Met de voortdurende vooruitgang van de industrie en de verbetering van technologie, door de introductie en verbetering van buitenlandse mortelspuitmachines, is de mechanische spuit- en pleistertechnologie in mijn land de afgelopen jaren sterk ontwikkeld. Mechanische spuitmortel verschilt van gewone mortel, die een hoge waterretentie, een goede vloeibaarheid en een zekere mate van anti-uitzakking vereist. Meestal wordt hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) aan de mortel toegevoegd, waarvan cellulose-ether (HPMC) de meest gebruikte is. De belangrijkste functies van hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) in mortel zijn: verdikking en viscositeit, aanpassing van de reologie en een uitstekend waterretentievermogen. De tekortkomingen van HPMC mogen echter niet worden genegeerd. HPMC heeft een luchtbelvormend effect, wat leidt tot meer interne defecten en een ernstige vermindering van de mechanische eigenschappen van de mortel. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. onderzocht de invloed van HPMC op de waterretentie, dichtheid, luchtgehalte en mechanische eigenschappen van mortel vanuit macroscopisch perspectief, en bestudeerde de invloed van hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) op de L-structuur van de mortel vanuit microscopisch perspectief. .
1. Test
1.1 Grondstoffen
Cement: commercieel verkrijgbaar P.0 42.5-cement, met een buig- en druksterkte van respectievelijk 6,9 en 48,2 MPa na 28 dagen; zand: fijn rivierzand van Chengde, 40-100 mesh; cellulose-ether: geproduceerd door Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hydroxypropylmethylcellulose-ether, wit poeder, nominale viscositeit 40, 100, 150, 200 Pa-s; water: schoon kraanwater.
1.2 Testmethode
Volgens JGJ/T 105-2011 "Bouwvoorschriften voor mechanisch spuiten en pleisteren" bedraagt de consistentie van de mortel 80-120 mm en is de waterretentie groter dan 90%. In dit experiment werd de kalk-zandverhouding ingesteld op 1:5, werd de consistentie gecontroleerd op (93 + 2) mm en werd de cellulose-ether extern gemengd, waarbij de menghoeveelheid was gebaseerd op de cementmassa. De basiseigenschappen van mortel, zoals natte dichtheid, luchtgehalte, waterretentie en consistentie, worden getest met verwijzing naar JGJ 70-2009 "Testmethoden voor basiseigenschappen van bouwmortel", en het luchtgehalte wordt getest en berekend volgens de dichtheidsmethode. De voorbereiding, buig- en druksterktetests van de proefstukken werden uitgevoerd volgens GB/T 17671-1999 "Methoden voor het testen van de sterkte van cementmortelzand (ISO-methode)". De diameter van de larven werd gemeten met behulp van kwikporosimetrie. Het model van de kwikporosimeter was AUTOPORE 9500 en het meetbereik was 5,5 nm-360 μm. In totaal werden vier tests uitgevoerd. De cement-zandverhouding was 1:5, de viscositeit van HPMC was 100 Pa-s en de dosering was 0, 0,1%, 0,2% en 0,3% (de nummers zijn respectievelijk A, B, C en D).
2. Resultaten en analyse
2.1 Effect van HPMC op de waterretentiesnelheid van cementmortel
Waterretentie verwijst naar het vermogen van mortel om water vast te houden. In machinaal gespoten mortel kan het toevoegen van cellulose-ether effectief water vasthouden, de uitbloedingssnelheid verminderen en voldoen aan de eisen voor volledige hydratatie van cementgebonden materialen. Effect van HPMC op waterretentie van mortel.
