業界の継続的な進歩と技術の向上に伴い、外国製のモルタル吹付機の導入と改良を通じて、我が国の機械吹付および左官技術は近年大きく発展しました。機械吹付モルタルは普通のモルタルと異なり、高い保水性、適切な流動性、および一定の垂れ下がり防止性能が求められます。通常、モルタルにはヒドロキシプロピルメチルセルロースが添加され、その中でセルロースエーテル（HPMC）が最も広く使用されています。モルタルにおけるヒドロキシプロピルメチルセルロースHPMCの主な機能は、増粘・粘稠化、レオロジー調整、優れた保水性です。しかし、HPMCの欠点も無視できません。HPMCには空気連行作用があり、内部欠陥を増加させ、モルタルの機械的性質を著しく低下させます。山東陳邦ファインケミカル株式会社は、HPMCがモルタルの保水率、密度、空気量、機械的性質に及ぼす影響をマクロ的観点から研究し、ヒドロキシプロピルメチルセルロースHPMCがモルタルのL構造に及ぼす影響をミクロ的観点から研究しました。
1. テスト
1.1 原材料
セメント: 市販の P.0 42.5 セメント、28d 曲げ強度および圧縮強度はそれぞれ 6.9 と 48.2 MPa。砂: 承徳細河砂、40 ～ 100 メッシュ。セルロースエーテル: 山東陳邦ファインケミカル株式会社製。ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル、白色粉末、公称粘度 40、100、150、200 Pa-s。水: きれいな水道水。
1.2 試験方法
JGJ / T 105-2011「機械吹付および左官工事規則」によれば、モルタルの稠度は80〜120mm、保水率は90％以上である。本実験では、石灰砂比を1：5に設定し、稠度を（93 + 2）mmに制御し、セルロースエーテルを外部配合し、配合量はセメント質量に基づいていた。モルタルの湿潤密度、空気量、保水性、稠度などの基本特性は、JGJ 70-2009「建築用モルタルの基本特性の試験方法」を参照して試験され、空気量は密度法に従って試験および計算されます。供試体の準備、曲げ強度および圧縮強度試験は、GB / T 17671-1999「セメントモルタル砂の強度試験方法（ISO法）」に従って実施されました。幼虫の直径は水銀ポロシメーターで測定した。水銀ポロシメーターの型式はAUTOPORE 9500で、測定範囲は5.5nm～360μmであった。試験は合計4回実施し、セメントと砂の比率は1:5、HPMCの粘度は100Pa・s、添加量は0、0.1%、0.2%、0.3%（それぞれA、B、C、D）とした。
2. 結果と分析
2.1 HPMCがセメントモルタルの保水率に与える影響
保水性とは、モルタルが水を保持する能力を指します。機械吹付モルタルにセルロースエーテルを添加することで、効果的に水分を保持し、ブリーディング速度を低減し、セメント系材料の完全水和の要件を満たすことができます。HPMCがモルタルの保水性に与える影響。
HPMC含有量の増加に伴い、モルタルの保水率は徐々に増加します。粘度100、150、200Pa・sのヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテルの曲線は基本的に同じです。含有量が0.05％～0.15％の場合、保水率は直線的に増加し、含有量が0.15％の場合、保水率は93％を超えます。; グリッツの量が0.20％を超えると、保水率の増加傾向は平坦になり、HPMCの量が飽和に近づくことを示しています。粘度40Pa・sのHPMCの量が保水率に及ぼす影響曲線はほぼ直線です。量が0.15％を超えると、モルタルの保水率は、同じ粘度の他の3種類のHPMCよりも大幅に低くなります。セルロースエーテルの保水メカニズムは、セルロースエーテル分子上の水酸基とエーテル結合上の酸素原子が水分子と水素結合を形成し、自由水が結合水となることで優れた保水効果を発揮すると一般的に考えられています。また、水分子とセルロースエーテル分子鎖の相互拡散により、水分子がセルロースエーテル高分子鎖の内部に入り込み、強い結合力を発揮することで、セメントスラリーの保水力が向上すると考えられています。優れた保水力により、モルタルは均質で分離しにくく、良好な混合性能が得られるだけでなく、機械の摩耗が軽減され、モルタル吹付機の寿命も延びます。
2.2 ヒドロキシプロピルメチルセルロースHPMCがセメントモルタルの密度と空気量に与える影響
HPMCの量が0～0.20%の場合、モルタルの密度はHPMC量の増加とともに急激に減少し、2050 kg/m3から約1650 kg/m3へと約20%減少します。HPMCの量が0.20%を超えると、密度はさらに減少します。粘度の異なる4種類のHPMCを比較すると、粘度が高いほどモルタルの密度は低くなります。150 Pa.sと200 Pa.sのHPMCを混合したモルタルの密度曲線はほぼ重なり合っており、HPMCの粘度が増加しても密度は低下しないことがわかります。
