機械スプレーセメントモルタルの特性に対するヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテルの影響

セルロースエーテルは、機械ブラストモルタルに不可欠な添加剤です。ヒドロキシプロピルメチルセルロース (HPMC) の 4 つの異なる粘度が、機械ブラストモルタルの保水性、密度、空気含有量、機械的特性、および細孔径分布に及ぼす影響を研究しました。研究によると、HPMC はモルタルの保水性能を大幅に向上させることができ、HPMC の量が 0.15% の場合、保水率は 90% を超える可能性があります。最も明白なこと。モルタルの空気含有量は、HPMC 含有量の増加とともに増加します。HPMC は明らかにセメントモルタルの機械的特性を低下させますが、モルタルの折り畳み率は増加します。HPMCを添加するとモルタルの細孔径が大幅に増加し、有害な穴と複数の有害な穴の割合が大幅に増加します。

キーワード: モルタル;ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル；水分保持。細孔径分布

0. はじめに

近年、業界の継続的な進歩と技術の向上に伴い、外国のモルタル吹付け機械の導入と改良を通じて、我が国の機械吹付けおよび左官塗装の技術は大きく発展しました。機械吹付けモルタルは通常のモルタルとは異なり、高い保水性、適度な流動性、確実な垂れ防止性能が求められます。通常、モルタルにはセルロースエーテルが添加されますが、その中でヒドロキシプロピルメチルセルロースプレーンエーテル（HPMC）が最も広く使用されています。モルタル中の HPMC の主な機能は、優れた保水能力、増粘および粘性化、レオロジー調整です。ただし、HPMC の欠点は無視できません。HPMC には空気連行効果があり、これにより内部欠陥が増加し、モルタルの機械的特性が著しく低下します。本論文では、モルタルの保水率、密度、空気含有量、機械的特性に及ぼすHPMCの影響を巨視的側面から研究し、モルタルの細孔構造に及ぼすHPMCの影響を微視的側面から研究した。

1. テスト

1.1 原材料

セメント：市販のP·O42.5 セメント、その 28d 曲げ強度と圧縮強度はそれぞれ 6.9 MPa と 48.2 MPa です。砂: 承徳細かい川砂、40-100 メッシュ。セルロースエーテル：河北省製ヒドロキシプロピルアルコールメチルセルロースエーテル、白色粉末、公称粘度40、100、150、200Pa·S: 水: きれいな水道水。

1.2 試験方法

JGJ/T 105-2011「機械吹付けおよび左官工事に関する施工規定」によると、モルタルの粘稠度は 80 ～ 120mm、保水率は 90% 以上です。この試験では、石灰砂比を 1:5 に設定し、粘稠度を (93±2)mm、セルロースエーテルを外部配合し、その投与量はセメント質量に応じて計算されます。モルタルの湿潤密度、空気量、保水率、粘稠度などの基本物性は、JGJ 70-2009「建築用モルタルの基本物性試験方法」を参考に試験し、空気量は規定に基づいて試験・算出されます。密度法。試験片の作製、曲げ強度および圧縮強度の試験は、GB/T 17671-1999「セメントモルタル砂の強度試験方法（ISO 方法）」を参照して実施されました。細孔径は水銀圧入法により試験した。水銀ポロシメータの型式はＡＵＴＯＰＯＲＥ９５００、測定範囲は５．５ｎｍ〜３６０ｎｍであった。μメートル。合計 4 セットのテストが実行されました。0、0.1%、0.2%、0.3%（数字はA、B、C、D）。

2. 結果と分析

2.1 セメントモルタルの保水率に及ぼすHPMCの影響

保水性とは、モルタルが水を保持する能力を指します。機械スプレーモルタルでは、セルロースエーテルを添加すると、水分を効果的に維持し、ブリード率を低減し、セメントベースの材料の十分な水和の要件を満たすことができます。

