In den letzten Jahren hat HPMC aufgrund der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Außenwanddämmtechnologie, des kontinuierlichen Fortschritts in der Zelluloseproduktionstechnologie und der hervorragenden Eigenschaften von HPMC selbst breite Anwendung in der Bauindustrie gefunden.
Um den Wirkungsmechanismus zwischen HPMC und zementbasierten Materialien weiter zu erforschen, konzentriert sich dieser Artikel auf die Verbesserungswirkung von HPMC auf die Kohäsionseigenschaften zementbasierter Materialien.
Gerinnungszeit
Die Abbindezeit von Beton hängt hauptsächlich von der Abbindezeit des Zements ab, und der Zuschlagstoff hat nur einen geringen Einfluss. Daher kann die Abbindezeit von Mörtel stattdessen verwendet werden, um den Einfluss von HPMC auf die Abbindezeit einer unter Wasser nicht dispergierbaren Betonmischung zu untersuchen, da die Abbindezeit von Mörtel durch Wasser beeinflusst wird. Um den Einfluss von HPMC auf die Abbindezeit von Mörtel zu bewerten, ist es daher notwendig, das Wasser-Zement-Verhältnis und das Mörtelverhältnis des Mörtels festzulegen.
Experimenten zufolge hat die Zugabe von HPMC eine deutlich verzögernde Wirkung auf die Mörtelmischung, und die Abbindezeit des Mörtels verlängert sich mit steigendem HPMC-Gehalt sukzessive. Bei gleichem HPMC-Gehalt härtet unter Wasser geformter Mörtel schneller aus als an der Luft geformter Mörtel. Die Abbindezeit von Mörtel mit mittlerer Härte ist länger. Im Vergleich zur Blindprobe verzögert sich die Abbindezeit des mit HPMC gemischten Mörtels in Wasser um 6–18 Stunden beim anfänglichen Abbinden und um 6–22 Stunden beim endgültigen Abbinden. Daher sollte HPMC in Kombination mit Beschleunigern verwendet werden.
HPMC ist ein hochmolekulares Polymer mit makromolekularer linearer Struktur und einer Hydroxylgruppe an der funktionellen Gruppe. Es kann Wasserstoffbrücken mit den Molekülen des Anmachwassers bilden und dessen Viskosität erhöhen. Die langen Molekülketten von HPMC ziehen sich gegenseitig an, wodurch sich die HPMC-Moleküle zu einer Netzwerkstruktur verhaken, die Zement und Anmachwasser umhüllt. Da HPMC eine filmähnliche Netzwerkstruktur bildet und den Zement umhüllt, verhindert es effektiv die Verflüchtigung von Wasser im Mörtel und behindert oder verlangsamt die Hydratationsrate des Zements.
Blutung
Das Ausblutungsphänomen von Mörtel ähnelt dem von Beton und führt zu einer starken Absetzung der Zuschlagstoffe, was zu einem Anstieg des Wasser-Zement-Verhältnisses der oberen Schlammschicht führt, was im Frühstadium zu einer starken plastischen Schrumpfung der oberen Schlammschicht und sogar zu Rissbildung führt und die Festigkeit der Oberflächenschicht des Schlamms relativ schwach macht.
Bei einer Dosierung über 0,5 % tritt grundsätzlich kein Ausbluten auf. Das liegt daran, dass HPMC beim Einmischen in Mörtel eine filmbildende und vernetzte Struktur aufweist und die Adsorption von Hydroxygruppen an den langen Makromolekülketten eine Flockenbildung im Zement und Anmachwasser bewirkt, wodurch die stabile Struktur des Mörtels gewährleistet wird. Nach der Zugabe von HPMC zum Mörtel bilden sich viele kleine, unabhängige Luftbläschen. Diese Luftbläschen verteilen sich gleichmäßig im Mörtel und verhindern die Ablagerung von Zuschlagstoffen. Die technischen Eigenschaften von HPMC haben großen Einfluss auf zementbasierte Werkstoffe. Es wird häufig zur Herstellung neuer zementbasierter Verbundwerkstoffe wie Trockenpulvermörtel und Polymermörtel verwendet, da es eine gute Wasser- und Plastizitätsbeständigkeit aufweist.
Mörtelwasserbedarf
Eine geringe HPMC-Menge hat einen großen Einfluss auf den Wasserbedarf des Mörtels. Bei nahezu unverändertem Expansionsgrad des Frischmörtels verändern sich HPMC-Gehalt und Wasserbedarf des Mörtels über einen bestimmten Zeitraum linear, wobei der Wasserbedarf des Mörtels zunächst sinkt und dann deutlich ansteigt. Bei einer HPMC-Menge unter 0,025 % sinkt der Wasserbedarf des Mörtels bei gleichbleibendem Expansionsgrad mit zunehmender Menge. Dies zeigt, dass eine geringe HPMC-Menge den Wasserbedarf des Mörtels reduziert und eine luftporenbildende Wirkung hat. Der Mörtel enthält zahlreiche kleine, unabhängige Luftbläschen, die als Schmiermittel wirken und die Fließfähigkeit des Mörtels verbessern. Bei einer Dosierung über 0,025 % steigt der Wasserbedarf des Mörtels mit zunehmender Dosierung. Dies liegt daran, dass die Netzwerkstruktur von HPMC weiter vervollständigt wird und der Abstand zwischen den Flocken auf der langen Molekülkette verkürzt wird, was zu Anziehung und Kohäsion führt und die Fließfähigkeit des Mörtels verringert. Daher weist die Aufschlämmung unter der Voraussetzung, dass der Ausdehnungsgrad im Wesentlichen gleich bleibt, einen erhöhten Wasserbedarf auf.
