抽象的な：セルロースエーテルは、既製モルタルの主な添加剤です。セルロースエーテルの種類と構造的特徴を紹介し、添加剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル(HPMC)を選択し、モルタルの諸特性に及ぼす影響を体系的に研究します。。研究によると、HPMC はモルタルの保水性を大幅に向上させ、水を減らす効果があります。同時に、モルタル混合物の密度を低下させ、モルタルの硬化時間を延長し、モルタルの曲げ強度と圧縮強度を低下させることもできます。
キーワード:既製混合モルタル。ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル(HPMC);パフォーマンス
0.序文
モルタルは建設業界で最も広く使用されている材料の 1 つです。材料科学の発展と建築品質への人々の要求の向上に伴い、生コンクリートの普及・開発と同様に、モルタルも徐々に実用化に向けて発展してきました。従来の技術で製造されたモルタルと比較して、商業的に製造されたモルタルには次のような明らかな利点があります。(a) 製品の品質が高い。(b) 高い生産効率。(c) 環境汚染が少なく、文明建設に便利。現在、広州、上海、北京などの中国の都市は生モルタルを推進しており、関連する業界基準や国家基準が発行されているか、まもなく発行される予定です。
組成の観点から見ると、既製モルタルと従来のモルタルの大きな違いは化学混和剤の添加であり、その中で最も一般的に使用される化学混和剤はセルロースエーテルです。セルロースエーテルは通常、保水剤として使用されます。生モルタルの操作性を向上させることが目的です。セルロースエーテルの量は少量ですが、モルタルの性能に大きな影響を与えます。モルタルの施工性能に影響を与える主要な添加剤です。したがって、セルロースエーテルの種類や構造的特徴がセメントモルタルの性能に及ぼす影響をさらに理解することは、セルロースエーテルを正しく選択して使用し、モルタルの安定した性能を確保するのに役立ちます。
1. セルロースエーテルの種類と構造的特徴
セルロースエーテルは、天然セルロースをアルカリ溶解、グラフト反応（エーテル化）、洗浄、乾燥、粉砕等の工程を経て加工された水溶性高分子材料です。セルロースエーテルはイオン性セルロースと非イオン性セルロースに分けられ、イオン性セルロースにはカルボキシメチルセルロース塩が存在します。ノニオン性セルロースとしては、ヒドロキシエチル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、メチルセルロースエーテル等が挙げられる。イオン性セルロース エーテル (カルボキシメチル セルロース塩) はカルシウム イオンの存在下では不安定であるため、セメント、消石灰、その他のセメント材料を使用した乾燥粉末製品にはほとんど使用されません。ドライパウダーモルタルに使用されるセルロースエーテルは、主にヒドロキシエチルメチルセルロースエーテル（HEMC）とヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル（HPMC）であり、市場シェアの90％以上を占めています。
HPMCはセルロースをアルカリ活性化処理し、エーテル化剤として塩化メチルとプロピレンオキシドを用いてエーテル化反応させて生成します。エーテル化反応では、セルロース分子上のヒドロキシル基がメトキシとヒドロキシプロピルに置換されてHPMCが形成されます。セルロース分子上の水酸基が置換している基の数は、エーテル化度（置換度ともいいます）で表すことができます。HPMC のエーテル 化学変換度は 12 ～ 15 です。したがって、HPMC の構造にはヒドロキシル (-OH)、エーテル結合 (-o-)、アンヒドログルコース環などの重要な基があり、これらの基は一定の性質を持っています。モルタルの性能に影響を与えます。
2. セメントモルタルの特性に及ぼすセルロースエーテルの影響
2.1 試験用の原材料
セルロースエーテル：蘆州ハーキュレス天浦化学有限公司製、粘度：７５０００、
セメント: Conch ブランド 32.5 グレード複合セメント。砂: 中程度の砂;フライアッシュ：グレード II。
2.2 試験結果
2.2.1 セルロースエーテルの減水効果
同じ混合比におけるモルタルの稠度とセルロースエーテルの含有量との関係から、セルロースエーテルの含有量の増加に伴ってモルタルの稠度は徐々に増加することがわかる。添加量が 0.3 パーセントの場合、モルタルの粘稠度は混合しない場合に比べて約 50% 増加し、セルロースエーテルがモルタルの作業性を大幅に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と、水の消費量は徐々に減少します。セルロースエーテルには一定の減水効果があると考えられる。
