Estudio de Mortero de Cemento Modificado con Éter de Celulosa

Resumen: El mortero de cemento modificado con una relación agua-cemento de 0.45, una relación cal-arena de 1:2.5 y éter de celulosa con diferentes viscosidades de 0%, 0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8% y 1.0% fue preparado. Al medir las propiedades mecánicas del mortero de cemento y observar la morfología microscópica, se estudió el efecto de HEMC en la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y la resistencia a la adherencia del mortero de cemento modificado. Los resultados de la investigación muestran que: con el aumento del contenido de HEMC, la resistencia a la compresión del mortero modificado a diferentes edades disminuye continuamente, y el rango de disminución disminuye y tiende a ser suave; cuando se añade el mismo contenido de éter de celulosa, la resistencia a la compresión del mortero modificado con éter de celulosa con diferentes viscosidades es: HEMC20<HEMC10<HEMC5. La resistencia a la flexión del mortero modificado con éter de celulosa disminuye gradualmente con el aumento del contenido de HEMC. Con el aumento del grado de polimerización del éter de celulosa, el cambio de fuerza de unión del mortero modificado es: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

Palabras clave: éter de celulosa; mortero de cemento; fuerza compresiva; fuerza flexible; fuerza de unión

1. Introducción

En esta etapa, la demanda anual de mortero en el mundo supera los 200 millones de toneladas y la demanda industrial sigue aumentando. En la actualidad, el mortero de cemento tradicional presenta defectos como exudación, deslaminación, gran retracción por secado, poca impermeabilidad, baja adherencia a la tracción e hidratación incompleta por pérdida de agua, los cuales son de difícil solución, provocando no sólo defectos constructivos, sino también provocando al endurecimiento Se producen fenómenos como el agrietamiento del mortero, la pulverización, el desprendimiento y el ahuecamiento.

Como uno de los aditivos más utilizados para morteros comerciales, el éter de celulosa tiene funciones de retención de agua, espesamiento y retardo, y se puede usar para mejorar las propiedades físicas del mortero de cemento, como la trabajabilidad, la retención de agua, el rendimiento de la adherencia y el tiempo de fraguado. , como aumentar significativamente el cemento. La resistencia a la tracción de la adherencia del mortero se reducirá, pero la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y el módulo de elasticidad del mortero de cemento se reducirán. Zhang Yishun y otros estudiaron el efecto del éter de metilcelulosa y el éter de hidroxipropilmetilcelulosa en las propiedades del mortero. Los resultados mostraron que: ambos éteres de celulosa pueden mejorar la retención de agua del mortero, y la resistencia a la flexión y la resistencia a la compresión disminuyen en diferentes grados, mientras que la relación de plegado y la fuerza de unión del mortero aumentan en diferentes grados, y el rendimiento de contracción del mortero puede Ser mejorado. AJenni, R.Zurbriggen, etc. utilizaron técnicas modernas de prueba y análisis para estudiar la interacción de diversos materiales en el sistema de mortero adhesivo de capa delgada modificado con éter de celulosa y observaron que el éter de celulosa y el Ca(OH) aparecían cerca de la superficie del mortero. . 2, que indica la migración de éteres de celulosa en materiales a base de cemento.

En este artículo, utilizando métodos de ensayo de morteros como la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión, la adherencia y la apariencia microscópica SEM, se estudia la influencia del mortero de cemento de éter de celulosa en propiedades mecánicas como la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y la resistencia a la adherencia a diferentes edades. y se expone. su mecanismo de acción.

2. Materias primas y métodos de prueba

2.1 Materias primas

2.1.1 Cemento

El cemento de laurato ordinario producido por Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., modelo P 042.5 (GB175-2007), tiene una densidad de 3,25 g/cm³ y un área de superficie específica de 4200 cm²/g.

