ملاط أسمنتي معدل من إيثر السليولوز

تمت دراسة تأثير التركيب الجزيئي المختلف لإيثر السليلوز غير الأيوني على البنية المسامية لملاط الأسمنت عن طريق اختبار كثافة الأداء ومراقبة بنية المسام العيانية والمجهرية. أظهرت النتائج أن إيثر السليلوز غير الأيوني يمكن أن يزيد من مسامية ملاط ​​الأسمنت. عندما تكون لزوجة الملاط المعدل بإيثر السليلوز غير الأيوني متشابهة، تكون مساميةإيثر هيدروكسي إيثيل السليلوزالملاط المعدل (HEC) أصغر من الملاط المعدل هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) وملاط ميثيل السليلوز المعدل (MC). كلما انخفضت اللزوجة/الوزن الجزيئي النسبي لإيثر السليلوز HPMC مع محتوى المجموعة المماثل، قلت مسامية ملاط ​​الأسمنت المعدل. يمكن لإيثر السليلوز غير الأيوني أن يقلل من التوتر السطحي للطور السائل ويجعل من السهل تشكيل الفقاعات في ملاط ​​الأسمنت. يتم امتصاص جزيئات إيثر السليلوز غير الأيونية بشكل مباشر عند الواجهة الغازية السائلة للفقاعات، مما يزيد أيضًا من لزوجة مرحلة ملاط ​​الأسمنت ويعزز قدرة ملاط ​​الأسمنت على تثبيت الفقاعات.

الكلمات الرئيسية:إيثر السليلوز غير الأيوني؛ ملاط الأسمنت هيكل المسام. التركيب الجزيئي التوتر السطحي اللزوجة

يتميز إيثر السليلوز غير الأيوني (المشار إليه فيما يلي باسم إيثر السليلوز) بسماكة ممتازة واحتفاظ بالماء، ويستخدم على نطاق واسع في الملاط المختلط الجاف والخرسانة ذاتية الضغط وغيرها من المواد الجديدة القائمة على الأسمنت. تشتمل إثيرات السليلوز المستخدمة في المواد القائمة على الأسمنت عادةً على إيثر سليلوز الميثيل (MC)، وإيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC)، وإيثر هيدروكسي إيثيل ميثيل سليلوز (HEMC)، وإيثر هيدروكسي إيثيل سليلوز (HEC)، ومن بين التطبيقات الأكثر شيوعًا HPMC وHEMC. .

يمكن أن يؤثر إيثر السليلوز بشكل كبير على بنية مسام ملاط ​​الأسمنت. خلص بورشيز وآخرون، من خلال اختبار الكثافة الظاهرية واختبار حجم المسام (طريقة حقن الزئبق) وتحليل الصور المجهرية المجهرية، إلى أن إيثر السليلوز يمكن أن يزيد عدد المسام التي يبلغ قطرها حوالي 500 نانومتر والمسام التي يبلغ قطرها حوالي 50-250 ميكرومتر في الطين الاسمنت. علاوة على ذلك، بالنسبة لملاط الأسمنت المتصلب، فإن توزيع حجم المسام لملاط الأسمنت المعدل ذو الوزن الجزيئي المنخفض HEC يشبه توزيع ملاط ​​الأسمنت النقي. إجمالي حجم المسام لملاط الأسمنت المعدل HEC ذو الوزن الجزيئي العالي أعلى من ملاط ​​الأسمنت النقي، ولكنه أقل من ملاط ​​الأسمنت المعدل HPMC بنفس الاتساق تقريبًا. من خلال مراقبة SEM، تشانغ وآخرون. وجدت أن HEMC يمكن أن يزيد بشكل كبير عدد المسام التي يبلغ قطرها حوالي 0.1 مم في ملاط ​​الأسمنت. ووجدوا أيضًا من خلال اختبار حقن الزئبق أن HEMC يمكن أن يزيد بشكل كبير إجمالي حجم المسام ومتوسط ​​قطر المسام لملاط الأسمنت، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في عدد المسام الكبيرة التي يبلغ قطرها 50 نانومتر ~ 1 ميكرومتر والمسام الكبيرة التي يبلغ قطرها أكثر من من 1μm. ومع ذلك، تم تقليل عدد المسام التي يقل قطرها عن 50 نانومتر بشكل ملحوظ. ساريك كوريك وآخرون. يعتقد أن إيثر السليلوز من شأنه أن يجعل ملاط ​​الأسمنت أكثر مسامية ويؤدي إلى زيادة المسام الكبيرة. جيني وآخرون. اختبرت كثافة الأداء وقررت أن نسبة حجم المسام في ملاط ​​الأسمنت المعدل HEMC كانت حوالي 20%، في حين احتوت ملاط ​​الأسمنت النقي على كمية صغيرة فقط من الهواء. سيلفا وآخرون. وجد أنه بالإضافة إلى القمتين عند 3.9 نانومتر و40 ~ 75 نانومتر كملاط أسمنتي نقي، كان هناك أيضًا قمتان عند 100 ~ 500 نانومتر وأكبر من 100 ميكرومتر من خلال اختبار حقن الزئبق. ما باوجو وآخرون. وجد أن إيثر السليلوز زاد من عدد المسام الدقيقة بأقطار أقل من 1 ميكرومتر والمسام الكبيرة بأقطار أكبر من 2 ميكرومتر في الملاط الأسمنتي من خلال اختبار حقن الزئبق. أما بالنسبة لسبب أن إيثر السليلوز يزيد من مسامية ملاط ​​الأسمنت، فيُعتقد عادةً أن إيثر السليلوز له نشاط سطحي، وسوف يتخصب في واجهة الهواء والماء، ويشكل طبقة، وذلك لتثبيت الفقاعات في ملاط ​​الأسمنت.

