Wraz z ciągłym postępem przemysłu i doskonaleniem technologii, poprzez wprowadzanie i udoskonalanie zagranicznych maszyn do natryskiwania zapraw, w ostatnich latach w moim kraju znacznie rozwinęła się technologia mechanicznego natryskiwania i tynkowania. Zaprawa natryskowa mechaniczna różni się od zwykłej zaprawy, która wymaga dużej zdolności zatrzymywania wody, odpowiedniej płynności i pewnego działania zapobiegającego osiadaniu. Zwykle do zaprawy dodaje się hydroksypropylometylocelulozę, z czego najczęściej stosowany jest eter celulozy (HPMC). Główne funkcje hydroksypropylometylocelulozy HPMC w zaprawie to: zagęszczanie i zwiększanie lepkości, regulacja reologii oraz doskonała zdolność zatrzymywania wody. Nie można jednak ignorować wad HPMC. HPMC ma działanie napowietrzające, co powoduje więcej defektów wewnętrznych i poważnie pogarsza właściwości mechaniczne zaprawy. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. badała wpływ HPMC na współczynnik retencji wody, gęstość, zawartość powietrza i właściwości mechaniczne zaprawy w aspekcie makroskopowym oraz badała wpływ hydroksypropylometylocelulozy HPMC na strukturę L zaprawy z aspekt mikroskopowy. .
1. Testuj
1.1 Surowce
Cement: dostępny w handlu cement P.0 42,5, jego wytrzymałość na zginanie i ściskanie 28d wynosi odpowiednio 6,9 i 48,2 MPa; piasek: drobny piasek rzeczny Chengde, siatka 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
Według JGJ/T 105-2011 „Przepisy budowlane dotyczące mechanicznego natryskiwania i tynkowania” konsystencja zaprawy wynosi 80-120 mm, a stopień retencji wody jest większy niż 90%. W tym doświadczeniu stosunek wapna do piasku ustalono na 1:5, konsystencję kontrolowano na (93+2) mm, eter celulozy domieszano na zewnątrz, a ilość domieszania obliczono w przeliczeniu na masę cementu. Podstawowe właściwości zaprawy takie jak gęstość zawilgocenia, zawartość powietrza, retencja wody i konsystencja badane są w oparciu o JGJ 70-2009 „Metody badań podstawowych właściwości zaprawy budowlanej”, a zawartość powietrza jest badana i obliczana na podstawie gęstości metoda. Przygotowanie, badania wytrzymałości na zginanie i ściskanie próbek przeprowadzono zgodnie z GB/T 17671-1999 „Metody badania wytrzymałości piasku zapraw cementowych (metoda ISO)”. Średnicę larw mierzono metodą porozymetrii rtęciowej. Modelem porozymetru rtęciowego był AUTOPORE 9500, a zakres pomiarowy wynosił 5,5 nm-360 µm. W sumie przeprowadzono 4 zestawy testów. Stosunek cementu do piasku wynosił 1:5, lepkość HPMC 100 Pa-s, a dozowanie 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (liczby to odpowiednio A, B, C, D).
2. Wyniki i analiza
2.1 Wpływ HPMC na szybkość zatrzymywania wody w zaprawie cementowej
Retencja wody oznacza zdolność zaprawy do zatrzymywania wody. W zaprawie natryskiwanej maszynowo dodatek eteru celulozy może skutecznie zatrzymać wodę, zmniejszyć szybkość krwawienia i spełnić wymagania pełnej hydratacji materiałów na bazie cementu. Wpływ HPMC na retencję wody w zaprawie.
Wraz ze wzrostem zawartości HPMC stopień retencji wody w zaprawie stopniowo wzrasta. Krzywe eteru hydroksypropylometylocelulozy o lepkościach 100, 150 i 200 Pa.s są w zasadzie takie same. Gdy zawartość wynosi 0,05–0,15%, stopień zatrzymywania wody wzrasta liniowo, a gdy zawartość wynosi 0,15%, stopień zatrzymywania wody jest większy niż 93%. ; Gdy ilość grysów przekracza 0,20%, tendencja wzrostowa współczynnika retencji wody staje się płaska, co wskazuje, że ilość HPMC jest bliska nasycenia. Krzywa wpływu ilości HPMC o lepkości 40 Pa.s na szybkość zatrzymywania wody jest w przybliżeniu linią prostą. Gdy ilość ta jest większa niż 0,15%, stopień zatrzymywania wody w zaprawie jest znacznie niższy niż w przypadku pozostałych trzech rodzajów HPMC o tej samej lepkości. Powszechnie uważa się, że mechanizm zatrzymywania wody w eterze celulozy jest następujący: grupa hydroksylowa w cząsteczce eteru celulozy i atom tlenu w wiązaniu eterowym połączą się z cząsteczką wody, tworząc wiązanie wodorowe, dzięki czemu wolna woda stanie się wodą związaną , zapewniając w ten sposób dobry efekt zatrzymywania wody; Uważa się również, że wzajemna dyfuzja pomiędzy cząsteczkami wody i łańcuchami molekularnymi eteru celulozy umożliwia cząsteczkom wody przedostanie się do wnętrza makrocząsteczkowych łańcuchów eteru celulozy i poddanie się silnym siłom wiązania, poprawiając w ten sposób retencję wody w zaczynie cementowym. Doskonała retencja wody pozwala utrzymać jednorodną zaprawę, niełatwą do segregacji i uzyskać dobre właściwości mieszania, jednocześnie zmniejszając zużycie mechaniczne i zwiększając żywotność maszyny do natryskiwania zaprawy.
