Sellüloza efiri ilə dəyişdirilmiş sement məhlulu

Qeyri-ionlu sellüloza efirinin müxtəlif molekulyar quruluşunun sement məhlulunun məsamə strukturuna təsiri məhsuldarlıq sıxlığı testi və makroskopik və mikroskopik məsamə strukturunun müşahidəsi ilə öyrənilmişdir. Nəticələr göstərir ki, qeyri-ionik sellüloz efiri sement məhlulunun məsaməliliyini artıra bilər. Qeyri-ion selüloz efiri ilə dəyişdirilmiş məhlulun özlülüyü oxşar olduqda, məsaməliliyihidroksietilselüloz efiri(HEC) dəyişdirilmiş məhlul hidroksipropil metilselüloz efiri (HPMC) və metilselüloz efiri (MC) ilə dəyişdirilmiş məhluldan daha kiçikdir. Bənzər qrup tərkibli HPMC sellüloz efirinin özlülüyü/nisbi molekulyar çəkisi nə qədər aşağı olarsa, onun dəyişdirilmiş sement məhlulunun məsaməliliyi bir o qədər kiçik olar. Qeyri-ionik selüloz efiri maye fazanın səthi gərginliyini azalda bilər və sement məhlulunun qabarcıqlar əmələ gəlməsini asanlaşdıra bilər. Qeyri-ionlu sellüloza efir molekulları qabarcıqların qaz-maye interfeysində istiqamətli adsorbsiya edilir ki, bu da sement məhlulu fazasının özlülüyünü artırır və sement məhlulunun qabarcıqları sabitləşdirmək qabiliyyətini artırır.

Açar sözlər:qeyri-ionik selüloz efiri; sement məhlulu; məsamə quruluşu; Molekulyar quruluş; Səthi gərginlik; özlülük

Qeyri-ionik selüloz efiri (bundan sonra sellüloz efiri) əla qatılaşma və su saxlama qabiliyyətinə malikdir və quru qarışıq məhlullarda, öz-özünə sıxılan betonda və digər yeni sement əsaslı materiallarda geniş istifadə olunur. Sement əsaslı materiallarda istifadə olunan selüloz efirlərinə adətən metil selüloz efiri (MC), hidroksipropil metil selüloz efiri (HPMC), hidroksietil metil selüloz efiri (HEMC) və hidroksietil selüloz efiri (HEC) daxildir ki, bunlar arasında HPMC və HEMC ən çox yayılmış tətbiqlərdir. .

Selüloz efiri sement məhlulunun məsamə strukturuna əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər. Pourchez və başqaları, görünən sıxlıq testi, məsamə ölçüsü testi (civə inyeksiya üsulu) və sEM görüntü analizi vasitəsilə belə nəticəyə gəldilər ki, sellüloza efiri diametri təxminən 500nm olan məsamələrin sayını və diametri təxminən 50-250μm olan məsamələrin sayını artıra bilər. sement məhlulu. Bundan əlavə, bərkimiş sement məhlulu üçün aşağı molekulyar ağırlıqlı HEC modifikasiya edilmiş sement məhlulunun məsamə ölçüsünün paylanması təmiz sement məhlulu ilə eynidir. Yüksək molekulyar ağırlıqlı HEC modifikasiyalı sement məhlulunun ümumi məsamə həcmi təmiz sement məhlulundan daha yüksəkdir, lakin təxminən eyni konsistensiyaya malik HPMC modifikasiyalı sement məhlulundan aşağıdır. SEM müşahidəsi vasitəsilə Zhang et al. HEMC sement məhlulunda təxminən 0,1 mm diametrli məsamələrin sayını əhəmiyyətli dərəcədə artıra biləcəyini müəyyən etdi. Onlar həmçinin civə inyeksiya testi vasitəsilə müəyyən ediblər ki, HEMC sement məhlulunun ümumi məsamə həcmini və orta məsamə diametrini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər, nəticədə diametri 50nm ~ 1μm olan böyük məsamələrin və daha böyük diametrli böyük məsamələrin sayı əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. 1μm-dən çox. Bununla belə, diametri 50 nm-dən az olan məsamələrin sayı əhəmiyyətli dərəcədə azaldı. Saric-Coric et al. selüloz efirinin sement şlamını daha məsaməli hala gətirəcəyinə və makroməsamələrin artmasına səbəb olacağına inanırdı. Jenni və başqaları. performans sıxlığını sınaqdan keçirmiş və müəyyən etmişdir ki, HEMC modifikasiyalı sement məhlulunun məsamə həcminin payı təxminən 20%, təmiz sement məhlulunda isə yalnız az miqdarda hava vardır. Silva və başqaları. Təmiz sement məhlulu kimi 3,9 nm və 40 ~ 75 nm-də iki zirvəyə əlavə olaraq, civə inyeksiya testi ilə 100 ~ 500nm və 100μm-dən çox olan iki zirvənin də olduğunu aşkar etdi. Ma Baoguo et al. sement məhlulunda civə inyeksiya sınağı vasitəsilə sellüloza efirinin diametri 1μm-dən az olan incə məsamələrin və diametri 2μm-dən çox olan böyük məsamələrin sayını artırdığını aşkar etdi. Sellüloza efirinin sement məhlulunun məsaməliliyini artırmasının səbəbinə gəlincə, adətən belə hesab edilir ki, sellüloza efiri səthi aktivliyə malikdir, hava və su ilə zənginləşərək, sement məhlulunda qabarcıqları sabitləşdirmək üçün plyonka əmələ gətirir.

