Con el continuo progreso de la industria y la mejora tecnológica, gracias a la introducción y mejora de máquinas de proyección de mortero extranjeras, la tecnología de proyección mecánica y enlucido se ha desarrollado considerablemente en mi país en los últimos años. El mortero proyectado mecánicamente se diferencia del mortero convencional en que requiere una alta retención de agua, una fluidez adecuada y un cierto grado de antidescuelgue. Generalmente, se añade hidroxipropilmetilcelulosa al mortero, de las cuales el éter de celulosa (HPMC) es el más utilizado. Las principales funciones de la hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) en el mortero son: espesamiento y viscosificación, ajuste reológico y excelente capacidad de retención de agua. Sin embargo, las deficiencias de la HPMC son importantes. La HPMC tiene un efecto inclusor de aire, lo que provocará más defectos internos y reducirá considerablemente las propiedades mecánicas del mortero. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. estudió la influencia de HPMC en la tasa de retención de agua, la densidad, el contenido de aire y las propiedades mecánicas del mortero desde el aspecto macroscópico, y estudió la influencia de la hidroxipropilmetilcelulosa HPMC en la estructura L del mortero desde el aspecto microscópico.
1. Prueba
1.1 Materias primas
Cemento: cemento P.0 42.5 disponible comercialmente, sus resistencias a la flexión y compresión 28d son 6,9 y 48,2 MPa respectivamente; arena: arena fina de río Chengde, malla 40-100; éter de celulosa: producido por Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Éter de hidroxipropilmetilcelulosa, polvo blanco, viscosidad nominal 40, 100, 150, 200 Pa-s; agua: agua limpia del grifo.
1.2 Método de prueba
Según la norma JGJ/T 105-2011 “Reglamento de Construcción para Proyección Mecánica y Enlucido”, la consistencia del mortero es de 80-120 mm y la tasa de retención de agua es superior al 90 %. En este experimento, la relación cal-arena se fijó en 1:5, la consistencia se controló a (93+2) mm y el éter de celulosa se mezcló externamente; la cantidad de mezcla se basó en la masa de cemento. Las propiedades básicas del mortero, como la densidad en húmedo, el contenido de aire, la retención de agua y la consistencia, se prueban con referencia a la norma JGJ 70-2009 “Métodos de Prueba para las Propiedades Básicas del Mortero de Construcción”, y el contenido de aire se prueba y calcula según el método de densidad. La preparación y las pruebas de resistencia a la flexión y a la compresión de las muestras se llevaron a cabo según la norma GB/T 17671-1999 “Métodos para Ensayar la Resistencia de la Arena de Mortero de Cemento (Método ISO)”. El diámetro de las larvas se midió mediante porosimetría de mercurio. El modelo del porosímetro de mercurio fue AUTOPORE 9500, con un rango de medición de 5,5 nm a 360 μm. Se realizaron cuatro series de pruebas. La relación cemento-arena fue de 1:5, la viscosidad del HPMC fue de 100 Pa·s y la dosificación fue de 0, 0,1 %, 0,2 % y 0,3 % (los números son A, B, C y D, respectivamente).
2. Resultados y análisis
2.1 Efecto del HPMC en la tasa de retención de agua del mortero de cemento
La retención de agua se refiere a la capacidad del mortero para retener agua. En morteros proyectados a máquina, la adición de éter de celulosa puede retener eficazmente el agua, reducir la tasa de exudación y cumplir con los requisitos de hidratación completa de los materiales a base de cemento. Efecto del HPMC en la retención de agua del mortero.
