Estudio sobre mortero de cenizas volantes modificado con éter de celulosa

Resumen: Se estudió el efecto del éter de hidroxipropilmetilcelulosa sobre las propiedades del mortero de cenizas volantes y se analizó la relación entre la densidad húmeda y la resistencia a la compresión. Los resultados de las pruebas muestran que agregar éter de hidroxipropilmetilcelulosa al mortero de cenizas volantes puede mejorar significativamente el rendimiento de retención de agua del mortero, prolongar el tiempo de adherencia del mortero y reducir la densidad húmeda y la resistencia a la compresión del mortero. Existe una buena correlación entre la densidad húmeda y la resistencia a la compresión 28d. En condiciones de densidad húmeda conocida, la resistencia a la compresión 28d se puede calcular utilizando la fórmula de ajuste.

Palabras clave: ceniza volante; éter de celulosa; retención de agua; fuerza compresiva; correlación

En la actualidad, las cenizas volantes se han utilizado ampliamente en la ingeniería de la construcción. Agregar una cierta cantidad de cenizas volantes en el mortero no solo puede mejorar las propiedades mecánicas y la durabilidad del mortero, sino también reducir el costo del mismo. Sin embargo, el mortero de cenizas volantes muestra una retención de agua insuficiente, por lo que cómo mejorar la retención de agua del mortero se ha convertido en un problema urgente a resolver. El éter de celulosa es una mezcla de alta eficiencia que se usa comúnmente en el país y en el extranjero. Solo necesita agregarse en una pequeña cantidad para tener un gran impacto en los indicadores de rendimiento, como la retención de agua y la resistencia a la compresión del mortero.

1. Materias primas y métodos de prueba

1.1 Materias primas

El cemento es cemento Portland ordinario de grado P·O 42,5 producido por Hangzhou Meiya Cement Factory; la ceniza volante es ceniza de grado Ⅱ; la arena es arena ordinaria mediana con un módulo de finura de 2,3, una densidad aparente de 1499 kg·m-3 y un contenido de humedad de 0,14 %, contenido de lodo de 0,72 %; el éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es producido por Shandong Heda Co., Ltd., la marca es 75HD100000; el agua de mezcla es agua del grifo.

1.2 Preparación del mortero

Cuando mezcle mortero modificado con éter de celulosa, primero mezcle HPMC con cemento y cenizas volantes completamente, luego mezcle en seco con arena durante 30 segundos, luego agregue agua y mezcle durante no menos de 180 segundos.

1.3 Método de prueba

La consistencia, la densidad húmeda, la deslaminación y el tiempo de fraguado del mortero recién mezclado se medirán de acuerdo con las normas pertinentes de JGJ70-90 "Métodos básicos de prueba de rendimiento del mortero de construcción". La retención de agua del mortero se determina de acuerdo con el método de prueba para la retención de agua del mortero en el Apéndice A de JG/T 230-2007 "Mortero premezclado". La prueba de resistencia a la compresión adopta un molde de prueba de fondo cúbico de 70,7 mm x 70,7 mm x 70,7 mm. El bloque de prueba formado se cura a una temperatura de (20±2)°C durante 24 horas, y después de desmoldar, se continúa curando en un ambiente con una temperatura de (20±2)°C y una humedad relativa por encima de 90% a la edad predeterminada, según JGJ70-90 "Método de prueba de rendimiento básico de mortero de construcción" determinación de su resistencia a la compresión.

2. Resultados de las pruebas y análisis

2.1 Densidad húmeda

Puede verse a partir de la relación entre la densidad y la cantidad de HPMC que la densidad húmeda disminuye gradualmente con el aumento de la cantidad de HPMC. Cuando la cantidad de HPMC es del 0,05 %, la densidad húmeda del mortero es del 96,8 % del mortero de referencia. Cuando la cantidad de HPMC sigue aumentando, se acelera la velocidad de disminución de la densidad húmeda. Cuando el contenido de HPMC es 0,20 %, la densidad húmeda del mortero es solo el 81,5 % del mortero de referencia. Esto se debe principalmente al efecto de incorporación de aire de la HPMC. Las burbujas de aire introducidas aumentan la porosidad del mortero y disminuyen la compacidad, dando como resultado una disminución de la densidad volumétrica del mortero.

2.2 Tiempo de fraguado

Puede verse a partir de la relación entre el tiempo de coagulación y la cantidad de HPMC que el tiempo de coagulación aumenta gradualmente. Cuando la dosificación es del 0,20%, el tiempo de fraguado aumenta un 29,8% respecto al mortero de referencia, llegando a unos 300min. Se puede ver que cuando la dosis es 0,20%, el tiempo de fraguado tiene un gran cambio. La razón es que L Schmitz et al. creen que las moléculas de éter de celulosa se adsorben principalmente en productos de hidratación como c-S-H e hidróxido de calcio, y rara vez se adsorben en la fase mineral original del clínker. Además, debido al aumento de la viscosidad de la solución de poro, el éter de celulosa disminuye. La movilidad de los iones (Ca2+, so42-...) en la solución de los poros retrasa aún más el proceso de hidratación.

