近年、外壁断熱技術の継続的な発展、セルロース生産技術の継続的な進歩、およびHPMC自体の優れた特性により、HPMCは建設業界で広く使用されるようになりました。
HPMC とセメント系材料の作用メカニズムをさらに探究するために、本論文では、セメント系材料の凝集特性に対する HPMC の改善効果に焦点を当てています。
凝固時間
コンクリートの凝結時間は主にセメントの凝結時間に関係しており、骨材の影響は小さいため、代わりにモルタルの凝結時間を使用して、水中非分散性コンクリート混合物の凝結時間に対するHPMCの影響を調べることができます。モルタルの凝結時間は水の影響を受けるため、HPMCがモルタルの凝結時間に与える影響を評価するには、モルタルの水セメント比とモルタル比を固定する必要があります。
実験によると、HPMCの添加はモルタル混合物に顕著な遅延効果をもたらし、HPMC含有量の増加に伴いモルタルの凝結時間は連続的に延長しました。同じHPMC含有量の場合、水中成形モルタルは空気中で成形したモルタルよりも速く、中型成形の凝結時間はより長くなりました。水中で測定した場合、ブランク供試体と比較して、HPMCを混合したモルタルの凝結時間は初期凝結で6～18時間、終結で6～22時間遅延しました。したがって、HPMCは促進剤と組み合わせて使用する必要があります。
HPMCは、高分子鎖構造を有し、官能基に水酸基を有する高分子ポリマーです。この高分子鎖は、練り混ぜ水分子と水素結合を形成し、練り混ぜ水の粘度を高めます。HPMCの長い分子鎖は互いに引力を発揮し、HPMC分子同士が絡み合ってネットワーク構造を形成し、セメントと練り混ぜ水を包み込みます。HPMCは膜状のネットワーク構造を形成してセメントを包み込むため、モルタル中の水分の揮発を効果的に抑制し、セメントの水和速度を阻害または低下させます。
出血
モルタルのブリーディング現象はコンクリートのブリーディング現象と似ており、深刻な骨材沈下を引き起こし、スラリー上層の水セメント比が増加し、初期段階でスラリー上層が大きく塑性収縮し、ひび割れが発生し、スラリー表層の強度が比較的弱くなります。
添加量が0.5％を超える場合、基本的にブリーディング現象は発生しません。これは、HPMCをモルタルに混合すると、HPMCがフィルム形成およびネットワーク構造を持ち、高分子の長鎖上のヒドロキシル基の吸着により、モルタル内のセメントと混合水が凝集体を形成し、モルタルの安定した構造を確保するためです。HPMCをモルタルに添加すると、多数の独立した小さな気泡が形成されます。これらの気泡はモルタル内に均一に分散し、骨材の堆積を妨げます。HPMCの技術的性能はセメント系材料に大きな影響を与え、ドライパウダーモルタルやポリマーモルタルなどの新しいセメント系複合材料の製造によく使用され、優れた保水性と塑性保持性を備えています。
モルタルの水需要
HPMCの量が少ないと、モルタルの水分需要に大きな影響を与えます。生モルタルの膨張度をほぼ同じに保つ場合、一定期間内にHPMC含有量とモルタルの水分需要は直線関係で変化し、モルタルの水分需要は最初に減少し、その後明らかに増加します。HPMCの量が0.025％未満の場合、量の増加に伴い、同じ膨張度でモルタルの水分需要は減少します。これは、HPMCの量が少ないとモルタルに対して減水効果があり、HPMCには空気連行効果があることを示しています。モルタルには多数の小さな独立した気泡があり、これらの気泡は潤滑剤として作用し、モルタルの流動性を向上させます。投与量が0.025％を超えると、モルタルの水分需要は投与量の増加に伴って増加します。これは、HPMCのネットワーク構造がさらに完全になり、長い分子鎖上のフロック間の隙間が狭まることで、引力と凝集力が生じ、モルタルの流動性が低下するためです。そのため、膨張率がほぼ同じ条件下では、スラリーの水分要求量が増加します。
01.分散抵抗試験：
分散防止性は、分散防止剤の品質を測る重要な技術指標です。HPMCは水溶性高分子化合物であり、水溶性樹脂または水溶性ポリマーとも呼ばれます。混合水の粘度を高めることで混合物の粘稠度を高めます。水に溶解して溶液または分散液を形成する親水性ポリマー材料です。
実験によると、ナフタレン系高効率減水剤の量が増加すると、減水剤の添加により、新しく混合したセメントモルタルの分散抵抗が低下することが示されています。これは、ナフタレン系高効率減水剤が界面活性剤であるためです。減水剤をモルタルに添加すると、減水剤がセメント粒子の表面に配向され、セメント粒子の表面に同じ電荷が与えられます。この電気的反発により、セメント粒子が形成するセメントの凝集構造が解体され、構造に包まれた水が放出され、セメントの一部が失われます。同時に、HPMC含有量が増加するにつれて、新鮮なセメントモルタルの分散抵抗がますます向上していることがわかりました。
02.コンクリートの強度特性：
パイロット基礎プロジェクトでは、HPMC水中非分散性コンクリート混和剤を適用し、設計強度等級はC25でした。基礎試験によると、セメント量は400kg、配合シリカフュームは25kg / m3、HPMCの最適量はセメント量の0.6％、水セメント比は0.42、砂率は40％、ナフタレン系高効率減水剤の出力はセメント量の8％、コンクリート供試体の空気中における28d平均強度は42.6MPa、落下高さ60mmの水中コンクリートの28d平均強度は36.4MPa、水上成形コンクリートと空気成形コンクリートの強度比は84.8％で、効果がより顕著でした。
03. 実験結果:
（1）HPMCの添加はモルタル混合物に明らかな遅延効果をもたらします。HPMC含有量の増加に伴い、モルタルの凝結時間は連続的に延長します。同じHPMC含有量の場合、水中で形成されたモルタルは空気中で形成されたモルタルよりも速く、中型成形では凝結時間が長くなります。この特性は水中コンクリートポンプ圧送に有利です。
（２）ヒドロキシプロピルメチルセルロースを混合した新鮮なセメントモルタルは凝集性が良好で、にじみがほとんどありません。
（３）HPMCの量とモルタルの水の要求量は最初は明らかに減少したが、その後増加した。
（４）減水剤を配合するとモルタルの水需要増加の問題は改善されるが、その使用量を適切に制御する必要があり、そうしないと新しく混合したセメントモルタルの水中分散抵抗が低下することがある。
（5）HPMCを混合したセメントペースト供試体とブランク供試体の構造にはほとんど差がなく、水中と空気中に注入したセメントペースト供試体の構造と密度にもほとんど差がない。水中で28日間成形した供試体はややパリパリとした質感を呈している。その主な理由は、HPMCの添加により、水中注入時のセメントの損失と分散が大幅に減少する一方で、セメント石の緻密性も低下するためである。本プロジェクトでは、水中での非分散効果を確保するという条件下で、HPMCの使用量を最大限に減らす必要がある。
（6）水中非分散性コンクリート混和剤HPMCの添加量を制御することで強度向上に効果がある。パイロットプロジェクトでは、水成形コンクリートと気泡成形コンクリートの強度比は84.8%であり、その効果は比較的顕著であることが示された。
投稿日時: 2023年5月6日