Dzięki ciągłemu postępowi przemysłu i udoskonalaniu technologii, poprzez wprowadzenie i udoskonalenie zagranicznych maszyn do natryskiwania zaprawy, technologia mechanicznego natryskiwania i tynkowania została w ostatnich latach znacznie rozwinięta w moim kraju. Mechaniczna zaprawa natryskowa różni się od zwykłej zaprawy, która wymaga wysokiej retencji wody, odpowiedniej płynności i pewnych właściwości przeciwzaciekowych. Zazwyczaj do zaprawy dodaje się hydroksypropylometylocelulozę, z których eter celulozy (HPMC) jest najszerzej stosowany. Główne funkcje hydroksypropylometylocelulozy HPMC w zaprawie to: zagęszczanie i zwiększanie lepkości, dostosowywanie reologii i doskonała zdolność retencji wody. Jednak niedociągnięć HPMC nie można ignorować. HPMC ma działanie napowietrzające, co spowoduje więcej wewnętrznych defektów i poważnie obniży właściwości mechaniczne zaprawy. Firma Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. zbadała wpływ HPMC na szybkość retencji wody, gęstość, zawartość powietrza i właściwości mechaniczne zaprawy w aspekcie makroskopowym, a także zbadała wpływ hydroksypropylometylocelulozy HPMC na strukturę L zaprawy w aspekcie mikroskopowym.
1. Test
1.1 Surowce
Cement: dostępny w handlu cement P.0 42,5, którego wytrzymałość na zginanie i ściskanie w próbie 28d wynosi odpowiednio 6,9 i 48,2 MPa; piasek: drobny piasek rzeczny Chengde, o oczkach 40–100; eter celulozy: produkowany przez Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Eter hydroksypropylometylocelulozy, biały proszek, lepkość nominalna 40, 100, 150, 200 Pa-s; woda: czysta woda z kranu.
1.2 Metoda badania
Zgodnie z JGJ/T 105-2011 „Przepisy budowlane dotyczące mechanicznego natryskiwania i tynkowania”, konsystencja zaprawy wynosi 80-120 mm, a wskaźnik retencji wody jest większy niż 90%. W tym eksperymencie stosunek wapna do piasku ustawiono na 1:5, konsystencję kontrolowano na poziomie (93+2) mm, a eter celulozy mieszano zewnętrznie, a ilość mieszanki opierała się na masie cementu. Podstawowe właściwości zaprawy, takie jak gęstość mokra, zawartość powietrza, retencja wody i konsystencja, są badane w odniesieniu do JGJ 70-2009 „Metody testowania podstawowych właściwości zaprawy budowlanej”, a zawartość powietrza jest badana i obliczana zgodnie z metodą gęstości. Przygotowanie, testy wytrzymałości na zginanie i ściskanie próbek przeprowadzono zgodnie z GB/T 17671-1999 „Metody testowania wytrzymałości piasku do zaprawy cementowej (metoda ISO)”. Średnicę larw mierzono metodą porozymetrii rtęciowej. Model porozymetru rtęciowego to AUTOPORE 9500, a zakres pomiarowy wynosił 5,5 nm–360 μm. Przeprowadzono łącznie 4 serie testów. Stosunek cementu do piasku wynosił 1:5, lepkość HPMC wynosiła 100 Pa-s, a dozowanie 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (odpowiednio numery A, B, C, D).
2. Wyniki i analiza
2.1 Wpływ HPMC na szybkość retencji wody zaprawy cementowej
Retencja wody odnosi się do zdolności zaprawy do zatrzymywania wody. W zaprawie natryskiwanej maszynowo dodanie eteru celulozowego może skutecznie zatrzymywać wodę, zmniejszać szybkość krwawienia i spełniać wymagania pełnej hydratacji materiałów na bazie cementu. Wpływ HPMC na retencję wody w zaprawie.