2.2 Wpływ hydroksypropylometylocelulozy HPMC na gęstość i zawartość powietrza w zaprawie cementowej
Gdy ilość HPMC wynosi 0-0,20%, gęstość zaprawy gwałtownie maleje wraz ze wzrostem ilości HPMC, od 2050 kg/m3 do około 1650kg/m3, czyli o około 20% mniej; gdy ilość HPMC przekracza 0,20%, gęstość maleje. w spokoju. Porównując 4 rodzaje HPMC o różnej lepkości, im wyższa lepkość, tym mniejsza gęstość zaprawy; krzywe gęstości zapraw o lepkości mieszanej 150 i 200 Pa.s HPMC zasadniczo pokrywają się, co wskazuje, że w miarę dalszego wzrostu 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 rośnie niemal liniowo; zawartość HPMC przekracza. Po 0,20% zawartość powietrza prawie się nie zmienia, co wskazuje, że działanie napowietrzające zaprawy jest bliskie 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 zależy głównie od jego struktury molekularnej. Eter celulozy ma zarówno grupy hydrofilowe (hydroksyl, eter), jak i grupy hydrofobowe (pierścień metylowy, glukozowy) i jest środkiem powierzchniowo czynnym. , wykazuje aktywność powierzchniową, dzięki czemu ma działanie napowietrzające. 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. Z drugiej jednak strony efekt napowietrzania zwiększa zawartość powietrza w zaprawie i porowatość po stwardnieniu, co powoduje wzrost szkodliwych porów i znaczne zmniejszenie właściwości mechanicznych. Chociaż HPMC ma pewne działanie napowietrzające, nie może zastąpić środka napowietrzającego. Ponadto, gdy stosuje się jednocześnie HPMC i środek napowietrzający, środek napowietrzający może zawieść.
2.3 Wpływ HPMC na właściwości mechaniczne zaprawy cementowej
Gdy ilość HPMC wynosi tylko 0,05%, wytrzymałość zaprawy na zginanie znacznie spada, czyli o około 25% mniej niż w przypadku ślepej próbki bez hydroksypropylometylocelulozy HPMC, a wytrzymałość na ściskanie może osiągnąć jedynie 65% ślepej próbki - 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 drobnych pęcherzyków powietrza, a działanie napowietrzające zaprawę zwiększa porowatość wewnętrzną i szkodliwe pory zaprawy, co powoduje znaczny spadek wytrzymałości na ściskanie i wytrzymałości na zginanie. Inną przyczyną spadku wytrzymałości zaprawy jest działanie zatrzymujące wodę eteru celulozy, który zatrzymuje wodę w stwardniałej zaprawie, a duży stosunek woda-spoiwo prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości bloczka testowego. W przypadku zapraw do konstrukcji mechanicznych, chociaż eter celulozy może znacznie zwiększyć stopień zatrzymywania wody w zaprawie i poprawić jej urabialność, jeśli dawka jest zbyt duża, poważnie wpłynie to na właściwości mechaniczne zaprawy, dlatego należy rozsądnie rozważyć zależność między nimi.
Wraz ze wzrostem zawartości hydroksypropylometylocelulozy HPMC stopień zwinięcia zaprawy wykazywał ogólną tendencję rosnącą, która była w zasadzie zależnością liniową. Dzieje się tak dlatego, że dodany eter celulozy wprowadza dużą liczbę pęcherzyków powietrza, co powoduje więcej defektów wewnątrz zaprawy, a wytrzymałość na ściskanie zaprawy róży prowadzącej gwałtownie spada, chociaż w pewnym stopniu zmniejsza się również wytrzymałość na zginanie; ale eter celulozy może poprawić elastyczność zaprawy, korzystnie wpływa na wytrzymałość na zginanie, co powoduje spowolnienie tempa ubytku. Biorąc pod uwagę kompleksowo, łączny efekt tych dwóch 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 można zauważyć, 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 średnia średnica porów zaprawy cementowej jest znacznie większa niż w przypadku próbki ślepej, a mediana średnicy porów próbki przy dozowaniu 0,3% jest większa o 2 rzędy wielkości w porównaniu ze ślepą próbą.
(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 pory z wieloma szkodliwymi porami (≥200 nm). Z tabeli 1 wynika, że po dodaniu HPMC liczba dziur nieszkodliwych lub mniej szkodliwych znacznie się zmniejsza, a liczba dziur szkodliwych lub bardziej szkodliwych wzrasta. Pory nieszkodliwe lub mniej szkodliwe w próbkach niezmieszanych z HPMC wynoszą około 49,4%. Po dodaniu HPMC, nieszkodliwe lub mniej szkodliwe pory są znacznie zmniejszone. Biorąc na przykład dawkę 0,1%, nieszkodliwe lub mniej szkodliwe pory zostaną zmniejszone o około 45%. %, liczba szkodliwych dziur większych niż 10um wzrosła około 9-krotnie.
(3) Średnia średnica porów, średnia średnica porów, objętość właściwa porów i powierzchnia właściwa nie podlegają bardzo rygorystycznym zasadom zmian wraz ze wzrostem zawartości hydroksypropylometylocelulozy HPMC, co może być związane z doborem próbki w teście wtrysku rtęci. związane z dużym rozproszeniem. Jednak ogólnie rzecz biorąc, mediana średnicy porów, średnia średnica porów i właściwa objętość porów próbki zmieszanej z HPMC mają tendencję do zwiększania się w porównaniu z próbką ślepą, podczas gdy powierzchnia właściwa maleje.
Czas publikacji: 03 kwietnia 2023 r