Hidroksipropilmetilcelulozes ētera ietekme uz mašīnu izsmidzinātas cementa javas īpašībām

Celulozes ēteris ir būtiska piedeva ar mašīnu apstrādātai javai.Tika pētīta četru dažādu hidroksipropilmetilcelulozes (HPMC) viskozitātes ietekme uz mašīnstrūklas javas ūdens aizturi, blīvumu, gaisa saturu, mehāniskajām īpašībām un poru izmēru sadalījumu.Pētījumi liecina, ka: HPMC var ievērojami uzlabot javas ūdens aiztures rādītājus, un ūdens aiztures koeficients var pārsniegt 90%, ja HPMC daudzums ir 0,15%.Visredzamākais;javas gaisa saturs palielinās, palielinoties HPMC saturam: HPMC acīmredzami samazinās cementa javas mehāniskās īpašības, bet palielinās javas locīšanas koeficients;javas poru izmērs ievērojami palielināsies pēc HPMC pievienošanas, ievērojami palielinājās kaitīgo caurumu un vairāku kaitīgo caurumu īpatsvars.

Atslēgas vārdi: java;hidroksipropilmetilcelulozes ēteris;ūdens aizture;poru izmēru sadalījums

0. Priekšvārds

Pēdējos gados, nepārtraukti attīstoties nozarei un pilnveidojoties tehnoloģijām, ieviešot un uzlabojot ārvalstu javas izsmidzināšanas mašīnas, mūsu valstī ir ievērojami attīstīta mehāniskās izsmidzināšanas un apmetuma tehnoloģija.Mehāniskā izsmidzināšanas java atšķiras no parastās javas, kurai nepieciešama augsta ūdens aiztures spēja, piemērota plūstamība un noteikta pretslīdēšanas veiktspēja.Parasti javai pievieno celulozes ēteri, starp kuriem visplašāk izmanto hidroksipropilmetilcelulozes ēteri (HPMC).HPMC galvenās funkcijas javā ir: lieliska ūdens aiztures spēja, sabiezēšana un viskozēšana un reoloģiskā regulēšana.Tomēr nevar ignorēt HPMC nepilnības.HPMC ir gaisu piesaistoša iedarbība, kas radīs vairāk iekšējo defektu un nopietni samazinās javas mehāniskās īpašības.Šajā rakstā pētīta HPMC ietekme uz javas ūdens aiztures ātrumu, blīvumu, gaisa saturu un javas mehāniskajām īpašībām no makroskopiskā aspekta, kā arī pētīta HPMC ietekme uz javas poru struktūru no mikroskopiskā aspekta.

1. Pārbaude

1.1. Izejvielas

Cements: komerciāli pieejams P·O42,5 cements, tā 28d lieces un spiedes stiprība ir attiecīgi 6,9 un 48,2 MPa;smiltis: Čendes smalkas upes smiltis, 40-100 acs;celulozes ēteris: hidroksipropilspirts, ko ražo uzņēmums Hebei Metilcelulozes ēteris, balts pulveris, nominālā viskozitāte 40, 100, 150, 200 Pa·S: Ūdens: tīrs krāna ūdens.

1.2 Pārbaudes metode

Saskaņā ar JGJ/T 105-2011 “Mehāniskās miglošanas un apmetuma būvnoteikumi” javas konsistence ir 80–120 mm, un ūdens aiztures koeficients ir lielāks par 90%.Šajā testā kaļķa un smilšu attiecība ir iestatīta uz 1:5, konsistence tiek kontrolēta uz (93±2)mm, un celulozes ēteris tiek ārēji sajaukts, un tā devu aprēķina pēc cementa masas.Javas pamatīpašības, piemēram, mitrums, gaisa saturs, ūdens aiztures ātrums un konsistence, tiek pārbaudītas saskaņā ar JGJ 70-2009 “Būvjavas pamatīpašību pārbaudes metodes”, un gaisa saturs tiek pārbaudīts un aprēķināts saskaņā ar blīvuma metode.Paraugu sagatavošanas, lieces un spiedes stiprības testi tika veikti, atsaucoties uz GB/T 17671-1999 “Cementa javas smilšu stiprības pārbaudes metodes (ISO metode)”.Poru lielums tika pārbaudīts ar dzīvsudraba porozimetriju.Dzīvsudraba porozimetra modelis bija AUTOPORE 9500, un mērījumu diapazons bija no 5,5 nm līdz 360μm.Kopumā tika veikti 4 testu komplekti.0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (skaitļi ir A, B, C, D).

