ผลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC ต่อคุณสมบัติของปูนพ่นด้วยเครื่องจักร

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมและการปรับปรุงเทคโนโลยี ผ่านการแนะนำและปรับปรุงเครื่องพ่นปูนต่างประเทศ เทคโนโลยีการพ่นและฉาบปูนเชิงกลได้รับการพัฒนาอย่างมากในประเทศของฉันในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปูนพ่นเชิงกลแตกต่างจากปูนทั่วไปซึ่งต้องการประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำสูง ความลื่นไหลที่เหมาะสม และประสิทธิภาพป้องกันการหย่อนคล้อยบางประการ โดยปกติไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสจะถูกเติมลงในมอร์ตาร์ ซึ่งเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด หน้าที่หลักของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC ในปูนคือ: เพิ่มความหนาและความหนืด การปรับรีโอโลยี และความสามารถในการกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่องของ HPMC ไม่สามารถละเลยได้ HPMC มีผลในการกักเก็บอากาศ ซึ่งจะทำให้เกิดข้อบกพร่องภายในมากขึ้น และลดคุณสมบัติทางกลของปูนลงอย่างมาก Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. ศึกษาอิทธิพลของ HPMC ต่ออัตราการกักเก็บน้ำ ความหนาแน่น ปริมาณอากาศ และคุณสมบัติเชิงกลของปูนจากมุมมองมหภาค และศึกษาอิทธิพลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC ต่อโครงสร้าง L ของปูนจาก ด้านจุลทรรศน์ -

1. ทดสอบ

1.1 วัตถุดิบ

ปูนซีเมนต์: ซีเมนต์ P.0 42.5 ที่มีจำหน่ายทั่วไป มีกำลังรับแรงดัดงอและแรงอัด 28d อยู่ที่ 6.9 และ 48.2 MPa ตามลำดับ ทราย: ทรายแม่น้ำเฉิงเต๋อละเอียด 40-100 ตาข่าย; เซลลูโลสอีเทอร์: ผลิตโดยมณฑลซานตง Chenbang Fine Chemical Co. , Ltd. ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์, ผงสีขาว, ความหนืดเล็กน้อย 40, 100, 150, 200 Pa-s; น้ำ: น้ำประปาที่สะอาด

1.2 วิธีทดสอบ

ตาม JGJ/T 105-2011 “กฎข้อบังคับในการก่อสร้างสำหรับการพ่นและการฉาบปูนเชิงกล” ความสม่ำเสมอของปูนคือ 80-120 มม. และอัตราการกักเก็บน้ำมากกว่า 90% ในการทดลองนี้ อัตราส่วนปูนขาว-ทรายถูกกำหนดไว้ที่ 1:5 ควบคุมความสอดคล้องที่ (93+2) มม. และเซลลูโลสอีเทอร์ถูกผสมภายนอก และปริมาณการผสมขึ้นอยู่กับมวลซีเมนต์ คุณสมบัติพื้นฐานของปูน เช่น ความหนาแน่นเปียก ปริมาณอากาศ การกักเก็บน้ำ และความสม่ำเสมอ ได้รับการทดสอบโดยอ้างอิง JGJ 70-2009 “วิธีทดสอบสำหรับคุณสมบัติพื้นฐานของปูนในอาคาร” และปริมาณอากาศได้รับการทดสอบและคำนวณตามความหนาแน่น วิธี. การทดสอบการเตรียม แรงดัดงอ และแรงอัดของชิ้นงานได้ดำเนินการตาม GB/T 17671-1999 “วิธีทดสอบความแข็งแรงของทรายซีเมนต์มอร์ตาร์ (วิธี ISO)” เส้นผ่านศูนย์กลางของตัวอ่อนวัดโดยการวัดความพรุนของปรอท แบบจำลองของโพโรซิมิเตอร์แบบปรอทคือ AUTOPORE 9500 และช่วงการวัดคือ 5.5 nm-360 μm มีการทดสอบทั้งหมด 4 ชุด อัตราส่วนซีเมนต์-ทรายคือ 1:5 ความหนืดของ HPMC คือ 100 Pa-s และปริมาณ 0, 0.1%, 0.2%, 0.3% (ตัวเลขคือ A, B, C, D ตามลำดับ)

2. ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

2.1 ผลของ HPMC ต่ออัตราการกักเก็บน้ำของปูนซีเมนต์มอร์ต้า

การกักเก็บน้ำหมายถึงความสามารถของปูนในการกักเก็บน้ำ ในปูนที่พ่นด้วยเครื่อง การเติมเซลลูโลสอีเทอร์สามารถกักเก็บน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดอัตราการตกเลือด และตอบสนองความต้องการของวัสดุที่ใช้ซีเมนต์อย่างเต็มความชุ่มชื้น ผลของ HPMC ต่อการกักเก็บน้ำของปูน

ด้วยการเพิ่มขึ้นของปริมาณ HPMC อัตราการกักเก็บน้ำของปูนจึงเพิ่มขึ้นทีละน้อย ส่วนโค้งของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืด 100, 150 และ 200 Pa.s โดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกัน เมื่อเนื้อหาเป็น 0.05%-0.15% อัตราการกักเก็บน้ำจะเพิ่มขึ้นเชิงเส้น และเมื่อเนื้อหาเป็น 0.15% อัตราการกักเก็บน้ำจะมากกว่า 93% - เมื่อปริมาณกรวดเกิน 0.20% แนวโน้มที่เพิ่มขึ้นของอัตราการกักเก็บน้ำจะคงที่ ซึ่งบ่งชี้ว่าปริมาณ HPMC ใกล้จะอิ่มตัวแล้ว กราฟอิทธิพลของปริมาณ HPMC ที่มีความหนืด 40 Pa.s ต่ออัตราการกักเก็บน้ำจะเป็นเส้นตรงโดยประมาณ เมื่อปริมาณมากกว่า 0.15% อัตราการกักเก็บน้ำของปูนจะต่ำกว่า HPMC อีกสามชนิดที่มีปริมาณความหนืดเท่ากันอย่างมาก เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่ากลไกการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์คือ: หมู่ไฮดรอกซิลบนโมเลกุลเซลลูโลสอีเทอร์และอะตอมออกซิเจนบนพันธะอีเทอร์จะเชื่อมโยงกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน ดังนั้นน้ำอิสระจึงกลายเป็นน้ำที่เกาะกัน จึงมีผลการกักเก็บน้ำที่ดี เป็นที่เชื่อกันว่าการแพร่กระจายระหว่างโมเลกุลของน้ำและสายโซ่โมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ช่วยให้โมเลกุลของน้ำเข้าสู่ภายในของสายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเทอร์และอยู่ภายใต้แรงยึดเกาะที่แข็งแกร่ง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการกักเก็บน้ำของสารละลายซีเมนต์ การกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยมสามารถทำให้ปูนเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่แยกตัวง่าย และได้ประสิทธิภาพการผสมที่ดี ในขณะเดียวกันก็ลดการสึกหรอทางกลและเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องพ่นปูน

2.2 ผลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC ต่อความหนาแน่นและปริมาณอากาศของปูนซีเมนต์มอร์ต้า

เมื่อปริมาณ HPMC อยู่ที่ 0-0.20% ความหนาแน่นของปูนจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้นจาก 2,050 กก./ลบ.ม. เป็นประมาณ 1,650 กก./ลบ.ม. ซึ่งลดลงประมาณ 20% เมื่อปริมาณ HPMC เกิน 0.20% ความหนาแน่นจะลดลง ในความสงบ เมื่อเปรียบเทียบ HPMC ทั้ง 4 ชนิดที่มีความหนืดต่างกัน ยิ่งความหนืดสูง ความหนาแน่นของปูนก็จะยิ่งต่ำลง เส้นโค้งความหนาแน่นของมอร์ตาร์ที่มีความหนืดผสม 150 และ 200 Pa.s HPMC โดยพื้นฐานแล้วทับซ้อนกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าเมื่อความหนืดของ HPMC ยังคงเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นจะไม่ลดลงอีกต่อไป

