Die Wirkung von Hydroxypropylmethylcellulose HPMC auf die Eigenschaften von Maschinenstrahlmörtel

Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Industrie und der Verbesserung der Technologie durch die Einführung und Verbesserung ausländischer Mörtelspritzmaschinen hat sich die mechanische Spritz- und Putztechnologie in meinem Land in den letzten Jahren stark weiterentwickelt. Mechanischer Spritzmörtel unterscheidet sich von gewöhnlichem Mörtel, der eine hohe Wasserrückhalteleistung, eine geeignete Fließfähigkeit und eine gewisse Anti-Absack-Leistung erfordert. Normalerweise wird dem Mörtel Hydroxypropylmethylcellulose zugesetzt, wobei Celluloseether (HPMC) am häufigsten verwendet wird. Die Hauptfunktionen von Hydroxypropylmethylcellulose HPMC im Mörtel sind: Verdickung und Viskosifizierung, Anpassung der Rheologie und ausgezeichnetes Wasserrückhaltevermögen. Die Mängel von HPMC können jedoch nicht ignoriert werden. HPMC hat eine luftporenbildende Wirkung, die zu mehr inneren Defekten führt und die mechanischen Eigenschaften des Mörtels erheblich beeinträchtigt. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. untersuchte den Einfluss von HPMC auf die Wasserretentionsrate, die Dichte, den Luftgehalt und die mechanischen Eigenschaften von Mörtel aus makroskopischer Sicht und untersuchte den Einfluss von Hydroxypropylmethylcellulose HPMC auf die L-Struktur des Mörtels der mikroskopische Aspekt. .

1. Testen

1.1 Rohstoffe

Zement: im Handel erhältlicher P.0 42,5-Zement, seine 28d-Biege- und Druckfestigkeit beträgt 6,9 bzw. 48,2 MPa; Sand: feiner Flusssand aus Chengde, 40-100 Mesh; Celluloseether: hergestellt von Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Hydroxypropylmethylcelluloseether, weißes Pulver, Nennviskosität 40, 100, 150, 200 Pa-s; Wasser: sauberes Leitungswasser.

1.2 Testmethode

Gemäß JGJ/T 105-2011 „Bauvorschriften für mechanisches Spritzen und Verputzen“ beträgt die Konsistenz des Mörtels 80–120 mm und die Wasserrückhalterate liegt bei mehr als 90 %. In diesem Experiment wurde das Kalk-Sand-Verhältnis auf 1:5 eingestellt, die Konsistenz wurde auf (93+2) mm geregelt, der Celluloseether wurde extern zugemischt und die Mischmenge basierte auf der Zementmasse. Die grundlegenden Eigenschaften des Mörtels wie Nassdichte, Luftgehalt, Wasserretention und Konsistenz werden unter Bezugnahme auf JGJ 70-2009 „Testmethoden für grundlegende Eigenschaften von Baumörtel“ getestet, und der Luftgehalt wird entsprechend der Dichte getestet und berechnet Verfahren. Die Vorbereitung, Biege- und Druckfestigkeitsprüfungen der Proben wurden gemäß GB/T 17671-1999 „Methods for Testing the Strength of Cement Mortar Sand (ISO Method)“ durchgeführt. Der Durchmesser der Larven wurde mittels Quecksilberporosimetrie gemessen. Das Modell des Quecksilberporosimeters war AUTOPORE 9500 und der Messbereich betrug 5,5 nm–360 μm. Insgesamt wurden 4 Testreihen durchgeführt. Das Zement-Sand-Verhältnis betrug 1:5, die Viskosität von HPMC betrug 100 Pa-s und die Dosierung betrug 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (die Zahlen sind A, B, C bzw. D).

2. Ergebnisse und Analyse

2.1 Einfluss von HPMC auf die Wasserretentionsrate von Zementmörtel

Unter Wasserspeicherung versteht man die Fähigkeit des Mörtels, Wasser zu speichern. In maschinell gespritztem Mörtel kann die Zugabe von Celluloseether Wasser wirksam zurückhalten, die Blutungsrate verringern und die Anforderungen einer vollständigen Hydratation zementbasierter Materialien erfüllen. Einfluss von HPMC auf die Wasserretention von Mörtel.

