav se do neke mere zmanjša tudi upogibna trdnost; vendar lahko celulozni eter izboljša prožnost malte, kar je koristno za upogibno trdnost, zaradi česar se stopnja zmanjševanja upočasni. Celovito gledano kombinirani učinek obeh vodi do povečanja razmerja zvijanja.
2.4 Vpliv HPMC na premer L malte
Iz krivulje porazdelitve velikosti por, podatkov o porazdelitvi velikosti por in različnih statističnih parametrov vzorcev AD je razvidno, da ima HPMC velik vpliv na strukturo por cementne malte:
(1) Po dodatku HPMC se velikost por cementne malte znatno poveča. Na krivulji porazdelitve velikosti por se površina slike premakne v desno, vrednost por, ki ustreza najvišji vrednosti, pa se poveča. Po dodatku HPMC je srednji premer por cementne malte bistveno večji kot pri slepem vzorcu, srednji premer por vzorca z 0,3-odstotnim odmerkom pa se poveča za 2 velikostna reda v primerjavi s slepim vzorcem.
(2) Pore v betonu razdelimo na štiri vrste, in sicer neškodljive pore (≤20 nm), manj škodljive pore (20–100 nm), škodljive pore (100–200 nm) in pore z veliko škodljivimi porami (≥200 nm). Iz tabele 1 je razvidno, da se število neškodljivih ali manj škodljivih lukenj po dodatku HPMC znatno zmanjša, število škodljivih ali bolj škodljivih lukenj pa se poveča. Neškodljive ali manj škodljive pore vzorcev, ki niso bili pomešani s HPMC, znašajo približno 49,4 %. Po dodatku HPMC se neškodljive ali manj škodljive pore znatno zmanjšajo. Če za primer vzamemo odmerek 0,1 %, se neškodljive ali manj škodljive pore zmanjšajo za približno 45 %, število škodljivih lukenj, večjih od 10 μm, pa se poveča za približno 9-krat.
(3) Mediana premera por, povprečni premer por, specifični volumen por in specifična površina se ne spreminjajo zelo strogim pravilom z naraščanjem vsebnosti hidroksipropil metilceluloze HPMC, kar je lahko povezano z izbiro vzorca v testu z vbrizgavanjem živega srebra. Na splošno pa se mediana premera por, povprečni premer por in specifični volumen por vzorca, pomešanega s HPMC, v primerjavi s slepim vzorcem običajno povečajo, medtem ko se specifična površina zmanjša.
Čas objave: 3. april 2023