Med branschens kontinuerliga framsteg och förbättringen av tekniken, genom introduktionen och förbättringen av utländska murbrukssprutmaskiner, har den mekaniska sprut- och putsningstekniken utvecklats kraftigt i mitt land under senare år. Mekaniskt sprutmurbruk skiljer sig från vanligt murbruk, vilket kräver hög vattenretentionsförmåga, lämplig fluiditet och viss anti-saggningsförmåga. Vanligtvis tillsätts hydroxipropylmetylcellulosa till murbruket, varav cellulosaeter (HPMC) är den mest använda. De huvudsakliga funktionerna hos hydroxipropylmetylcellulosa HPMC i murbruk är: förtjockning och viskositetsförstärkning, justering av reologi och utmärkt vattenretentionsförmåga. Nackdelarna med HPMC kan dock inte ignoreras. HPMC har en luftindragande effekt, vilket orsakar fler interna defekter och allvarligt minskar murbrukets mekaniska egenskaper. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. studerade HPMC:s inverkan på murbrukets vattenretentionshastighet, densitet, luftinnehåll och mekaniska egenskaper ur ett makroskopiskt perspektiv, och studerade hydroxipropylmetylcellulosa HPMC:s inverkan på murbrukets L-struktur ur ett mikroskopiskt perspektiv.
1. Testa
1.1 Råvaror
Cement: kommersiellt tillgänglig P.0 42.5 cement, dess böj- och tryckhållfasthet på 28d är 6,9 respektive 48,2 MPa; sand: Chengde fin flodsand, 40-100 mesh; cellulosaeter: producerad av Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hydroxipropylmetylcellulosaeter, vitt pulver, nominell viskositet 40, 100, 150, 200 Pa-s; vatten: rent kranvatten.
1.2 Testmetod
Enligt JGJ/T 105-2011 “Byggregler för mekanisk sprutning och putsning” är murbrukets konsistens 80-120 mm, och vattenretentionsgraden är större än 90 %. I detta experiment sattes kalk-sandförhållandet till 1:5, konsistensen kontrollerades till (93+2) mm, och cellulosaetern blandades externt, och blandningsmängden baserades på cementmassan. Murbrukets grundläggande egenskaper såsom våtdensitet, luftinnehåll, vattenretention och konsistens testas med hänvisning till JGJ 70-2009 “Testmetoder för grundläggande egenskaper hos byggnadsmurbruk”, och luftinnehållet testas och beräknas enligt densitetsmetoden. Förberedelse-, böj- och tryckhållfasthetsproverna av proverna utfördes enligt GB/T 17671-1999 “Metoder för provning av styrkan hos cementmurbrukssand (ISO-metod)”. Larvernas diameter mättes med kvicksilverporosimetri. Modellen för kvicksilverporosimetern var AUTOPORE 9500, och mätområdet var 5,5 nm–360 μm. Totalt fyra uppsättningar tester utfördes. Cement-sand-förhållandet var 1:5, viskositeten för HPMC var 100 Pa-s och doseringen var 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (siffrorna är A, B, C respektive D).
2. Resultat och analys
2.1 Effekt av HPMC på cementmurbrukets vattenretentionshastighet
Vattenretention avser murbrukets förmåga att hålla vatten. I maskinsprutat murbruk kan tillsats av cellulosaeter effektivt hålla kvar vatten, minska blödningshastigheten och uppfylla kraven på fullständig hydrering av cementbaserade material. Effekt av HPMC på murbrukets vattenretention.
