Утицај хидроксипропил метил целулозног етра на својства машински прсканог цементног малтера

Етар целулозе је есенцијални адитив у малтеру са машинским пескарењем.Проучавани су ефекти четири различита вискозитета хидроксипропил метилцелулозе (ХПМЦ) на задржавање воде, густину, садржај ваздуха, механичка својства и расподелу величине пора малтера пескареног машином.Студије су показале да: ХПМЦ може значајно побољшати перформансе задржавања воде малтера, а стопа задржавања воде може премашити 90% када је количина ХПМЦ 0,15%.Најочигледнији;садржај ваздуха у малтеру се повећава са повећањем садржаја ХПМЦ: ХПМЦ ће очигледно смањити механичка својства цементног малтера, али ће се повећати однос савијања малтера;величина пора малтера ће се значајно повећати након додавања ХПМЦ-а. Удео штетних рупа и вишеструких штетних рупа значајно се повећао.

Кључне речи: малтер;етар хидроксипропил метилцелулозе;задржавање воде;расподела величине пора

0. Предговор

Последњих година, континуираним напретком индустрије и унапређењем технологије, кроз увођење и усавршавање страних машина за прскање малтера, технологија механичког прскања и малтерисања је у нашој земљи у великој мери развијена.Механички малтер за прскање се разликује од обичног малтера, који захтева високе перформансе задржавања воде, одговарајућу флуидност и одређене перформансе против опадања.Обично се у малтер додаје целулозни етар, међу којима се најчешће користи хидроксипропил метилцелулозни етар (ХПМЦ).Главне функције ХПМЦ у малтеру су: одличан капацитет задржавања воде, згушњавање и вискозификација и реолошко подешавање.Међутим, недостаци ХПМЦ-а се не могу занемарити.ХПМЦ има ефекат увлачења ваздуха, што ће узроковати више унутрашњих дефеката и озбиљно смањити механичка својства малтера.Овај рад проучава утицај ХПМЦ на стопу задржавања воде, густину, садржај ваздуха и механичка својства малтера са макроскопског аспекта, а проучава утицај ХПМЦ на структуру пора малтера са микроскопског аспекта.

1. Тест

1.1 Сировине

Цемент: комерцијално доступан П·Цемент О42.5, његова чврстоћа на савијање 28д и чврстоћа на притисак су 6,9 односно 48,2 МПа;песак: Цхенгде фини речни песак, 40-100 месх;целулозни етар: хидроксипропил алкохол произведен од стране компаније у Хебеи Метил целулозни етар, бели прах, номинални вискозитет 40, 100, 150, 200 Па·С: Вода: чиста вода из славине.

1.2 Метода испитивања

Према ЈГЈ/Т 105-2011 „Прописи о конструкцији за механичко прскање и малтерисање“, конзистенција малтера је 80~120 мм, а стопа задржавања воде је већа од 90%.У овом тесту, однос креча и песка је подешен на 1:5, конзистенција се контролише на (93±2)мм, а целулозни етар се споља меша, а његова доза се израчунава према маси цемента.Основна својства малтера као што су густина влаге, садржај ваздуха, стопа задржавања воде и конзистенција тестирају се у складу са ЈГЈ 70-2009 „Методе испитивања основних својстава грађевинског малтера“, а садржај ваздуха се испитује и израчунава према метода густине.Припрема, испитивања чврстоће на савијање и притисак узорака су спроведена у складу са ГБ/Т 17671-1999 „Методе за испитивање чврстоће песка за цементни малтер (ИСО метода)“.Величина пора је тестирана порозиметријом живе.Модел живиног порозиметра је био АУТОПОРЕ 9500, а мерни опсег је био од 5,5 нм до 360μм.Урађено је укупно 4 сета тестова.0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (бројеви су А, Б, Ц, Д).

2. Резултати и анализа

2.1 Утицај ХПМЦ на стопу задржавања воде цементног малтера

Задржавање воде се односи на способност малтера да задржи воду.У малтеру који се прска машином, додавање целулозног етра може ефикасно да одржи влагу, смањи брзину крварења и испуни захтеве довољне хидратације материјала на бази цемента.