モルタルの空気量の変化則は、モルタルの密度の変化とは逆の法則です。ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）の含有量が0～0.20%の場合、HPMC含有量の増加に伴い、モルタルの空気量はほぼ直線的に増加します。HPMC含有量が0.20%を超えると、空気量はほとんど変化しません。これは、モルタルの空気連行効果が飽和状態に近づいていることを示しています。粘度が150および200Pa・sのHPMCの空気連行効果は、粘度が40および100Pa・sのHPMCの空気連行効果よりも大きいです。
セルロースエーテルの空気連行効果は、主にその分子構造によって決まります。セルロースエーテルは、親水基（ヒドロキシル、エーテル）と疎水基（メチル、グルコース環）の両方を持ち、界面活性剤です。 、表面活性を持っているため、空気連行効果があります。一方で、導入されたガスはモルタル内でボールベアリングとして機能し、モルタルの作業性能を向上させ、容積を増加させ、出力を増加させることができ、これはメーカーにとって有益です。しかし、他方では、空気連行効果はモルタルの空気含有量と硬化後の多孔度を増加させ、その結果、有害な細孔が増加し、機械的性質が大幅に低下します。 HPMCには一定の空気連行効果がありますが、空気連行剤の代わりになることはできません。また、HPMCと空気連行剤を同時に使用すると、空気連行剤が機能しなくなる可能性があります。
2.3 HPMCがセメントモルタルの機械的性質に及ぼす影響
HPMCの量が0.05％に過ぎない場合、モルタルの曲げ強度は著しく低下し、ヒドロキシプロピルメチルセルロースHPMCを含まないブランクサンプルよりも約25％低く、圧縮強度はブランクサンプルの65％（-80％）にしか達しません。HPMCの量が0.20％を超えると、モルタルの曲げ強度と圧縮強度の低下は明らかではありません。HPMCの粘度はモルタルの機械的性質にほとんど影響を与えません。HPMCは多くの小さな気泡を導入し、モルタルに対する空気連行効果により、モルタルの内部多孔性と有害な細孔が増加し、圧縮強度と曲げ強度が大幅に低下します。モルタル強度が低下するもう1つの理由は、セルロースエーテルの保水効果です。セルロースエーテルは硬化したモルタル内に水分を保持し、水とバインダーの比率が大きいため、テストブロックの強度が低下します。機械建築用モルタルの場合、セルロースエーテルはモルタルの保水率を大幅に高め、作業性を向上させることができますが、使用量が多すぎるとモルタルの機械的性質に重大な影響を与えるため、両者の関係を適切に検討する必要があります。
ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）の含有量が増加するにつれて、モルタルの折り畳み率は全体的に増加傾向を示し、基本的には直線関係にあります。これは、添加されたセルロースエーテルが大量の気泡を発生させ、モルタル内部に欠陥を増加させ、ガイドローズモルタルの圧縮強度が急激に低下する一方で、曲げ強度もある程度低下したためです。しかし、セルロースエーテルはモルタルの柔軟性を向上させるため、曲げ強度に有利であり、低下速度を緩やかにします。総合的に考えると、両者の相乗効果が折り畳み率の増加につながっています。
2.4 HPMCがモルタルのL径に与える影響
ADサンプルの細孔サイズ分布曲線、細孔サイズ分布データ、およびさまざまな統計パラメータから、HPMCがセメントモルタルの細孔構造に大きな影響を与えていることがわかります。
（1）HPMC添加後、セメントモルタルの細孔径は著しく増加した。細孔径分布曲線上では、画像の面積が右に移動し、ピーク値に対応する細孔径が大きくなる。HPMC添加後、セメントモルタルの平均細孔径はブランクサンプルよりも著しく大きくなり、0.3％添加サンプルの平均細孔径はブランクサンプルと比較して2桁増加した。
（2）コンクリート中の気孔を、無害な気孔（≤20nm）、有害性の低い気孔（20-100nm）、有害気孔（100-200nm）、有害気孔が多い（≥200nm）の4種類に分けます。表1から、HPMCを添加した後に無害な気孔または有害性の低い気孔の数が大幅に減少し、有害気孔または有害性の低い気孔の数が増加することがわかります。HPMCを混合しないサンプルの無害な気孔または有害性の低い気孔は約49.4％です。HPMCを追加した後、無害な気孔または有害性の低い気孔が大幅に減少します。0.1％の投与量を例にとると、無害な気孔または有害性の低い気孔は約45％減少します。％では、10umを超える有害孔の数は約9倍に増加しました。
（3）ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）の含有量の増加に伴う細孔径（メジアン）、細孔径（平均）、比細孔容積（比表面積）の変化は、厳密には規則性を示しませんでした。これは、水銀注入試験におけるサンプルの選択、あるいは大きな分散性に関係している可能性があります。しかし、全体としては、HPMCを混合したサンプルの細孔径（メジアン）、細孔径（平均）、比細孔容積はブランクサンプルと比較して増加する傾向があり、比表面積は減少します。
投稿日時: 2023年4月3日