모르타르 혼합물의 가공성에 관한 실험적 연구

조적 모르타르를 준비할 때에는 모르타르의 기술지표를 명확히 규정한 '조적 모르타르 혼합 비율 설계 규정'(JGJ 98-2000)을 충족해야 한다. 엔지니어링 실무에서는 일반적으로 모르타르 강도가 강조되는 반면 모르타르 작업성은 모르타르 적용에 가장 큰 영향을 미칩니다. 모르타르는 작업시 얇은 층에 있으며 작업은 주로 수동으로 이루어집니다. 작업성이 좋아야 모르타르가 균일하고 매끄럽고 하중을 전달할 수 있습니다. 사막 모래를 엔지니어링 건설에 사용하는 경우 먼저 작업성 요구 사항을 충족해야 합니다.

사막 모래의 섬도 계수는 1.21이며 비표면적이 크고 모래 표면을 감싸 윤활층을 형성하기 위해 많은 양의 시멘트 슬러리가 필요하므로 작업성이 떨어집니다. 모르타르 혼합물이 보장될 수 있습니다. 따라서 단일 모르타르의 시멘트 함량을 450kg으로 늘릴 계획이다.

사막 모래조적 모르타르의 배합비율과 혼합특성은 표 9.6과 같다.

표 9.6 사막 모래 벽돌 모르타르 혼합 비율 및 혼합물 특성

9.1.3.1 모르타르 혼화제 선택

건축 프로젝트용 벽돌 모르타르 대부분 시멘트를 사용합니다. 모르타르 또는 시멘트 석회 모르타르, 석회 페이스트를 혼합물로 사용합니다. 그러나 실제 프로젝트에서는 석회 페이스트의 품질이 불안정하여 석재 모르타르의 강도가 낮고 균열이 발생하기 쉬운 것으로 나타났으며, 품질 확보 측면에서도 석회분말의 가격이 높은 것으로 나타났다. 비용을 절감하기 위해 석회 페이스트를 버리고 분쇄된 석탄으로 대체했습니다. 재는 석조 모르타르를 제조하기 위한 혼합물로 사용됩니다(그림 9.1). 플라이애시는 구형의 작은 입자로, 미세한 상태는 유리체이며(그림 9.2), 주성분은 SiO2, Al2O3, Fe2O3이다. 플라이애시를 시멘트 모르타르의 동일 질량 시멘트 대체에 사용하는 경우, 시멘트 대비 약 30%의 부피 증가로 인해 모래에 대한 슬러리의 부피비가 증가하여 모래 입자 사이의 틈을 메우고 포장하며, 모래 입자에 윤활유를 바르면 모래 입자 사이의 마찰 저항이 감소하고 모르타르 혼합물의 유동성이 향상되며 수분 보유력도 향상됩니다. 석조 모르타르의 강도에 대한 플라이애시 첨가의 효과는 주로 플라이애시의 잠재적인 포졸란 활성에 달려 있습니다. 이 활성은 주로 플라이애시의 유리질 활성 실리카와 활성 알루미나와 시멘트 모르타르의 활성 알루미나가 반응하는 것과 관련이 있습니다. 규산칼슘 수화물 및 알루민산칼슘 수화물과 같은 수경성 겔화 물질을 형성합니다. 플라이애쉬와 혼합된 조적 모르타르의 경년이 증가함에 따라 플라이애시의 활성도는 점차 발달하게 되며, 후기 단계에서 경화된 모르타르의 물리적, 기계적 성질이 확실하게 보장될 것이다.

그림 9.1 모르타르 혼합 공정

그림 9.2 전자현미경으로 관찰한 유리질 비산회 입자

시멘트 비산회 혼합 벽돌 모르타르는 시공 및 사양 요구 사항을 모두 충족할 수 있습니다. 석재 모르타르는 건설 프로젝트에서 많은 양의 석회를 절약하고 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다. 비산회를 산업 폐기물로 모르타르에 사용하는 것은 국가 환경 보호 정책에 부합하며 상당한 경제적, 사회적 이점을 가지고 있습니다.

