Với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp và sự cải tiến công nghệ, thông qua việc nhập khẩu và cải tiến máy phun vữa nước ngoài, công nghệ phun và trát vữa cơ khí đã phát triển mạnh mẽ ở nước ta trong những năm gần đây. Vữa phun cơ khí khác với vữa thông thường ở chỗ nó đòi hỏi khả năng giữ nước cao, độ lưu động phù hợp và khả năng chống chảy xệ nhất định. Thông thường, hydroxypropyl methylcellulose được thêm vào vữa, trong đó cellulose ether (HPMC) là loại được sử dụng rộng rãi nhất. Chức năng chính của hydroxypropyl methylcellulose HPMC trong vữa là: làm đặc và tăng độ nhớt, điều chỉnh tính lưu biến và khả năng giữ nước tuyệt vời. Tuy nhiên, nhược điểm của HPMC không thể bỏ qua. HPMC có tác dụng tạo bọt khí, gây ra nhiều khuyết tật bên trong và làm giảm nghiêm trọng các tính chất cơ học của vữa. Công ty TNHH Hóa chất Tinh luyện Sơn Đông Chenbang đã nghiên cứu ảnh hưởng của HPMC đến tỷ lệ giữ nước, mật độ, hàm lượng khí và các tính chất cơ học của vữa ở khía cạnh vĩ mô, và nghiên cứu ảnh hưởng của hydroxypropyl methylcellulose HPMC đến cấu trúc L của vữa ở khía cạnh vi mô.
1. Kiểm tra
1.1 Nguyên liệu thô
Xi măng: Xi măng P.0 42.5 có bán trên thị trường, cường độ uốn và nén sau 28 ngày lần lượt là 6,9 và 48,2 MPa; cát: Cát sông mịn Thành Đô, cỡ hạt 40-100 mesh; ete xenlulo: Sản phẩm của Công ty TNHH Hóa chất Tinh luyện Sơn Đông Chenbang. Ete hydroxypropyl methylcellulose, dạng bột trắng, độ nhớt danh nghĩa 40, 100, 150, 200 Pa-s; nước: Nước máy sạch.
1.2 Phương pháp thử nghiệm
Theo tiêu chuẩn JGJ/T 105-2011 “Quy định xây dựng về phun và trát vữa cơ học”, độ đặc của vữa là 80-120 mm, và tỷ lệ giữ nước lớn hơn 90%. Trong thí nghiệm này, tỷ lệ vôi-cát được đặt ở mức 1:5, độ đặc được kiểm soát ở mức (93+2) mm, và ete xenluloza được trộn từ bên ngoài, lượng trộn dựa trên khối lượng xi măng. Các đặc tính cơ bản của vữa như mật độ ướt, hàm lượng khí, khả năng giữ nước và độ đặc được kiểm tra theo tiêu chuẩn JGJ 70-2009 “Phương pháp thử nghiệm các đặc tính cơ bản của vữa xây dựng”, và hàm lượng khí được kiểm tra và tính toán theo phương pháp mật độ. Việc chuẩn bị, thử nghiệm cường độ uốn và cường độ nén của mẫu được thực hiện theo tiêu chuẩn GB/T 17671-1999 “Phương pháp thử nghiệm cường độ vữa xi măng cát (Phương pháp ISO)”. Đường kính của ấu trùng được đo bằng phương pháp đo độ xốp thủy ngân. Máy đo độ xốp thủy ngân được sử dụng là AUTOPORE 9500, với phạm vi đo từ 5,5 nm đến 360 μm. Tổng cộng có 4 bộ thí nghiệm được thực hiện. Tỷ lệ xi măng-cát là 1:5, độ nhớt của HPMC là 100 Pa-s, và tỷ lệ pha trộn là 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (tương ứng với các số A, B, C, D).
2. Kết quả và phân tích
2.1 Ảnh hưởng của HPMC đến tỷ lệ giữ nước của vữa xi măng
Khả năng giữ nước đề cập đến khả năng của vữa giữ nước. Trong vữa phun bằng máy, việc thêm ete xenluloza có thể giữ nước hiệu quả, giảm tỷ lệ chảy nước và đáp ứng yêu cầu hydrat hóa hoàn toàn của vật liệu gốc xi măng. Ảnh hưởng của HPMC đến khả năng giữ nước của vữa.