2. Rezultāti un analīze

2.1. HPMC ietekme uz cementa javas ūdens aiztures ātrumu

Ūdens aizture attiecas uz javas spēju noturēt ūdeni.Mašīnas izsmidzinātā javā celulozes ētera pievienošana var efektīvi uzturēt mitrumu, samazināt asiņošanas ātrumu un nodrošināt pietiekamas cementa bāzes materiālu hidratācijas prasības.

No HPMC ietekmes uz javas ūdens aiztures ātrumu redzams, ka, palielinoties HPMC saturam, javas ūdens aiztures koeficients pakāpeniski palielinās.Celulozes ēteru ar viskozitāti 100, 150 un 200 Pa līknes·s būtībā ir vienādi.Ja saturs ir no 0,05% līdz 0,15%, ūdens aiztures ātrums palielinās lineāri.Ja saturs ir 0,15%, ūdens aiztures līmenis ir lielāks par 93%..Pēc 20% pieaugošā ūdens aiztures tendence kļūst nemainīga, norādot, ka HPMC daudzums ir tuvu piesātinājumam.HPMC daudzuma ietekmes līkne ar viskozitāti 40 Pa·s uz ūdens aiztures koeficienta ir aptuveni taisna līnija.Ja daudzums ir lielāks par 0,15%, javas ūdens aiztures koeficients ir ievērojami zemāks nekā pārējiem trim HPMC veidiem ar tādu pašu viskozitāti.Parasti tiek uzskatīts, ka celulozes ētera ūdens aiztures mehānisms ir šāds: hidroksilgrupa uz celulozes ētera molekulas un skābekļa atoms uz ētera saites asociējas ar ūdens molekulu, veidojot ūdeņraža saiti, tādējādi brīvais ūdens kļūst par saistītu ūdeni. , tādējādi spēlējot labu ūdens aiztures efektu;Tiek arī uzskatīts, ka ūdens molekulu un celulozes ētera molekulāro ķēžu savstarpējā difūzija ļauj ūdens molekulām iekļūt celulozes ētera makromolekulāro ķēžu iekšpusē un tikt pakļautas spēcīgiem saistīšanas spēkiem, tādējādi uzlabojot cementa vircas ūdens aizturi.Lieliska ūdens aizture var saglabāt javu viendabīgu, to nav viegli atdalīt un iegūt labu sajaukšanas veiktspēju, vienlaikus samazinot mehānisko nodilumu un pagarinot javas izsmidzināšanas iekārtas kalpošanas laiku.

2.2 HPMC ietekme uz cementa javas blīvumu un gaisa saturu

No dažādu viskozitāti un HPMC devu ietekmes uz javas blīvumu redzams, ka, HPMC dozēšanai 0-0,20%, javas blīvums strauji samazinās, palielinoties HPMC devai, no 2050 kg/m.³ līdz aptuveni 1650 kg/m³ , samazinājās par aptuveni 20%;pēc tam, kad HPMC saturs pārsniedz 0,20%, blīvuma samazināšanās mēdz būt plakana.Salīdzinot četru veidu HPMC ar atšķirīgu viskozitāti, redzams, ka jo augstāka viskozitāte, jo mazāks ir javas blīvums;javu ar jaukto viskozitāti 150 un 200 Pa s HPMC blīvuma līknes pamatā pārklājas, norādot, ka, HPMC viskozitātei turpinot pieaugt, javas blīvums vairs nesamazinās.