2.1.2 Éter de hidroxipropilmetilcelulosa

El éter de hidroxietilmetilcelulosa producido por el Grupo Hercules de los Estados Unidos tiene viscosidades de 50000MPa/s, 100000MPa/s y 200000MPa/s en solución al 2% a 25 °C, y las siguientes abreviaturas son HEMC5, HEMC10 y HEMC20.

2.2 Método de prueba

una. Resistencia a la compresión del mortero modificado

La resistencia a la compresión de las muestras de cuerpo verde se probó con una máquina de resistencia a la compresión TYE-300 de Wuxi Jianyi Instrument Co., Ltd. La velocidad de carga es de 0,5 kN/s. La prueba de resistencia a la compresión se lleva a cabo de acuerdo con GB/T17671-1999 "Método de prueba de resistencia de mortero de cemento (método ISO)".

Por definición, la fórmula para calcular la resistencia a la compresión del cuerpo verde es:

RC=F/S

Donde Rc: resistencia a la compresión, MPa;

F: la carga de falla que actúa sobre el espécimen, kN;

S—área de presión, m².

Por definición, la fórmula para calcular la resistencia a la flexión del cuerpo verde es:

Rf= (3P × L)/(2b × h²) =0.234×P

En la fórmula, Rf: resistencia a la flexión, MPa;

P: la carga de falla que actúa sobre el espécimen, kN;

L: la distancia entre los centros de los cilindros de apoyo, es decir, 10 cm;

b, h: el ancho y la altura de la sección transversal del cuerpo de prueba, ambos de 4 cm.

b. Resistencia adhesiva a la tracción del mortero de cemento modificado

Utilice el detector de fuerza adhesiva de ladrillo adhesivo ZQS6-2000 para medir la fuerza adhesiva y la velocidad de tracción es de 2 mm/min. El ensayo de resistencia a la adherencia se realizó según JC/T985-2005 “Mortero autonivelante a base de cemento para suelos”.

Por definición, la fórmula para calcular la fuerza de unión del cuerpo verde es:

P=F/E

En la fórmula, P: fuerza de unión a la tracción, MPa;

F—carga máxima de falla, N;

S: área de unión, mm².

3. Resultados y discusión

3.1 Resistencia a la compresión

A partir de la resistencia a la compresión de dos tipos de morteros modificados con éter de celulosa con diferentes viscosidades a diferentes edades, se puede ver que con el aumento del contenido de HEMC, la resistencia a la compresión de los morteros modificados con éter de celulosa a diferentes edades (3d, 7d y 28d) disminuyó. significativamente. Disminuyó significativamente y se estabilizó gradualmente: cuando el contenido de HEMC fue inferior al 0,4%, la resistencia a la compresión disminuyó significativamente en comparación con la muestra en blanco; cuando el contenido de HEMC era de 0,4 %~1,0 %, la tendencia de disminución de la resistencia a la compresión se ralentizaba. Cuando el contenido de éter de celulosa es superior al 0,8%, la resistencia a la compresión de la edad 7d y 28d es menor que la de la muestra en blanco a la edad 3d, mientras que la resistencia a la compresión del mortero modificado 3d es casi cero, y la muestra es Ligeramente prensado Triturado instantáneamente, el interior es polvoriento y la densidad es muy baja.

El impacto del mismo HEMC en la resistencia a la compresión del mortero modificado a diferentes edades también es diferente, mostrando que la resistencia a la compresión de 28d disminuye con el aumento del contenido de HEMC más que la de 7d y 3d. Esto muestra que el efecto retardador de HEMC siempre ha existido con el aumento de la edad, y el efecto retardador de HEMC no se ha visto afectado por la reducción de agua en el sistema o el progreso de la reacción de hidratación, lo que resulta en el crecimiento de la resistencia a la compresión. del mortero modificado siendo mucho más pequeño que el de las muestras sin mortero mezclado con HEMC.