Con el aumento del contenido de HPMC, la tasa de retención de agua del mortero aumenta gradualmente. Las curvas de éter de hidroxipropilmetilcelulosa con viscosidades de 100, 150 y 200 Pa.s son básicamente las mismas. Cuando el contenido es de 0,05%-0,15%, la tasa de retención de agua aumenta linealmente, y cuando el contenido es de 0,15%, la tasa de retención de agua es mayor que 93%. ; Cuando la cantidad de gravilla supera el 0,20%, la tendencia creciente de la tasa de retención de agua se vuelve plana, lo que indica que la cantidad de HPMC está cerca de la saturación. La curva de influencia de la cantidad de HPMC con una viscosidad de 40 Pa.s en la tasa de retención de agua es aproximadamente una línea recta. Cuando la cantidad es mayor que 0,15%, la tasa de retención de agua del mortero es significativamente menor que la de los otros tres tipos de HPMC con la misma cantidad de viscosidad. Se cree que el mecanismo de retención de agua del éter de celulosa es el siguiente: el grupo hidroxilo de la molécula de éter de celulosa y el átomo de oxígeno del enlace éter se asocian con la molécula de agua para formar un enlace de hidrógeno, de modo que el agua libre se une, lo que genera un buen efecto de retención de agua. También se cree que la interdifusión entre las moléculas de agua y las cadenas moleculares del éter de celulosa permite que estas penetren en el interior de las cadenas macromoleculares del éter de celulosa y se sometan a fuertes fuerzas de unión, mejorando así la retención de agua de la lechada de cemento. Una excelente retención de agua permite mantener el mortero homogéneo, sin fácil segregación, y obtener un buen rendimiento de mezcla, a la vez que reduce el desgaste mecánico y prolonga la vida útil de la máquina de proyección de mortero.
2.2 El efecto de la hidroxipropilmetilcelulosa HPMC sobre la densidad y el contenido de aire del mortero de cemento
Cuando la cantidad de HPMC es del 0 al 0,20 %, la densidad del mortero disminuye drásticamente al aumentar la cantidad de HPMC, de 2050 kg/m³ a aproximadamente 1650 kg/m³, lo que representa una disminución de aproximadamente el 20 %. Cuando la cantidad de HPMC supera el 0,20 %, la densidad disminuye. En calma. Al comparar los cuatro tipos de HPMC con diferentes viscosidades, a mayor viscosidad, menor densidad del mortero. Las curvas de densidad de los morteros con viscosidades mixtas de HPMC de 150 y 200 Pa.s se superponen, lo que indica que, a medida que la viscosidad del HPMC continúa aumentando, la densidad ya no disminuye.
La ley de variación del contenido de aire del mortero es opuesta a la variación de su densidad. Cuando el contenido de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es del 0-0,20 %, al aumentar el contenido de HPMC, el contenido de aire del mortero aumenta casi linealmente; a partir del 0,20 %, el contenido de aire apenas varía, lo que indica que el efecto inclusor de aire del mortero está próximo a la saturación. El efecto inclusor de aire del HPMC con una viscosidad de 150 y 200 Pa.s es mayor que el del HPMC con una viscosidad de 40 y 100 Pa.s.
El efecto incorporador de aire del éter de celulosa está determinado principalmente por su estructura molecular. El éter de celulosa tiene grupos hidrófilos (hidroxilo, éter) y grupos hidrófobos (metilo, anillo de glucosa), y es un surfactante. , tiene actividad superficial, por lo que tiene un efecto incorporador de aire. Por un lado, el gas introducido puede actuar como un rodamiento de bolas en el mortero, mejorando el rendimiento de trabajo del mortero, aumentando el volumen y aumentando el rendimiento, lo cual es beneficioso para el fabricante. Pero por otro lado, el efecto incorporador de aire aumenta el contenido de aire del mortero y la porosidad después del endurecimiento, lo que resulta en el aumento de poros dañinos y reduciendo considerablemente las propiedades mecánicas. Aunque HPMC tiene cierto efecto incorporador de aire, no puede reemplazar al agente incorporador de aire. Además, cuando HPMC y el agente incorporador de aire se utilizan al mismo tiempo, el agente incorporador de aire puede fallar.