กฎการเปลี่ยนแปลงปริมาณอากาศของปูนตรงกันข้ามกับการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของปูน เมื่อเนื้อหาของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC อยู่ที่ 0-0.20% เมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น ปริมาณอากาศของปูนจะเพิ่มขึ้นเกือบเป็นเส้นตรง เนื้อหาของ HPMC เกินหลังจาก 0.20% ปริมาณอากาศแทบไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งบ่งชี้ว่าผลการกักเก็บอากาศของปูนใกล้เคียงกับความอิ่มตัว ผลการกักเก็บอากาศของ HPMC ที่มีความหนืด 150 และ 200 Pa.s นั้นมากกว่าผลการกักเก็บอากาศของ HPMC ที่มีความหนืด 40 และ 100 Pa.s

ผลการกักเก็บอากาศของเซลลูโลสอีเทอร์ถูกกำหนดโดยโครงสร้างโมเลกุลเป็นหลัก เซลลูโลสอีเทอร์มีทั้งกลุ่มที่ชอบน้ำ (ไฮดรอกซิล อีเทอร์) และกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ (เมทิล วงแหวนกลูโคส) และเป็นสารลดแรงตึงผิว มีกิจกรรมบนพื้นผิว จึงมีผลกระทบต่อการกักเก็บอากาศ ในด้านหนึ่ง ก๊าซที่นำมาใช้สามารถทำหน้าที่เป็นลูกปืนในปูน ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของปูน เพิ่มปริมาตร และเพิ่มผลผลิต ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อผู้ผลิต แต่ในทางกลับกัน ผลการกักเก็บอากาศจะเพิ่มปริมาณอากาศของปูนและความพรุนหลังจากการชุบแข็ง ส่งผลให้รูพรุนที่เป็นอันตรายเพิ่มขึ้นและลดคุณสมบัติทางกลลงอย่างมาก แม้ว่า HPMC จะมีผลในการกักอากาศ แต่ก็ไม่สามารถทดแทนสารกักอากาศได้ นอกจากนี้ เมื่อใช้ HPMC และสารกักอากาศในเวลาเดียวกัน สารกักอากาศอาจล้มเหลว

2.3 ผลของ HPMC ต่อคุณสมบัติทางกลของปูนซีเมนต์มอร์ต้า

เมื่อปริมาณ HPMC เพียง 0.05% ความต้านทานแรงดัดงอของปูนจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งต่ำกว่าตัวอย่างเปล่าประมาณ 25% ที่ไม่มี HPMC ของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส และกำลังรับแรงอัดสามารถเข้าถึงได้เพียง 65% ของตัวอย่างเปล่า - 80%. เมื่อปริมาณ HPMC เกิน 0.20% การลดลงของกำลังรับแรงดัดและกำลังอัดของปูนไม่ชัดเจน ความหนืดของ HPMC มีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติทางกลของปูน HPMC ทำให้เกิดฟองอากาศเล็กๆ จำนวนมาก และผลการกักเก็บอากาศบนปูนจะเพิ่มความพรุนภายในและรูพรุนที่เป็นอันตรายของปูน ส่งผลให้กำลังรับแรงอัดและกำลังรับแรงดัดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ อีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ความแข็งแรงของปูนลดลงก็คือผลการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ ซึ่งกักเก็บน้ำไว้ในปูนที่แข็งตัว และอัตราส่วนตัวจับน้ำขนาดใหญ่ทำให้ความแข็งแรงของบล็อกทดสอบลดลง สำหรับปูนก่อสร้างเชิงกล แม้ว่าเซลลูโลสอีเทอร์สามารถเพิ่มอัตราการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมีนัยสำคัญและปรับปรุงความสามารถในการใช้งานได้ แต่หากปริมาณมากเกินไปจะส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกลของปูนอย่างรุนแรง ดังนั้นควรชั่งน้ำหนักความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองอย่างสมเหตุสมผล