Mit zunehmendem HPMC-Gehalt nimmt die Wasserretentionsrate des Mörtels allmählich zu. Die Kurven von Hydroxypropylmethylcelluloseether mit Viskositäten von 100, 150 und 200 Pa.s sind grundsätzlich gleich. Bei einem Gehalt von 0,05 % bis 0,15 % steigt die Wasserretentionsrate linear an, bei einem Gehalt von 0,15 % beträgt die Wasserretentionsrate mehr als 93 %. ; Wenn die Körnungsmenge 0,20 % übersteigt, wird der steigende Trend der Wasserretentionsrate flach, was darauf hinweist, dass die HPMC-Menge nahe der Sättigung ist. Die Einflusskurve der Menge an HPMC mit einer Viskosität von 40 Pa.s auf die Wasserretentionsrate ist annähernd eine Gerade. Wenn die Menge mehr als 0,15 % beträgt, ist die Wasserretentionsrate des Mörtels deutlich geringer als die der anderen drei Arten von HPMC mit der gleichen Viskosität. Es wird allgemein angenommen, dass der Wasserrückhaltemechanismus von Celluloseether darin besteht, dass sich die Hydroxylgruppe am Celluloseethermolekül und das Sauerstoffatom an der Etherbindung mit dem Wassermolekül verbinden und eine Wasserstoffbindung bilden, so dass das freie Wasser zu gebundenem Wasser wird , wodurch eine gute Wasserretentionswirkung erzielt wird; Es wird auch angenommen, dass die Interdiffusion zwischen Wassermolekülen und Celluloseether-Molekülketten es Wassermolekülen ermöglicht, in das Innere der Celluloseether-Makromolekülketten einzudringen und starken Bindungskräften ausgesetzt zu sein, wodurch die Wasserretention der Zementaufschlämmung verbessert wird. Durch die hervorragende Wasserretention kann der Mörtel homogen bleiben, sich nicht leicht entmischen und eine gute Mischleistung erzielen, während gleichzeitig der mechanische Verschleiß verringert und die Lebensdauer der Mörtelspritzmaschine erhöht wird.

2.2 Die Wirkung von Hydroxypropylmethylcellulose HPMC auf die Dichte und den Luftgehalt von Zementmörtel

Wenn die HPMC-Menge 0–0,20 % beträgt, nimmt die Dichte des Mörtels mit zunehmender HPMC-Menge stark ab, von 2050 kg/m3 auf etwa 1650 kg/m3, was etwa 20 % weniger ist; Wenn die HPMC-Menge 0,20 % übersteigt, nimmt die Dichte ab. in Ruhe. Beim Vergleich der vier Arten von HPMC mit unterschiedlichen Viskositäten gilt: Je höher die Viskosität, desto geringer die Dichte des Mörtels. Die Dichtekurven der Mörtel mit den Mischviskositäten von 150 und 200 Pa.s HPMC überlappen sich grundsätzlich, was darauf hindeutet, dass mit weiter steigender Viskosität von HPMC die Dichte nicht mehr abnimmt.

Das Änderungsgesetz des Luftgehalts von Mörtel ist das Gegenteil der Änderung der Mörteldichte. Wenn der Gehalt an Hydroxypropylmethylcellulose HPMC 0–0,20 % beträgt, steigt der Luftgehalt des Mörtels mit zunehmendem HPMC-Gehalt nahezu linear an; der Gehalt an HPMC übersteigt Nach 0,20 % ändert sich der Luftgehalt kaum, was darauf hindeutet, dass der Luftporenbildnereffekt des Mörtels nahezu gesättigt ist. Die luftporenbildende Wirkung von HPMC mit einer Viskosität von 150 und 200 Pa.s ist größer als die von HPMC mit einer Viskosität von 40 und 100 Pa.s.

Die luftporenbildende Wirkung von Celluloseether wird hauptsächlich durch seine molekulare Struktur bestimmt. Celluloseether hat sowohl hydrophile Gruppen (Hydroxyl, Ether) als auch hydrophobe Gruppen (Methyl, Glucosering) und ist ein Tensid. besitzt Oberflächenaktivität und wirkt somit luftporenbildend. Einerseits kann das eingebrachte Gas als Kugellager im Mörtel wirken, die Arbeitsleistung des Mörtels verbessern, das Volumen erhöhen und die Leistung steigern, was für den Hersteller von Vorteil ist. Andererseits erhöht der Luftporeneffekt den Luftgehalt des Mörtels und die Porosität nach dem Aushärten, was zu einer Vergrößerung schädlicher Poren und einer starken Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führt. Obwohl HPMC eine gewisse luftporenbildende Wirkung hat, kann es den Luftporenbildner nicht ersetzen. Darüber hinaus kann es bei gleichzeitiger Verwendung von HPMC und Luftporenbildnern zu einem Ausfall des Luftporenbildners kommen.