9.1.3.2 모르타르의 물 소비에 대한 혼화제의 영향과 그 메커니즘

모래가 미세하기 때문에 복합 혼화제를 첨가한 후 모르타르의 물 수요가 너무 큽니다. 물유리로 구성된 모르타르의 물 소비량은 크게 감소합니다. 모르타르 혼합물의 농도가 기본적으로 동일할 때 물 소비량은 약 15% 감소합니다.

(1) 폴리카르복실산 기반 고효율 감수제의 기능적 메커니즘

복합 혼화제의 감수 성분은 폴리카르복실산 기반 고효율 감수제를 사용한다. 환원제. 폴리카르복실산계 고효율 감수제의 감수 및 분산 메커니즘은 정전기적 반발력, 입체 장애(입체적 효과, 입체적 반발 효과라고도 함) 및 복합화 작용을 기반으로 합니다. 습윤 효과 등 여러 효과가 중첩되면 응집 구조가 파괴되어 시멘트 입자가 분산되어 자유수가 방출됩니다. 폴리카르복실산계 감수제와 분산감수제는 일반적으로 시멘트 입자에 흡착 형태를 이루는 주요 물질로, 이들의 분자 구조에는 시멘트 입자와 그 수화물에 흡착될 수 있는 활성기가 많이 포함되어 있다. 특정 두께와 특정 흡착 형태를 갖는 흡착층으로 인해 고액 계면의 물리적, 화학적 특성과 입자 사이의 힘이 크게 변경됩니다. 폴리카르복실산 기반 고성능 감수제 분자에 포함된 술폰산기(-SO3H)와 카르복실기(-COOH)는 흡착점과 정전기적 반발력을 제공하여 감수제 분자가 표면에 방향성으로 흡착되도록 합니다. 시멘트 입자 및 일부 극성기의 액상을 가리키는 친수성기의 이온화 효과로 인해 시멘트 입자가 표면에 동일한 전하로 대전되어 전기 이중층을 형성합니다.

시멘트 입자가 서로 가까워지고 전기층이 서로 중첩되면 시멘트 입자 사이에 정전기적 반발력이 발생하여 시멘트 입자의 응집 구조가 붕괴되고 입자가 서로 분산되며 플록에 싸인 자유수는 방출되어 사물의 혼합 속도를 효과적으로 증가시킵니다. 폴리카복실레이트 고성능가소제 분자는 카르복실기(-COOH), 하이드록실기(-OH), 설폰산기(-SO3H), 에테르 결합(R-O-R') 및 아미노기(-)와 같은 다수의 극성기를 포함합니다. NH2) 등. 이러한 극성 그룹은 강한 친수성 효과를 가지며 물 분자와 결합하여 수소 결합을 형성하여 시멘트 입자 표면의 습윤성을 향상시키고 입자 사이의 좁은 기공으로 물이 침투할 수 있습니다. 감수제 분자가 시멘트 입자 표면에 흡착된 후, 시멘트 입자 표면에 일정한 기계적 강도를 갖는 용매 수화막이 형성됩니다. 수화막의 형성은 시멘트의 응집 구조를 파괴할 수 있습니다. 입자를 완전히 분산시키고 응집력 효과를 생성합니다(그림 9.3).

그림 9.3 감수제 작용 메커니즘의 개략도

그림 9.4 도데실술폰산나트륨의 작용으로 형성된 작은 폐쇄 기포

(2) 도데칸 도데실술폰산나트륨 공기 연행제의 작용 메커니즘

공기 연행 성분은 도데실황산나트륨이며, 그 주성분은 계면활성제입니다. 도데실황산나트륨을 모르타르에 첨가한 후에는 다음과 같은 역할을 합니다. 계면활성제는 물의 표면장력과 표면에너지를 감소시켜 모르타르를 휘저을 때 거품이 생기기 쉽게 만드는 동시에 거품의 표면에 계면활성제가 농축되어 흡착되어 방향성으로 배열되어 단일체를 형성하게 됩니다. -분자 흡착막, 액체를 만드는 막은 기계적으로 강하고 쉽게 부서지지 않습니다. 작은 닫힌 기포인 황산도데실나트륨의 역할(그림 9.4)은 모르타르 혼합물에서 볼 베어링 역할을 하며, 모르타르 혼합물이 흐르는 동안 모래 입자 사이의 마찰 저항을 감소시켜 모르타르 혼합물의 유동성이 크게 향상됩니다. 개선되어 보수력이 좋고 시공작업이 편리합니다.

