羥丙基甲基纖維素在砂漿中的試驗效果

  隨著科技的進步外牆外保溫技術的不斷發展,羥丙基甲基纖維素生產技術的不斷進步,以及HPMC本身所具有的優良特性,羥丙基甲基纖維素HPMC在建築行業得到了廣泛的應用。為深入探討HPMC與水泥基材料的作用機理,山東AG亞遊積分貸科技有限公司重點研究了HPMC對水泥基材料黏聚性能的改善效應。

 
凝結時間
 
  混凝土的凝結時間主要與水泥的凝結時間有關,骨料的影響不大,所以可以用砂漿的凝結時間來代替研究羥丙基甲基纖維素HPMC對水下不分散混凝土拌合物凝結時間的影響,由於砂漿凝結時間受水灰比、膠砂比的影響,因此為了評價HPMC對砂漿凝結時間的影響,需固定砂漿的水灰比和膠砂比。

  實驗反應,羥丙基甲基纖維素HPMC的加入對砂漿拌合物具有明顯的緩凝作用,且隨著HPMC摻量的增加砂漿的凝結時間相繼延長,相同HPMC摻量的情況下,水下成型的砂漿要比在空氣中成型的凝結時間更長。在水中測定時,摻HPMC的砂漿的凝結時間與空白試件相比,初凝延遲6~18 h,終凝延遲6~22 h。因此HPMC要和早強劑一起複合使用。

  羥丙基甲基纖維素HPMC是高分子聚合物,為大分子線狀結構,官能團上帶有羥基,能與拌和水分子形成氫鍵,使拌和水黏度增加。HPMC的長分子鏈間會相互吸引,使HPMC分子間相互纏結形成網狀結構,把水泥、拌和水包裹起來。由於HPMC形成類似薄膜的網狀結構和對水泥的包裹作用,會有效防止砂漿中水分的揮發,阻礙或減緩水泥的水化速度。

泌水性

  砂漿與混凝土的泌水現象相類似,都會使骨料沉降嚴重,導致頂層漿體的水灰比增大,使頂層漿體在早期發生很大的塑性收縮,甚至開裂,而且漿體表層的強度比較薄弱。當摻量在0.5%以上時,基本不再有泌水現象產生。這是由於當HPMC摻入砂漿中,HPMC具有成膜和網狀結構,以及大分子長鏈上羥基的吸附作用,使砂漿中水泥與拌和水形成絮凝狀,保證了砂漿體的穩定結構。再有砂漿中加入羥丙基甲基纖維素HPMC後,會形成許多獨立微小的氣泡。這些氣泡會均勻分布在砂漿中,阻礙骨料的沉積。HPMC的這項技術性能對水泥基材料影響很大,常常用來配製如幹粉砂漿、聚合物灰漿等新型水泥基複合材料,使其具有良好的保水、保塑性。

砂漿的需水量

  在羥丙基甲基纖維素HPMC摻量很小情況下,其對砂漿的需水量有很大的影響。在保持新拌砂漿擴展度基本相同的情況下,HPMC摻量與砂漿需水量在一定時間段內成線性關係變化,砂漿的需水量先減小後明顯增大。HPMC在摻量小於0.025%時,隨摻量的增大,相同擴展度條件下,砂漿的需水量減小,這說明HPMC 摻量較小時對砂漿具有減水效果,HPMC具有的引氣作用,使砂漿存在大量微小獨立的氣泡,這些氣泡起著潤滑作用,使砂漿流
動性得以改善。當摻量大於0.025%時,砂漿需水量隨摻量的增大而增大,這是由於HPMC的網狀結構進一步完整,分子長鏈上的絮凝團間隙縮短,具有吸引和黏聚作用,降低了砂漿體的流動性。所以在擴展度基本相同的情況下,漿體表現出需水量增大。
 
抗分散性試驗:
 
  抗分散性是衡量抗分散劑好壞的重要技術指標。羥丙基甲基纖維素HPMC是水溶性高分子化合物又稱水溶性樹脂或水溶性聚合物,是通過增加拌和水的黏度來增加拌合物稠度,是一種親水性的高分子材料,在水中能溶解而形成溶液或分散液。

  實驗可見,當萘係高效減水劑的摻量增多時,減水劑的摻入會降低新拌水泥砂漿的抗分散性。這是由於萘係高效減水劑屬於表麵活性劑,當減水劑加入到砂漿中,減水劑在水泥顆粒表麵作定向排列使水泥顆粒表麵帶有相同電荷,這種電斥力使水泥顆粒形成的絮凝結構被拆散,將結構中包裹的水釋放出來,會造成一部分水泥的流失。同時發現,隨著HPMC摻量的增加,新拌水泥砂漿的抗分散性越來越好。
 
混凝土的強度特征:
 
  在某試點基礎工程應用了羥丙基甲基纖維素HPMC水下不分散混凝土外加劑,設計強度等級為C25。經基礎試驗,水泥用量為400kg,複合摻用矽灰25kg/m3,HPMC最佳摻量為水泥用量的0.6%,水灰比為0.42,砂率為40%,萘係高效減水劑產量為水泥用量的8%,空氣中混凝土試件28d強度平均值為42.6MPa,水中下落高度為60mm的水下澆築混凝土28d強度平均為36.4MPa,其水中成型混凝土與空氣中成型的強度比為84.8%,效果比較顯
著。

實驗顯示:
 
(1)羥丙基甲基纖維素HPMC的加入對砂漿拌合物具有明顯的緩凝作用,隨著HPMC摻量的增加,砂漿的凝結時間相繼延長,相同HPMC摻量的情況下,水下成型的砂漿要比在空氣中成型的凝結時間更長。該特征對對水下混凝土泵送有利。

(2)摻入羥丙基甲基纖維素的新拌水泥砂漿具有很好的黏聚性能,幾乎無泌水現象。

(3)HPMC摻量與砂漿需水量表現為先減小後明顯增大。   
           
(4)減水劑的摻入改善了砂漿需水量增大的問題,但必須合理控製其摻量,否則有時會使新拌水泥砂漿的水下抗分散性有所降低。

(5)摻入HPMC的水泥淨漿試件與空白試件結構上差異不大,水中澆築和空氣中澆築的水泥淨漿試件結構和密實度差距不大。水下成型28d的試件略顯酥鬆。主要原因是HPMC的加入,雖然大大降低了水中澆築時水泥的流失和分散程度,但同時也使水泥石的密實程度有所降低。工程中在保證水下不分散效果的情況下,因盡量減少HPMC 的摻量。         

(6)摻入羥丙基甲基纖維素HPMC水下不分散混凝土外加劑,控製好摻量對強度有利,試點工程表明,水中成型混凝土與空氣中成型的強度比為84.8%,效果比較顯著。
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