No dažādu viskozitātes un HPMC devu ietekmes uz javas gaisa saturu redzams, ka javas gaisa satura izmaiņas ir pretējas javas blīvumam.Gaisa tilpums gandrīz pieaug taisnā līnijā;kad HPMC saturs pārsniedz 0,20%, gaisa saturs gandrīz nemainās, norādot, ka javas gaisu piesaistošā iedarbība ir tuvu piesātinājumam.HPMC ar viskozitāti 150 un 200 Pa gaisu piesaistošā iedarbība·s ir lielāks nekā HPMC ar viskozitāti 40 un 100 Pa·s.

Celulozes ētera gaisu piesaistošo efektu galvenokārt nosaka tā molekulārā struktūra.Celulozes ēterī ir gan hidrofilas grupas (hidroksilgrupas, ētera grupas), gan hidrofobās grupas (metilgrupas, glikozes gredzeni), un tas ir virsmaktīvā viela., piemīt virsmas aktivitāte, tādējādi tai piemīt gaisu piesaistoša iedarbība.No vienas puses, ievadītā gāze var darboties kā javas lodīšu gultnis, uzlabot javas darba veiktspēju, palielināt tilpumu un palielināt izlaidi, kas ir izdevīgi ražotājam.Bet, no otras puses, gaisu piesaistošais efekts palielina javas gaisa saturu un porainību pēc sacietēšanas, kā rezultātā palielinās kaitīgās poras un ievērojami samazinās mehāniskās īpašības.Lai gan HPMC ir zināms gaisu piesaistošs efekts, tas nevar aizstāt gaisu piesaistošo līdzekli.Turklāt, ja vienlaikus tiek lietots HPMC un gaisu izraisošais līdzeklis, gaisa izvadīšanas līdzeklis var neizdoties.

2.3. HPMC ietekme uz cementa javas mehāniskajām īpašībām

No 28d lieces stiprības un 28d spiedes stiprības var redzēt, ka tad, kad HPMC daudzums ir tikai 0,05%, javas lieces izturība ievērojami samazinās, kas ir aptuveni par 25% mazāka nekā tukšajam paraugam bez HPMC, un spiedes stiprība var būt tikai Sasniedziet 65% no tukšā parauga.80%.Ja HPMC saturs pārsniedz 0,20%, javas lieces stiprības un spiedes stiprības samazināšanās pakāpe nav acīmredzama.HPMC viskozitāte maz ietekmē javas mehāniskās īpašības.HPMC ievieš daudz sīku gaisa burbuļu, un javu gaisu piesaistošā iedarbība palielina javas iekšējo porainību un kaitīgās poras, kā rezultātā ievērojami samazinās spiedes izturība un lieces izturība.Vēl viens javas stiprības samazināšanās iemesls ir celulozes ētera ūdens aiztures efekts, kas notur ūdeni sacietējušajā javā, un lielā ūdens saistvielas attiecība izraisa testa bloka stiprības samazināšanos.Mehāniskajai celtniecības javai, lai gan celulozes ēteris var ievērojami palielināt javas ūdens aiztures ātrumu un uzlabot tās apstrādājamību, ja daudzums ir pārāk liels, tas nopietni ietekmēs javas mehāniskās īpašības, tāpēc attiecības starp abiem ir saprātīgi jāizsver.

No 28 dienu locīšanas koeficienta redzams, ka, palielinoties HPMC saturam, kopējā javas locīšanas attiecība uzrāda pieaugošu tendenci, kas būtībā ir lineāra sakarība.Tas ir tāpēc, ka pievienotais celulozes ēteris rada lielu skaitu gaisa burbuļu, radot vairāk defektu javas iekšpusē, kā rezultātā krasi samazinās javas spiedes izturība, un, lai gan zināmā mērā samazinās arī lieces izturība;bet celulozes ēteris var uzlabot javas elastību un izturēt. Salocīšanas stiprība ir labvēlīga, kas liek samazināties.Apsverot vispusīgi, abu šo kombināciju rezultātā palielinās locīšanas koeficients.

2.4. HPMC ietekme uz javas poru izmēru

Poru lieluma sadalījuma līknes četrām paraugu grupām A, B, C un D tika mērītas ar dzīvsudraba iekļūšanas poraimetriju.