2.3 Die Wirkung von HPMC auf die mechanischen Eigenschaften von Zementmörtel

Wenn die Menge an HPMC nur 0,05 % beträgt, nimmt die Biegefestigkeit des Mörtels erheblich ab, was etwa 25 % niedriger ist als die der Blindprobe ohne Hydroxypropylmethylcellulose-HPMC, und die Druckfestigkeit kann nur 65 % der Blindprobe erreichen – 80 %. Wenn der HPMC-Anteil 0,20 % übersteigt, ist die Abnahme der Biegefestigkeit und Druckfestigkeit des Mörtels nicht offensichtlich. Die Viskosität von HPMC hat kaum Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Mörtel. HPMC führt viele kleine Luftblasen ein und der Luftporeneffekt im Mörtel erhöht die innere Porosität und schädliche Poren des Mörtels, was zu einer erheblichen Verringerung der Druckfestigkeit und Biegefestigkeit führt. Ein weiterer Grund für die Abnahme der Mörtelfestigkeit ist der Wasserrückhalteeffekt von Celluloseether, der das Wasser im ausgehärteten Mörtel hält, und das große Wasser-Bindemittel-Verhältnis führt zu einer Abnahme der Festigkeit des Prüfblocks. Bei mechanischem Baumörtel kann Celluloseether zwar die Wasserretentionsrate des Mörtels erheblich erhöhen und seine Verarbeitbarkeit verbessern, bei einer zu hohen Dosierung werden jedoch die mechanischen Eigenschaften des Mörtels erheblich beeinträchtigt, sodass das Verhältnis zwischen beiden angemessen abgewogen werden sollte.

Mit der Erhöhung des Gehalts an Hydroxypropylmethylcellulose HPMC zeigte das Faltverhältnis des Mörtels einen insgesamt steigenden Trend, der im Grunde genommen eine lineare Beziehung darstellte. Dies liegt daran, dass der zugesetzte Celluloseether eine große Anzahl von Luftblasen einführt, was zu mehr Defekten im Mörtel führt und die Druckfestigkeit des Leitrosenmörtels stark abnimmt, obwohl auch die Biegefestigkeit in gewissem Maße abnimmt; Der Celluloseether kann jedoch die Flexibilität des Mörtels verbessern. Er wirkt sich positiv auf die Biegefestigkeit aus, wodurch sich die Abnahmegeschwindigkeit verlangsamt. Zusammenfassend betrachtet führt die kombinierte Wirkung beider zu einer Erhöhung des Faltverhältnisses.

2.4 Die Wirkung von HPMC auf den L-Durchmesser des Mörtels

Aus der Porengrößenverteilungskurve, den Daten zur Porengrößenverteilung und verschiedenen statistischen Parametern von AD-Proben lässt sich erkennen, dass HPMC einen großen Einfluss auf die Porenstruktur von Zementmörtel hat:

(1) Nach der Zugabe von HPMC nimmt die Porengröße des Zementmörtels deutlich zu. Auf der Porengrößenverteilungskurve verschiebt sich der Bildbereich nach rechts und der dem Spitzenwert entsprechende Porenwert wird größer. Nach Zugabe von HPMC ist der mittlere Porendurchmesser des Zementmörtels deutlich größer als der der Blindprobe, und der mittlere Porendurchmesser der Probe mit 0,3 % Dosierung ist im Vergleich zur Blindprobe um 2 Größenordnungen erhöht.

(2) Teilen Sie die Poren im Beton in vier Typen ein, nämlich harmlose Poren (≤20 nm), weniger schädliche Poren (20–100 nm), schädliche Poren (100–200 nm) und viele schädliche Poren (≥200 nm). Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Anzahl harmloser bzw. weniger schädlicher Löcher nach Zugabe von HPMC deutlich reduziert wird und die Anzahl schädlicher bzw. schädlicherer Löcher zunimmt. Die harmlosen Poren bzw. weniger schädlichen Poren der nicht mit HPMC vermischten Proben liegen bei etwa 49,4 %. Durch die Zugabe von HPMC werden die harmlosen bzw. weniger schädlichen Poren deutlich reduziert. Am Beispiel der Dosierung von 0,1 % werden die harmlosen bzw. weniger schädlichen Poren um ca. 45 % reduziert. % erhöhte sich die Anzahl schädlicher Löcher, die größer als 10 µm waren, um etwa das Neunfache.

(3) Der mittlere Porendurchmesser, der durchschnittliche Porendurchmesser, das spezifische Porenvolumen und die spezifische Oberfläche folgen keiner sehr strengen Änderungsregel mit der Erhöhung des Hydroxypropylmethylcellulose-HPMC-Gehalts, was möglicherweise mit der Probenauswahl im Quecksilberinjektionstest zusammenhängt. im Zusammenhang mit großer Streuung. Insgesamt nehmen jedoch der mittlere Porendurchmesser, der durchschnittliche Porendurchmesser und das spezifische Porenvolumen der mit HPMC gemischten Probe im Vergleich zur Blindprobe tendenziell zu, während die spezifische Oberfläche abnimmt.


Zeitpunkt der Veröffentlichung: 03.04.2023