ผลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC ต่อคุณสมบัติของปูนพ่นเครื่องจักร

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมและการพัฒนาเทคโนโลยี ผ่านการแนะนำและการปรับปรุงเครื่องพ่นปูนฉาบต่างประเทศ เทคโนโลยีการพ่นและฉาบปูนเชิงกลได้รับการพัฒนาอย่างมากในประเทศของฉันในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปูนฉาบแบบพ่นเชิงกลแตกต่างจากปูนฉาบทั่วไป ซึ่งต้องมีประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำสูง ความลื่นไหลที่เหมาะสม และประสิทธิภาพป้องกันการหย่อนคล้อยบางประการ โดยปกติ ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสจะถูกเติมลงในปูน ซึ่งเซลลูโลสอีเธอร์ (HPMC) เป็นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด หน้าที่หลักของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC ในปูนฉาบ ได้แก่ การทำให้ข้นและหนืด ปรับรีโอโลยี และความสามารถในการกักเก็บน้ำที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถละเลยข้อบกพร่องของ HPMC ได้ HPMC มีผลในการกักเก็บอากาศ ซึ่งจะทำให้เกิดข้อบกพร่องภายในมากขึ้นและลดคุณสมบัติเชิงกลของปูนฉาบอย่างจริงจัง บริษัท Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. ศึกษาอิทธิพลของ HPMC ต่ออัตราการกักเก็บน้ำ ความหนาแน่น ปริมาณอากาศ และคุณสมบัติเชิงกลของปูนจากมุมมองมหภาค และศึกษาอิทธิพลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC ต่อโครงสร้าง L ของปูนจากมุมมองจุลภาค

1. ทดสอบ

1.1 วัตถุดิบ

ซีเมนต์: ซีเมนต์ P.0 42.5 ที่มีจำหน่ายในท้องตลาด มีความแข็งแรงในการดัดและอัด 28 วันเท่ากับ 6.9 และ 48.2 MPa ตามลำดับ ทราย: ทรายแม่น้ำละเอียดเฉิงเต๋อ ขนาดตาข่าย 40-100 เมช เซลลูโลสอีเธอร์: ผลิตโดย Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ ผงสีขาว ความหนืดที่กำหนด 40, 100, 150, 200 Pa-s น้ำ: น้ำประปาสะอาด

1.2 วิธีการทดสอบ

ตาม JGJ/T 105-2011 “ระเบียบการก่อสร้างสำหรับการพ่นและฉาบปูนด้วยเครื่องจักร” ความสม่ำเสมอของปูนคือ 80-120 มม. และอัตราการกักเก็บน้ำมากกว่า 90% ในการทดลองนี้ อัตราส่วนปูนขาวต่อทรายถูกกำหนดไว้ที่ 1:5 ความสม่ำเสมอถูกควบคุมที่ (93+2) มม. และเซลลูโลสอีเธอร์ถูกผสมภายนอก และปริมาณการผสมจะขึ้นอยู่กับมวลซีเมนต์ คุณสมบัติพื้นฐานของปูน เช่น ความหนาแน่นเมื่อเปียก ปริมาณอากาศ การกักเก็บน้ำ และความสม่ำเสมอ ได้รับการทดสอบโดยอ้างอิงจาก JGJ 70-2009 “วิธีทดสอบคุณสมบัติพื้นฐานของปูนสำหรับก่อสร้าง” และปริมาณอากาศได้รับการทดสอบและคำนวณตามวิธีความหนาแน่น การทดสอบการเตรียม ความแข็งแรงในการดัด และแรงอัดของชิ้นงานดำเนินการตาม GB/T 17671-1999 “วิธีทดสอบความแข็งแรงของทรายปูนซีเมนต์ (วิธี ISO)” วัดเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวอ่อนด้วยเครื่องวัดรูพรุนด้วยปรอท แบบจำลองของเครื่องวัดรูพรุนด้วยปรอทคือ AUTOPORE 9500 และช่วงการวัดคือ 5.5 นาโนเมตร-360 ไมโครเมตร ดำเนินการทดสอบทั้งหมด 4 ชุด อัตราส่วนซีเมนต์-ทรายคือ 1:5 ความหนืดของ HPMC คือ 100 Pa-s และปริมาณ 0, 0.1%, 0.2%, 0.3% (ตัวเลขคือ A, B, C, D ตามลำดับ)