من خلال تحليل الأدبيات المذكورة أعلاه، يمكن ملاحظة أن تأثير إيثر السليلوز على بنية المسام للمواد القائمة على الأسمنت قد حظي باهتمام كبير. ومع ذلك، هناك أنواع كثيرة من إيثر السليلوز، نفس النوع من إيثر السليلوز، كما أن وزنه الجزيئي النسبي ومحتوى المجموعة ومعلمات التركيب الجزيئي الأخرى مختلفة جدًا أيضًا، ويقتصر الباحثون المحليون والأجانب في اختيار إيثر السليلوز فقط على تطبيقاتهم الخاصة. في هذا المجال، ونقص التمثيل، فإن الاستنتاج هو "الإفراط في التعميم" الذي لا مفر منه، بحيث لا يكون تفسير آلية الأثير السليلوز عميقا بما فيه الكفاية. في هذا البحث تمت دراسة تأثير اثير السليولوز ذو التركيب الجزيئي المختلف على البنية المسامية لملاط الاسمنت عن طريق اختبار الكثافة الظاهرية ومراقبة بنية المسام العيانية والمجهرية.

1. الاختبار

1.1 المواد الخام

كان الأسمنت عبارة عن أسمنت بورتلاند عادي P·O 42.5 تم تصنيعه بواسطة شركة Huaxin Cement Co., LTD.، حيث تم قياس التركيب الكيميائي بواسطة مطياف مضان الأشعة السينية من نوع AXIOS Ad-Vanced لتشتت الطول الموجي (PANa - lytical، هولندا). وتم تقدير تكوين الطور بطريقة Bogue.

اختار إيثر السليلوز أربعة أنواع من إيثر السليلوز التجاري، على التوالي إيثر سليلوز الميثيل (MC)، وإيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC1، HPMC2) وإيثر هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)، والتركيب الجزيئي HPMC1 وHPMC2 متشابهان، لكن اللزوجة أقل بكثير من HPMC2. أي أن الكتلة الجزيئية النسبية لـ HPMC1 أصغر بكثير من كتلة HPMC2. بسبب الخصائص المماثلة لإيثر السليلوز هيدروكسي إيثيل ميثيل (HEMc) وHPMC، لم يتم اختيار HEMCs في هذه الدراسة. لتجنب تأثير محتوى الرطوبة على نتائج الاختبار، تم خبز جميع إيثرات السليلوز عند درجة حرارة 98 درجة مئوية لمدة ساعتين قبل الاستخدام.