(3) 물유리 작용 메커니즘

물유리 성분은 모듈러스 2.4, 고형분 함량(물에 대한 고상의 질량비) 36%의 물유리를 사용한다. 물유리 용액 자체의 점성 상태는 모르타르 혼합물의 수분 보유력을 향상시키고 출혈 현상을 줄일 수 있습니다(그림 9.5). 메틸셀룰로오스와 비교하여 물유리는 일반적으로 모르타르의 압축 강도를 감소시키지 않습니다. 문헌에 따르면 고체 플라이애시 입자와 액체 물유리 사이에 고체-액체 2상 반응이 발생하는 것으로 나타났습니다. 비산회와 물유리 용액이 혼합되면 알루미노실리케이트 유리상은 활성화제의 작용으로 해중합되어 올리고머화된 [SiO4] 및 [AlO4]를 형성합니다. 이어서, 올리고머 [SiO4]와 [AlO4]는 중축합을 거쳐 [Mx(AlO2)y(SiO2)z·nMOH·mH2O] 콜로이드를 형성하고, 이는 비산회 입자 표면에 빠르게 침전됩니다. 그리고 미반응 플라이애시 입자들이 서로 결합하여 최종적으로 일정 수준의 기계적 강도를 갖는 플라이애시 기반 광물 고분자를 형성하게 됩니다.

9.1.3.3 모르타르 박리 정도 비교 시험

몰탈의 보수성은 보수성이 떨어지는 모르타르의 수분 보유 능력을 말하며, 모르타르는 블리딩 및 분리가 발생하기 쉽다. , 따라서 성능에 영향을 미칩니다. 모르타르의 수분 보유율은 박리 정도에 따라 측정됩니다(그림 9.5). 단계는 다음과 같습니다.

그림 9.5 모르타르 박리 테스트

그림 9.6 모르타르 점도 테스트

1) 모르타르 혼합물의 농도를 결정합니다(그림 9.6).

2) 모르타르 혼합물을 다층 원통에 한 번에 넣습니다. 가득 차면 나무 망치를 사용하여 두드립니다. 모르타르가 통 입구 아래로 가라앉으면 언제든지 추가한 후 남은 모르타르를 긁어내고 주걱으로 매끄럽게 다듬습니다.

3) 30분 동안 방치한 후; 1분 후 윗부분의 200mm 모르타르를 제거하고 남은 100mm 모르타르를 믹싱포트에 넣은 믹싱볼에 붓고 2분간 농도를 측정한 후 측정한 농도의 차이가 모르타르의 레이어링 값입니다.

그 중 일관성 테스트 작업 절차는 다음과 같습니다.

a. 용기와 테스트 콘을 청소하고 윤활유로 슬라이딩 로드를 가볍게 닦아 자유롭게 미끄러질 수 있도록 합니다.

b.절구를 섞는다 모르타르 표면이 용기 입구보다 약 10mm 정도 낮아지도록 용기에 내용물을 한번에 넣습니다. 탬퍼를 이용하여 용기 중앙에서 가장자리까지 25회 가볍게 흔들어 주세요. 용기를 5~6회 반복하여 모르타르 표면을 매끄럽게 한 다음 용기를 농도 측정기 바닥에 놓습니다.

c. 테스트 콘 슬라이딩 막대의 브레이크 나사를 풀고 슬라이드 막대를 움직입니다. 아래로 향하게 한 후 테스트 콘 끝이 모르타르 표면에 닿으면 브레이크 나사를 조여 랙을 만듭니다. 측면 막대의 하단이 슬라이딩 막대의 상단에 딱 닿고 포인터를 0에 맞춥니다.

d. 브레이크 나사를 풀고 10초 후에 나사를 즉시 고정하고 랙 측정 막대의 상단을 슬라이딩 막대에 접촉시킵니다. 막대를 사용하여 다이얼에서 가라앉는 깊이를 읽으십시오. 이는 모르타르의 일관성 값입니다.

