تاثیر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC بر خواص ملات انفجار ماشین

با پیشرفت مستمر صنعت و ارتقای تکنولوژی، از طریق معرفی و بهبود ماشین های ملات پاش خارجی، تکنولوژی پاشش مکانیکی و گچ کاری در کشور من در سال های اخیر بسیار توسعه یافته است. ملات پاشش مکانیکی با ملات معمولی متفاوت است که نیاز به عملکرد نگهداری آب بالا، سیالیت مناسب و عملکرد ضد افتادگی خاصی دارد. معمولاً هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به ملات اضافه می شود که اتر سلولز (HPMC) بیشترین کاربرد را دارد. عملکردهای اصلی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC در ملات عبارتند از: ضخیم شدن و ویسکوزیزه کردن، تنظیم رئولوژی و ظرفیت نگهداری عالی آب. با این حال، کاستی های HPMC را نمی توان نادیده گرفت. HPMC دارای اثر حباب هوا است که باعث ایجاد عیوب داخلی بیشتر و کاهش جدی خواص مکانیکی ملات می شود. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. تأثیر HPMC را بر میزان نگهداری آب، چگالی، محتوای هوا و خواص مکانیکی ملات از جنبه ماکروسکوپی مطالعه کرد و تأثیر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC را بر ساختار L ملات از جنبه میکروسکوپی .

1. تست کنید

1.1 مواد اولیه

سیمان: سیمان P.0 42.5 موجود در بازار، مقاومت خمشی و فشاری 28d آن به ترتیب 6.9 و 48.2 مگاپاسکال است. شن و ماسه: شن و ماسه رودخانه خوب چنگده، مش 40-100. اتر سلولز: تولید شده توسط Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر، پودر سفید، ویسکوزیته اسمی 40، 100، 150، 200 Pa-s. آب: آب لوله کشی تمیز.

1.2 روش تست

طبق JGJ/T 105-2011 "مقررات ساختمانی برای پاشش مکانیکی و گچ کاری"، قوام ملات 80-120 میلی متر است و میزان نگهداری آب بیشتر از 90٪ است. در این آزمایش نسبت آهک به ماسه 1:5 تنظیم شد، قوام در (93+2) میلی متر کنترل شد و اتر سلولز به صورت خارجی مخلوط شد و میزان اختلاط بر اساس جرم سیمان بود. خواص اساسی ملات مانند چگالی مرطوب، محتوای هوا، حفظ آب و قوام با ارجاع به JGJ 70-2009 "روش های آزمایشی برای ویژگی های اساسی ملات ساختمانی" آزمایش شده و محتوای هوا با توجه به چگالی آزمایش و محاسبه می شود. روش آزمایش‌های آماده‌سازی، خمشی و مقاومت فشاری نمونه‌ها بر اساس GB/T 17671-1999 «روش‌های آزمایش مقاومت ماسه ملات سیمان (روش ISO)» انجام شد. قطر لاروها با تخلخل سنجی جیوه ای اندازه گیری شد. مدل تخلخل سنج جیوه ای AUTOPORE 9500 و محدوده اندازه گیری 5.5 نانومتر تا 360 میکرومتر بود. در مجموع 4 مجموعه آزمایش انجام شد. نسبت سیمان به ماسه 1:5، ویسکوزیته HPMC 100 Pa-s و دوز 0، 0.1٪، 0.2٪، 0.3٪ بود (اعداد به ترتیب A، B، C، D هستند).

2. نتایج و تجزیه و تحلیل

2.1 اثر HPMC بر میزان نگهداری آب ملات سیمان

احتباس آب به توانایی ملات در نگهداری آب اشاره دارد. در ملات اسپری ماشینی، افزودن اتر سلولز می تواند به طور موثر آب را حفظ کند، میزان خونریزی را کاهش دهد و نیازهای هیدراتاسیون کامل مواد مبتنی بر سیمان را برآورده کند. اثر HPMC بر حفظ آب ملات.