Из утицаја ХПМЦ на стопу задржавања воде малтера, може се видети да са повећањем садржаја ХПМЦ, стопа задржавања воде у малтеру постепено расте.Криве етра целулозе са вискозитетима од 100, 150 и 200 Па·с су у основи исти.Када је садржај 0,05% до 0,15%, стопа задржавања воде расте линеарно.Када је садржај 0,15%, стопа задржавања воде је већа од 93%..Након 20%, растући тренд задржавања воде постаје равномеран, што указује да је количина ХПМЦ близу засићења.Крива утицаја количине ХПМЦ са вискозитетом од 40 Па·с на стопу задржавања воде је приближно права линија.Када је количина већа од 0,15%, стопа задржавања воде у малтеру је знатно нижа од оне код друге три врсте ХПМЦ са истом количином вискозитета.Генерално се верује да је механизам задржавања воде целулозног етра: хидроксилна група на молекулу етра целулозе и атом кисеоника на етарској вези ће се повезати са молекулом воде како би формирали водоничну везу, тако да слободна вода постаје везана вода , чиме се игра добар ефекат задржавања воде;Такође се верује да интердифузија између молекула воде и молекулских ланаца целулозног етра омогућава молекулима воде да уђу у унутрашњост макромолекуларних ланаца целулозног етра и да буду подложни јаким силама везивања, чиме се побољшава задржавање воде у цементној суспензији.Одлично задржавање воде може одржати малтер хомогеним, није га лако одвојити и постићи добре перформансе мешања, док смањује механичко хабање и продужава животни век машине за прскање малтера.

2.2 Утицај ХПМЦ на густину и садржај ваздуха у цементном малтеру

Из утицаја различитих вискозитета и доза ХПМЦ на густину малтера, може се видети да када је доза ХПМЦ 0-0,20% густина малтера нагло опада са повећањем дозе ХПМЦ, од 2050 кг/м.³ до око 1650 кг/м³ , смањен за око 20%;након што садржај ХПМЦ пређе 0,20%, смањење густине има тенденцију да буде равно.Упоређујући четири врсте ХПМЦ са различитим вискозитетима, може се видети да што је већи вискозитет, то је мања густина малтера;криве густине малтера са мешовитим вискозитетима од 150 и 200 Па с ХПМЦ у основи се преклапају, што указује да како вискозитет ХПМЦ наставља да расте, густина малтера се више не смањује.

Из утицаја различитих вискозитета и доза ХПМЦ-а на садржај ваздуха у малтеру, може се видети да је промена садржаја ваздуха у малтеру супротна од густине малтера.Запремина ваздуха скоро расте праволинијски;када садржај ХПМЦ прелази 0,20%, садржај ваздуха се готово не мења, што указује да је ефекат увлачења ваздуха малтера близу засићења.Ефекат увлачења ваздуха ХПМЦ са вискозитетом од 150 и 200 Па·с је већи од ХПМЦ са вискозитетом од 40 и 100 Па·s.

Ефекат целулозног етра који увлачи ваздух углавном је одређен његовом молекуларном структуром.Етар целулозе има и хидрофилне групе (хидроксил, етарске групе) и хидрофобне групе (метил групе, прстенови глукозе) и сурфактант је., има површинску активност, тако да има ефекат увлачења ваздуха.С једне стране, уведени гас може деловати као куглични лежај у малтеру, побољшати радне перформансе малтера, повећати запремину и повећати излаз, што је корисно за произвођача.Али са друге стране, ефекат увлачења ваздуха повећава садржај ваздуха у малтеру и порозност након стврдњавања, што доводи до повећања штетних пора и значајног смањења механичких својстава.Иако ХПМЦ има одређени ефекат увлачења ваздуха, не може да замени агенс за увлачење ваздуха.Поред тога, када се ХПМЦ и агенс за увлачење ваздуха користе истовремено, агенс за увлачење ваздуха може да поквари.

2.3 Утицај ХПМЦ на механичка својства цементног малтера

Из чврстоће на савијање 28д и чврстоће на притисак 28д може се видети да када је количина ХПМЦ-а само 0,05%, чврстоћа малтера на савијање значајно опада, што је око 25% ниже од оне код слијепог узорка без ХПМЦ-а, и чврстоћа на притисак може да достигне само 65% празног узорка.80%.Када садржај ХПМЦ прелази 0,20%, степен смањења чврстоће на савијање и чврстоће на притисак малтера није очигледан.Вискозност ХПМЦ има мали утицај на механичка својства малтера.ХПМЦ уводи много ситних ваздушних мехурића, а ефекат увлачења ваздуха на малтер повећава унутрашњу порозност и штетне поре малтера, што резултира значајним смањењем чврстоће на притисак и чврстоће на савијање.Други разлог за смањење чврстоће малтера је ефекат задржавања воде целулозног етра, који задржава воду у очврслом малтеру, а велики однос воде и везива доводи до смањења чврстоће тест блока.За механички грађевински малтер, иако целулозни етар може значајно повећати стопу задржавања воде у малтеру и побољшати његову обрадивост, ако је количина превелика, то ће озбиљно утицати на механичка својства малтера, тако да однос између њих треба разумно одмерити.