モルタルの保水率に及ぼすHPMCの影響から、HPMC含有量の増加に伴いモルタルの保水率が徐々に増加することがわかります。粘度100、150、200Paのセルロースエーテルの曲線·基本的には同じです。含有量が０．０５％〜０．１５％の場合、保水率は直線的に増加する。含有量が０．１５％の場合、保水率は９３％以上となる。．20% を超えると、保水量の増加傾向は平坦になり、HPMC の量が飽和に近づいていることがわかります。粘度40PaにおけるHPMC量の影響曲線·保水率のsはほぼ直線になります。０．１５％を超えると、同粘度の他の３種類のＨＰＭＣに比べてモルタルの保水率が著しく低下する。一般に、セルロースエーテルの保水メカニズムは、セルロースエーテル分子上のヒドロキシル基と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、自由水が結合水になると考えられています。したがって、優れた保水効果を発揮します。また、水分子とセルロースエーテル分子鎖との間の相互拡散により、水分子がセルロースエーテル高分子鎖の内部に入り込み、強い結合力を受けることができ、それによってセメントスラリーの保水性が向上すると考えられている。優れた保水性により、モルタルを均質に保ち、分離しにくく、良好な混合性能を得ることができると同時に、機械的摩耗を軽減し、モルタル噴霧機の寿命を延ばします。

2.2 セメントモルタルの密度と空気含有量に対する HPMC の影響

モルタルの密度に対するHPMCの異なる粘度および投与量の影響から、HPMCの投与量が0〜0.20%の場合、モルタルの密度はHPMC投与量の増加とともに2050kg/mから急激に減少することがわかります。³ ～約1650kg/m³ 、約20％減少しました。HPMC 含有量が 0.20% を超えると、密度の減少は平坦になる傾向があります。粘度の異なる 4 種類の HPMC を比較すると、粘度が高くなるほどモルタルの密度が低くなり、粘度が高くなるほどモルタルの密度が低くなります。150 Pa s と 200 Pa s の HPMC の混合粘度を持つモルタルの密度曲線は基本的に重なっており、HPMC の粘度が増加し続けてもモルタルの密度は減少しなくなることがわかります。

モルタルの空気含有量に対するHPMCの異なる粘度と用量の影響から、モルタルの空気含有量の変化はモルタルの密度の変化と逆であることがわかります。風量はほぼ直線的に上昇します。HPMC含有量が0.20%を超えると空気含有量はほとんど変化せず、モルタルの空気連行効果が飽和に近いことを示しています。粘度150Paおよび200PaのHPMCの空気連行効果·粘度が 40 および 100 Pa の HPMC よりも大きい·s.

セルロースエーテルの空気連行効果は主にその分子構造によって決まります。セルロースエーテルは、親水基（水酸基、エーテル基）と疎水基（メチル基、グルコース環）の両方を持ち、界面活性剤です。、界面活性があるため、空気を巻き込む効果があります。一方で、導入されたガスは乳鉢内でボールベアリングとして機能し、乳鉢の作業性能を向上させ、体積を増加させ、生産量を増加させることができ、これは製造業者にとって有益である。しかしその一方で、空気連行効果によりモルタル中の空気含有量や硬化後の気孔率が増加し、有害な気孔が増加して機械的特性が大幅に低下します。HPMC には一定の空気連行効果がありますが、空気連行剤に代わるものではありません。また、HPMCと空気連行剤を併用すると、空気連行剤が故障する場合があります。

2.3 セメントモルタルの機械的特性に対する HPMC の影響

28d 曲げ強度と 28d 圧縮強度から、HPMC の量がわずか 0.05% である場合、モルタルの曲げ強度は大幅に低下し、HPMC を含まないブランクサンプルの曲げ強度よりも約 25% 低いことがわかります。圧縮強度はブランクサンプルの 65% に達することしかできません。80%。ＨＰＭＣの含有量が０．２０％を超えると、モルタルの曲げ強度や圧縮強度の低下の程度は明らかではない。HPMC の粘度はモルタルの機械的特性にはほとんど影響しません。HPMCは微細な気泡を多く含み、モルタルへの空気連行効果によりモルタルの内部気孔率や有害な気孔が増加し、圧縮強度や曲げ強度が大幅に低下します。モルタルの強度が低下するもう一つの理由は、硬化したモルタル中に水を保持するセルロースエーテルの保水効果であり、水とバインダーの比率が大きいため、試験ブロックの強度が低下します。機械構造モルタルの場合、セルロースエーテルはモルタルの保水率を大幅に高めて作業性を向上させますが、量が多すぎるとモルタルの機械的特性に重大な影響を与えるため、両者の関係を適切に比較検討する必要があります。