با افزایش محتوای HPMC، میزان نگهداری آب ملات به تدریج افزایش می یابد. منحنی های اتر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با ویسکوزیته های 100، 150 و 200 Pa.s اساساً یکسان است. هنگامی که محتوای 0.05٪ - 0.15٪ باشد، میزان احتباس آب به صورت خطی افزایش می یابد، و زمانی که محتوا 0.15٪ باشد، میزان احتباس آب بیشتر از 93٪ است. ; هنگامی که مقدار شن بیش از 0.20٪، روند افزایشی نرخ احتباس آب صاف می شود، که نشان می دهد که مقدار HPMC نزدیک به اشباع است. منحنی تأثیر مقدار HPMC با ویسکوزیته 40 Pa.s بر میزان احتباس آب تقریباً یک خط مستقیم است. هنگامی که مقدار بیشتر از 0.15٪ باشد، میزان نگهداری آب ملات به طور قابل توجهی کمتر از سه نوع دیگر HPMC با مقدار ویسکوزیته یکسان است. عموماً اعتقاد بر این است که مکانیسم نگهداری آب اتر سلولز به این صورت است: گروه هیدروکسیل روی مولکول اتر سلولز و اتم اکسیژن روی پیوند اتر با مولکول آب پیوند می‌یابند و پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهند، به طوری که آب آزاد به آب متصل می‌شود. ، بنابراین یک اثر احتباس آب خوب را بازی می کند. همچنین اعتقاد بر این است که انتشار بین مولکول‌های آب و زنجیره‌های مولکولی اتر سلولز به مولکول‌های آب اجازه می‌دهد تا به داخل زنجیره‌های ماکرومولکولی اتر سلولز وارد شوند و در معرض نیروهای اتصال قوی قرار گیرند و در نتیجه حفظ آب دوغاب سیمان را بهبود بخشند. حفظ آب عالی می تواند ملات را همگن نگه دارد، جداسازی آن آسان نیست و عملکرد اختلاط خوبی را به دست آورد، در حالی که سایش مکانیکی را کاهش می دهد و عمر دستگاه پاشش ملات را افزایش می دهد.

2.2 اثر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC بر چگالی و محتوای هوای ملات سیمان

هنگامی که مقدار HPMC 0-0.20٪ باشد، چگالی ملات با افزایش مقدار HPMC به شدت کاهش می یابد، از 2050 کیلوگرم بر متر مکعب به حدود 1650 کیلوگرم بر متر مکعب، که حدود 20 درصد کمتر است. هنگامی که مقدار HPMC از 0.20٪ بیشتر شود، چگالی کاهش می یابد. در آرامش با مقایسه 4 نوع HPMC با ویسکوزیته های مختلف، هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد، چگالی ملات کمتر است. منحنی های چگالی ملات ها با ویسکوزیته مخلوط 150 و 200 Pa.s HPMC اساساً همپوشانی دارند و نشان می دهد که با ادامه افزایش ویسکوزیته HPMC، چگالی دیگر کاهش نمی یابد.

قانون تغییر محتوای هوای ملات برخلاف تغییر چگالی ملات است. هنگامی که محتوای هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC 0-0.20٪ است، با افزایش محتوای HPMC، محتوای هوای ملات تقریباً به صورت خطی افزایش می یابد. محتوای HPMC از 0.20% فراتر می رود پس از 0.20٪، محتوای هوا به سختی تغییر می کند، که نشان می دهد اثر جذب هوا ملات نزدیک به اشباع است. اثر جذب هوا HPMC با ویسکوزیته 150 و 200 Pa.s بیشتر از HPMC با ویسکوزیته 40 و 100 Pa.s است.

اثر جذب هوای اتر سلولز عمدتاً توسط ساختار مولکولی آن تعیین می شود. سلولز اتر دارای هر دو گروه آبدوست (هیدروکسیل، اتر) و گروه های آبگریز (متیل، حلقه گلوکز) است و یک سورفکتانت است. ، دارای فعالیت سطحی است، بنابراین دارای اثر جذب هوا است. از یک طرف، گاز معرفی شده می تواند به عنوان یک بلبرینگ در ملات عمل کند، عملکرد کاری ملات را بهبود بخشد، حجم را افزایش دهد و خروجی را افزایش دهد که برای سازنده مفید است. اما از طرف دیگر اثر حباب هوا باعث افزایش میزان هوای ملات و تخلخل پس از سخت شدن می شود و در نتیجه منافذ مضر افزایش یافته و خواص مکانیکی آن بسیار کاهش می یابد. اگرچه HPMC اثر هواگیری خاصی دارد، اما نمی تواند جایگزین عامل حباب کننده هوا شود. علاوه بر این، هنگامی که HPMC و عامل حباب کننده هوا به طور همزمان استفاده می شوند، عامل حباب کننده هوا ممکن است از کار بیفتد.