Из 28-дневног односа савијања може се видети да са повећањем садржаја ХПМЦ, укупни однос савијања малтера показује тренд повећања, што је у основи линеарна веза.То је зато што додат целулозни етар уводи велики број ваздушних мехурића, узрокујући више дефеката унутар малтера, што резултира наглим смањењем чврстоће малтера на притисак, а иако се чврстоћа на савијање такође смањује у одређеној мери;али целулозни етар може побољшати флексибилност малтера и отпорност. Чврстоћа на савијање је повољна, што успорава брзину смањења.Свеобухватно посматрано, комбиновани ефекат ова два доводи до повећања односа савијања.

2.4 Утицај ХПМЦ на величину пора малтера

Криве расподеле величине пора за четири групе узорака А, Б, Ц и Д мерене су интрузионом порозиметријом живе.

Према криву дистрибуције величине пора, подацима о расподели величине пора и различитим статистичким параметрима АД узорака, ХПМЦ има велики утицај на структуру пора цементног малтера:

(1) Након додавања ХПМЦ-а, величина пора цементног малтера се значајно повећава.На кривој расподеле величине пора, област слике се помера удесно, а вредност пора која одговара вршној вредности постаје већа.Такође из статистичких података о дистрибуцији величине пора и средње величине пора у резултатима испитивања различитих статистичких параметара, може се видети да је средња величина пора цементног малтера након додавања ХПМЦ значајно већа од оне у празном узорку, и у узорку са дозом од 0,3% Вредност отвора је за 2 реда величине већа од оне у празном узорку.

(2) Ву Зхонгвеи ет ал.поделио поре у бетону у четири типа, а то су безопасне поре (≤20 нм), мало штетних пора (20–100 нм), штетне поре (100–200 нм) и много штетних пора (≥200 нм).200 нм).Из статистичких података о расподели величине пора и резултата испитивања различитих статистичких параметара, може се видети да је број безопасних пора или мање штетних пора значајно смањен, а број штетних пора или више штетних пора повећан након додавања ХПМЦ.Безопасне или мање штетне поре узорка без ХПМЦ су око 49,4%, а безопасне или мање штетне поре су значајно смањене након додавања ХПМЦ.Узимајући за пример дозу од 0,1%, безопасне или мање штетне поре се смањују за око 45%., број штетних пора већи од 10μм повећан за око 9 пута.

3) Средњи пречник пора, просечни пречник пора, специфична запремина пора и специфична површина не прате веома стриктно правило промене са повећањем садржаја ХПМЦ, што може бити повезано са великом дисперзијом одабира узорка у тесту убризгавања живе.Али у целини, средњи пречник пора, просечни пречник пора и специфична запремина пора узорка помешаног са ХПМЦ имају тенденцију повећања у поређењу са празним узорком, док се специфична површина смањује.

3. Закључак

(1) Стопа задржавања воде у малтеру расте са повећањем садржаја ХПМЦ.Криве целулозног етра са вискозитетима од 100, 150 и 200 Па·С су у основи исти, а стопа задржавања воде је већа од 93% када је садржај 0,15%.Када је садржај од 40 Па·етар целулозе је већи од 0,15%, стопа задржавања воде је нижа од оне друге три врсте ХПМЦ вискозитета.

(2) Густина малтера се постепено смањује са повећањем садржаја ХПМЦ, а садржај је 0,05%.Смањење густине је најочигледније на 0,20%, око 20%;када садржај прелази 0,20%, густина се готово не мења;садржај ваздуха у малтеру расте са повећањем садржаја ХПМЦ.

(3) Повећање садржаја ХПМЦ ће очигледно смањити механичка својства цементног малтера, али ће се одговарајући однос савијања малтера повећати, а флексибилност малтера ће постати боља.

(4) Након додавања ХПМЦ-а, величина пора малтера се значајно повећава, а удео штетних пора и вишеструких штетних пора значајно се повећава.Узорак са 0,1% садржаја ХПМЦ смањен је за око 45% у поређењу са празним узорком без или са мање штетних пора, а број штетнијих пора је већи од 10μм повећао око 9 пута.