Ефект на хидроксипропил метил целулозен етер върху свойствата на машинно напръскан циментов разтвор

Целулозният етер е основна добавка в машинно бластирания хоросан.Изследвани са ефектите на четири различни вискозитета на хидроксипропил метилцелулоза (НРМС) върху задържането на вода, плътността, съдържанието на въздух, механичните свойства и разпределението на размера на порите на машинно бластен хоросан.Проучванията показват, че: HPMC може значително да подобри показателите за задържане на вода на разтвора и степента на задържане на вода може да надхвърли 90%, когато количеството на HPMC е 0,15%.Най-очевидният;съдържанието на въздух в разтвора се увеличава с увеличаването на съдържанието на HPMC: HPMC очевидно ще намали механичните свойства на циментовия разтвор, но коефициентът на сгъване на разтвора ще се увеличи;размерът на порите на хоросана ще се увеличи значително след добавяне на HPMC, делът на вредните дупки и множеството вредни дупки се е увеличил значително.

Ключови думи: хоросан;хидроксипропил метилцелулозен етер;задържане на вода;разпределение на размера на порите

0. Предговор

През последните години, с непрекъснатия напредък на индустрията и подобряването на технологията, чрез въвеждането и усъвършенстването на чужди машини за пръскане на хоросан, технологията за механично пръскане и мазилка е силно развита в нашата страна.Хоросанът за механично пръскане е различен от обикновения хоросан, който изисква високи показатели за задържане на вода, подходяща течливост и определени показатели против увисване.Обикновено целулозен етер се добавя към хоросана, сред които хидроксипропил метилцелулозният обикновен етер (НРМС) е най-широко използваният.Основните функции на HPMC в хоросан са: отлична способност за задържане на вода, сгъстяване и вискозифициране и реологично регулиране.Недостатъците на HPMC обаче не могат да бъдат пренебрегнати.HPMC има въздуховъвличащ ефект, който ще причини повече вътрешни дефекти и ще намали сериозно механичните свойства на хоросана.Тази статия изследва влиянието на HPMC върху степента на задържане на вода, плътността, съдържанието на въздух и механичните свойства на хоросана от макроскопски аспект и изучава влиянието на HPMC върху структурата на порите на хоросана от микроскопичен аспект.

1. Тествайте

1.1 Суровини

Цимент: налични в търговската мрежа P·O42.5 цимент, неговата 28d якост на огъване и натиск е съответно 6,9 и 48,2 MPa;пясък: Chengde фин речен пясък, 40-100 меша;целулозен етер: хидроксипропилов алкохол, произведен от компания в Хъбей Метил целулозен етер, бял прах, номинален вискозитет 40, 100, 150, 200 Pa·S: Вода: чиста чешмяна вода.

1.2 Метод на изпитване

Съгласно JGJ/T 105-2011 „Строителни разпоредби за механично пръскане и мазилка“, консистенцията на хоросана е 80~120 mm, а степента на задържане на вода е по-голяма от 90%.При този тест съотношението вар-пясък е зададено на 1:5, консистенцията се контролира на (93±2) mm, а целулозният етер се смесва външно и дозировката му се изчислява според масата на цимента.Основните свойства на хоросана като мокра плътност, съдържание на въздух, степен на задържане на вода и консистенция се тестват с позоваване на JGJ 70-2009 „Методи за изпитване на основните свойства на строителен хоросан“, а съдържанието на въздух се тества и изчислява според метод на плътност.Подготовката, изпитанията за якост на огъване и натиск на образците бяха извършени с позоваване на GB/T 17671-1999 „Методи за изпитване на якостта на пясък от циментов разтвор (ISO метод)“.Размерът на порите беше тестван чрез живачна порозиметрия.Моделът на живачния порозиметър е AUTOPORE 9500, а диапазонът на измерване е от 5,5 nm до 360μм.Проведени са общо 4 серии тестове.0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (числата са A, B, C, D).

2. Резултати и анализ

2.1 Ефект на HPMC върху степента на задържане на вода на циментовия разтвор

Задържането на вода се отнася до способността на хоросана да задържа вода.В машинно напръскан хоросан добавянето на целулозен етер може ефективно да поддържа влагата, да намали скоростта на кървене и да отговори на изискванията за достатъчна хидратация на материали на циментова основа.