Yuxarıdakı ədəbiyyat təhlili vasitəsilə sement əsaslı materialların məsamə quruluşuna sellüloza efirinin təsirinin böyük diqqət çəkdiyini görmək olar. Bununla birlikdə, bir çox selüloz efiri var, eyni növ selüloz efiri, onun nisbi molekulyar çəkisi, qrup tərkibi və digər molekulyar quruluş parametrləri də çox fərqlidir və selüloz efirinin seçilməsi üzrə yerli və xarici tədqiqatçılar yalnız onların müvafiq tətbiqi ilə məhdudlaşır. sahə, təmsilin olmaması, nəticə qaçılmaz "həddindən artıq ümumiləşdirmə" dir ki, sellüloza efir mexanizminin izahı kifayət qədər dərin deyil. Bu işdə sement məhlulunun məsamə strukturuna müxtəlif molekulyar quruluşa malik sellüloza efirinin təsiri görünən sıxlıq testi və makroskopik və mikroskopik məsamə strukturunun müşahidəsi ilə öyrənilmişdir.

1. Test

1.1 Xammal

Sement Huaxin Cement Co., LTD. tərəfindən istehsal olunan P·O 42.5 adi Portland sementi idi, onun kimyəvi tərkibi AXIOS Ad-Vanced dalğa boyu dispersiya tipli rentgen-flüoresan spektrometri (PANa — litik, Hollandiya) ilə ölçüldü. və faza tərkibi Bogue üsulu ilə qiymətləndirilmişdir.

Sellüloza efiri dörd növ kommersiya selüloz efiri seçdi, müvafiq olaraq metil selüloz efiri (MC), hidroksipropil metil selüloz efiri (HPMC1, HPMC2) və hidroksietil selüloz efiri (HEC), HPMC1 molekulyar quruluşu və HPMC2 oxşardır, lakin özlülük HPMC2-dən çox azdır. , Yəni HPMC1-in nisbi molekulyar kütləsi HPMC2-dən xeyli kiçikdir. Hidroksietil metilselüloz efiri (HEMc) və HPMC-nin oxşar xassələrinə görə bu işdə HEMC-lər seçilməmişdir. Nəm miqdarının sınaq nəticələrinə təsir etməməsi üçün bütün sellüloz efirləri istifadə etməzdən əvvəl 2 saat 98 ℃ temperaturda bişirilir.

Selüloz efirinin özlülüyü NDJ-1B fırlanan viskozimetr (Shanghai Changji Company) tərəfindən sınaqdan keçirilmişdir. Test məhlulunun konsentrasiyası (selüloz efirinin suya kütlə nisbəti) 2,0%, temperatur 20 ℃ və fırlanma sürəti 12r/dəq idi. Sellüloza efirinin səthi gərginliyi halqa üsulu ilə sınaqdan keçirilmişdir. Test aləti JK99A avtomatik tansiometri (Shanghai Zhongchen Company) idi. Test məhlulunun konsentrasiyası 0,01% və temperatur 20 ° C idi. Selüloz efir qrupunun tərkibi istehsalçı tərəfindən təmin edilir.

