セルフレベリングモルタル上のセルロースエーテル

の効果ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテルセルフレベリングモルタルの流動性、保水性、接着強度について研究した。結果は、HPMC がセルフレベリングモルタルの保水性を効果的に改善し、モルタルの稠度を低下させることができることを示しています。HPMCを導入するとモルタルの接着強度は向上しますが、圧縮強度、曲げ強度、流動性が低下します。サンプルに対してSEMコントラスト試験を実施し,遅延効果,保水効果およびモルタル強度に対するHPMCの効果を,3日と28日のセメントの水和過程からさらに説明した。

キーワード:セルフレベリングモルタル。セルロースエーテル;流動性。保水性

0. はじめに

セルフレベリングモルタルは、その自重を利用して基材上に平らで滑らかで強固な基礎を形成し、他の材料を敷設または接着することができ、大面積の高効率施工が可能であるため、高い流動性が得られます。セルフレベリングモルタルの非常に重要な機能。特に、大容量で強化された密なまたは隙間が 10 mm 未満の埋め戻しまたはグラウト材の補強の使用として。セルフレベリングモルタルは、良好な流動性に加えて、一定の保水性と接着強度を有し、ブリード偏析現象がなく、断熱性と低温度上昇の特性を備えていなければなりません。

一般にセルフレベリングモルタルには良好な流動性が要求されますが、セメントスラリーの実際の流動性は通常10～12cm程度です。セルフレベリングモルタルは自己圧縮することができ、初期硬化時間は長く、最終硬化時間は短くなります。セルロースエーテルは、レディーミクストモルタルの主要な添加剤の1つであり、添加量は非常に少ないですが、モルタルの性能を大幅に向上させることができ、モルタルの粘稠度、作業性能、接着性能、保水性能を向上させることができます。生モルタルの分野で非常に重要な役割を果たしています。

1. 原料と研究方法

1.1 原材料

(1) 普通 P・O 42.5 グレードのセメント。

(2) 砂素材: アモイ洗浄海砂、粒子サイズは 0.3 ～ 0.6 mm、含水率は 1% ～ 2%、人工乾燥。

(3) セルロースエーテル：ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテルは、水酸基をそれぞれメトキシ、ヒドロキシプロピルに置換したもので、粘度は300mpa・sです。現在、セルロースエーテルとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテルとヒドロキシエチルメチルセルロースエーテルが主に使用されている。

（４）減水剤：ポリカルボン酸系減水剤。

（５）再分散性ラテックスパウダー：河南天生化学有限公司製のＨＷ５１１５シリーズは、ＶＡＣ／ＶｅｏＶａにより共重合された再分散性ラテックスパウダーである。

1.2 試験方法

試験は業界標準 JC/T 985-2005「地上用セメントベースのセルフレベリングモルタル」に従って実施されました。凝結時間は、JC/T 727 セメントペーストの標準稠度と凝結時間を参考にして決定しました。セルフレベリングモルタル試験片の成形、曲げ、圧縮強度試験は GB/T 17671 を参照してください。 接着強度の試験方法: 80mmx80mmx20mm のモルタル試験片を事前に準備し、その材齢は 28 日以上です。表面を粗くし、10分間湿らせた後、表面の飽和水を拭き取ります。研磨面に40mm×40mm×10mmのモルタル試験片を流し込みます。接着強度は設計段階でテストされます。

走査型電子顕微鏡 (SEM) を使用して、スラリー中の超硬材料の形態を分析しました。研究では、すべての粉末材料の混合方法は次のとおりです。まず、各成分の粉末材料を均一に混合し、次に提案された水に加えて均一に混合します。セルフレベリングモルタルに対するセルロースエーテルの影響を、強度、保水性、流動性およびSEM顕微鏡検査によって分析しました。

2. 結果と分析

2.1 モビリティ

セルロースエーテルは、セルフレベリングモルタルの保水性、一貫性、施工性能に重要な影響を与えます。特にセルフレベリングモルタルとしては、流動性がセルフレベリングモルタルの性能を評価する重要な指標の一つとなります。モルタルの正常な組成を確保することを前提として、セルロースエーテルの含有量を変えることによりモルタルの流動性を調整することができる。

セルロースエーテル含有量の増加に伴い。モルタルの流動性は徐々に低下します。添加量が０．０６％の場合、モルタルの流動性は８％以上低下し、添加量が０．０８％の場合、流動性は１３．５％以上低下する。同時に、経年の延長に伴い、高用量はセルロースエーテルの量を一定の範囲内に制御する必要があることを示しており、高すぎる用量はモルタルの流動性に悪影響を及ぼします。モルタル中の水とセメントはきれいなスラリーとなって砂の隙間を埋め、砂を包み込んで潤滑の役割を果たすため、モルタルはある程度の流動性を持ちます。セルロースエーテルの導入により、系内の自由水含有量が相対的に減少し、砂外壁の被覆層が減少するため、モルタルの流れが減少します。高い流動性を有するセルフレベリングモルタルの要件により、セルロースエーテルの量は合理的な範囲に制御する必要があります。