01. Dispersionsbeständigkeitstest:
Die Antidispersion ist ein wichtiger technischer Index zur Messung der Qualität von Antidispersionsmitteln. HPMC ist eine wasserlösliche Polymerverbindung, auch bekannt als wasserlösliches Harz oder wasserlösliches Polymer. Es verbessert die Konsistenz der Mischung, indem es die Viskosität des Anmachwassers erhöht. Es ist ein hydrophiles Polymermaterial, das sich in Wasser auflöst und eine Lösung oder Dispersion bildet.
Experimente zeigen, dass sich der Dispersionswiderstand von frisch gemischtem Zementmörtel verringert, wenn die Menge des hocheffizienten Fließmittels auf Naphthalinbasis erhöht wird. Dies liegt daran, dass es sich bei dem hocheffizienten Wasserreduzierer auf Naphthalinbasis um ein Tensid handelt. Wenn dem Mörtel der Wasserreduzierer hinzugefügt wird, orientiert er sich an der Oberfläche der Zementpartikel, sodass diese die gleiche Ladung aufweisen. Durch diese elektrische Abstoßung bilden sich die Zementpartikel. Die Flockungsstruktur des Zements wird aufgelöst und das in der Struktur eingeschlossene Wasser wird freigesetzt, wodurch ein Teil des Zements verloren geht. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass sich der Dispersionswiderstand von frischem Zementmörtel mit zunehmendem HPMC-Gehalt immer weiter verbessert.
02. Festigkeitseigenschaften von Beton:
In einem Pilotprojekt für Fundamente wurde der nicht dispergierbare Unterwasser-Betonzusatz HPMC verwendet. Die Konstruktionsfestigkeitsklasse betrug C25. Gemäß dem Basistest betrug die Zementmenge 400 kg, der Silicastaub 25 kg/m³, die optimale HPMC-Menge 0,6 % der Zementmenge, das Wasser-Zement-Verhältnis 0,42, der Sandanteil 40 % und die Ausbeute des hocheffizienten Wasserreduzierers auf Naphthalinbasis 8 %. Die durchschnittliche 28-Tage-Festigkeit der Betonprobe in der Luft betrug 42,6 MPa, die durchschnittliche 28-Tage-Festigkeit des Unterwasserbetons mit einer Fallhöhe von 60 mm betrug 36,4 MPa und das Festigkeitsverhältnis von wassergeformtem Beton zu luftgeformtem Beton betrug 84,8 %. Der Effekt ist signifikanter.
03. Experimente zeigen:
(1) Die Zugabe von HPMC hat eine deutliche Verzögerungswirkung auf die Mörtelmischung. Mit steigendem HPMC-Gehalt verlängert sich die Abbindezeit des Mörtels sukzessive. Bei gleichem HPMC-Gehalt bildet sich der Mörtel unter Wasser schneller als an der Luft. Die Abbindezeit des Mediums ist länger. Diese Eigenschaft ist vorteilhaft für das Pumpen von Unterwasserbeton.
(2) Der mit Hydroxypropylmethylcellulose vermischte frisch gemischte Zementmörtel weist gute kohäsive Eigenschaften auf und weist nahezu kein Ausbluten auf.
(3) Die Menge an HPMC und der Wasserbedarf des Mörtels nahmen zunächst ab und stiegen dann deutlich an.
(4) Die Einarbeitung eines Wasserreduzierers verbessert das Problem des erhöhten Wasserbedarfs des Mörtels, seine Dosierung muss jedoch angemessen kontrolliert werden, da sonst die Unterwasserdispersionsbeständigkeit des frisch gemischten Zementmörtels manchmal abnimmt.
(5) Die Struktur der mit HPMC vermischten Zementleimprobe und der Blindprobe unterscheiden sich kaum, ebenso wenig wie die Struktur und Dichte der in Wasser und in Luft gegossenen Zementleimprobe. Die 28 Tage unter Wasser geformte Probe ist leicht brüchig. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Zugabe von HPMC den Zementverlust und die Zementdispersion beim Gießen in Wasser stark reduziert und gleichzeitig die Kompaktheit des Zementsteins verringert. Um die Dispersionswirkung unter Wasser zu gewährleisten, sollte die HPMC-Dosierung im Projekt so weit wie möglich reduziert werden.
(6) Die Zugabe von HPMC, einem nicht dispergierbaren Unterwasserbetonzusatzstoff, und die Kontrolle der Dosierung wirken sich positiv auf die Festigkeit aus. Das Pilotprojekt zeigt, dass das Festigkeitsverhältnis von wassergeformtem Beton zu luftgeformtem Beton 84,8 % beträgt, und der Effekt ist relativ signifikant.
Beitragszeit: 06. Mai 2023