Met de toename van het HPMC-gehalte neemt de waterretentiegraad van de mortel geleidelijk toe. De curven van hydroxypropylmethylcellulose-ether met viscositeiten van 100, 150 en 200 Pa.s zijn in principe hetzelfde. Wanneer het gehalte 0,05%-0,15% is, neemt de waterretentiegraad lineair toe en wanneer het gehalte 0,15% is, is de waterretentiegraad groter dan 93%. ; Wanneer de hoeveelheid grits 0,20% overschrijdt, wordt de stijgende trend van de waterretentiegraad vlak, wat aangeeft dat de hoeveelheid HPMC dicht bij verzadiging ligt. De invloedscurve van de hoeveelheid HPMC met een viscositeit van 40 Pa.s op de waterretentiegraad is ongeveer een rechte lijn. Wanneer de hoeveelheid groter is dan 0,15%, is de waterretentiegraad van de mortel aanzienlijk lager dan die van de andere drie soorten HPMC met dezelfde viscositeit. Algemeen wordt aangenomen dat het waterretentiemechanisme van cellulose-ether als volgt verloopt: de hydroxylgroep op het cellulose-ethermolecuul en het zuurstofatoom op de etherbinding verbinden zich met het watermolecuul om een waterstofbrug te vormen, waardoor het vrije water gebonden water wordt, wat een gunstig effect op de waterretentie heeft. Ook wordt aangenomen dat de interdiffusie tussen watermoleculen en cellulose-ethermolecuulketens ervoor zorgt dat watermoleculen de macromoleculaire ketens van cellulose-ether kunnen binnendringen en onderhevig zijn aan sterke bindingskrachten, wat de waterretentie van cementspecie verbetert. Uitstekende waterretentie zorgt ervoor dat de mortel homogeen blijft, niet gemakkelijk segregeert en goede mengprestaties levert, terwijl mechanische slijtage wordt verminderd en de levensduur van de mortelspuitmachine wordt verlengd.
2.2 Het effect van hydroxypropylmethylcellulose HPMC op de dichtheid en het luchtgehalte van cementmortel
Wanneer de hoeveelheid HPMC 0-0,20% bedraagt, neemt de dichtheid van de mortel sterk af naarmate de hoeveelheid HPMC toeneemt, van 2050 kg/m³ tot ongeveer 1650 kg/m³, wat ongeveer 20% lager is. Wanneer de hoeveelheid HPMC 0,20% overschrijdt, neemt de dichtheid af. Vergelijking van de 4 soorten HPMC met verschillende viscositeiten: hoe hoger de viscositeit, hoe lager de dichtheid van de mortel. De dichtheidscurven van de mortels met gemengde viscositeiten van 150 en 200 Pa.s HPMC overlappen elkaar grotendeels, wat aangeeft dat naarmate de viscositeit van HPMC blijft toenemen, de dichtheid niet langer afneemt.
De veranderingswet van het luchtgehalte in mortel is tegengesteld aan de verandering van de dichtheid van mortel. Wanneer het gehalte hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) 0-0,20% bedraagt, neemt het luchtgehalte in mortel vrijwel lineair toe met een toename van het HPMC-gehalte; het HPMC-gehalte overschrijdt de 0,20%. Na 0,20% verandert het luchtgehalte nauwelijks, wat aangeeft dat het luchtbelvormende effect van de mortel dicht bij verzadiging ligt. Het luchtbelvormende effect van HPMC met een viscositeit van 150 en 200 Pa.s is groter dan dat van HPMC met een viscositeit van 40 en 100 Pa.s.
Het luchtbelvormende effect van cellulose-ether wordt voornamelijk bepaald door de moleculaire structuur. Cellulose-ether heeft zowel hydrofiele groepen (hydroxyl, ether) als hydrofobe groepen (methyl, glucosering) en is een oppervlakteactieve stof. , heeft oppervlakteactiviteit en heeft dus een luchtbelvormend effect. Enerzijds kan het ingebrachte gas als een kogellager in de mortel werken, de werkprestaties van de mortel verbeteren, het volume vergroten en de output verhogen, wat gunstig is voor de fabrikant. Maar anderzijds verhoogt het luchtbelvormende effect het luchtgehalte van de mortel en de porositeit na uitharding, wat resulteert in de toename van schadelijke poriën en sterk verminderde mechanische eigenschappen. Hoewel HPMC een zeker luchtbelvormend effect heeft, kan het het luchtbelvormende middel niet vervangen. Bovendien kan het luchtbelvormende middel falen wanneer HPMC en het luchtbelvormende middel tegelijkertijd worden gebruikt.