От ефекта на HPMC върху степента на задържане на вода на хоросана може да се види, че с увеличаване на съдържанието на HPMC степента на задържане на вода на хоросана нараства постепенно.Кривите на целулозни етери с вискозитет 100, 150 и 200 Pa·s са основно еднакви.Когато съдържанието е от 0,05% до 0,15%, степента на задържане на вода нараства линейно.Когато съдържанието е 0,15%, степента на задържане на вода е по-голяма от 93%.．След 20%, нарастващата тенденция на задържане на вода става равна, което показва, че количеството HPMC е близо до насищане.Кривата на влияние на количеството HPMC с вискозитет 40 Pa·s върху степента на задържане на вода е приблизително права линия.Когато количеството е по-голямо от 0,15%, степента на задържане на вода на хоросана е значително по-ниска от тази на другите три вида HPMC със същия вискозитет.Обикновено се смята, че механизмът за задържане на вода на целулозния етер е: хидроксилната група на молекулата на целулозния етер и кислородният атом на етерната връзка ще се свържат с водната молекула, за да образуват водородна връзка, така че свободната вода да стане свързана вода , като по този начин играе добър ефект на задържане на вода;Смята се също, че взаимната дифузия между водните молекули и молекулните вериги на целулозния етер позволява на водните молекули да навлязат във вътрешността на макромолекулните вериги на целулозния етер и да бъдат подложени на силни свързващи сили, като по този начин подобряват задържането на вода в циментовата суспензия.Отличното задържане на вода може да поддържа хоросана хомогенен, да не се отделя лесно и да постигне добра производителност на смесване, като същевременно намалява механичното износване и увеличава живота на машината за пръскане на хоросан.

2.2 Ефектът на HPMC върху плътността и съдържанието на въздух в циментовия разтвор

От влиянието на различни вискозитети и дозировки на HPMC върху плътността на хоросана, може да се види, че когато дозировката на HPMC е 0-0,20%, плътността на хоросана намалява рязко с увеличаване на дозата на HPMC от 2050 kg/m³ до около 1650 кг/м³ , намаля с около 20%;след като съдържанието на HPMC надвиши 0,20%, намаляването на плътността има тенденция да бъде равно.Сравнявайки четирите вида HPMC с различен вискозитет, може да се види, че колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-ниска е плътността на хоросана;кривите на плътност на разтворите със смесен вискозитет от 150 и 200 Pa s HPMC основно се припокриват, което показва, че тъй като вискозитетът на HPMC продължава да се увеличава, плътността на разтвора вече не намалява.

От влиянието на различни вискозитети и дозировки на HPMC върху съдържанието на въздух в разтвора, може да се види, че промяната на съдържанието на въздух в разтвора е противоположна на тази на плътността на разтвора.Обемът на въздуха почти се издига по права линия;когато съдържанието на HPMC надвишава 0,20%, съдържанието на въздух почти не се променя, което показва, че въздушният ефект на хоросана е близо до насищане.Въздушно-въздушният ефект на HPMC с вискозитет 150 и 200 Pa·s е по-голямо от това на HPMC с вискозитет от 40 и 100 Pa·s.

Въздухопривличащият ефект на целулозния етер се определя главно от неговата молекулярна структура.Целулозният етер има както хидрофилни групи (хидроксилни, етерни групи), така и хидрофобни групи (метилови групи, глюкозни пръстени) и е повърхностно активно вещество., има повърхностна активност, като по този начин има въздуховлачващ ефект.От една страна, въведеният газ може да действа като сачмен лагер в хоросана, да подобри работните характеристики на хоросана, да увеличи обема и да увеличи производителността, което е от полза за производителя.Но от друга страна, въздушният ефект увеличава съдържанието на въздух в хоросана и порьозността след втвърдяване, което води до увеличаване на вредните пори и значително намаляване на механичните свойства.Въпреки че HPMC има известен въздуховъвличащ ефект, той не може да замести въздуховъвличащия агент.В допълнение, когато HPMC и въздуховъвличащ агент се използват едновременно, въздуховвличащият агент може да не успее.

2.3 Ефект на HPMC върху механичните свойства на циментовия разтвор

От якостта на огъване 28d и якостта на натиск 28d може да се види, че когато количеството HPMC е само 0,05%, якостта на огъване на хоросана намалява значително, което е с около 25% по-ниско от това на празната проба без HPMC, и якостта на натиск може да достигне само 65% от празната проба.80%.Когато съдържанието на HPMC надвишава 0,20%, степента на намаляване на якостта на огъване и якостта на натиск на разтвора не е очевидна.Вискозитетът на HPMC има малък ефект върху механичните свойства на разтвора.HPMC въвежда много малки въздушни мехурчета, а въздушният ефект върху хоросана увеличава вътрешната порьозност и вредните пори на хоросана, което води до значително намаляване на якостта на натиск и якостта на огъване.Друга причина за намаляване на якостта на хоросана е водозадържащият ефект на целулозния етер, който задържа водата във втвърдения хоросан, а голямото съотношение вода-свързващо вещество води до намаляване на якостта на тестовия блок.За механичен строителен хоросан, въпреки че целулозният етер може значително да увеличи степента на задържане на вода на хоросана и да подобри неговата обработваемост, ако количеството е твърде голямо, това ще повлияе сериозно на механичните свойства на хоросана, така че връзката между двете трябва да се претегли разумно.