Saskaņā ar poru lieluma sadalījuma līkni, poru lieluma sadalījuma datiem un dažādiem AD paraugu statistiskajiem parametriem, HPMC ir liela ietekme uz cementa javas poru struktūru:

(1) Pēc HPMC pievienošanas cementa javas poru izmērs ievērojami palielinās.Poru lieluma sadalījuma līknē attēla laukums pārvietojas pa labi, un poru vērtība, kas atbilst maksimālajai vērtībai, kļūst lielāka.Arī no statistikas datiem par poru izmēru sadalījumu un vidējo poru izmēru dažādu statistisko parametru testa rezultātos redzams, ka cementa javas vidējais poru izmērs pēc HPMC pievienošanas ir ievērojami lielāks nekā tukšajam paraugam, un paraugā ar 0,3% devu Vērtības apertūra ir par 2 kārtām lielāka nekā tukšā parauga atvērums.

(2) Wu Zhongwei et al.sadalīja betona poras četros veidos, kas ir nekaitīgas poras (≤20 nm), maz kaitīgu poru (20–100 nm), kaitīgās poras (100–200 nm) un daudzas kaitīgas poras (≥200 nm).200 nm).No poru izmēru sadalījuma statistikas datiem un dažādu statistisko parametru testu rezultātiem redzams, ka pēc HPMC pievienošanas būtiski samazinās nekaitīgo poru jeb mazāk kaitīgo poru skaits, kā arī palielinās kaitīgo poru jeb kaitīgāko poru skaits.Parauga nekaitīgās vai mazāk kaitīgās poras bez HPMC ir aptuveni 49,4%, un nekaitīgās vai mazāk kaitīgās poras pēc HPMC pievienošanas ievērojami samazinās.Par piemēru ņemot 0,1% devu, nekaitīgās vai mazāk kaitīgās poras tiek samazinātas par aptuveni 45%., kaitīgo poru skaits ir lielāks par 10μm palielinājās aptuveni 9 reizes.

3) Vidējais poru diametrs, vidējais poru diametrs, īpatnējais poru tilpums un īpatnējais virsmas laukums neievēro ļoti stingru izmaiņu noteikumu, palielinoties HPMC saturam, kas var būt saistīts ar lielo parauga atlases izkliedi dzīvsudraba injekcijas testā.Bet kopumā ar HPMC sajauktā parauga vidējais poru diametrs, vidējais poru diametrs un īpatnējais poru tilpums mēdz palielināties salīdzinājumā ar tukšo paraugu, savukārt īpatnējais virsmas laukums samazinās.

3. Secinājums

(1) Javas ūdens aiztures koeficients palielinās, palielinoties HPMC saturam.Celulozes ētera līknes ar viskozitāti 100, 150 un 200 Pa·S būtībā ir vienādi, un ūdens aiztures līmenis ir lielāks par 93%, ja saturs ir 0,15%.Kad saturs 40 Pa·s celulozes ēteris ir lielāks par 0,15%, ūdens aiztures līmenis ir zemāks nekā pārējiem trim viskozitātes HPMC veidiem.

(2) Javas blīvums pakāpeniski samazinās, palielinoties HPMC saturam, un saturs ir 0,05%.Blīvuma samazināšanās ir visredzamākā – 0,20%, aptuveni 20%;kad saturs pārsniedz 0,20%, blīvums gandrīz nemainās;javas gaisa saturs palielinās, palielinoties HPMC saturam.

(3) HPMC satura palielināšanās acīmredzami samazinās cementa javas mehāniskās īpašības, bet palielināsies atbilstošā javas locīšanas attiecība un uzlabosies javas elastība.

(4) Pēc HPMC pievienošanas javas poru izmērs ievērojami palielinās, un ievērojami palielinās kaitīgo poru un vairāku kaitīgo poru īpatsvars.Paraugs ar 0,1% HPMC saturu samazinājies par aptuveni 45%, salīdzinot ar tukšo paraugu, kurā nav vai mazāk kaitīgu poru, un kaitīgāko poru skaits, kas pārsniedz 10μm palielinājās aptuveni 9 reizes.