تأثیر اتر سلولز با ویسکوزیته‌های مختلف بر خواص بتن

1. معرفی

در سیستم‌های سیمانی مدرن، اترهای سلولزی مانند HPMC نقش حیاتی در تنظیم رئولوژی، بهبود احتباس آب و افزایش پیوند بین سطوح ایفا می‌کنند. با این حال، ویسکوزیته HPMC مورد استفاده به طور قابل توجهی بر رفتار بتن در حالت تازه و عملکرد طولانی مدت آن تأثیر می‌گذارد. هدف این مطالعه، تعیین کمیت و تفسیر اثرات ویسکوزیته‌های مختلف HPMC در فرمولاسیون بتن، همراه با راهنمایی‌های عملی در مورد انتخاب مواد است.

2 مواد و روش ها

مواد اولیه 2.1

• سیمانمقاومت فشاری ۲۸ روزه ۵۴.۲ مگاپاسکال (PO ۴۲.۵).

• مواد سیمانی تکمیلی (SCM)خاکستر بادی کلاس F و سرباره کوره بلند دانه‌بندی شده آسیاب شده (GGBFS).

• مصالح:

  • درشت: شن خرد شده (5 تا 31.5 میلی‌متر).

  • ریزدانه: ماسه مصنوعی (مدول نرمی = ۲.۸).

• سلولز اتر (HPMC):

  • ویسکوزیته پایین (~30,000 mPa·s): HPMC-3W، مربوط به سلوپرو® MK20M

  • ویسکوزیته متوسط ​​(~100,000 mPa·s): HPMC-10W، مربوط به سلوپرو® MK50M

  • ویسکوزیته بالا (~200,000 mPa·s): HPMC-20W، مربوط به سلوپرو® MK70M

این گریدهای تجاری (سلوپرو® MK20M، MK50M، MK70M) تولید شده توسط شرکت شیمیایی سلوتک (شرکت بامسئولیت محدود)برای استفاده در سیستم‌های پایه سیمانی که در آن‌ها رئولوژی کنترل‌شده، احتباس آب و عملکرد مکانیکی مورد نیاز است، بهینه شده است.

۲.۲ طرح اختلاط بتن

2.3 استانداردهای آزمون

• امر عملی: GB/T 50080-2016

• قدرت مکانیکی: GB/T 50081-2002

• احتباس آب: JGJ/T 70-2009

آزمایش‌های حفظ آب، ذرات بزرگتر از ۲.۳۶ میلی‌متر را از طریق الک کردن با سوراخ مربعی حذف کردند.

3 نتایج و بحث

۳.۱ رفتار افت و انبساط

با افزایش ویسکوزیته، HPMC چسبندگی خمیر و اصطکاک داخلی را افزایش می‌دهد و در نتیجه:

• HPMC-3Wدر دوزهای پایین، حباب هوا غالب است و اسلامپ را افزایش می‌دهد. در مقادیر بالاتر، ویسکوزیته غلبه می‌کند و اسلامپ و انبساط را کاهش می‌دهد.

• HPMC-10Wپاسخ متعادل - چسبندگی و افزودنی متوسط، جریان پایداری را در مقدار مصرف کم ایجاد می‌کند، اما در مصرف بیشتر، اسلامپ را کاهش می‌دهد.

• HPMC-20W: به طور مداوم کارایی را کاهش می‌دهد، با ویسکوزیته قوی که اثرات حباب را غالب می‌کند.

تفسیرHPMC با ویسکوزیته بالا به طور قابل توجهی جریان پذیری را مهار می کند. اسلامپ بهینه با متعادل کردن دوز و ویسکوزیته برای حفظ اثرات افزودنی بدون غلیظ شدن بیش از حد ماتریس حاصل می شود.

۳.۲ افزایش مقاومت فشاری

• در دوز تقریبی 0.0025% HPMC (بر اساس وزن سیمان)، همه گریدها در روزهای 3 و 28 اوج مقاومت را نشان می‌دهند.

• دوز مصرفی بیش از حد تخلخل را به دلیل هوای محبوس شده و اختلال در سینتیک هیدراتاسیون افزایش می‌دهد.

• HPMC-3W و 10Wالگوهای قدرت مشابهی را دنبال کنید - افزایش اولیه و به دنبال آن کاهش یا ثابت ماندن قدرت.

• HPMC-20Wبا افزایش مقدار مصرف، کاهش مداومی در استحکام نشان می‌دهد که به تشکیل لایه پلیمری بیشتر و حفره‌های داخلی نسبت داده می‌شود.

نتیجههرچه ویسکوزیته بالاتر باشد، کنترل دوز مصرفی برای حفظ اهداف مقاومت فشاری دقیق‌تر است.

۳.۳ راندمان نگهداری آب

همه انواع HPMC به طور قابل توجهی از دست دادن آب در بتن تازه را کاهش می‌دهند:

• HPMC-3W: اثر محدود زیر 0.005٪؛ بهبود شدید بالای آن.

• HPMC-10Wاحتباس آب با افزایش دوز به طور پیوسته بهبود می‌یابد - ایده‌آل برای کاربردهایی که نیاز به کنترل پایدار رطوبت دارند.

• HPMC-20W: بالاترین راندمان حفظ آب را در دوز پایین ارائه می‌دهد، اما به دلیل اشباع ژل، در سطوح بالاتر بازده کمتری نشان می‌دهد.

۴. توصیه‌های کاربردی برای انتخاب محصول

هر کاربرد، تعادل متفاوتی بین جریان‌پذیری، افزایش استحکام و حفظ رطوبت را می‌طلبد. گریدهای HPMC با ویسکوزیته متوسط ​​(مثلاً MK50M یا MK40M FP) اغلب مؤثرترین تعادل را برقرار می‌کنند.

5. نتیجه

• امر عملیHPMC با ویسکوزیته پایین (30K) در دوز محدود، اسلامپ را بهبود می‌بخشد؛ ویسکوزیته‌های بالاتر، اسلامپ را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند.

• استحکاممقاومت فشاری بهینه در حدود 0.0025% HPMC رخ می‌دهد. فراتر از این مقدار، به دلیل افزایش تخلخل و تأخیر در هیدراتاسیون، مقاومت کاهش می‌یابد.

• احتباس آبHPMC با ویسکوزیته بالا (200K) ماندگاری بالایی دارد اما ممکن است نیاز به کنترل دقیق دوز داشته باشد.

• توصیهدرجه HPMC را بر اساس اولویت کاربرد انتخاب کنید - ویسکوزیته پایین برای کارایی، ویسکوزیته متوسط ​​برای تعادل، ویسکوزیته بالا برای فرمولاسیون‌های با ماندگاری بالا.