З постійним розвитком промисловості та вдосконаленням технологій, завдяки впровадженню та вдосконаленню іноземних машин для напилення розчинів, технологія механічного напилення та штукатурення в моїй країні за останні роки отримала значний розвиток. Механічне напилення розчину відрізняється від звичайного розчину, який вимагає високої водоутримуючої здатності, відповідної текучості та певних антипросадкових властивостей. Зазвичай до розчину додають гідроксипропілметилцелюлозу, серед яких найбільш широко використовується ефір целюлози (ГПМЦ). Основними функціями гідроксипропілметилцелюлози ГПМЦ у розчині є: загущення та підвищення в'язкості, регулювання реології та відмінна водоутримуюча здатність. Однак не можна ігнорувати недоліки ГПМЦ. ГПМЦ має повітровтягувальний ефект, що призводить до появи більшої кількості внутрішніх дефектів та серйозного зниження механічних властивостей розчину. Компанія Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. вивчала вплив ГПМЦ на швидкість водоутримання, густину, вміст повітря та механічні властивості розчину з макроскопічного аспекту, а також вивчала вплив гідроксипропілметилцелюлози ГПМЦ на L-структуру розчину з мікроскопічного аспекту.
1. Тест
1.1 Сировина
Цемент: комерційно доступний цемент P.0 42.5, його міцність на вигин та стиск при 28d становить 6,9 та 48,2 МПа відповідно; пісок: дрібний річковий пісок Ченде, 40-100 меш; ефір целюлози: виробництва Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Гідроксипропілметилцелюлозний ефір, білий порошок, номінальна в'язкість 40, 100, 150, 200 Па·с; вода: чиста водопровідна вода.
1.2 Метод випробування
Згідно з JGJ/T 105-2011 «Будівельні норми для механічного напилення та штукатурення», консистенція розчину становить 80-120 мм, а коефіцієнт водоутримання перевищує 90%. У цьому експерименті співвідношення вапна та піску було встановлено на рівні 1:5, консистенцію контролювали на рівні (93+2) мм, а ефір целюлози змішували ззовні, а кількість змішування базувалася на масі цементу. Основні властивості розчину, такі як вологість, вміст повітря, водоутримання та консистенція, перевірялися відповідно до JGJ 70-2009 «Методи випробування основних властивостей будівельного розчину», а вміст повітря перевірявся та розраховувався відповідно до методу щільності. Підготовка, випробування на міцність на вигин та стиск зразків проводилися відповідно до GB/T 17671-1999 «Методи випробування міцності цементного розчину та піску (метод ISO)». Діаметр личинок вимірювали ртутною порометрією. Модель ртутного порометра – AUTOPORE 9500, діапазон вимірювання – 5,5 нм – 360 мкм. Загалом було проведено 4 набори випробувань. Співвідношення цементу та піску становило 1:5, в'язкість ГПМЦ – 100 Па·с, а дозування – 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (цифри відповідно A, B, C, D).
2. Результати та аналіз
2.1 Вплив ГПМЦ на швидкість утримання води цементним розчином
Водоутримання стосується здатності розчину утримувати воду. У розчині, що наноситься машинним напиленням, додавання целюлозного ефіру може ефективно утримувати воду, зменшувати швидкість розтікання та відповідати вимогам повної гідратації цементних матеріалів. Вплив ГПМЦ на водоутримання розчину.