2.3 Capas y retención de agua

Tanto el grado de delaminación como la retención de agua pueden caracterizar el efecto de retención de agua del mortero. A partir de la relación entre el grado de delaminación y la cantidad de HPMC, puede verse que el grado de delaminación muestra una tendencia decreciente a medida que aumenta la cantidad de HPMC. Cuando el contenido de HPMC es del 0,05 %, el grado de delaminación disminuye de forma muy significativa, lo que indica que cuando el contenido de éter de fibra es pequeño, el grado de delaminación se puede reducir considerablemente, se puede mejorar el efecto de la retención de agua y la trabajabilidad y se puede mejorar la trabajabilidad del mortero. A juzgar por la relación entre la propiedad del agua y la cantidad de HPMC, a medida que aumenta la cantidad de HPMC, la retención de agua también mejora gradualmente. Cuando la dosis es inferior al 0,15 %, el efecto de retención de agua aumenta muy suavemente, pero cuando la dosis alcanza el 0,20 %, el efecto de retención de agua ha mejorado mucho, del 90,1 % cuando la dosis es del 0,15 % al 95 %. La cantidad de HPMC continúa aumentando y el rendimiento de construcción del mortero comienza a deteriorarse. Por lo tanto, teniendo en cuenta el rendimiento de la retención de agua y el rendimiento de la construcción, la cantidad adecuada de HPMC es del 0,10 % al 0,20 %. Análisis de su mecanismo de retención de agua: El éter de celulosa es un polímero orgánico soluble en agua, que se divide en iónico y no iónico. HPMC es un éter de celulosa no iónico con un grupo hidrófilo, un grupo hidroxilo (-OH) y un enlace éter (-0-1) en su fórmula estructural. Cuando se disuelve en agua, los átomos de oxígeno en el grupo hidroxilo y el enlace éter y las moléculas de agua se asocian para formar enlaces de hidrógeno, lo que hace que el agua pierda su fluidez y el agua libre ya no esté libre, logrando así el efecto de retención de agua y espesamiento.

2.4 Resistencia a la compresión

De la relación entre la resistencia a la compresión y la cantidad de HPMC, se puede ver que con el aumento de la cantidad de HPMC, la resistencia a la compresión de 7d y 28d mostró una tendencia decreciente, que se debió principalmente a la introducción de un gran número de burbujas de aire por HPMC, lo que aumentó considerablemente la porosidad del mortero. aumentar, lo que resulta en una disminución de la fuerza. Cuando el contenido es 0,05 %, la resistencia a la compresión 7d cae muy significativamente, la resistencia cae un 21,0 % y la resistencia a la compresión 28d cae un 26,6 %. Se puede ver en la curva que el impacto de HPMC en la resistencia a la compresión es muy obvio. Cuando la dosis es muy pequeña, se reducirá considerablemente. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, su dosificación debe ser controlada y utilizada en combinación con un antiespumante. Investigando el motivo, Guan Xuemao et al. cree que, en primer lugar, cuando se agrega éter de celulosa al mortero, aumenta el polímero flexible en los poros del mortero, y estos polímeros y poros flexibles no pueden proporcionar un soporte rígido cuando se comprime el bloque de prueba. La matriz compuesta está relativamente debilitada, lo que reduce la resistencia a la compresión del mortero; en segundo lugar, debido al efecto de retención de agua del éter de celulosa, después de que se forma el bloque de prueba de mortero, la mayor parte del agua permanece en el mortero, y la relación agua-cemento real es menor que la que no tiene. Esos son mucho más grandes, por lo que la resistencia a la compresión del mortero se reducirá significativamente.

2.5 Correlación entre resistencia a la compresión y densidad húmeda

A partir de la curva de relación entre la resistencia a la compresión y la densidad en húmedo se puede ver que después del ajuste lineal de todos los puntos de la figura, los puntos correspondientes están bien distribuidos a ambos lados de la línea de ajuste, y hay una buena correlación entre la densidad en húmedo y la compresión. propiedades de resistencia, y la densidad húmeda es simple y fácil de medir, por lo que la resistencia a la compresión del mortero 28d se puede calcular a través de la ecuación de ajuste lineal establecida. La ecuación de ajuste lineal se muestra en la fórmula (1), R²=0,9704. Y=0.0195X-27.3 (1), donde, y es la resistencia a la compresión 28d del mortero, MPa; X es la densidad húmeda, kg m-3.

3. Conclusión

HPMC puede mejorar el efecto de retención de agua del mortero de cenizas volantes y prolongar el tiempo de funcionamiento del mortero. Al mismo tiempo, debido al aumento de la porosidad del mortero, su densidad aparente y resistencia a la compresión disminuirán significativamente, por lo que se debe seleccionar la dosificación adecuada en la aplicación. La resistencia a la compresión 28d del mortero tiene una buena correlación con la densidad húmeda, y la resistencia a la compresión 28d se puede calcular midiendo la densidad húmeda, que tiene un valor de referencia importante para el control de calidad del mortero durante la construcción.