2. ผลการวิจัยและการวิเคราะห์

2.1 ผลของ HPMC ต่ออัตราการกักเก็บน้ำของปูนซีเมนต์

การกักเก็บน้ำหมายถึงความสามารถของปูนในการกักเก็บน้ำ ในปูนที่ฉีดพ่นด้วยเครื่องจักร การเติมเซลลูโลสอีเธอร์สามารถกักเก็บน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดอัตราการไหลออก และตอบสนองความต้องการในการเติมความชื้นให้กับวัสดุที่ใช้ปูนซีเมนต์อย่างเต็มที่ ผลของ HPMC ต่อการกักเก็บน้ำของปูน

เมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น อัตราการกักเก็บน้ำของปูนจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น กราฟของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีความหนืด 100, 150 และ 200 Pa.s มีค่าใกล้เคียงกัน เมื่อมีปริมาณ 0.05%-0.15% อัตราการกักเก็บน้ำจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง และเมื่อมีปริมาณ 0.15% อัตราการกักเก็บน้ำจะมากกว่า 93% เมื่อปริมาณกรวดเกิน 0.20% แนวโน้มการเพิ่มขึ้นของอัตราการกักเก็บน้ำจะแบนราบ แสดงว่าปริมาณของ HPMC ใกล้ถึงจุดอิ่มตัว กราฟอิทธิพลของปริมาณ HPMC ที่มีความหนืด 40 Pa.s ต่ออัตราการกักเก็บน้ำจะมีลักษณะเป็นเส้นตรงโดยประมาณ เมื่อปริมาณมากกว่า 0.15% อัตราการกักเก็บน้ำของปูนจะต่ำกว่า HPMC ทั้งสามชนิดที่มีความหนืดเท่ากันอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปเชื่อกันว่ากลไกการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์คือ กลุ่มไฮดรอกซิลบนโมเลกุลเซลลูโลสอีเธอร์และอะตอมออกซิเจนบนพันธะอีเธอร์จะจับกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน ทำให้น้ำอิสระกลายเป็นน้ำที่ผูกมัด จึงมีผลในการกักเก็บน้ำได้ดี นอกจากนี้ ยังเชื่อกันว่าการแพร่กระจายระหว่างโมเลกุลของน้ำและโซ่โมเลกุลเซลลูโลสอีเธอร์ทำให้โมเลกุลของน้ำสามารถเข้าไปในโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเธอร์ได้ และอยู่ภายใต้แรงยึดเกาะที่แข็งแกร่ง จึงช่วยปรับปรุงการกักเก็บน้ำของสารละลายซีเมนต์ การกักเก็บน้ำที่ยอดเยี่ยมสามารถทำให้ปูนเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่แยกตัวง่าย และให้ประสิทธิภาพการผสมที่ดี ในขณะเดียวกันก็ลดการสึกหรอทางกลและยืดอายุการใช้งานของเครื่องพ่นปูน

2.2 ผลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC ต่อความหนาแน่นและปริมาณอากาศในปูนซีเมนต์

เมื่อปริมาณ HPMC อยู่ที่ 0-0.20% ความหนาแน่นของปูนจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น จาก 2050 กก./ม.3 เป็นประมาณ 1650 กก./ม.3 ซึ่งลดลงประมาณ 20% เมื่อปริมาณ HPMC เกิน 0.20% ความหนาแน่นจะลดลง เมื่อเปรียบเทียบ HPMC ทั้ง 4 ชนิดที่มีความหนืดต่างกัน พบว่ายิ่งความหนืดสูง ความหนาแน่นของปูนก็จะยิ่งลดลง กราฟความหนาแน่นของปูนที่มีความหนืดผสมกันที่ 150 และ 200 Pa.s จะทับซ้อนกัน แสดงให้เห็นว่าเมื่อความหนืดของ HPMC เพิ่มขึ้น ความหนาแน่นจะไม่ลดลงอีกต่อไป