Зі збільшенням вмісту ГПМЦ коефіцієнт утримання води в розчині поступово зростає. Криві для ефіру гідроксипропілметилцелюлози з в'язкістю 100, 150 та 200 Па·с практично однакові. Коли вміст становить 0,05%-0,15%, коефіцієнт утримання води зростає лінійно, а коли вміст становить 0,15%, коефіцієнт утримання води перевищує 93%. Коли кількість зерна перевищує 0,20%, тенденція до зростання коефіцієнта утримання води стає плоскою, що вказує на близькість кількості ГПМЦ до насичення. Крива впливу кількості ГПМЦ з в'язкістю 40 Па·с на коефіцієнт утримання води приблизно є прямою лінією. Коли кількість перевищує 0,15%, коефіцієнт утримання води розчином значно нижчий, ніж у трьох інших видів ГПМЦ з такою ж в'язкістю. Загальноприйнято вважати, що механізм утримання води целюлозним ефіром полягає в наступному: гідроксильна група молекули целюлозного ефіру та атом кисню в ефірному зв'язку зв'язуються з молекулою води, утворюючи водневий зв'язок, в результаті чого вільна вода стає зв'язаною, що забезпечує хороший ефект утримання води; також вважається, що взаємна дифузія між молекулами води та молекулярними ланцюгами целюлозного ефіру дозволяє молекулам води проникати всередину макромолекулярних ланцюгів целюлозного ефіру та піддаватися сильним зв'язуючим силам, тим самим покращуючи утримання води в цементному розчині. Відмінне утримання води дозволяє підтримувати розчин однорідним, нелегко розділятися та отримувати хороші характеристики змішування, одночасно зменшуючи механічний знос та збільшуючи термін служби розчинорозпилювача.
2.2 Вплив гідроксипропілметилцелюлози ГПМЦ на густину та вміст повітря в цементному розчині
Коли кількість ГПМЦ становить 0-0,20%, густина розчину різко зменшується зі збільшенням кількості ГПМЦ, від 2050 кг/м3 до приблизно 1650 кг/м3, що приблизно на 20% менше; коли кількість ГПМЦ перевищує 0,20%, густина зменшується. У спокійному стані. Порівнюючи 4 види ГПМЦ з різною в'язкістю, чим вища в'язкість, тим нижча густина розчину; криві густини розчинів зі змішаною в'язкістю ГПМЦ 150 та 200 Па·с в основному перекриваються, що вказує на те, що зі збільшенням в'язкості ГПМЦ густина більше не зменшується.
Закон зміни вмісту повітря в розчині протилежний зміні густини розчину. Коли вміст гідроксипропілметилцелюлози (ГПМЦ) становить 0-0,20%, зі збільшенням вмісту ГПМЦ вміст повітря в розчині зростає майже лінійно; коли вміст ГПМЦ перевищує 0,20%, вміст повітря майже не змінюється, що свідчить про те, що повітровтягувальний ефект розчину близький до насичення. Повітровтягувальний ефект ГПМЦ з в'язкістю 150 та 200 Па·с більший, ніж у ГПМЦ з в'язкістю 40 та 100 Па·с.
Повітровтягувальний ефект целюлозного ефіру головним чином визначається його молекулярною структурою. Целюлозний ефір має як гідрофільні групи (гідроксил, ефір), так і гідрофобні групи (метил, глюкозне кільце) і є поверхнево-активною речовиною, має поверхневу активність, таким чином надаючи повітровтягувальний ефект. З одного боку, введений газ може діяти як кульковий підшипник у розчині, покращуючи робочі характеристики розчину, збільшуючи об'єм та збільшуючи вихід, що вигідно для виробника. Але з іншого боку, повітровтягувальний ефект збільшує вміст повітря в розчині та пористість після затвердіння, що призводить до збільшення шкідливих пор та значного зниження механічних властивостей. Хоча ГПМЦ має певний повітровтягувальний ефект, він не може замінити повітровтягувальний агент. Крім того, коли ГПМЦ та повітровтягувальний агент використовуються одночасно, повітровтягувальний агент може вийти з ладу.