Wraz ze wzrostem zawartości HPMC, wskaźnik retencji wody w zaprawie stopniowo wzrasta. Krzywe eteru hydroksypropylometylocelulozy o lepkościach 100, 150 i 200 Pa.s są zasadniczo takie same. Gdy zawartość wynosi 0,05%-0,15%, wskaźnik retencji wody wzrasta liniowo, a gdy zawartość wynosi 0,15%, wskaźnik retencji wody jest większy niż 93%. ; Gdy ilość grysu przekracza 0,20%, rosnący trend wskaźnika retencji wody staje się płaski, co wskazuje, że ilość HPMC jest bliska nasycenia. Krzywa wpływu ilości HPMC o lepkości 40 Pa.s na wskaźnik retencji wody jest w przybliżeniu linią prostą. Gdy ilość jest większa niż 0,15%, wskaźnik retencji wody w zaprawie jest znacznie niższy niż w przypadku trzech pozostałych rodzajów HPMC o tej samej lepkości. Powszechnie uważa się, że mechanizm retencji wody eteru celulozy jest następujący: grupa hydroksylowa na cząsteczce eteru celulozy i atom tlenu na wiązaniu eterowym połączą się z cząsteczką wody, tworząc wiązanie wodorowe, tak że wolna woda stanie się wodą związaną, odgrywając w ten sposób dobrą rolę w retencji wody; Uważa się również, że interdyfuzja między cząsteczkami wody i łańcuchami cząsteczkowymi eteru celulozy umożliwia cząsteczkom wody wnikanie do wnętrza łańcuchów makrocząsteczkowych eteru celulozy i podleganie silnym siłom wiążącym, poprawiając w ten sposób retencję wody w zawiesinie cementowej. Doskonała retencja wody może utrzymać zaprawę jednorodną, niełatwą do rozdzielenia i uzyskać dobrą wydajność mieszania, jednocześnie zmniejszając zużycie mechaniczne i wydłużając żywotność maszyny do rozpylania zaprawy.
2.2 Wpływ hydroksypropylometylocelulozy HPMC na gęstość i zawartość powietrza w zaprawie cementowej
Gdy ilość HPMC wynosi 0-0,20%, gęstość zaprawy gwałtownie spada wraz ze wzrostem ilości HPMC, od 2050 kg/m3 do około 1650 kg/m3, co jest o około 20% mniej; gdy ilość HPMC przekracza 0,20%, gęstość spada. w spokoju. Porównując 4 rodzaje HPMC o różnych lepkościach, im wyższa lepkość, tym niższa gęstość zaprawy; krzywe gęstości zapraw o mieszanych lepkościach 150 i 200 Pa.s HPMC zasadniczo się pokrywają, co wskazuje, że wraz ze wzrostem lepkości HPMC, gęstość już nie maleje.
Prawo zmiany zawartości powietrza w zaprawie jest przeciwne do zmiany gęstości zaprawy. Gdy zawartość hydroksypropylometylocelulozy HPMC wynosi 0-0,20%, wraz ze wzrostem zawartości HPMC, zawartość powietrza w zaprawie wzrasta niemal liniowo; zawartość HPMC przekracza Po 0,20%, zawartość powietrza prawie się nie zmienia, co wskazuje, że efekt napowietrzania zaprawy jest bliski nasycenia. Efekt napowietrzania HPMC o lepkości 150 i 200 Pa.s jest większy niż HPMC o lepkości 40 i 100 Pa.s.
Efekt napowietrzania eteru celulozy jest głównie determinowany przez jego strukturę cząsteczkową. Eter celulozy ma zarówno grupy hydrofilowe (hydroksylowe, eterowe), jak i hydrofobowe (metylowe, pierścień glukozy) i jest surfaktantem. , ma aktywność powierzchniową, a zatem ma efekt napowietrzania. Z jednej strony wprowadzony gaz może działać jak łożysko kulkowe w zaprawie, poprawiać wydajność roboczą zaprawy, zwiększać objętość i zwiększać wydajność, co jest korzystne dla producenta. Ale z drugiej strony efekt napowietrzania zwiększa zawartość powietrza w zaprawie i porowatość po stwardnieniu, co powoduje zwiększenie szkodliwych porów i znaczne zmniejszenie właściwości mechanicznych. Chociaż HPMC ma pewien efekt napowietrzania, nie może zastąpić środka napowietrzającego. Ponadto, gdy HPMC i środek napowietrzający są stosowane w tym samym czasie, środek napowietrzający może zawieść.