กฎการเปลี่ยนแปลงของปริมาณอากาศในปูนจะตรงข้ามกับการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของปูน เมื่อปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC อยู่ที่ 0-0.20% เมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น ปริมาณอากาศในปูนจะเพิ่มขึ้นเกือบเป็นเส้นตรง เมื่อปริมาณ HPMC เกิน 0.20% ปริมาณอากาศแทบจะไม่เปลี่ยนแปลง แสดงให้เห็นว่าผลการกักเก็บอากาศของปูนใกล้ถึงจุดอิ่มตัว ผลการกักเก็บอากาศของ HPMC ที่มีความหนืด 150 และ 200 Pa.s จะมากกว่าของ HPMC ที่มีความหนืด 40 และ 100 Pa.s

ผลของการดูดซึมอากาศของเซลลูโลสอีเธอร์นั้นถูกกำหนดโดยโครงสร้างโมเลกุลเป็นหลัก เซลลูโลสอีเธอร์มีทั้งกลุ่มที่ชอบน้ำ (ไฮดรอกซิลอีเธอร์) และกลุ่มไม่ชอบน้ำ (เมทิลวงแหวนกลูโคส) และเป็นสารลดแรงตึงผิว มีกิจกรรมพื้นผิว จึงมีผลการดูดซึมอากาศ ในแง่หนึ่ง ก๊าซที่นำเข้ามาสามารถทำหน้าที่เป็นลูกปืนในปูน ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของปูน เพิ่มปริมาตร และเพิ่มผลผลิต ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อผู้ผลิต แต่ในทางกลับกัน ผลของการดูดซึมอากาศจะเพิ่มปริมาณอากาศในปูนและความพรุนหลังจากการแข็งตัว ส่งผลให้รูพรุนที่เป็นอันตรายเพิ่มขึ้นและลดคุณสมบัติเชิงกลอย่างมาก แม้ว่า HPMC จะมีผลการดูดซึมอากาศในระดับหนึ่ง แต่ก็ไม่สามารถแทนที่ตัวแทนการดูดซึมอากาศได้ นอกจากนี้ เมื่อใช้ HPMC และตัวแทนการดูดซึมอากาศในเวลาเดียวกัน ตัวแทนการดูดซึมอากาศอาจล้มเหลว

2.3 ผลของ HPMC ต่อคุณสมบัติเชิงกลของปูนซีเมนต์

เมื่อปริมาณของ HPMC อยู่ที่ 0.05% เท่านั้น ความแข็งแรงในการดัดของปูนจะลดลงอย่างมาก ซึ่งต่ำกว่าของตัวอย่างเปล่าที่ไม่มี HPMC ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสประมาณ 25% และความแข็งแรงในการอัดสามารถไปถึง 65% ของตัวอย่างเปล่า -80% เท่านั้น เมื่อปริมาณของ HPMC เกิน 0.20% การลดลงของความแข็งแรงในการดัดและความแข็งแรงในการอัดของปูนจะไม่ชัดเจน ความหนืดของ HPMC มีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติเชิงกลของปูน HPMC ทำให้เกิดฟองอากาศขนาดเล็กจำนวนมาก และผลของการกักเก็บอากาศในปูนจะเพิ่มรูพรุนภายในและรูพรุนที่เป็นอันตรายของปูน ส่งผลให้ความแข็งแรงในการอัดและความแข็งแรงในการดัดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ อีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ความแข็งแรงของปูนลดลงคือผลการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์ซึ่งกักเก็บน้ำไว้ในปูนที่แข็งตัว และอัตราส่วนน้ำต่อสารยึดเกาะที่มากทำให้ความแข็งแรงของบล็อกทดสอบลดลง สำหรับปูนก่อโครงสร้างเชิงกล แม้ว่าเซลลูโลสอีเธอร์จะสามารถเพิ่มอัตราการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมากและปรับปรุงการทำงานได้ แต่หากใช้ปริมาณมากเกินไป ก็จะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อคุณสมบัติเชิงกลของปูน ดังนั้น ควรพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองอย่างอย่างเหมาะสม