تم اختبار لزوجة إيثر السليلوز بواسطة مقياس اللزوجة الدوار NDJ-1B (شركة Shanghai Changji). كان تركيز محلول الاختبار (نسبة كتلة إيثر السليلوز إلى الماء) 2.0٪، وكانت درجة الحرارة 20 درجة مئوية، وكان معدل الدوران 12 دورة / دقيقة. تم اختبار التوتر السطحي لإيثر السليلوز بطريقة الحلقة. كانت أداة الاختبار هي مقياس التوتر الأوتوماتيكي JK99A (شركة Shanghai Zhongchen). كان تركيز محلول الاختبار 0.01% وكانت درجة الحرارة 20 درجة مئوية. يتم توفير محتوى مجموعة إيثر السليلوز من قبل الشركة المصنعة.

وفقًا لللزوجة والتوتر السطحي ومحتوى المجموعة من إيثر السليلوز، عندما يكون تركيز المحلول 2.0%، تكون نسبة اللزوجة لمحلول HEC وHPMC2 هي 1:1.6، ونسبة اللزوجة لمحلول HEC وMC هي 1: 0.4، ولكن في هذا الاختبار، تكون نسبة الماء إلى الأسمنت 0.35، والحد الأقصى لنسبة الأسمنت هي 0.6%، ونسبة كتلة إيثر السليلوز إلى الماء حوالي 1.7%، أي أقل من 2.0%، والتأثير التآزري لملاط الأسمنت على اللزوجة، وبالتالي فإن فرق اللزوجة لملاط الأسمنت المعدل HEC أو HPMC2 أو MC صغير.

وفقًا لللزوجة والتوتر السطحي والمحتوى الجماعي لإيثر السليلوز، يختلف التوتر السطحي لكل أثير سليلوز. يحتوي إيثر السليلوز على مجموعات محبة للماء (مجموعات الهيدروكسيل والإيثر) ومجموعات كارهة للماء (حلقة كربون الميثيل والجلوكوز)، وهو مادة خافضة للتوتر السطحي. يختلف إيثر السليلوز، ويختلف نوع ومحتوى المجموعات المحبة للماء والكارهة للماء، مما يؤدي إلى اختلاف التوتر السطحي.

1.2 طرق الاختبار

تم تحضير ستة أنواع من ملاط ​​الأسمنت، بما في ذلك ملاط ​​الأسمنت النقي، ملاط ​​أسمنت معدل بأربعة أثير سليلوز (MC، HPMCl، HPMC2 وHEC) بنسبة أسمنت 0.60% وملاط أسمنت معدل HPMC2 بنسبة أسمنت 0.05%. المرجع، MC - 0.60، HPMCl - 0.60، Hpmc2-0.60. تشير HEC 1-0.60 وhpMC2-0.05 إلى أن نسبة الماء إلى الأسمنت تبلغ 0.35.

ملاط الأسمنت أولاً وفقًا لمعيار GB/T 17671 1999 "طريقة اختبار قوة الملاط الأسمنتي (طريقة ISO)" تم تصنيعه في كتلة اختبار المنشور 40 مم × 40 مم × 160 مم، بشرط معالجة محكمة الغلق بدرجة 20 درجة مئوية 28 د. وبعد وزنها وحساب كثافتها الظاهرية، تم فتحها بمطرقة صغيرة، وتم ملاحظة حالة الثقب الكلي للقسم المركزي من كتلة الاختبار وتصويرها بكاميرا رقمية. في الوقت نفسه، تم أخذ قطع صغيرة من 2.5 ~ 5.0 ملم للمراقبة بواسطة المجهر الضوئي (مجهر الفيديو ثلاثي الأبعاد HIROX) والمجهر الإلكتروني الماسح (JSM-5610LV).

