Con il continuo progresso del settore e il miglioramento della tecnologia, attraverso l'introduzione e il miglioramento di macchine per la spruzzatura di malte straniere, la tecnologia di spruzzatura e intonacatura meccanica si è notevolmente sviluppata nel mio Paese negli ultimi anni. La malta per spruzzatura meccanica si differenzia dalla malta comune, che richiede un'elevata capacità di ritenzione idrica, un'adeguata fluidità e una certa resistenza al cedimento. Solitamente, alla malta viene aggiunta idrossipropilmetilcellulosa, di cui l'etere di cellulosa (HPMC) è il più utilizzato. Le principali funzioni dell'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) nella malta sono: addensamento e viscosizzazione, regolazione della reologia ed eccellente capacità di ritenzione idrica. Tuttavia, i difetti dell'HPMC non possono essere ignorati. L'HPMC ha un effetto aerante, che causa maggiori difetti interni e riduce notevolmente le proprietà meccaniche della malta. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. ha studiato l'influenza dell'HPMC sul tasso di ritenzione idrica, sulla densità, sul contenuto d'aria e sulle proprietà meccaniche della malta dall'aspetto macroscopico e ha studiato l'influenza dell'idrossipropilmetilcellulosa HPMC sulla struttura L della malta dall'aspetto microscopico.
1. Prova
1.1 Materie prime
Cemento: cemento P.0 42.5 disponibile in commercio, le sue resistenze alla flessione e alla compressione a 28d sono rispettivamente 6,9 e 48,2 MPa; sabbia: sabbia fine di fiume Chengde, 40-100 mesh; etere di cellulosa: prodotto da Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Etere di idrossipropilmetilcellulosa, polvere bianca, viscosità nominale 40, 100, 150, 200 Pa-s; acqua: acqua di rubinetto pulita.
1.2 Metodo di prova
Secondo il JGJ/T 105-2011 "Regolamento di costruzione per spruzzatura meccanica e intonacatura", la consistenza della malta è di 80-120 mm e il tasso di ritenzione idrica è superiore al 90%. In questo esperimento, il rapporto calce-sabbia è stato impostato a 1:5, la consistenza è stata controllata a (93+2) mm e l'etere di cellulosa è stato miscelato esternamente, con una quantità di miscela basata sulla massa di cemento. Le proprietà di base della malta, come densità umida, contenuto d'aria, ritenzione idrica e consistenza, sono state testate con riferimento al JGJ 70-2009 "Metodi di prova per le proprietà di base della malta da costruzione", mentre il contenuto d'aria è stato testato e calcolato secondo il metodo della densità. Le prove di preparazione, flessione e resistenza a compressione dei provini sono state eseguite secondo il GB/T 17671-1999 "Metodi per testare la resistenza della malta cementizia e della sabbia (metodo ISO)". Il diametro delle larve è stato misurato mediante porosimetria a mercurio. Il modello del porosimetro a mercurio era AUTOPORE 9500 e l'intervallo di misura era 5,5 nm-360 μm. Sono state eseguite 4 serie di test in totale. Il rapporto cemento-sabbia era 1:5, la viscosità dell'HPMC era 100 Pa-s e il dosaggio 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (i numeri sono rispettivamente A, B, C, D).
2. Risultati e analisi
2.1 Effetto dell'HPMC sul tasso di ritenzione idrica della malta cementizia
La ritenzione idrica si riferisce alla capacità della malta di trattenere l'acqua. Nella malta spruzzata a macchina, l'aggiunta di etere di cellulosa può trattenere efficacemente l'acqua, ridurre il tasso di sanguinamento e soddisfare i requisiti di completa idratazione dei materiali cementizi. Effetto dell'HPMC sulla ritenzione idrica della malta.