เมื่อปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC เพิ่มขึ้น อัตราส่วนการพับของปูนก็มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นโดยรวม ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นความสัมพันธ์เชิงเส้น เนื่องจากเซลลูโลสอีเธอร์ที่เพิ่มเข้ามาจะทำให้เกิดฟองอากาศจำนวนมาก ซึ่งทำให้เกิดข้อบกพร่องมากขึ้นภายในปูน และความแข็งแรงในการบีบอัดของปูนนำทางก็ลดลงอย่างรวดเร็ว แม้ว่าความแข็งแรงในการดัดจะลดลงในระดับหนึ่งก็ตาม แต่เซลลูโลสอีเธอร์สามารถปรับปรุงความยืดหยุ่นของปูนได้ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อความแข็งแรงในการดัด ซึ่งทำให้อัตราการลดลงช้าลง เมื่อพิจารณาโดยรวมแล้ว ผลรวมของทั้งสองอย่างทำให้อัตราส่วนการพับเพิ่มขึ้น

2.4 ผลของ HPMC ต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง L ของปูน

จากกราฟการกระจายขนาดรูพรุน ข้อมูลการกระจายขนาดรูพรุน และพารามิเตอร์ทางสถิติต่างๆ ของตัวอย่าง AD จะเห็นได้ว่า HPMC มีอิทธิพลอย่างมากต่อโครงสร้างรูพรุนของปูนซีเมนต์:

(1) หลังจากเติม HPMC ขนาดรูพรุนของปูนซีเมนต์จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ บนเส้นโค้งการกระจายขนาดรูพรุน พื้นที่ของภาพจะเลื่อนไปทางขวา และค่ารูพรุนที่สอดคล้องกับค่าพีคจะใหญ่ขึ้น หลังจากเติม HPMC เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ยของปูนซีเมนต์จะใหญ่กว่าของตัวอย่างเปล่าอย่างมีนัยสำคัญ และเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ยของตัวอย่างที่มีปริมาณ 0.3% จะเพิ่มขึ้น 2 เท่าเมื่อเทียบกับตัวอย่างเปล่า

(2) แบ่งรูพรุนในคอนกรีตออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่ รูพรุนที่ไม่เป็นอันตราย (≤20 นาโนเมตร) รูพรุนที่ไม่เป็นอันตราย (20-100 นาโนเมตร) รูพรุนที่เป็นอันตราย (100-200 นาโนเมตร) และรูพรุนที่เป็นอันตรายจำนวนมาก (≥200 นาโนเมตร) จากตารางที่ 1 จะเห็นได้ว่าจำนวนรูพรุนที่ไม่เป็นอันตรายหรือรูพรุนที่เป็นอันตรายน้อยกว่าลดลงอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการเติม HPMC และจำนวนรูพรุนที่เป็นอันตรายหรือรูพรุนที่เป็นอันตรายมากขึ้นก็เพิ่มขึ้น รูพรุนที่ไม่เป็นอันตรายหรือรูพรุนที่เป็นอันตรายน้อยกว่าของตัวอย่างที่ไม่ได้ผสมกับ HPMC อยู่ที่ประมาณ 49.4% หลังจากเติม HPMC แล้ว รูพรุนที่ไม่เป็นอันตรายหรือรูพรุนที่เป็นอันตรายน้อยกว่าจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อใช้ปริมาณ 0.1% เป็นตัวอย่าง รูพรุนที่ไม่เป็นอันตรายหรือรูพรุนที่เป็นอันตรายน้อยกว่าจะลดลงประมาณ 45% % จำนวนรูพรุนที่มีขนาดใหญ่กว่า 10um เพิ่มขึ้นประมาณ 9 เท่า

(3) เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย ปริมาตรรูพรุนจำเพาะ และพื้นที่ผิวจำเพาะไม่ปฏิบัติตามกฎการเปลี่ยนแปลงที่เข้มงวดมากเมื่อปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC เพิ่มขึ้น ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการเลือกตัวอย่างในการทดสอบการฉีดปรอท เกี่ยวข้องกับการกระจายขนาดใหญ่ แต่โดยรวมแล้ว เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย และปริมาตรรูพรุนจำเพาะของตัวอย่างที่ผสมกับ HPMC มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับตัวอย่างเปล่า ในขณะที่พื้นที่ผิวจำเพาะลดลง