28 日後の折り畳み率から、HPMC 含有量の増加に伴い、モルタル全体の折り畳み率は増加傾向を示し、基本的には直線関係であることがわかります。これは、セルロースエーテルを添加すると気泡が多くなり、モルタル内部に欠陥が多くなり、モルタルの圧縮強度が急激に低下し、曲げ強度もある程度低下するためである。しかし、セルロースエーテルはモルタルの柔軟性を改善し、耐折強度が良好であるため、減少速度が遅くなります。総合的に考えると、両者の相乗効果により、折り曲げ率が向上することになる。

2.4 モルタルの細孔径に対する HPMC の影響

サンプルＡ、Ｂ、ＣおよびＤの４つのグループの細孔径分布曲線を水銀圧入ポロシメトリーによって測定した。

ADサンプルの細孔径分布曲線、細孔径分布データ、およびさまざまな統計パラメータによると、HPMCはセメントモルタルの細孔構造に大きな影響を与えます。

(1) HPMC を添加すると、セメントモルタルの細孔径が大幅に増加します。細孔径分布曲線では、画像の領域が右に移動し、ピーク値に対応する細孔値が大きくなります。また、各種統計パラメータの試験結果における細孔径分布と中央値細孔径の統計データから、HPMC 添加後のセメントモルタルの中央値細孔径はブランクサンプルよりも大幅に大きいことがわかります。投与量 0.3% のサンプルでは、アパーチャ値はブランクサンプルよりも 2 桁高くなります。

(2) 呉忠偉ら。コンクリート中の気孔は無害な気孔である 4 つのタイプに分類されました (≤20 nm）、有害な細孔がほとんどありません（20–100 nm）、有害な毛穴（100–200 nm）と多くの有害な毛穴（≥200nm）。200nm）。細孔径分布統計データおよび各種統計パラメータの試験結果から、ＨＰＭＣ添加後、無害細孔または有害性が低い細孔の数が大幅に減少し、有害細孔またはそれ以上の細孔の数が増加することが分かる。ＨＰＭＣを含まないサンプルの無害または低有害な細孔は約４９．４％であり、ＨＰＭＣを添加すると、無害または低有害な細孔は大幅に減少する。0.1%の投与量を例にとると、無害または有害性の低い毛穴は約45%減少します。、有害な毛穴の数が10個以上μmは約9倍に増加しました。

3) 中央細孔直径、平均細孔直径、比細孔容積および比表面積は、HPMC 含有量の増加に伴う非常に厳密な変化規則に従いません。これは、水銀注入試験におけるサンプル選択の大きなばらつきに関連している可能性があります。しかし、全体として、HPMC と混合したサンプルのメジアン細孔径、平均細孔径、比細孔容積はブランクサンプルに比べて増加する傾向にあり、比表面積は減少します。

3. 結論

(1) HPMC の含有量が増加するとモルタルの保水率が増加します。粘度100、150、200Paのセルロースエーテルの曲線·Sも基本的には同様で、含有量が0.15%の場合は保水率が93%以上となります。内容量40Paの場合·セルロースエーテルが0.15%より多いため、他の3種類の粘度HPMCに比べて保水率が低くなります。

(2) モルタルの密度は HPMC 含有量の増加とともに徐々に減少し、その含有量は 0.05%です。密度の減少は 0.20%、つまり約 20% で最も顕著です。含有量が０．２０％を超えると密度はほとんど変化しない。モルタルの空気含有量は、HPMC 含有量の増加とともに増加します。

(3) HPMC 含有量の増加はセメントモルタルの機械的性質を明らかに低下させますが、それに対応してモルタルの折り畳み率が増加し、モルタルの柔軟性が良くなります。

(4) HPMC の添加後、モルタルの細孔サイズは大幅に増加し、有害な細孔および複数の有害な細孔の割合が大幅に増加します。０．１％のＨＰＭＣ含有量を有するサンプルは、有害な細孔が全くないか、またはそれ以下であり、有害な細孔の数が１０個を超えるブランクサンプルと比較して、約４５％減少した。μmは約9倍に増加しました。

投稿時間: 2023 年 3 月 6 日