Con l'aumento del contenuto di HPMC, la velocità di ritenzione idrica della malta aumenta gradualmente. Le curve dell'etere di idrossipropilmetilcellulosa con viscosità di 100, 150 e 200 Pa.s sono sostanzialmente le stesse. Quando il contenuto è compreso tra lo 0,05% e lo 0,15%, la velocità di ritenzione idrica aumenta linearmente, mentre quando il contenuto è dello 0,15%, la velocità di ritenzione idrica è superiore al 93%. Quando la quantità di graniglia supera lo 0,20%, la tendenza crescente della velocità di ritenzione idrica diventa piatta, indicando che la quantità di HPMC è prossima alla saturazione. La curva di influenza della quantità di HPMC con una viscosità di 40 Pa.s sulla velocità di ritenzione idrica è approssimativamente una linea retta. Quando la quantità è superiore allo 0,15%, la velocità di ritenzione idrica della malta è significativamente inferiore a quella degli altri tre tipi di HPMC con la stessa viscosità. Si ritiene generalmente che il meccanismo di ritenzione idrica dell'etere di cellulosa sia il seguente: il gruppo ossidrilico sulla molecola di etere di cellulosa e l'atomo di ossigeno sul legame etereo si legano alla molecola d'acqua per formare un legame a idrogeno, in modo che l'acqua libera diventi acqua legata, svolgendo così un buon effetto di ritenzione idrica; si ritiene inoltre che l'interdiffusione tra le molecole d'acqua e le catene molecolari dell'etere di cellulosa consenta alle molecole d'acqua di penetrare all'interno delle catene macromolecolari dell'etere di cellulosa e di essere soggette a forti forze di legame, migliorando così la ritenzione idrica della boiacca cementizia. Un'eccellente ritenzione idrica può mantenere la malta omogenea, non facile da separare, e ottenere buone prestazioni di miscelazione, riducendo al contempo l'usura meccanica e aumentando la durata della macchina spruzzatrice per malta.
2.2 L'effetto dell'idrossipropilmetilcellulosa HPMC sulla densità e sul contenuto d'aria della malta cementizia
Quando la quantità di HPMC è compresa tra 0 e 0,20%, la densità della malta diminuisce drasticamente con l'aumentare della quantità di HPMC, da 2050 kg/m³ a circa 1650 kg/m³, ovvero circa il 20% in meno; quando la quantità di HPMC supera lo 0,20%, la densità diminuisce. In condizioni di calma, confrontando i 4 tipi di HPMC con diverse viscosità, maggiore è la viscosità, minore è la densità della malta; le curve di densità delle malte con viscosità miste di HPMC a 150 e 200 Pa.s si sovrappongono sostanzialmente, indicando che all'aumentare della viscosità dell'HPMC, la densità non diminuisce più.
La legge di variazione del contenuto d'aria nella malta è opposta alla variazione della densità della malta. Quando il contenuto di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è compreso tra 0 e 0,20%, con l'aumento del contenuto di HPMC, il contenuto d'aria nella malta aumenta in modo quasi lineare; il contenuto di HPMC supera lo 0,20%. Dopo lo 0,20%, il contenuto d'aria non varia quasi per niente, indicando che l'effetto aerante della malta è prossimo alla saturazione. L'effetto aerante dell'HPMC con viscosità di 150 e 200 Pa.s è maggiore di quello dell'HPMC con viscosità di 40 e 100 Pa.s.
L'effetto aerante dell'etere di cellulosa è determinato principalmente dalla sua struttura molecolare. L'etere di cellulosa presenta sia gruppi idrofili (idrossile, etere) che idrofobi (metilico, anello del glucosio) ed è un tensioattivo. Ha attività superficiale, esercitando quindi un effetto aerante. Da un lato, il gas introdotto può agire come un cuscinetto a sfere nella malta, migliorandone le prestazioni di lavorazione, aumentandone il volume e la resa, il che è vantaggioso per il produttore. D'altro canto, l'effetto aerante aumenta il contenuto d'aria nella malta e la porosità dopo l'indurimento, con conseguente aumento dei pori dannosi e una notevole riduzione delle proprietà meccaniche. Sebbene l'HPMC abbia un certo effetto aerante, non può sostituire l'agente aerante. Inoltre, quando l'HPMC e l'agente aerante vengono utilizzati contemporaneamente, l'agente aerante potrebbe non funzionare.