Selüloz efirinin özlülüyünə, səthi gərginliyinə və qrup tərkibinə görə, məhlulun konsentrasiyası 2,0% olduqda, HEC və HPMC2 məhlulunun özlülük nisbəti 1:1,6, HEC və MC məhlulunun özlülük nisbəti isə 1:0,4, lakin bu sınaqda su-sement nisbəti 0,35, maksimum sement nisbəti 0,6%, sellüloza efirinin suya kütlə nisbəti təxminən 1,7%, 2,0% -dən azdır və sement məhlulunun özlülük üzərində sinergik təsiri, beləliklə HEC, HPMC2 və ya MC ilə dəyişdirilmiş sement məhlulunun özlülük fərqi kiçikdir.

Sellüloza efirinin özlülüyünə, səthi gərginliyinə və qrup tərkibinə görə hər bir sellüloza efirinin səthi gərilmələri fərqlidir. Sellüloza efiri həm hidrofilik qruplara (hidroksil və efir qrupları), həm də hidrofobik qruplara (metil və qlükoza karbon halqası) malikdir, səthi aktiv maddədir. Sellüloza efiri müxtəlifdir, hidrofilik və hidrofobik qrupların növü və tərkibi müxtəlifdir, nəticədə müxtəlif səthi gərginlik yaranır.

1.2 Test üsulları

Təmiz sement məhlulu, 0,60% sement nisbətində dörd sellüloz efiri (MC, HPMCl, HPMC2 və HEC) modifikasiya edilmiş sement məhlulu və 0,05% sement nisbəti ilə HPMC2 modifikasiya edilmiş sement məhlulu daxil olmaqla altı növ sement məhlulu hazırlanmışdır. Ref, MC — 0,60, HPMCl — 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0.60 və hpMC2-0.05 su-sement nisbətinin həm 0.35 olduğunu göstərir.

Sement məhlulu əvvəlcə GB/T 17671 1999-cu il “sement məhlulu dayanıqlığının sınaq metodu (ISO metodu)” uyğun olaraq 20℃ möhürlənmiş bərkitmə 28d şərti ilə 40mm×40mm×160mm prizma test blokunda hazırlanmışdır. Çəki çəkildikdən və görünən sıxlığı hesablandıqdan sonra kiçik çəkiclə yarıldı və sınaq blokunun mərkəzi hissəsinin makro deşik vəziyyəti müşahidə edildi və rəqəmsal kamera ilə fotoşəkili çəkildi. Eyni zamanda, optik mikroskop (HIROX üçölçülü video mikroskop) və skan edən elektron mikroskop (JSM-5610LV) ilə müşahidə üçün 2,5 ~ 5,0 mm-lik kiçik parçalar götürülüb.

2. Test nəticələri

2.1 Görünən sıxlıq

Müxtəlif sellüloz efirləri ilə modifikasiya edilmiş sement məhlulunun görünən sıxlığına görə, (1) təmiz sement məhlulunun görünən sıxlığı ən yüksəkdir, yəni 2044 kq/m³; Sement nisbəti 0,60% olan dörd növ selüloz efiri dəyişdirilmiş məhlulun görünən sıxlığı təmiz sement məhlulunun 74% ~ 88% təşkil etmişdir ki, bu da sellüloza efirinin sement məhlulunun məsaməliliyinin artmasına səbəb olduğunu göstərir. (2) Sementin sementə nisbəti 0,60% olduqda, müxtəlif sellüloz efirlərinin sement məhlulunun məsaməliliyinə təsiri çox fərqli olur. HEC, HPMC2 və MC ilə modifikasiya olunmuş sement məhlulunun özlülüyü oxşardır, lakin HEC modifikasiyalı sement məhlulunun görünən sıxlığı ən yüksəkdir, bu, HEC modifikasiyalı sement məhlulunun məsaməliliyinin oxşar özlülüklə HPMc2 və Mc modifikasiyalı sement məhlulundan daha kiçik olduğunu göstərir. . HPMc1 və HPMC2 oxşar qrup tərkibinə malikdir, lakin HPMCl-nin özlülüyü HPMC2-dən xeyli aşağıdır və HPMCl ilə dəyişdirilmiş sement məhlulunun görünən sıxlığı HPMC2 dəyişdirilmiş sement məhlulundan xeyli yüksəkdir, bu da qrup tərkibinin oxşar olduğunu göstərir. , sellüloza efirinin özlülüyü nə qədər aşağı olarsa, dəyişdirilmiş sement məhlulunun məsaməliliyi bir o qədər aşağı olar. (3) Sement-sement nisbəti çox kiçik olduqda (0,05%), HPMC2 ilə modifikasiya edilmiş sement məhlulunun görünən sıxlığı əsasən təmiz sement məhlulunun sıxlığına yaxındır, bu da sellüloza efirinin sementin məsaməliliyinə təsirinin olduğunu göstərir. şlam çox kiçikdir.