시험 결과 복합 혼화제를 사용하지 않은 모르타르 혼합물의 박리 정도는 40mm로 기술기준 '박리 정도가 30mm를 초과하면 안 된다' 요건을 충족하지 못하는 것으로 나타났다. 벽돌 모르타르 규정. 복합 혼화재와 혼합된 모르타르 혼합물의 성층도가 감소되어 기본적으로 요구 사항을 충족합니다. H3 모르타르 혼합비율에 플라이애시를 일정량 추가(비산회 등가 대체율은 11%, 즉 같은 양의 시멘트를 플라이애시 50kg으로 대체하고 플라이애시를 50kg 추가하여 개선) 모르타르 혼합물의 혼합 (작업성), 모르타르 혼합물의 성층도가 더욱 감소되고 보수성이 향상되며 조적 모르타르의 현장 시공성이 향상됩니다.

9.1.3.4 모르타르의 습윤 겉보기 밀도 변화

복합 혼화제의 공기 연행 성분이 모르타르의 공기 함량을 증가시키기 때문에 모르타르 혼합물은 동일한 밀도를 갖게 됩니다. 품질 부피가 증가하므로 복합 혼화제와 혼합된 모르타르 혼합물의 습윤 겉보기 밀도는 필연적으로 감소합니다. 모르타르의 습윤 겉보기 밀도에 대한 복합 혼화제의 영향을 확인하기 위해 습윤 겉보기 밀도 테스트를 수행했습니다. 주요 단계는 다음과 같습니다.

1) 먼저 농도의 일관성을 측정합니다. 혼합 모르타르의 경우 모르타르의 농도가 50mm보다 클 경우에는 래밍 공법을 사용하며, 모르타르의 농도가 50mm 이하일 경우에는 진동 공법을 사용합니다.

2) 용량 실린더의 무게를 5g까지 정확하게 측정합니다. 깔때기를 부피 실린더에 놓고 부피 실린더에 모르타르 혼합물을 채우고 약간 남게 만듭니다. 다짐 방법은 용량 실린더에 모르타르 혼합물을 한 번에 채워 약간 남게 만듭니다. 다짐 작업 중 모르타르가 원통 입구 아래로 가라앉으면 다짐 막대를 사용하여 25회 균일하게 다져야 합니다. 언제든지 다시 두드리십시오. 진동 방법에서는 용량 실린더에 모르타르 혼합물을 한 번 채우고 진동 과정 중 모르타르가 가라앉으면 깔때기와 함께 진동 테이블에서 10초간 진동시킵니다. 실린더 입구 아래에 언제든지 모르타르를 추가하십시오.

3) 탬핑이나 진동을 시킨 후 통 입구에 남은 모르타르 혼합물을 긁어내어 표면을 매끄럽게 하고, 부피통 외벽을 닦아낸 후 모르타르의 총 중량과 몰탈의 무게를 잰다. 5g까지 정확한 볼륨 실린더.

"조적 모르타르 혼합 비율 설계 규정"(JGJ 98-2000)에 따르면 혼합 모르타르 혼합물의 밀도는 1800kg/m3 이상이어야 하며 이는 필수 요구 사항은 아닙니다. 테스트 결과, Mu Us 사막 모래 혼합 모르타르 혼합물의 밀도가 1740kg/m3 이상이므로 모르타르 성능에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.

플라이애시와 복합혼화제 첨가를 전제로 시멘트 투입량을 450kg으로 조절하고, H3 혼합비율의 작업성은 강도평가를 종합적으로 고려한 결과 규격요건을 충족하는 것으로 확인됐다. 강도가 낮음(표 9.7, 표 9.8). 원인 분석 결과, 1# 시멘트의 풍화 및 조해로 인해 강도가 저하된 것으로 판단되어 2차 시험을 위해 P.C32.5 등급 복합 포틀랜드 시멘트(즉, 2# 시멘트)를 재구매하였습니다.

표 9.7 모르타르 강도 증가

표 9.8 모르타르 강도 등급 평가

참고: 강도 환산 계수는 1.35입니다.