羟丙基甲基纤维素在砂浆中的试验效果

  随着科技的进步外墙外保温技术的不断发展,羟丙基甲基纤维素生产技术的不断进步,以及HPMC本身所具有的优良特性,羟丙基甲基纤维素HPMC在建筑行业得到了广泛的应用。为深入探讨HPMC与水泥基材料的作用机理,山东创耀生物科技有限公司重点研究了HPMC对水泥基材料黏聚性能的改善效应。

 
凝结时间
 
  混凝土的凝结时间主要与水泥的凝结时间有关,骨料的影响不大,所以可以用砂浆的凝结时间来代替研究羟丙基甲基纤维素HPMC对水下不分散混凝土拌合物凝结时间的影响,由于砂浆凝结时间受水灰比、胶砂比的影响,因此为了评价HPMC对砂浆凝结时间的影响,需固定砂浆的水灰比和胶砂比。

  实验反应,羟丙基甲基纤维素HPMC的加入对砂浆拌合物具有明显的缓凝作用,且随着HPMC掺量的增加砂浆的凝结时间相继延长,相同HPMC掺量的情况下,水下成型的砂浆要比在空气中成型的凝结时间更长。在水中测定时,掺HPMC的砂浆的凝结时间与空白试件相比,初凝延迟6~18 h,终凝延迟6~22 h。因此HPMC要和早强剂一起复合使用。

  羟丙基甲基纤维素HPMC是高分子聚合物,为大分子线状结构,官能团上带有羟基,能与拌和水分子形成氢键,使拌和水黏度增加。HPMC的长分子链间会相互吸引,使HPMC分子间相互缠结形成网状结构,把水泥、拌和水包裹起来。由于HPMC形成类似薄膜的网状结构和对水泥的包裹作用,会有效防止砂浆中水分的挥发,阻碍或减缓水泥的水化速度。

泌水性

  砂浆与混凝土的泌水现象相类似,都会使骨料沉降严重,导致顶层浆体的水灰比增大,使顶层浆体在早期发生很大的塑性收缩,甚至开裂,而且浆体表层的强度比较薄弱。当掺量在0.5%以上时,基本不再有泌水现象产生。这是由于当HPMC掺入砂浆中,HPMC具有成膜和网状结构,以及大分子长链上羟基的吸附作用,使砂浆中水泥与拌和水形成絮凝状,保证了砂浆体的稳定结构。再有砂浆中加入羟丙基甲基纤维素HPMC后,会形成许多独立微小的气泡。这些气泡会均匀分布在砂浆中,阻碍骨料的沉积。HPMC的这项技术性能对水泥基材料影响很大,常常用来配制如干粉砂浆、聚合物灰浆等新型水泥基复合材料,使其具有良好的保水、保塑性。

砂浆的需水量

  在羟丙基甲基纤维素HPMC掺量很小情况下,其对砂浆的需水量有很大的影响。在保持新拌砂浆扩展度基本相同的情况下,HPMC掺量与砂浆需水量在一定时间段内成线性关系变化,砂浆的需水量先减小后明显增大。HPMC在掺量小于0.025%时,随掺量的增大,相同扩展度条件下,砂浆的需水量减小,这说明HPMC 掺量较小时对砂浆具有减水效果,HPMC具有的引气作用,使砂浆存在大量微小独立的气泡,这些气泡起着润滑作用,使砂浆流
动性得以改善。当掺量大于0.025%时,砂浆需水量随掺量的增大而增大,这是由于HPMC的网状结构进一步完整,分子长链上的絮凝团间隙缩短,具有吸引和黏聚作用,降低了砂浆体的流动性。所以在扩展度基本相同的情况下,浆体表现出需水量增大。
 
抗分散性试验:
 
  抗分散性是衡量抗分散剂好坏的重要技术指标。羟丙基甲基纤维素HPMC是水溶性高分子化合物又称水溶性树脂或水溶性聚合物,是通过增加拌和水的黏度来增加拌合物稠度,是一种亲水性的高分子材料,在水中能溶解而形成溶液或分散液。

  实验可见,当萘系高效减水剂的掺量增多时,减水剂的掺入会降低新拌水泥砂浆的抗分散性。这是由于萘系高效减水剂属于表面活性剂,当减水剂加入到砂浆中,减水剂在水泥颗粒表面作定向排列使水泥颗粒表面带有相同电荷,这种电斥力使水泥颗粒形成的絮凝结构被拆散,将结构中包裹的水释放出来,会造成一部分水泥的流失。同时发现,随着HPMC掺量的增加,新拌水泥砂浆的抗分散性越来越好。
 
混凝土的强度特征:
 
  在某试点基础工程应用了羟丙基甲基纤维素HPMC水下不分散混凝土外加剂,设计强度等级为C25。经基础试验,水泥用量为400kg,复合掺用硅灰25kg/m3,HPMC最佳掺量为水泥用量的0.6%,水灰比为0.42,砂率为40%,萘系高效减水剂产量为水泥用量的8%,空气中混凝土试件28d强度平均值为42.6MPa,水中下落高度为60mm的水下浇筑混凝土28d强度平均为36.4MPa,其水中成型混凝土与空气中成型的强度比为84.8%,效果比较显
著。

实验显示:
 
(1)羟丙基甲基纤维素HPMC的加入对砂浆拌合物具有明显的缓凝作用,随着HPMC掺量的增加,砂浆的凝结时间相继延长,相同HPMC掺量的情况下,水下成型的砂浆要比在空气中成型的凝结时间更长。该特征对对水下混凝土泵送有利。

(2)掺入羟丙基甲基纤维素的新拌水泥砂浆具有很好的黏聚性能,几乎无泌水现象。

(3)HPMC掺量与砂浆需水量表现为先减小后明显增大。   
           
(4)减水剂的掺入改善了砂浆需水量增大的问题,但必须合理控制其掺量,否则有时会使新拌水泥砂浆的水下抗分散性有所降低。

(5)掺入HPMC的水泥净浆试件与空白试件结构上差异不大,水中浇筑和空气中浇筑的水泥净浆试件结构和密实度差距不大。水下成型28d的试件略显酥松。主要原因是HPMC的加入,虽然大大降低了水中浇筑时水泥的流失和分散程度,但同时也使水泥石的密实程度有所降低。工程中在保证水下不分散效果的情况下,因尽量减少HPMC 的掺量。         

(6)掺入羟丙基甲基纤维素HPMC水下不分散混凝土外加剂,控制好掺量对强度有利,试点工程表明,水中成型混凝土与空气中成型的强度比为84.8%,效果比较显著。
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