2.3 El efecto del HPMC sobre las propiedades mecánicas del mortero de cemento
Cuando la cantidad de HPMC es solo del 0,05%, la resistencia a la flexión del mortero disminuye significativamente, siendo aproximadamente un 25% menor que la de la muestra en blanco sin hidroxipropilmetilcelulosa HPMC, y la resistencia a la compresión solo puede alcanzar el 65% de la muestra en blanco -80%. Cuando la cantidad de HPMC supera el 0,20%, la disminución de la resistencia a la flexión y a la compresión del mortero no es obvia. La viscosidad del HPMC tiene poco efecto en las propiedades mecánicas del mortero. El HPMC introduce muchas burbujas de aire diminutas, y el efecto de incorporación de aire en el mortero aumenta la porosidad interna y los poros dañinos del mortero, lo que resulta en una disminución significativa de la resistencia a la compresión y a la flexión. Otra razón para la disminución de la resistencia del mortero es el efecto de retención de agua del éter de celulosa, que retiene el agua en el mortero endurecido, y la gran relación agua-aglutinante conduce a una disminución de la resistencia del bloque de prueba. Para el mortero de construcción mecánica, aunque el éter de celulosa puede aumentar significativamente la tasa de retención de agua del mortero y mejorar su trabajabilidad, si la dosis es demasiado grande, afectará seriamente las propiedades mecánicas del mortero, por lo que la relación entre los dos debe sopesarse razonablemente.
Con el aumento del contenido de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), la tasa de plegado del mortero mostró una tendencia general al alza, con una relación lineal. Esto se debe a que la adición de éter de celulosa introduce una gran cantidad de burbujas de aire, lo que provoca más defectos en el mortero, y la resistencia a la compresión del mortero de refuerzo disminuye drásticamente, aunque la resistencia a la flexión también disminuye en cierta medida. No obstante, el éter de celulosa puede mejorar la flexibilidad del mortero, lo que beneficia a la resistencia a la flexión, lo que ralentiza su disminución. En resumen, el efecto combinado de ambos factores conduce a un aumento en la tasa de plegado.
2.4 El efecto del HPMC en el diámetro L del mortero
A partir de la curva de distribución del tamaño de poro, los datos de distribución del tamaño de poro y varios parámetros estadísticos de las muestras de AD, se puede ver que el HPMC tiene una gran influencia en la estructura de los poros del mortero de cemento:
(1) Tras la adición de HPMC, el tamaño de poro del mortero de cemento aumenta significativamente. En la curva de distribución del tamaño de poro, el área de la imagen se desplaza hacia la derecha y el valor de poro correspondiente al valor máximo aumenta. Tras la adición de HPMC, el diámetro medio de poro del mortero de cemento es significativamente mayor que el de la muestra en blanco, y el diámetro medio de poro de la muestra con una dosis del 0,3 % aumenta dos órdenes de magnitud en comparación con la muestra en blanco.
(2) Divida los poros del hormigón en cuatro tipos: poros inofensivos (≤20 nm), poros menos dañinos (20-100 nm), poros dañinos (100-200 nm) y muchos poros dañinos (≥200 nm). En la Tabla 1 se puede observar que el número de agujeros inofensivos o menos dañinos se reduce significativamente después de añadir HPMC, y el número de agujeros dañinos o más dañinos aumenta. Los poros inofensivos o menos dañinos de las muestras no mezcladas con HPMC son de aproximadamente el 49,4 %. Después de añadir HPMC, los poros inofensivos o menos dañinos se reducen significativamente. Tomando la dosis del 0,1 % como ejemplo, los poros inofensivos o menos dañinos se reducen en aproximadamente un 45 %. %, el número de agujeros dañinos mayores de 10 um aumentó aproximadamente 9 veces.
(3) El diámetro medio de poro, el diámetro medio de poro, el volumen específico de poro y la superficie específica no siguen una regla de cambio muy estricta con el aumento del contenido de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), lo cual podría estar relacionado con la selección de la muestra en la prueba de inyección de mercurio. Sin embargo, en general, el diámetro medio de poro, el diámetro medio de poro y el volumen específico de poro de la muestra mezclada con HPMC tienden a aumentar en comparación con la muestra en blanco, mientras que la superficie específica disminuye.
Hora de publicación: 03-abr-2023