2.3 Вплив ГПМЦ на механічні властивості цементного розчину
Коли кількість ГПМЦ становить лише 0,05%, міцність розчину на вигин значно знижується, що приблизно на 25% нижче, ніж у холостого зразка без гідроксипропілметилцелюлози ГПМЦ, а міцність на стиск може досягати лише 65% від холостого зразка - 80%. Коли кількість ГПМЦ перевищує 0,20%, зниження міцності на вигин та стиск розчину не є очевидним. В'язкість ГПМЦ мало впливає на механічні властивості розчину. ГПМЦ вносить багато дрібних повітряних бульбашок, а повітрозахоплюючий ефект у розчин збільшує внутрішню пористість та шкідливі пори розчину, що призводить до значного зниження міцності на стиск та вигин. Ще однією причиною зниження міцності розчину є водоутримувальний ефект целюлозного ефіру, який утримує воду в затверділому розчині, а велике співвідношення вода-зв'язуюча речовина призводить до зниження міцності випробувального блоку. Для механічного будівельного розчину, хоча целюлозний ефір може значно збільшити швидкість утримання води розчином та покращити його оброблюваність, якщо дозування занадто велике, це серйозно вплине на механічні властивості розчину, тому співвідношення між ними слід зважувати обґрунтовано.
Зі збільшенням вмісту гідроксипропілметилцелюлози (ГПМЦ) коефіцієнт згинання розчину демонстрував загальну тенденцію до зростання, яка була по суті лінійною залежністю. Це пояснюється тим, що доданий ефір целюлози вводить велику кількість бульбашок повітря, що спричиняє більше дефектів всередині розчину, і міцність на стиск розчину з направляючою тростиною різко знижується, хоча міцність на вигин також певною мірою знижується; проте ефір целюлози може покращити гнучкість розчину, що позитивно впливає на міцність на вигин, що уповільнює швидкість зменшення. У комплексному плані, сукупний ефект цих двох факторів призводить до збільшення коефіцієнта згинання.
2.4 Вплив ГПМЦ на діаметр L розчину
З кривої розподілу пор за розміром, даних розподілу пор за розміром та різних статистичних параметрів зразків AD видно, що ГПМЦ має великий вплив на структуру пор цементного розчину:
(1) Після додавання ГПМЦ розмір пор цементного розчину значно збільшується. На кривій розподілу розмірів пор площа зображення зміщується праворуч, а значення пор, що відповідає піковому значенню, стає більшим. Після додавання ГПМЦ середній діаметр пор цементного розчину значно більший, ніж у холостого зразка, а середній діаметр пор зразка з дозуванням 0,3% збільшується на 2 порядки порівняно з холостим зразком.
(2) Пори в бетоні розділити на чотири типи, а саме: нешкідливі пори (≤20 нм), менш шкідливі пори (20-100 нм), шкідливі пори (100-200 нм) та пори з багатьма шкідливими порами (≥200 нм). З таблиці 1 видно, що кількість нешкідливих або менш шкідливих отворів значно зменшується після додавання ГПМЦ, а кількість шкідливих або більш шкідливих отворів збільшується. Нешкідливі або менш шкідливі пори зразків, не змішаних з ГПМЦ, становлять близько 49,4%. Після додавання ГПМЦ нешкідливі або менш шкідливі пори значно зменшуються. Взявши за приклад дозування 0,1%, нешкідливі або менш шкідливі пори зменшуються приблизно на 45%, а кількість шкідливих отворів розміром більше 10 мкм збільшується приблизно в 9 разів.
(3) Медіанний діаметр пор, середній діаметр пор, питомий об'єм пор та питома площа поверхні не підлягають дуже суворому правилу зміни зі збільшенням вмісту гідроксипропілметилцелюлози ГПМЦ, що може бути пов'язано з відбором зразка у тесті з ін'єкцією ртуті, пов'язаному з великою дисперсією. Але загалом, медіанний діаметр пор, середній діаметр пор та питомий об'єм пор зразка, змішаного з ГПМЦ, мають тенденцію до збільшення порівняно з холостим зразком, тоді як питома площа поверхні зменшується.
Час публікації: 03 квітня 2023 р.