Khi hàm lượng HPMC tăng lên, tỷ lệ giữ nước của vữa cũng tăng dần. Đường cong của hydroxypropyl methylcellulose ether với độ nhớt 100, 150 và 200 Pa.s về cơ bản là giống nhau. Khi hàm lượng từ 0,05% đến 0,15%, tỷ lệ giữ nước tăng tuyến tính, và khi hàm lượng đạt 0,15%, tỷ lệ giữ nước đạt hơn 93%. Khi lượng hạt vượt quá 0,20%, xu hướng tăng của tỷ lệ giữ nước trở nên ổn định, cho thấy lượng HPMC gần đạt đến trạng thái bão hòa. Đường cong ảnh hưởng của lượng HPMC với độ nhớt 40 Pa.s đến tỷ lệ giữ nước gần như là một đường thẳng. Khi lượng lớn hơn 0,15%, tỷ lệ giữ nước của vữa thấp hơn đáng kể so với ba loại HPMC khác có cùng lượng và độ nhớt. Người ta thường cho rằng cơ chế giữ nước của ete xenluloza là: nhóm hydroxyl trên phân tử ete xenluloza và nguyên tử oxy trên liên kết xenluloza sẽ liên kết với phân tử nước để tạo thành liên kết hydro, nhờ đó nước tự do trở thành nước liên kết, tạo nên hiệu quả giữ nước tốt; người ta cũng tin rằng sự khuếch tán giữa các phân tử nước và chuỗi phân tử ete xenluloza cho phép các phân tử nước đi vào bên trong chuỗi đại phân tử ete xenluloza và chịu lực liên kết mạnh, từ đó cải thiện khả năng giữ nước của vữa xi măng. Khả năng giữ nước tuyệt vời giúp giữ cho vữa đồng nhất, không dễ bị phân tách và đạt được hiệu suất trộn tốt, đồng thời giảm mài mòn cơ học và tăng tuổi thọ của máy phun vữa.
2.2 Ảnh hưởng của hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) đến mật độ và hàm lượng không khí của vữa xi măng
Khi hàm lượng HPMC là 0-0,20%, mật độ của vữa giảm mạnh khi hàm lượng HPMC tăng lên, từ 2050 kg/m3 xuống khoảng 1650 kg/m3, giảm khoảng 20%; khi hàm lượng HPMC vượt quá 0,20%, mật độ giảm dần. So sánh 4 loại HPMC có độ nhớt khác nhau, độ nhớt càng cao thì mật độ của vữa càng thấp; đường cong mật độ của vữa với hỗn hợp HPMC có độ nhớt 150 và 200 Pa.s về cơ bản trùng nhau, cho thấy khi độ nhớt của HPMC tiếp tục tăng, mật độ không còn giảm nữa.
Sự thay đổi hàm lượng khí trong vữa có quy luật ngược với sự thay đổi mật độ của vữa. Khi hàm lượng hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) ở mức 0-0,20%, khi hàm lượng HPMC tăng lên, hàm lượng khí trong vữa tăng gần như tuyến tính; khi hàm lượng HPMC vượt quá 0,20%, hàm lượng khí hầu như không thay đổi, cho thấy hiệu quả tạo bọt khí của vữa gần đạt đến trạng thái bão hòa. Hiệu quả tạo bọt khí của HPMC có độ nhớt 150 và 200 Pa.s lớn hơn so với HPMC có độ nhớt 40 và 100 Pa.s.
Tác dụng tạo bọt khí của ete xenluloza chủ yếu được quyết định bởi cấu trúc phân tử của nó. Ete xenluloza có cả nhóm ưa nước (hydroxyl, ete) và nhóm kỵ nước (metyl, vòng glucose), và là một chất hoạt động bề mặt, có hoạt tính bề mặt, do đó có tác dụng tạo bọt khí. Một mặt, khí được đưa vào có thể hoạt động như một viên bi trong vữa, cải thiện hiệu suất làm việc của vữa, tăng thể tích và tăng sản lượng, có lợi cho nhà sản xuất. Nhưng mặt khác, tác dụng tạo bọt khí làm tăng hàm lượng khí trong vữa và độ xốp sau khi đông cứng, dẫn đến sự gia tăng các lỗ rỗng có hại và làm giảm đáng kể các tính chất cơ học. Mặc dù HPMC có tác dụng tạo bọt khí nhất định, nhưng nó không thể thay thế chất tạo bọt khí. Ngoài ra, khi sử dụng HPMC và chất tạo bọt khí cùng lúc, chất tạo bọt khí có thể bị hỏng.