2. نتائج الاختبار

2.1 الكثافة الظاهرة

وفقا للكثافة الظاهرية لملاط الأسمنت المعدل بواسطة إثيرات السليلوز المختلفة، (1) الكثافة الظاهرية لملاط الأسمنت النقي هي الأعلى، وهي 2044 كجم / م 3؛ كانت الكثافة الظاهرية للأنواع الأربعة من الملاط المعدل بإيثر السليلوز مع نسبة الأسمنت 0.60٪ هي 74٪ ~ 88٪ من كثافة ملاط ​​الأسمنت النقي، مما يشير إلى أن إيثر السليلوز تسبب في زيادة مسامية ملاط ​​الأسمنت. (2) عندما تكون نسبة الأسمنت إلى الأسمنت 0.60%، فإن تأثير إثيرات السليلوز المختلفة على مسامية ملاط ​​الأسمنت يختلف تمامًا. تتشابه لزوجة ملاط ​​الأسمنت المعدل HEC وHPMC2 وMC، لكن الكثافة الظاهرة لملاط الأسمنت المعدل HEC هي الأعلى، مما يشير إلى أن مسامية ملاط ​​الأسمنت المعدل HEC أصغر من مسامية ملاط ​​الأسمنت المعدل HPMc2 وMc ذات اللزوجة المماثلة. . يحتوي HPMc1 وHPMC2 على محتوى مجموعة مماثل، ولكن لزوجة HPMCl أقل بكثير من HPMC2، والكثافة الظاهرية لملاط الأسمنت المعدل HPMCl أعلى بكثير من تلك الموجودة في ملاط ​​الأسمنت المعدل HPMC2، مما يشير إلى أنه عندما يكون محتوى المجموعة متشابهًا ، كلما انخفضت لزوجة إيثر السليلوز، انخفضت مسامية ملاط ​​الأسمنت المعدل. (3) عندما تكون نسبة الأسمنت إلى الأسمنت صغيرة جدًا (0.05%)، تكون الكثافة الظاهرية لملاط الأسمنت المعدل HPMC2 قريبة بشكل أساسي من ملاط ​​الأسمنت النقي، مما يشير إلى تأثير إيثر السليلوز على مسامية الأسمنت. الطين صغير جدا.

2.2 المسام العيانية

وفقا لقسم الصور لملاط الأسمنت المعدل بإثير السليلوز الملتقط بواسطة الكاميرا الرقمية، فإن ملاط ​​الأسمنت النقي كثيف للغاية، ولا توجد مسام مرئية تقريبًا؛ الأنواع الأربعة من ملاط ​​إيثر السليلوز المعدل مع نسبة أسمنت 0.60% جميعها تحتوي على مسام أكثر عيانية، مما يشير إلى أن إيثر السليلوز يؤدي إلى زيادة مسامية ملاط ​​الأسمنت. على غرار نتائج اختبار الكثافة الظاهرية، فإن تأثير أنواع ومحتويات إيثر السليلوز المختلفة على مسامية ملاط ​​الأسمنت يختلف تمامًا. تتشابه لزوجة الملاط المعدل HEC وHPMC2 وMC، لكن مسامية الملاط المعدل HEC أصغر من مسامية الملاط المعدل HPMC2 وMC. على الرغم من أن HPMC1 وHPMC2 لهما محتوى مجموعة مماثل، إلا أن الملاط المعدل HPMC1 ذو اللزوجة المنخفضة له مسامية أصغر. عندما تكون نسبة الأسمنت إلى الأسمنت في الملاط المعدل HPMC2 صغيرة جدًا (0.05%)، فإن عدد المسام العيانية يزيد قليلاً عن عدد المسام في ملاط ​​الأسمنت النقي، ولكنه يقل بشكل كبير عن الملاط المعدل HPMC2 بنسبة 0.60% من الأسمنت إلى الأسمنت. -نسبة الأسمنت.

2.3 المسام المجهرية

4. الاستنتاج

(1) يمكن أن يزيد إيثر السليلوز من مسامية ملاط ​​الأسمنت.

(2) يختلف تأثير إيثر السليلوز على مسامية ملاط ​​الأسمنت مع معلمات التركيب الجزيئي المختلفة: عندما تكون لزوجة ملاط ​​الأسمنت المعدل بإثير السليلوز متشابهة، تكون مسامية ملاط ​​الأسمنت المعدل HEC أصغر من مسامية HPMC وMC المعدلة ملاط الأسمنت كلما انخفضت اللزوجة/الوزن الجزيئي النسبي لإيثر السليلوز HPMC مع محتوى المجموعة المماثل، انخفضت مسامية ملاط ​​الأسمنت المعدل.

(3) بعد إضافة إيثر السليلوز إلى ملاط ​​الأسمنت، يتم تقليل التوتر السطحي للطور السائل، بحيث يسهل على ملاط ​​الأسمنت تشكيل فقاعات وامتصاص اتجاه جزيئات إيثر السليلوز في واجهة الفقاعة الغازية والسائلة، وتحسين قوة وصلابة امتزاز الفيلم السائل الفقاعي في واجهة الفقاعة الغازية والسائلة، وتحسين قوة الفيلم السائل الفقاعي وتعزيز قدرة الطين القاسي على تثبيت الفقاعة.