2.3 Het effect van HPMC op de mechanische eigenschappen van cementmortel
Wanneer de hoeveelheid HPMC slechts 0,05% is, neemt de buigsterkte van de mortel aanzienlijk af, wat ongeveer 25% lager is dan die van het blanco monster zonder hydroxypropylmethylcellulose HPMC, en de druksterkte kan slechts 65% van het blanco monster -80% bereiken. Wanneer de hoeveelheid HPMC 0,20% overschrijdt, is de afname van de buigsterkte en druksterkte van de mortel niet duidelijk. De viscositeit van HPMC heeft weinig effect op de mechanische eigenschappen van de mortel. HPMC introduceert veel kleine luchtbelletjes en het luchtbelvormende effect op de mortel verhoogt de interne porositeit en schadelijke poriën van de mortel, wat resulteert in een aanzienlijke afname van de druksterkte en buigsterkte. Een andere reden voor de afname van de mortelsterkte is het waterretentie-effect van cellulose-ether, dat water in de uitgeharde mortel houdt, en de grote water-bindmiddelverhouding leidt tot een afname van de sterkte van het testblok. Voor mortels voor mechanische constructies geldt dat cellulose-ether de waterretentiegraad van mortel aanzienlijk kan verhogen en de verwerkbaarheid ervan kan verbeteren. Een te hoge dosering heeft echter ernstige gevolgen voor de mechanische eigenschappen van de mortel. De relatie tussen beide moet daarom verstandig worden afgewogen.
Met de toename van het gehalte aan hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) vertoonde de vouwverhouding van de mortel een algemene stijgende trend, die in principe een lineair verband vertoonde. Dit komt doordat de toegevoegde cellulose-ether een groot aantal luchtbellen introduceert, wat leidt tot meer defecten in de mortel. De druksterkte van de geleiderozetmortel neemt sterk af, hoewel de buigsterkte ook enigszins afneemt. De cellulose-ether kan echter de flexibiliteit van de mortel verbeteren. Dit komt de buigsterkte ten goede, waardoor de afnamesnelheid afneemt. Alles bij elkaar genomen leidt het gecombineerde effect van beide tot een toename van de vouwverhouding.
2.4 Het effect van HPMC op de L-diameter van de mortel
Uit de curve van de poriegrootteverdeling, gegevens over de poriegrootteverdeling en verschillende statistische parameters van AD-monsters blijkt dat HPMC een grote invloed heeft op de poriestructuur van cementmortel:
(1) Na toevoeging van HPMC neemt de poriegrootte van de cementmortel aanzienlijk toe. Op de curve van de poriegrootteverdeling beweegt het gebied van de afbeelding naar rechts en wordt de poriewaarde die overeenkomt met de piekwaarde groter. Na toevoeging van HPMC is de mediane poriediameter van de cementmortel aanzienlijk groter dan die van het blanco monster, en de mediane poriediameter van het monster met een dosering van 0,3% is met twee ordegroottes toegenomen ten opzichte van het blanco monster.
(2) Verdeel de poriën in beton in vier typen, namelijk onschadelijke poriën (≤20 nm), minder schadelijke poriën (20-100 nm), schadelijke poriën (100-200 nm) en veel schadelijke poriën (≥200 nm). Uit Tabel 1 blijkt dat het aantal onschadelijke gaten of minder schadelijke gaten aanzienlijk wordt verminderd na het toevoegen van HPMC, en het aantal schadelijke gaten of meer schadelijke gaten wordt verhoogd. De onschadelijke poriën of minder schadelijke poriën van de monsters die niet met HPMC zijn gemengd, bedragen ongeveer 49,4%. Na het toevoegen van HPMC worden de onschadelijke poriën of minder schadelijke poriën aanzienlijk verminderd. Als we de dosering van 0,1% als voorbeeld nemen, worden de onschadelijke poriën of minder schadelijke poriën met ongeveer 45% verminderd. %, het aantal schadelijke gaten groter dan 10 μm nam met ongeveer 9 keer toe.
(3) De mediane poriediameter, gemiddelde poriediameter, specifiek porievolume en specifiek oppervlak volgen geen strikte veranderingsregel bij toename van het hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), wat mogelijk verband houdt met de monsterselectie in de kwikinjectietest en de grote dispersie. Over het algemeen nemen de mediane poriediameter, gemiddelde poriediameter en specifiek porievolume van het met HPMC gemengde monster echter toe in vergelijking met het blanco monster, terwijl het specifieke oppervlak afneemt.
Plaatsingstijd: 3 april 2023