2.2 水分保持

モルタルの保水性は、混合したばかりのセメントモルタルの成分の安定性を測る重要な指標です。セルロースエーテルを適量添加するとモルタルの保水性を向上させることができます。セメンティング材料の水和反応を十分に行うために、適量のセルロースエーテルがモルタル内に水を長時間保持し、セメント材料の水和反応を十分に行うことができます。

セルロースエーテルは、ヒドロキシル結合およびエーテル結合上の酸素原子が水分子と結合して水素結合を形成し、自由水を結合水にするため、保水剤として使用できます。セルロースエーテルの含有量とモルタルの保水率との関係から、セルロースエーテルの含有量が増加するにつれてモルタルの保水率が増加することがわかる。セルロースエーテルの保水効果により、基材が過度に速く水を吸収するのを防ぎ、水の蒸発を防ぐことができるため、スラリー環境がセメントの水和に十分な水を確実に提供できるようになります。セルロースエーテルの量に加えて、その粘度（分子量）もモルタルの保水性に大きな影響を及ぼし、粘度が大きいほど保水性が向上することを示す研究もあります。セルフレベリングモルタルには粘度400MPa・Sのセルロースエーテルが一般的に使用されており、モルタルのレベリング性を向上させ、モルタルの緻密性を向上させることができます。粘度が４００００ＭＰａ・Ｓを超えると保水性能があまり向上せず、セルフレベリングモルタルとしては不適となる。

この研究では、セルロースエーテルを含むモルタルとセルロースエーテルを含まないモルタルのサンプルを採取しました。サンプルの一部は 3 次元材齢サンプルであり、3 次元材齢サンプルの他の部分は 28 日間標準養生し、サンプル中のセメント水和生成物の形成を SEM でテストしました。

3 日経過したモルタルサンプルのブランクサンプル中のセメントの水和生成物は、セルロースエーテルを含むサンプル中のセメントの水和生成物よりも多く、28 日経過した時点では、セルロースエーテルを含むサンプル中のセメントの水和生成物は、ブランクサンプル中のセメントの水和生成物よりもはるかに多くなります。水の初期水和が遅れるのは、初期のセメント粒子表面にセルロースエーテルによる複雑な膜層が形成されているためです。しかし、年齢が上がるにつれて、水分補給のプロセスはゆっくりと進みます。このとき、スラリー上にセルロースエーテルが水分を保持しているため、スラリー中には水和反応に必要な水分が十分に存在し、水和反応が十分に進行する。したがって、後の段階ではスラリー中により多くの水和生成物が存在します。相対的に言えば、ブランクサンプルにはより多くの自由水があり、初期のセメント反応に必要な水を満たすことができます。しかし、水和反応が進むと、試料中の水分の一部は初期の水和反応で消費され、残りの一部は蒸発により失われ、後のスラリー中の水分が不足します。したがって、ブランクサンプルの 3D 水和生成物は比較的多くなります。水和生成物の量は、セルロースエーテルを含むサンプル中の水和生成物の量よりもはるかに少ないです。したがって、水和生成物の観点から、モルタルに適量のセルロースエーテルを添加すると、実際にスラリーの保水性が向上することが改めて説明されます。

2.3 時間の設定

セルロースエーテルは、セルロースエーテル含有量の増加に伴い、モルタルに対して一定の遅延効果をもたらします。モルタルの硬化時間は延長されます。セルロースエーテルの遅延効果は、その構造的特徴に直接関係しています。セルロースエーテルは脱水グルコース環構造を持っており、セメント水和溶液中のカルシウムイオンと糖カルシウム分子複合体ゲートを形成し、セメント水和誘導期のカルシウムイオン濃度を低下させ、Ca(OH)2とカルシウム塩の形成と沈殿を防止します。セメントの水和プロセスを遅らせるための結晶。セメントスラリーに対するセルロースエーテルの遅延効果は主にアルキルの置換度に依存し、分子量とはほとんど関係がありません。アルキルの置換度が小さくなるほど、水酸基の含有量が多くなり、遅延効果が顕著になります。L.セミッツら。セルロースエーテル分子は主にC-S-HやCa(OH)2などの水和生成物に吸着され、クリンカー本来の鉱物にはほとんど吸着されないと考えられていました。セメント水和プロセスのSEM分析と組み合わせると、セルロースエーテルには一定の遅延効果があることがわかり、セルロースエーテルの含有量が高くなるほど、セメントの初期水和に対する複合フィルム層の遅延効果がより明白になります。遅延効果がより明らかです。