2.2.2 保水性
モルタルの保水性とは、モルタルが水を保持する能力を指し、輸送時や駐車時におけるフレッシュセメントモルタルの内部成分の安定性を測る性能指標でもあります。保水性は成層度と保水率の2つの指標で測定できますが、保水剤の添加により生モルタルの保水性は大幅に向上しており、成層度はあまり敏感ではありません。違いを反映するために。保水試験は、モルタルの規定面積にろ紙を一定時間接触させる前後のろ紙の質量変化を測定し、保水率を算出します。濾紙の吸水性が良いため、モルタルの保水性が高くてもモルタル内の水分を濾紙が吸収することができます。保水率はモルタルの保水性を正確に反映しており、保水率が高いほど保水性に優れています。
モルタルの保水性を向上させる技術的な方法は数多くありますが、セルロースエーテルを添加するのが最も効果的な方法です。セルロースエーテルの構造には、ヒドロキシル結合とエーテル結合が含まれています。これらの基の酸素原子は水分子と結合して水素結合を形成します。自由水分子を結合水にし、保水に優れた役割を果たします。モルタルの保水率とセルロースエーテルの含有量との関係から、試験含有量の範囲において、モルタルの保水率とセルロースエーテルの含有量は良好な対応関係を示すことがわかる。セルロースエーテルの含有量が多いほど保水率が高くなります。。
2.2.3 モルタル混合物の密度
セルロースエーテルの含有量によるモルタル混合物の密度の変化則から、セルロースエーテルの含有量の増加に伴いモルタル混合物の密度が徐々に減少し、セルロースエーテルの含有量が増加するとモルタルの湿潤密度が減少することがわかります。は0.3％o約17％減少（無配合との比較）。モルタル密度の減少には 2 つの理由があります。1 つはセルロース エーテルの空気連行効果です。セルロースエーテルにはアルキル基が含まれており、水溶液の表面エネルギーを低下させることができ、セメントモルタルに空気を連行する効果があり、モルタルの空気含有量が増加し、気泡膜の靭性もセメントモルタルよりも高くなります。純水の泡が発生し、排出するのは簡単ではありません。一方、セルロースエーテルは水を吸収すると膨張して一定の体積を占めるため、モルタルの内部細孔が増えるのと同じことになるため、モルタルの混合の原因となり密度が低下します。
セルロースエーテルの空気連行効果によりモルタルの加工性が向上する一方で、空気含有量の増加により硬化体の構造が緩み、硬化物の強度が低下する弊害が生じます。強度などの機械的特性。
2.2.4 凝固時間
モルタルの凝結時間とエーテル量との関係から、セルロースエーテルがモルタルの硬化を遅らせる効果があることが明らかです。用量が多ければ多いほど、遅延効果はより明らかになります。
セルロースエーテルの遅延効果は、その構造的特徴と密接に関係しています。セルロースエーテルはセルロースの基本構造を保持しています。つまり、セルロースエーテルの分子構造にはアンヒドログルコース環構造がまだ存在しており、アンヒドログルコース環はセメント遅延の主要なグループの原因であり、糖-カルシウム分子を形成することができます。セメント水和水溶液中のカルシウムイオンとの化合物（または複合体）は、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）：およびカルシウム塩の結晶形成、沈殿を防ぎ、セメント水和プロセスを遅らせます。
2.2.5 強度
モルタルの曲げ強度および圧縮強度に及ぼすセルロースエーテルの影響から、セルロースエーテルの含有量の増加に伴い、モルタルの7日および28日曲げ強度および圧縮強度はすべて低下傾向を示すことがわかります。
モルタルの強度が低下する原因としては、空気量の増加によりモルタル硬化物の気孔率が増大し、硬化体の内部構造が緩くなることが考えられます。モルタルの湿潤密度と圧縮強度を回帰分析すると、両者の間には良い相関があり、湿潤密度が低いと強度が低く、逆に強度が高いことがわかります。Huang Liangen は、Ryskewith によって導かれた気孔率と機械的強度の間の関係式を使用して、セルロース エーテルと混合したモルタルの圧縮強度とセルロース エーテルの含有量の間の関係を推定しました。
3. 結論
(1) セルロースエーテルは、ヒドロキシルを含むセルロースの誘導体です。
エーテル結合、アンヒドログルコース環およびその他の基、これらの基はモルタルの物理的および機械的特性に影響を与えます。
(2) HPMC はモルタルの保水性を大幅に改善し、モルタルの硬化時間を延長し、モルタル混合物の密度と硬化体の強度を低下させます。
(3) 生モルタルを調製する場合には、セルロースエーテルを合理的に使用する必要があります。モルタルの加工性と機械的特性の相反する関係を解決します。
投稿日時: 2023 年 2 月 20 日