2.2 Makroskopik məsamə

Rəqəmsal kamera ilə çəkilmiş sellüloza efiri dəyişdirilmiş sement məhlulunun bölmə fotoşəkillərinə görə, təmiz sement məhlulu çox sıxdır, demək olar ki, görünən məsamələri yoxdur; 0,60% sement nisbətinə malik dörd növ sellüloza efiri ilə dəyişdirilmiş məhlulun hamısının daha çox makroskopik məsamələri var ki, bu da sellüloza efirinin sement məhlulunun məsaməliliyinin artmasına səbəb olduğunu göstərir. Görünən sıxlıq testinin nəticələrinə oxşar olaraq, müxtəlif sellüloza efir növlərinin və tərkibinin sement məhlulunun məsaməliliyinə təsiri tamamilə fərqlidir. HEC, HPMC2 və MC modifikasiya edilmiş məhlulun özlülüyü oxşardır, lakin HEC modifikasiya edilmiş məhlulun məsaməliliyi HPMC2 və MC ilə dəyişdirilmiş məhluldan daha kiçikdir. HPMC1 və HPMC2 oxşar qrup tərkibinə malik olsa da, aşağı özlülüklü HPMC1 dəyişdirilmiş məhlul daha kiçik məsaməliyə malikdir. HPMc2 ilə dəyişdirilmiş məhlulun sement-sement nisbəti çox kiçik olduqda (0,05%), makroskopik məsamələrin sayı təmiz sement məhlulu ilə müqayisədə bir qədər artır, lakin 0,60% sement-sement ilə HPMC2 dəyişdirilmiş məhluldan xeyli azalır. -sement nisbəti.

2.3 Mikroskopik məsamə

4. Nəticə

(1) Selüloz efiri sement məhlulunun məsaməliliyini artıra bilər.

(2) Müxtəlif molekulyar struktur parametrlərinə malik sement məhlulunun məsaməliliyinə sellüloz efirinin təsiri fərqlidir: sellüloza efiri ilə dəyişdirilmiş sement məhlulunun özlülüyü oxşar olduqda, HEC modifikasiyalı sement məhlulunun məsaməliliyi HPMC və MC ilə dəyişdirilmiş sement məhlulunun məsaməliliyi ilə müqayisədə daha kiçik olur. sement məhlulu; Oxşar qrup tərkibinə malik HPMC sellüloz efirinin özlülüyü/nisbi molekulyar çəkisi nə qədər aşağı olarsa, onun dəyişdirilmiş sement məhlulunun məsaməliliyi bir o qədər aşağı olar.

(3) Sement məhluluna sellüloz efiri əlavə etdikdən sonra maye fazanın səthi gərginliyi azalır, beləliklə sement məhlulunda qabarcıqlar əmələ gətirmək asan olur i selüloz efir molekulları qabarcıq qaz-maye interfeysində yönlü adsorbsiya, möhkəmliyini və möhkəmliyini yaxşılaşdırır. Bubble qaz-maye interfeysində qabarcıq maye filminin adsorbsiyası, qabarcıq maye filminin gücünü yaxşılaşdırır və sərt palçığın qabarcığı sabitləşdirmək qabiliyyətini gücləndirir.