2.3 اثر HPMC بر خواص مکانیکی ملات سیمان

هنگامی که مقدار HPMC فقط 0.05٪ باشد، مقاومت خمشی ملات به طور قابل توجهی کاهش می یابد، که حدود 25٪ کمتر از نمونه سفید بدون هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC است، و مقاومت فشاری تنها می تواند به 65٪ از نمونه خالی برسد - 80 درصد هنگامی که مقدار HPMC از 0.20% بیشتر شود، کاهش مقاومت خمشی و مقاومت فشاری ملات مشهود نیست. ویسکوزیته HPMC تأثیر کمی بر خواص مکانیکی ملات دارد. HPMC حباب های هوای ریز زیادی وارد می کند و اثر حباب هوا بر روی ملات، تخلخل داخلی و منافذ مضر ملات را افزایش می دهد و در نتیجه مقاومت فشاری و مقاومت خمشی را کاهش می دهد. یکی دیگر از دلایل کاهش استحکام ملات، اثر حفظ آب اتر سلولزی است که آب را در ملات سخت شده نگه می دارد و نسبت آب به چسب بزرگ منجر به کاهش استحکام بلوک آزمایش می شود. برای ملات ساختمانی مکانیکی، اگرچه اتر سلولز می تواند میزان نگهداری آب ملات را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و کارایی آن را بهبود بخشد، اما اگر دوز بسیار زیاد باشد، به طور جدی بر خواص مکانیکی ملات تأثیر می گذارد، بنابراین رابطه بین این دو باید به طور منطقی سنجیده شود.

با افزایش محتوای هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC، نسبت تاشوی ملات روند افزایشی کلی را نشان داد که اساساً یک رابطه خطی بود. این به این دلیل است که اتر سلولز اضافه شده تعداد زیادی حباب هوا وارد می کند که باعث نقص بیشتر در داخل ملات می شود و مقاومت فشاری ملات رز راهنما به شدت کاهش می یابد، اگرچه مقاومت خمشی نیز تا حدی کاهش می یابد. اما اتر سلولز می تواند انعطاف پذیری ملات را بهبود بخشد، برای استحکام خمشی مفید است، که باعث کاهش سرعت کاهش می شود. با در نظر گرفتن جامع، اثر ترکیبی این دو منجر به افزایش نسبت تاشو می شود.

2.4 اثر HPMC بر قطر L ملات

از منحنی توزیع اندازه منافذ، داده‌های توزیع اندازه منافذ و پارامترهای آماری مختلف نمونه‌های AD، می‌توان دریافت که HPMC تأثیر زیادی بر ساختار منافذ ملات سیمان دارد:

(1) پس از افزودن HPMC، اندازه منافذ ملات سیمان به طور قابل توجهی افزایش می یابد. در منحنی توزیع اندازه منافذ، مساحت تصویر به سمت راست حرکت می کند و مقدار منافذ مربوط به مقدار پیک بزرگتر می شود. پس از افزودن HPMC، قطر منافذ متوسط ​​ملات سیمان به طور قابل توجهی بزرگتر از نمونه خالی است و قطر منافذ میانه نمونه با دوز 0.3٪ در مقایسه با نمونه سفید، 2 مرتبه بزرگی افزایش می یابد.

(2) منافذ بتن را به چهار نوع تقسیم کنید: منافذ بی ضرر (≤20 نانومتر)، منافذ کم ضرر (20-100 نانومتر)، منافذ مضر (100-200 نانومتر) و بسیاری از منافذ مضر (≥200 نانومتر). از جدول 1 می توان دریافت که پس از افزودن HPMC تعداد سوراخ های بی ضرر یا حفره های کم ضرر به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و تعداد سوراخ های مضر یا سوراخ های مضر بیشتر افزایش می یابد. منافذ بی ضرر یا منافذ کمتر مضر نمونه هایی که با HPMC مخلوط نشده اند حدود 49.4 درصد است. پس از افزودن HPMC، منافذ بی ضرر یا منافذ کم ضرر به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. با در نظر گرفتن دوز 0.1٪ به عنوان مثال، منافذ بی ضرر یا منافذ کمتر مضر حدود 45٪ کاهش می یابد. ٪، تعداد سوراخ های مضر بزرگتر از 10um حدود 9 برابر افزایش یافت.

(3) قطر منافذ متوسط، قطر متوسط ​​منافذ، حجم منافذ خاص و سطح ویژه از یک قانون تغییر بسیار دقیق با افزایش محتوای HPMC هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پیروی نمی کند، که ممکن است مربوط به انتخاب نمونه در آزمایش تزریق جیوه باشد. مربوط به پراکندگی زیاد اما به طور کلی، قطر منافذ متوسط، قطر متوسط ​​منافذ و حجم منفذ خاص نمونه مخلوط شده با HPMC در مقایسه با نمونه خالی تمایل به افزایش دارد، در حالی که سطح ویژه کاهش می‌یابد.