2.3 L'effetto dell'HPMC sulle proprietà meccaniche della malta cementizia
Quando la quantità di HPMC è solo dello 0,05%, la resistenza a flessione della malta diminuisce significativamente, circa il 25% in meno rispetto a quella del campione grezzo senza HPMC di idrossipropilmetilcellulosa, e la resistenza a compressione può raggiungere solo il 65% -80% del campione grezzo. Quando la quantità di HPMC supera lo 0,20%, la diminuzione della resistenza a flessione e della resistenza a compressione della malta non è evidente. La viscosità dell'HPMC ha scarso effetto sulle proprietà meccaniche della malta. L'HPMC introduce numerose minuscole bolle d'aria e l'effetto di inglobamento dell'aria nella malta aumenta la porosità interna e i pori dannosi, con conseguente significativa diminuzione della resistenza a compressione e a flessione. Un'altra causa della diminuzione della resistenza della malta è l'effetto di ritenzione idrica dell'etere di cellulosa, che trattiene l'acqua nella malta indurita, e l'elevato rapporto acqua-legante porta a una diminuzione della resistenza del blocco di prova. Per la malta da costruzione meccanica, sebbene l'etere di cellulosa possa aumentare significativamente il tasso di ritenzione idrica della malta e migliorarne la lavorabilità, un dosaggio troppo elevato influirà seriamente sulle proprietà meccaniche della malta, pertanto il rapporto tra i due deve essere valutato con ragionevolezza.
Con l'aumento del contenuto di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC), il rapporto di piegatura della malta ha mostrato un andamento complessivamente crescente, sostanzialmente lineare. Questo perché l'aggiunta di etere di cellulosa introduce un gran numero di bolle d'aria, causando maggiori difetti all'interno della malta, e la resistenza a compressione della malta di rose guida diminuisce drasticamente, sebbene anche la resistenza a flessione diminuisca in una certa misura; tuttavia, l'etere di cellulosa può migliorare la flessibilità della malta, con benefici per la resistenza a flessione, rallentando il tasso di riduzione. Nel complesso, l'effetto combinato dei due porta a un aumento del rapporto di piegatura.
2.4 L'effetto dell'HPMC sul diametro L della malta
Dalla curva di distribuzione delle dimensioni dei pori, dai dati sulla distribuzione delle dimensioni dei pori e da vari parametri statistici dei campioni di AD, si può osservare che l'HPMC ha una grande influenza sulla struttura dei pori della malta cementizia:
(1) Dopo l'aggiunta di HPMC, la dimensione dei pori della malta cementizia aumenta significativamente. Sulla curva di distribuzione della dimensione dei pori, l'area dell'immagine si sposta verso destra e il valore dei pori corrispondente al valore di picco aumenta. Dopo l'aggiunta di HPMC, il diametro mediano dei pori della malta cementizia è significativamente maggiore di quello del campione grezzo, e il diametro mediano dei pori del campione con dosaggio dello 0,3% è aumentato di 2 ordini di grandezza rispetto al campione grezzo.
(2) Suddividere i pori nel calcestruzzo in quattro tipologie, ovvero pori innocui (≤20 nm), pori meno dannosi (20-100 nm), pori dannosi (100-200 nm) e molti pori dannosi (≥200 nm). Dalla Tabella 1 si può osservare che il numero di fori innocui o meno dannosi si riduce significativamente dopo l'aggiunta di HPMC, mentre il numero di fori dannosi o più fori dannosi aumenta. I pori innocui o meno dannosi dei campioni non miscelati con HPMC sono circa il 49,4%. Dopo l'aggiunta di HPMC, i pori innocui o meno dannosi si riducono significativamente. Prendendo ad esempio il dosaggio dello 0,1%, i pori innocui o meno dannosi si riducono di circa il 45%. %, il numero di fori dannosi superiori a 10 µm è aumentato di circa 9 volte.
(3) Il diametro mediano dei pori, il diametro medio dei pori, il volume specifico dei pori e l'area superficiale specifica non seguono una regola di variazione molto rigorosa con l'aumento del contenuto di HPMC di idrossipropilmetilcellulosa, il che potrebbe essere correlato alla selezione del campione nel test di iniezione di mercurio, correlato all'elevata dispersione. Tuttavia, nel complesso, il diametro mediano dei pori, il diametro medio dei pori e il volume specifico dei pori del campione miscelato con HPMC tendono ad aumentare rispetto al campione grezzo, mentre l'area superficiale specifica diminuisce.
Data di pubblicazione: 03-04-2023