A partir de la curva de cambio de la resistencia a la compresión del mortero modificado con éter de celulosa a diferentes edades, se puede ver que cuando se agrega la misma cantidad de éter de celulosa, la resistencia a la compresión del mortero modificado con éter de celulosa con diferentes viscosidades es: HEMC20<HEMC10< HEMC5. Con el aumento del contenido de éter de celulosa, el rango de disminución de la resistencia a la compresión del mortero modificado con éter de celulosa cambia de la siguiente manera: HEMC20>HEMC10>HEMC5. Esto se debe a que HEMC con un alto grado de polimerización tiene un mayor efecto en la reducción de la resistencia a la compresión del mortero que HEMC con un bajo grado de polimerización, pero la resistencia a la compresión del mortero modificado mezclado con HEMC es mucho menor que la del mortero blanco sin HEMC.

Los siguientes tres factores conducen a la disminución de la resistencia a la compresión del mortero modificado: por un lado, debido a que la estructura de la red macromolecular HEMC soluble en agua cubre las partículas de cemento, gel C-S-H, óxido de calcio, aluminato de calcio hidrato y otras partículas y partículas no hidratadas partículas En la superficie, especialmente en la etapa temprana de la hidratación del cemento, la adsorción entre el hidrato de aluminato de calcio y HEMC ralentiza la reacción de hidratación del aluminato de calcio, lo que resulta en una disminución significativa de la resistencia a la compresión. El efecto retardador del mortero permanente es evidente, lo que demuestra que cuando el contenido de HEMC20 alcanza el 0,8 %~1 %, la resistencia 3d de la muestra de mortero modificado es cero; por otro lado, la solución de HEMC hidratada tiene una mayor viscosidad y durante el proceso de mezcla del mortero, se puede mezclar con aire para formar una gran cantidad de burbujas de aire, lo que da como resultado una gran cantidad de vacíos en el mortero endurecido. , y la resistencia a la compresión de la muestra disminuye continuamente con el aumento del contenido de HEMC y el aumento de su grado de polimerización; El sistema de mortero solo aumenta la flexibilidad del mortero y no puede desempeñar el papel de soporte rígido, por lo que se reduce la resistencia a la compresión.

3.2 Resistencia a la flexión

A partir de la resistencia a la flexión de dos morteros modificados con éter de celulosa de diferente viscosidad a diferentes edades, se puede ver que, de manera similar al cambio en la resistencia a la compresión del mortero modificado, la resistencia a la flexión del mortero modificado con éter de celulosa disminuye gradualmente con el aumento del contenido de HEMC.

A partir de la curva de cambio de la resistencia a la flexión del mortero modificado con éter de celulosa a diferentes edades, se puede ver que cuando el contenido de éter de celulosa es el mismo, la resistencia a la flexión de la muestra de mortero modificado con HEMC20 es ligeramente menor que la de la muestra de mortero modificado con HEMC10. mientras que cuando el contenido de HEMC es 0.4%~0.8%, las curvas de cambio de resistencia a la flexión 28d de los dos casi coinciden.

A partir de la curva de cambio de la resistencia a la flexión del mortero modificado con éter de celulosa a diferentes edades, también se puede ver que el cambio en la resistencia a la flexión del mortero modificado es: HEMC5<HEMC10<HEMC20, es decir, la resistencia a la flexión del mortero modificado con HEMC20 es ligeramente inferior, y la reducción más pequeña y más grande. La resistencia a la flexión del mortero modificado es menor que la del mortero sin modificar.

3.3 Fuerza de unión

Se puede ver a partir de las curvas de variación de la fuerza de unión de los tres morteros modificados con éter de celulosa a diferentes edades que la fuerza de unión del mortero modificado aumenta con el aumento del contenido de HEMC y gradualmente tiende a ser estable. Con la extensión de la edad, la fuerza de adherencia del mortero modificado también mostró una tendencia creciente.