2.3 Wpływ HPMC na właściwości mechaniczne zaprawy cementowej
Gdy ilość HPMC wynosi tylko 0,05%, wytrzymałość na zginanie zaprawy znacznie spada, co jest o około 25% niższe niż w przypadku próbki ślepej bez hydroksypropylometylocelulozy HPMC, a wytrzymałość na ściskanie może osiągnąć tylko 65% próbki ślepej -80%. Gdy ilość HPMC przekracza 0,20%, spadek wytrzymałości na zginanie i ściskanie zaprawy nie jest oczywisty. Lepkość HPMC ma niewielki wpływ na właściwości mechaniczne zaprawy. HPMC wprowadza wiele małych pęcherzyków powietrza, a efekt napowietrzania zaprawy zwiększa wewnętrzną porowatość i szkodliwe pory zaprawy, co powoduje znaczny spadek wytrzymałości na ściskanie i zginanie. Innym powodem spadku wytrzymałości zaprawy jest efekt zatrzymywania wody przez eter celulozy, który zatrzymuje wodę w utwardzonej zaprawie, a duży stosunek wody do spoiwa prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości bloku testowego. W przypadku zapraw do budowy mechanicznej, chociaż eter celulozy może znacznie zwiększyć wskaźnik retencji wody w zaprawie i poprawić jej urabialność, to jeśli dawka jest zbyt duża, może poważnie wpłynąć na właściwości mechaniczne zaprawy, dlatego należy rozsądnie rozważyć związek pomiędzy tymi dwoma czynnikami.
Wraz ze wzrostem zawartości hydroksypropylometylocelulozy HPMC, współczynnik składania zaprawy wykazał ogólną tendencję wzrostową, która była zasadniczo liniową zależnością. Dzieje się tak, ponieważ dodany eter celulozy wprowadza dużą liczbę pęcherzyków powietrza, co powoduje więcej defektów wewnątrz zaprawy, a wytrzymałość na ściskanie zaprawy różanej gwałtownie spada, chociaż wytrzymałość na zginanie również spada do pewnego stopnia; ale eter celulozy może poprawić elastyczność zaprawy, jest korzystny dla wytrzymałości na zginanie, co powoduje spowolnienie tempa spadku. Biorąc pod uwagę kompleksowo, połączony efekt obu prowadzi do wzrostu współczynnika składania.
2.4 Wpływ HPMC na średnicę L zaprawy
Z krzywej rozkładu wielkości porów, danych dotyczących rozkładu wielkości porów i różnych parametrów statystycznych próbek AD wynika, że HPMC ma duży wpływ na strukturę porów zaprawy cementowej:
(1) Po dodaniu HPMC, wielkość porów zaprawy cementowej znacznie wzrasta. Na krzywej rozkładu wielkości porów obszar obrazu przesuwa się w prawo, a wartość porów odpowiadająca wartości szczytowej staje się większa. Po dodaniu HPMC, mediana średnicy porów zaprawy cementowej jest znacznie większa niż w próbce ślepej, a mediana średnicy porów próbki z dawką 0,3% zwiększa się o 2 rzędy wielkości w porównaniu z próbką ślepą.
(2) Podziel pory w betonie na cztery typy, mianowicie pory nieszkodliwe (≤20 nm), pory mniej szkodliwe (20-100 nm), pory szkodliwe (100-200 nm) i wiele porów szkodliwych (≥200 nm). Z tabeli 1 wynika, że liczba otworów nieszkodliwych lub mniej szkodliwych znacznie się zmniejsza po dodaniu HPMC, a liczba otworów szkodliwych lub bardziej szkodliwych wzrasta. Liczba porów nieszkodliwych lub mniej szkodliwych próbek niezmieszanych z HPMC wynosi około 49,4%. Po dodaniu HPMC liczba porów nieszkodliwych lub mniej szkodliwych znacznie się zmniejsza. Przyjmując na przykład dawkę 0,1%, liczba porów nieszkodliwych lub mniej szkodliwych zmniejsza się o około 45%. %, liczba otworów szkodliwych większych niż 10um wzrosła około 9-krotnie.
(3) Mediana średnicy porów, średnia średnica porów, objętość właściwa porów i powierzchnia właściwa nie podlegają bardzo ścisłej zasadzie zmiany wraz ze wzrostem zawartości hydroksypropylometylocelulozy HPMC, co może być związane z wyborem próbki w teście wstrzykiwania rtęci. związane z dużą dyspersją. Jednak ogólnie rzecz biorąc, mediana średnicy porów, średnia średnica porów i objętość właściwa porów próbki zmieszanej z HPMC mają tendencję do wzrostu w porównaniu z próbką ślepą, podczas gdy powierzchnia właściwa maleje.
Czas publikacji: 03-kwi-2023