От 28-дневното съотношение на сгъване може да се види, че с увеличаването на съдържанието на HPMC, общото съотношение на сгъване на хоросана показва нарастваща тенденция, която е основно линейна зависимост.Това е така, защото добавеният целулозен етер въвежда голям брой въздушни мехурчета, причинявайки повече дефекти вътре в хоросана, което води до рязко намаляване на якостта на натиск на хоросана и въпреки че якостта на огъване също намалява до известна степен;но целулозният етер може да подобри гъвкавостта на хоросана и да устои. Силата на сгъване е благоприятна, което забавя скоростта на намаляване.Като цяло, комбинираният ефект на двете води до увеличаване на коефициента на сгъване.

2.4 Ефект на HPMC върху размера на порите на разтвора

Кривите на разпределение на размера на порите на четирите групи от проби A, B, C и D бяха измерени чрез порозиметрия с интрузия на живак.

Според кривата на разпределение на размера на порите, данните за разпределението на размера на порите и различни статистически параметри на AD проби, HPMC има голямо влияние върху структурата на порите на циментовия разтвор:

(1) След добавяне на HPMC, размерът на порите на циментовия разтвор се увеличава значително.На кривата на разпределение на размера на порите зоната на изображението се премества надясно и стойността на порите, съответстваща на пиковата стойност, става по-голяма.Също така от статистическите данни за разпределението на размера на порите и средния размер на порите в резултатите от изпитването на различни статистически параметри може да се види, че средният размер на порите на циментовия разтвор след добавяне на HPMC е значително по-голям от този на празната проба и в пробата с 0,3% доза Апертурата на стойността е с 2 порядъка по-висока от тази на празната проба.

(2) Wu Zhongwei et al.раздели порите в бетона на четири типа, които са безвредни пори (≤20 nm), малко вредни пори (20–100 nm), вредни пори (100–200 nm) и много вредни пори (≥200 nm).200 nm).От статистическите данни за разпределението на размера на порите и резултатите от изпитването на различни статистически параметри може да се види, че броят на безвредните пори или по-малко вредните пори е значително намален, а броят на вредните пори или по-вредните пори се увеличава след добавяне на HPMC.Безвредните или по-малко вредните пори на пробата без HPMC са около 49,4%, а безвредните или по-малко вредните пори са значително намалени след добавяне на HPMC.Като вземем за пример дозата от 0,1%, безвредните или по-малко вредните пори се намаляват с около 45%., броят на вредните пори е по-голям от 10μm се увеличи с около 9 пъти.

3) Средният диаметър на порите, средният диаметър на порите, специфичният обем на порите и специфичната повърхност не следват много стриктно правило за промяна с увеличаването на съдържанието на HPMC, което може да е свързано с голямата дисперсия на избора на проба при теста за инжектиране на живак.Но като цяло средният диаметър на порите, средният диаметър на порите и специфичният обем на порите на пробата, смесена с HPMC, са склонни да се увеличават в сравнение с празната проба, докато специфичната повърхност намалява.

3. Заключение

(1) Степента на задържане на вода на разтвора се увеличава с увеличаването на съдържанието на HPMC.Кривите на целулозен етер с вискозитет 100, 150 и 200 Pa·S са основно еднакви и степента на задържане на вода е по-голяма от 93%, когато съдържанието е 0,15%.Когато съдържанието на 40 Pa·s целулозен етер е по-голям от 0,15%, степента на задържане на вода е по-ниска от тази на другите три вида вискозитет HPMC.

(2) Плътността на хоросана намалява постепенно с увеличаване на съдържанието на HPMC и съдържанието е 0,05%.Намаляването на плътността е най-очевидно при 0,20%, около 20%;когато съдържанието надвишава 0,20%, плътността почти не се променя;съдържанието на въздух в разтвора се увеличава с увеличаване на съдържанието на HPMC.

(3) Увеличаването на съдържанието на HPMC очевидно ще намали механичните свойства на циментовия разтвор, но съответното съотношение на сгъване на хоросана ще се увеличи и гъвкавостта на хоросана ще стане по-добра.

(4) След добавяне на HPMC, размерът на порите на хоросана се увеличава значително и делът на вредните пори и множеството вредни пори се увеличава значително.Пробата с 0,1% съдържание на HPMC намалява с около 45% в сравнение с празната проба без или с по-малко вредни пори и броят на по-вредните пори е по-голям от 10μm се увеличи около 9 пъти.