Med ökande HPMC-halt ökar murbrukets vattenretentionshastighet gradvis. Kurvorna för hydroxipropylmetylcellulosaeter med viskositeter på 100, 150 och 200 Pa.s är i princip desamma. När halten är 0,05 %–0,15 % ökar vattenretentionshastigheten linjärt, och när halten är 0,15 % är vattenretentionshastigheten större än 93 %. När mängden grits överstiger 0,20 % blir den ökande trenden för vattenretentionshastigheten plan, vilket indikerar att mängden HPMC är nära mättnad. Inverkanskurvan för mängden HPMC med en viskositet på 40 Pa.s på vattenretentionshastigheten är ungefär en rak linje. När mängden är större än 0,15 % är murbrukets vattenretentionshastighet betydligt lägre än för de andra tre typerna av HPMC med samma viskositet. Det anses allmänt att cellulosaeterns vattenretentionsmekanism är: hydroxylgruppen på cellulosaetermolekylen och syreatomen på eterbindningen binder till vattenmolekylen och bildar en vätebindning, så att det fria vattnet blir bundet vatten, vilket ger en god vattenretentionseffekt. Det anses också att diffusionen mellan vattenmolekyler och cellulosaetermolekylkedjor gör att vattenmolekyler kan tränga in i cellulosaeterns makromolekylkedjor och utsättas för starka bindningskrafter, vilket förbättrar vattenretentionen i cementslammet. Utmärkt vattenretention kan hålla murbruket homogent, inte lätt att separera, och uppnå god blandningsprestanda, samtidigt som mekaniskt slitage minskas och murbrukssprutmaskinens livslängd ökas.
2.2 Effekten av hydroxipropylmetylcellulosa HPMC på densiteten och lufthalten i cementmurbruk
När mängden HPMC är 0–0,20 % minskar murbrukets densitet kraftigt med ökande mängd HPMC, från 2050 kg/m3 till cirka 1650 kg/m3, vilket är cirka 20 % lägre. När mängden HPMC överstiger 0,20 % minskar densiteten i lugn och ro. Om man jämför de fyra typerna av HPMC med olika viskositeter, gäller att ju högre viskositet, desto lägre densitet hos murbruket. Densitetskurvorna för murbruken med blandade viskositeter på 150 och 200 Pa.s HPMC överlappar i princip varandra, vilket indikerar att när viskositeten hos HPMC fortsätter att öka, minskar densiteten inte längre.
Förändringslagen för luftinnehållet i murbruk är motsatt förändringen av murbrukets densitet. När innehållet av hydroxipropylmetylcellulosa HPMC är 0–0,20 %, ökar luftinnehållet i murbruket nästan linjärt med ökningen av HPMC-innehållet; HPMC-innehållet överstiger 0,20 % och luftinnehållet förändras knappt, vilket indikerar att murbrukets luftindragande effekt är nära mättnad. Luftindragande effekten för HPMC med en viskositet på 150 och 200 Pa.s är större än för HPMC med en viskositet på 40 och 100 Pa.s.
Cellulosaeterns luftindragande effekt bestäms huvudsakligen av dess molekylära struktur. Cellulosaetern har både hydrofila grupper (hydroxyl, eter) och hydrofoba grupper (metyl, glukosring) och är ett ytaktivt ämne, har ytaktivitet och har därmed en luftindragande effekt. Å ena sidan kan den införda gasen fungera som ett kullager i murbruket, förbättra murbrukets prestanda, öka volymen och öka effekten, vilket är fördelaktigt för tillverkaren. Men å andra sidan ökar den luftindragande effekten murbrukets luftinnehåll och porositeten efter härdning, vilket resulterar i ökning av skadliga porer och kraftigt minskade mekaniska egenskaper. Även om HPMC har en viss luftindragande effekt kan den inte ersätta luftindragningsmedlet. Dessutom, när HPMC och luftindragningsmedel används samtidigt, kan luftindragningsmedlet sluta fungera.