2.4 曲げ強度と圧縮強度

一般に、強度はセメント系セメント質材料の混合物の養生効果を評価する重要な指標の一つである。セルフレベリングモルタルは、高い流動性能に加えて、一定の圧縮強度と曲げ強度も備えている必要があります。この研究では、セルロースエーテルを混合したブランクモルタルの7日間と28日間の圧縮強度と曲げ強度をテストしました。

セルロースエーテルの含有量が増加すると、モルタルの圧縮強度と曲げ強度はさまざまな振幅で低下します。含有量は少ないため、強度への影響は明らかではありませんが、含有量が0.02％を超えると、強度損失率の増加がより顕著になります。したがって、セルロースエーテルを使用してモルタルの保水性を向上させるだけでなく、強度の変化も考慮に入れます。

モルタルの圧縮強度や曲げ強度が低下する原因。以下のような観点から分析することができます。まず第一に、この研究では初期強度と速硬化性のセメントは使用されませんでした。乾燥モルタルを水と混合すると、最初にセルロースエーテルゴム粉末粒子の一部がセメント粒子の表面に吸着されてラテックスフィルムが形成され、これによりセメントの水和が遅れ、モルタルマトリックスの初期強度が低下しました。第二に、現場でセルフレベリングモルタルを準備する作業環境をシミュレートするために、研究のすべての試験体は準備と成形のプロセスで振動を受けず、自重レベリングに依存しました。セルロースエーテルはモルタル中での保水力が強いため、モルタル硬化後の母材には多数の細孔が残ります。モルタルの気孔率の増加も、モルタルの圧縮強度と曲げ強度が低下する重要な理由です。さらに、セルロースエーテルをモルタルに添加すると、モルタルの細孔内の柔軟なポリマーの含有量が増加します。マトリックスがプレスされると、柔軟なポリマーは剛性を支持する役割を果たすことが難しく、これもマトリックスの強度性能にある程度の影響を与えます。

2.5 接着強度

セルロースエーテルはモルタルの接着性に大きな影響を与え、セルフレベリングモルタルの研究や製造に広く使用されています。

セルロースエーテルの含有量が0.02%と0.10%の間である場合、モルタルの接着強度は明らかに向上し、28日の接着強度は7日の接着強度よりもはるかに高くなります。セルロースエーテルは、セメント水和粒子と液相系の間に閉じたポリマーフィルムを形成します。これにより、セメント粒子の外側のポリマーフィルム内の水の増加が促進され、セメントの完全な水和に役立ち、ペーストの結合強度が向上します。硬化後。同時に、適切な量のセルロースエーテルはモルタルの可塑性と柔軟性を高め、モルタルと基材の界面の間の移行領域の剛性を低下させ、界面間の滑り応力を低減し、モルタルと基材の間の接着効果を高めます。ある程度。セメントスラリー中にセルロースエーテルが存在するため、モルタル粒子と水和生成物の間に特別な界面遷移ゾーンと界面層が形成されます。この界面層により、界面遷移領域の柔軟性が高まり、剛性が低下するため、モルタルの接着強度が強くなります。

3. 結論と考察

セルロースエーテルはセルフレベリングモルタルの保水性を向上させることができます。セルロースエーテルの量が増加するにつれて、モルタルの保水性は徐々に向上し、モルタルの流動性と硬化時間はある程度短縮されます。保水性が高すぎると、硬化したスラリーの気孔率が増加し、硬化したモルタルの圧縮強度と曲げ強度が明らかに低下する可能性があります。この研究では、投与量が 0.02% ～ 0.04% の場合に強度が大幅に低下し、セルロース エーテルの量が増えるほど遅延効果がより明らかになりました。したがって、セルロースエーテルを使用する場合には、セルフレベリングモルタルの機械的特性、適切な用量の選択、他の化学材料との相乗効果なども総合的に考慮する必要があります。

セルロースエーテルを使用すると、セメントスラリーの圧縮強度や曲げ強度が低下し、モルタルの接着強度が向上します。強度変化の原因を解析したところ、主に微細な製品や構造の変化により引き起こされるが、一方ではセルロースエーテルゴム粉末粒子がまずセメント粒子表面に吸着し、ラテックス皮膜が形成され、セメント粒子の水和が遅れることが考えられる。セメントはスラリーの初期強度の損失を引き起こします。一方で、皮膜形成効果と保水効果により、セメントを完全に水和させ、接着強度の向上に役立ちます。著者は、これら 2 種類の強度変化は主に設定期間の限界に存在し、この限界の進みと遅れが 2 種類の強度の大小を引き起こす臨界点である可能性があると考えています。この臨界点をより深く体系的に研究することは、スラリー中のセメント化材料の水和プロセスのより適切な制御と分析に役立ちます。モルタルの性能を向上させるためには、モルタルの機械的特性の要求に応じてセルロースエーテルの量と硬化時間を調整することが役立ちます。