2.3 Ảnh hưởng của HPMC đến các tính chất cơ học của vữa xi măng
Khi hàm lượng HPMC chỉ là 0,05%, cường độ uốn của vữa giảm đáng kể, thấp hơn khoảng 25% so với mẫu đối chứng không có hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), và cường độ nén chỉ đạt 65% - 80% so với mẫu đối chứng. Khi hàm lượng HPMC vượt quá 0,20%, sự giảm cường độ uốn và cường độ nén của vữa không rõ rệt. Độ nhớt của HPMC ít ảnh hưởng đến các tính chất cơ học của vữa. HPMC tạo ra nhiều bọt khí nhỏ, và hiệu ứng tạo bọt khí trong vữa làm tăng độ xốp bên trong và các lỗ rỗng có hại của vữa, dẫn đến giảm đáng kể cường độ nén và cường độ uốn. Một lý do khác dẫn đến giảm cường độ vữa là hiệu ứng giữ nước của ete xenluloza, giữ nước trong vữa đã đông cứng, và tỷ lệ nước/chất kết dính lớn dẫn đến giảm cường độ của khối thử nghiệm. Đối với vữa xây dựng cơ khí, mặc dù ete xenluloza có thể làm tăng đáng kể tỷ lệ giữ nước của vữa và cải thiện khả năng thi công, nhưng nếu liều lượng quá lớn, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến các tính chất cơ học của vữa, do đó cần cân nhắc hợp lý mối quan hệ giữa hai yếu tố này.
Khi hàm lượng hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) tăng lên, tỷ lệ gấp nếp của vữa cho thấy xu hướng tăng tổng thể, về cơ bản là mối quan hệ tuyến tính. Điều này là do ete xenluloza được thêm vào tạo ra một lượng lớn bọt khí, gây ra nhiều khuyết tật bên trong vữa, và cường độ nén của vữa hoa hồng giảm mạnh, mặc dù cường độ uốn cũng giảm ở một mức độ nhất định; nhưng ete xenluloza có thể cải thiện độ dẻo của vữa, có lợi cho cường độ uốn, làm chậm tốc độ giảm. Xét một cách toàn diện, hiệu ứng kết hợp của hai yếu tố này dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ gấp nếp.
2.4 Ảnh hưởng của HPMC đến đường kính L của vữa
Từ đường cong phân bố kích thước lỗ rỗng, dữ liệu phân bố kích thước lỗ rỗng và các thông số thống kê khác nhau của mẫu AD, có thể thấy rằng HPMC có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc lỗ rỗng của vữa xi măng:
(1) Sau khi thêm HPMC, kích thước lỗ rỗng của vữa xi măng tăng lên đáng kể. Trên đường cong phân bố kích thước lỗ rỗng, vùng ảnh dịch chuyển sang phải và giá trị lỗ rỗng tương ứng với giá trị đỉnh trở nên lớn hơn. Sau khi thêm HPMC, đường kính lỗ rỗng trung bình của vữa xi măng lớn hơn đáng kể so với mẫu đối chứng, và đường kính lỗ rỗng trung bình của mẫu có liều lượng 0,3% tăng lên 2 bậc độ lớn so với mẫu đối chứng.
(2) Chia các lỗ rỗng trong bê tông thành bốn loại, đó là lỗ rỗng vô hại (≤20 nm), lỗ rỗng ít gây hại (20-100 nm), lỗ rỗng gây hại (100-200 nm) và nhiều lỗ rỗng gây hại (≥200 nm). Có thể thấy từ Bảng 1 rằng số lượng lỗ rỗng vô hại hoặc ít gây hại giảm đáng kể sau khi thêm HPMC, và số lượng lỗ rỗng gây hại hoặc nhiều lỗ rỗng gây hại tăng lên. Lỗ rỗng vô hại hoặc ít gây hại của các mẫu không trộn với HPMC là khoảng 49,4%. Sau khi thêm HPMC, lỗ rỗng vô hại hoặc ít gây hại giảm đáng kể. Lấy liều lượng 0,1% làm ví dụ, lỗ rỗng vô hại hoặc ít gây hại giảm khoảng 45%. %, số lượng lỗ rỗng gây hại lớn hơn 10um tăng khoảng 9 lần.
(3) Đường kính lỗ xốp trung bình, đường kính lỗ xốp trung bình cộng, thể tích lỗ xốp riêng và diện tích bề mặt riêng không tuân theo quy luật thay đổi nghiêm ngặt khi hàm lượng hydroxypropyl methylcellulose HPMC tăng lên, điều này có thể liên quan đến việc lựa chọn mẫu trong thử nghiệm tiêm thủy ngân. liên quan đến sự phân tán lớn. Nhưng nhìn chung, đường kính lỗ xốp trung bình, đường kính lỗ xốp trung bình cộng và thể tích lỗ xốp riêng của mẫu trộn với HPMC có xu hướng tăng so với mẫu trắng, trong khi diện tích bề mặt riêng giảm.
Thời gian đăng bài: 03/04/2023