2.3 Effekten av HPMC på cementmurbrukets mekaniska egenskaper
När mängden HPMC endast är 0,05 % minskar murbrukets böjhållfasthet avsevärt, vilket är cirka 25 % lägre än för blankprovet utan hydroxipropylmetylcellulosa HPMC, och tryckhållfastheten kan bara nå 65 % av blankprovets -80 %. När mängden HPMC överstiger 0,20 % är minskningen av murbrukets böjhållfasthet och tryckhållfasthet inte uppenbar. HPMC:s viskositet har liten effekt på murbrukets mekaniska egenskaper. HPMC introducerar många små luftbubblor, och den luftindragande effekten på murbruket ökar murbrukets inre porositet och skadliga porer, vilket resulterar i en betydande minskning av tryckhållfasthet och böjhållfasthet. En annan orsak till minskningen av murbrukets hållfasthet är cellulosaeterns vattenretentionseffekt, som håller kvar vatten i det härdade murbruket, och det stora vattenbindemedelsförhållandet leder till en minskning av testblockets hållfasthet. För mekanisk konstruktionsmurbruk, även om cellulosaeter kan öka murbrukets vattenretentionshastighet avsevärt och förbättra dess bearbetbarhet, kommer en för stor dosering allvarligt att påverka murbrukets mekaniska egenskaper, så förhållandet mellan de två bör vägas rimligt.
Med ökningen av innehållet av hydroxipropylmetylcellulosa HPMC visade murbrukets vikningsgrad en generellt ökande trend, vilket i princip var ett linjärt förhållande. Detta beror på att den tillsatta cellulosaetern introducerar ett stort antal luftbubblor, vilket orsakar fler defekter inuti murbruket, och tryckhållfastheten hos styrrosmurbruket minskar kraftigt, även om böjhållfastheten också minskar i viss mån. Men cellulosaetern kan förbättra murbrukets flexibilitet, vilket är fördelaktigt för böjhållfastheten, vilket gör att minskningshastigheten saktar ner. Sammantaget leder den kombinerade effekten av de två till en ökning av vikningsgraden.
2.4 Effekten av HPMC på murbrukets L-diameter
Från porstorleksfördelningskurvan, porstorleksfördelningsdata och olika statistiska parametrar för AD-prover kan man se att HPMC har ett stort inflytande på porstrukturen hos cementmurbruk:
(1) Efter tillsats av HPMC ökar cementmurbrukets porstorlek avsevärt. På porstorleksfördelningskurvan flyttas bildens area åt höger, och porvärdet som motsvarar toppvärdet blir större. Efter tillsats av HPMC är cementmurbrukets medianpordiameter avsevärt större än blindprovets, och medianpordiametern för provet med 0,3 % dosering ökar med 2 storleksordningar jämfört med blindprovet.
(2) Dela in porerna i betong i fyra typer, nämligen ofarliga porer (≤20 nm), mindre skadliga porer (20-100 nm), skadliga porer (100-200 nm) och många skadliga porer (≥200 nm). Det framgår av tabell 1 att antalet ofarliga hål eller mindre skadliga hål minskar avsevärt efter tillsats av HPMC, och antalet skadliga hål eller mer skadliga hål ökar. De ofarliga porerna eller mindre skadliga porerna i proverna som inte blandats med HPMC är cirka 49,4 %. Efter tillsats av HPMC minskar de ofarliga porerna eller mindre skadliga porerna avsevärt. Om vi tar en dosering på 0,1 % som exempel minskar de ofarliga porerna eller mindre skadliga porerna med cirka 45 %. %, antalet skadliga hål större än 10 µm ökar med cirka 9 gånger.
(3) Medianpordiametern, den genomsnittliga pordiametern, den specifika porvolymen och den specifika ytarean följer inte en särskilt strikt regel för förändring med ökningen av hydroxipropylmetylcellulosa HPMC-innehållet, vilket kan vara relaterat till provvalet i kvicksilvinjektionstestet, vilket är relaterat till stor dispersion. Men på det hela taget tenderar medianpordiametern, den genomsnittliga pordiametern och den specifika porvolymen för provet blandat med HPMC att öka jämfört med blindprovet, medan den specifika ytarean minskar.
Publiceringstid: 3 april 2023