ด้วยการเพิ่มขึ้นของปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC อัตราส่วนการพับของปูนจึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นโดยรวม ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นความสัมพันธ์เชิงเส้น เนื่องจากเซลลูโลสอีเทอร์ที่เพิ่มเข้าไปจะทำให้เกิดฟองอากาศจำนวนมาก ซึ่งทำให้เกิดข้อบกพร่องภายในปูนมากขึ้น และกำลังรับแรงอัดของปูนชี้นำจะลดลงอย่างรวดเร็ว แม้ว่ากำลังรับแรงดัดงอจะลดลงในระดับหนึ่งก็ตาม แต่เซลลูโลสอีเทอร์สามารถปรับปรุงความยืดหยุ่นของปูนได้ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อความแข็งแรงรับแรงดัดงอ ซึ่งทำให้อัตราการลดลงช้าลง เมื่อพิจารณาอย่างครอบคลุมแล้ว ผลรวมของทั้งสองจะทำให้อัตราส่วนการพับเพิ่มขึ้น

2.4 ผลกระทบของ HPMC ต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง L ของปูน

จากกราฟการกระจายขนาดรูพรุน ข้อมูลการกระจายขนาดรูพรุน และพารามิเตอร์ทางสถิติต่างๆ ของตัวอย่าง AD จะเห็นได้ว่า HPMC มีอิทธิพลอย่างมากต่อโครงสร้างรูพรุนของปูนซีเมนต์:

(1) หลังจากเติม HPMC แล้ว ขนาดรูพรุนของปูนซีเมนต์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก บนกราฟการกระจายขนาดรูพรุน พื้นที่ของภาพจะเลื่อนไปทางขวา และค่ารูพรุนที่สอดคล้องกับค่าสูงสุดจะมีขนาดใหญ่ขึ้น หลังจากเพิ่ม HPMC แล้ว เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนมัธยฐานของปูนซีเมนต์จะมีขนาดใหญ่กว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนของตัวอย่างเปล่าอย่างมีนัยสำคัญ และเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนมัธยฐานของตัวอย่างที่มีปริมาณ 0.3% จะเพิ่มขึ้น 2 ขนาดของขนาดเมื่อเทียบกับตัวอย่างเปล่า

(2) แบ่งรูขุมขนในคอนกรีตออกเป็นสี่ประเภท ได้แก่ รูขุมขนที่ไม่เป็นอันตราย (≤20 นาโนเมตร) รูขุมขนที่เป็นอันตรายน้อยกว่า (20-100 นาโนเมตร) รูขุมขนที่เป็นอันตราย (100-200 นาโนเมตร) และรูขุมขนที่เป็นอันตรายจำนวนมาก (≥200 นาโนเมตร) จะเห็นได้จากตารางที่ 1 ว่าจำนวนหลุมที่ไม่เป็นอันตรายหรือหลุมที่เป็นอันตรายน้อยกว่าจะลดลงอย่างมากหลังจากเพิ่ม HPMC และจำนวนหลุมที่เป็นอันตรายหรือหลุมที่เป็นอันตรายมากขึ้นก็เพิ่มขึ้น รูขุมขนที่ไม่เป็นอันตรายหรือรูขุมขนที่เป็นอันตรายน้อยกว่าของตัวอย่างที่ไม่ได้ผสมกับ HPMC มีค่าประมาณ 49.4% หลังจากเพิ่ม HPMC รูขุมขนที่ไม่เป็นอันตรายหรือรูขุมขนที่เป็นอันตรายน้อยลงจะลดลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ขนาดยา 0.1% รูขุมขนที่ไม่เป็นอันตรายหรือรูขุมขนที่ไม่เป็นอันตรายจะลดลงประมาณ 45% % จำนวนหลุมที่เป็นอันตรายที่มีขนาดใหญ่กว่า 10um เพิ่มขึ้นประมาณ 9 เท่า

(3) ค่ามัธยฐานของเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุน เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย ปริมาตรรูพรุนเฉพาะ และพื้นที่ผิวจำเพาะไม่เป็นไปตามกฎการเปลี่ยนแปลงที่เข้มงวดมาก โดยการเพิ่มขึ้นของปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส HPMC ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการเลือกตัวอย่างในการทดสอบการฉีดสารปรอท ที่เกี่ยวข้องกับการกระจายตัวขนาดใหญ่ แต่โดยรวม เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนมัธยฐาน เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย และปริมาตรรูพรุนเฉพาะของตัวอย่างที่ผสมกับ HPMC มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับตัวอย่างเปล่า ในขณะที่พื้นที่ผิวจำเพาะลดลง