Se puede ver a partir de las curvas de cambio de la fuerza de unión de 28 días de los tres morteros modificados con éter de celulosa que la fuerza de unión del mortero modificado aumenta con el aumento del contenido de HEMC y gradualmente tiende a ser estable. Al mismo tiempo, con el aumento del grado de polimerización del éter de celulosa, el cambio de fuerza de unión del mortero modificado es: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

Esto se debe a la introducción de una gran cantidad de poros en el mortero modificado con alto contenido de HEMC, lo que resulta en el aumento de la porosidad del cuerpo endurecido, la disminución de la densidad de la estructura y el lento crecimiento de la fuerza de unión. ; en el ensayo de tracción la fractura se presentó en el mortero modificado En el interior no existe fractura en la superficie de contacto entre el mortero modificado y el sustrato, lo que indica que la fuerza de unión entre el mortero modificado y el sustrato es mayor que la del endurecido mortero modificado. Sin embargo, cuando la cantidad de HEMC es baja (0 %~0,4 %), las moléculas de HEMC solubles en agua pueden cubrir y envolver las partículas de cemento hidratadas y formar una película de polímero entre las partículas de cemento, lo que aumenta la flexibilidad y flexibilidad de las partículas de cemento. el mortero modificado. Plasticidad, y debido a la excelente retención de agua de HEMC, el mortero modificado tiene suficiente agua para la reacción de hidratación, lo que asegura el desarrollo de la resistencia del cemento, y la fuerza de unión del mortero de cemento modificado aumenta linealmente.

3.4 SEM

A partir de las imágenes de comparación SEM antes y después del mortero modificado con éter de celulosa, se puede ver que los espacios entre los granos de cristal en el mortero no modificado son relativamente grandes y se forma una pequeña cantidad de cristales. En el mortero modificado, los cristales crecen completamente, la incorporación de éter de celulosa mejora el rendimiento de retención de agua del mortero, el cemento está completamente hidratado y los productos de hidratación son evidentes.

Esto se debe a que el éter de celulosa ha sido tratado con un proceso de eterificación especial, que tiene una excelente dispersión y retención de agua. El agua se libera gradualmente durante un largo período de tiempo, solo una pequeña cantidad de agua escapa de los poros capilares debido al secado y la evaporación, y la mayor parte del agua se hidrata con el cemento para asegurar la resistencia del mortero de cemento modificado.

4. Conclusión

una. A medida que aumenta el contenido de HEMC, la resistencia a la compresión del mortero modificado a diferentes edades disminuye continuamente, y el rango de reducción disminuye y tiende a ser plano; cuando el contenido de éter de celulosa es superior al 0,8%, el 7d y 28d La resistencia a la compresión de la muestra en blanco envejecida en 3d es menor que la de la muestra en blanco, mientras que la resistencia a la compresión envejecida en 3d del mortero modificado es casi cero. La muestra se rompe cuando se presiona ligeramente, y el interior es pulverulento con baja densidad.

b. Cuando se agrega la misma cantidad de éter de celulosa, la resistencia a la compresión del mortero modificado con éter de celulosa con diferentes viscosidades cambia de la siguiente manera: HEMC20<HEMC10<HEMC5. Con el aumento del contenido de éter de celulosa, la resistencia a la compresión del mortero modificado con éter de celulosa cambia de la siguiente manera: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

C. La resistencia a la flexión del mortero modificado con éter de celulosa disminuye gradualmente con el aumento del contenido de HEMC. El cambio de resistencia a la flexión del mortero modificado es: HEMC5<HEMC10<HEMC20.

d. La fuerza de adherencia del mortero modificado aumenta con el aumento del contenido de HEMC y gradualmente tiende a ser estable. Al mismo tiempo, con el aumento del grado de polimerización del éter de celulosa, el cambio de fuerza de unión del mortero modificado es: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

mi. Después de mezclar el éter de celulosa con el mortero de cemento, el cristal crece por completo, los poros entre los granos de cristal se reducen y el cemento se hidrata por completo, lo que garantiza la resistencia a la compresión, la flexión y la adherencia del mortero de cemento.