Цэментавы раствор, мадыфікаваны эфірам цэлюлозы

Уплыў рознай малекулярнай структуры неіённага эфіру цэлюлозы на структуру пор цэментавага раствора быў вывучаны з дапамогай тэсту прадукцыйнасці шчыльнасці і макраскапічнага і мікраскапічнага назірання структуры пор. Вынікі паказваюць, што неионный эфір цэлюлозы можа павялічыць сітаватасць цэментавага раствора. Калі глейкасць неіённай суспензіі, мадыфікаванай эфірам цэлюлозы, падобная, сітаватасцьэфір гидроксиэтилцеллюлозы(HEC) мадыфікаваная завісь меншая, чым завісь, мадыфікаваная гидроксипропилметилцеллюлозным эфірам (HPMC) і метылавым эфірам (MC). Чым ніжэй глейкасць/адносная малекулярная маса эфіру цэлюлозы HPMC з аналагічным утрыманнем груп, тым менш сітаватасць яго мадыфікаванага цэментавага раствора. Неіённы эфір цэлюлозы можа паменшыць павярхоўнае нацяжэнне вадкай фазы і зрабіць цэментавы раствор лёгкім для адукацыі бурбалак. Неіённыя малекулы эфіру цэлюлозы накіравана адсарбуюцца на мяжы газа-вадкасці бурбалак, што таксама павялічвае глейкасць фазы цэментавага раствора і павышае здольнасць цэментавага раствора стабілізаваць бурбалкі.

Ключавыя словы:неионный эфір цэлюлозы; Цэментавы раствор; Структура пор; Малекулярная структура; Павярхоўнае нацяжэнне; глейкасць

Неіённы эфір цэлюлозы (далей - эфір цэлюлозы) выдатна згушчае і ўтрымлівае ваду і шырока выкарыстоўваецца ў сухіх растворах, самаўшчыльняльным бетоне і іншых новых матэрыялах на аснове цэменту. Эфіры цэлюлозы, якія выкарыстоўваюцца ў матэрыялах на аснове цэменту, звычайна ўключаюць метылавы эфір (MC), гидроксипропилметилцеллюлозный эфір (HPMC), гидроксиэтилметилцеллюлозный эфір (HEMC) і гидроксиэтилцеллюлозный эфір (HEC), сярод якіх HPMC і HEMC з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі прымяненнямі. .

Эфір цэлюлозы можа істотна паўплываць на структуру пор цэментавага раствора. Пурчэз і інш., з дапамогай тэсту ўяўнай шчыльнасці, тэсту памеру пор (метад ін'екцыі ртуці) і аналізу малюнкаў СЭМ, прыйшлі да высновы, што эфір цэлюлозы можа павялічыць колькасць пор дыяметрам каля 500 нм і пор дыяметрам каля 50-250 мкм у цэментавы раствор. Больш за тое, для зацвярдзелай цэментавай суспензіі размеркаванне пор па памерах цэментавай суспензіі з нізкай малекулярнай масай, мадыфікаванай ГЭЦ, падобнае да чыстай цэментавай суспензіі. Агульны аб'ём пор цэментавага раствора з высокай малекулярнай масай, мадыфікаванага ГЭЦ, вышэй, чым у чыстага цэментавага раствора, але меншы, чым у цэментавага раствора, мадыфікаванага ГПМЦ, з прыкладна такой жа кансістэнцыяй. Дзякуючы назіранню SEM, Zhang et al. выявілі, што HEMC можа значна павялічыць колькасць пор з дыяметрам каля 0,1 мм у цэментавым растворы. Яны таксама выявілі ў выніку ін'екцыйных выпрабаванняў ртуці, што HEMC можа значна павялічыць агульны аб'ём пор і сярэдні дыяметр пор цэментавага раствора, што прывядзе да значнага павелічэння колькасці буйных пор дыяметрам 50 нм ~ 1 мкм і буйных пор дыяметрам больш чым 1 мкм. Аднак колькасць пор з дыяметрам менш за 50 нм значна скарацілася. Сарыч-Чорыч і інш. лічылі, што эфір цэлюлозы зробіць цэментавы раствор больш сітаватым і прывядзе да павелічэння макропор. Джэні і інш. праверылі шчыльнасць прадукцыйнасці і вызначылі, што аб'ёмная доля пор у мадыфікаваным цэментавым растворы HEMC складае прыблізна 20%, у той час як чысты цэментавы раствор утрымлівае толькі невялікую колькасць паветра. Сільва і інш. выявілі, што ў дадатак да двух пікаў пры 3,9 нм і 40 ~ 75 нм у выглядзе чыстага цэментавага раствора былі таксама два пікі пры 100 ~ 500 нм і больш за 100 мкм у выніку тэсту на ўвядзенне ртуці. Ма Баогуо і інш. выявілі, што эфір цэлюлозы павялічвае колькасць тонкіх пор з дыяметрам менш за 1 мкм і буйных пор з дыяметрам больш за 2 мкм у цэментавым растворы з дапамогай тэсту з упырскам ртуці. Па прычыне таго, што эфір цэлюлозы павялічвае сітаватасць цэментавага раствора, звычайна лічыцца, што эфір цэлюлозы валодае павярхоўнай актыўнасцю, узбагачае межы падзелу паветра і вады, утвараючы плёнку, каб стабілізаваць бурбалкі ў цэментавым растворы.

З прыведзенага вышэй аналізу літаратуры відаць, што ўплыву эфіру цэлюлозы на структуру пор матэрыялаў на аснове цэменту надаецца вялікая ўвага. Аднак існуе шмат відаў эфіру цэлюлозы, адзін і той жа від эфіру цэлюлозы, яго адносная малекулярная маса, утрыманне груп і іншыя параметры малекулярнай структуры таксама вельмі розныя, і айчынныя і замежныя даследчыкі выбару эфіру цэлюлозы абмяжоўваюцца толькі адпаведным прымяненнем поле, адсутнасць прадстаўлення, выснова непазбежная «празмернае абагульненне», так што тлумачэнне механізму эфіру цэлюлозы недастаткова глыбокае. У гэтым артыкуле ўплыў эфіру цэлюлозы з рознай малекулярнай структурай на структуру пор цэментавага раствора вывучаўся з дапамогай тэсту ўяўнай шчыльнасці і макраскапічнага і мікраскапічнага назірання структуры пор.

1. Тэст

1.1 Сыравіна

Цэмент уяўляў сабой звычайны портландцэмент маркі P·O 42,5 вытворчасці Huaxin Cement Co., LTD., хімічны склад якога вымяраўся рэнтгенаўскім флуарэсцэнтным спектрометрам дысперсійнага тыпу AXIOS Ad-Vanced (PANa — lytical, Нідэрланды), а фазавы склад ацэнены метадам Богу.

Эфір цэлюлозы абраны чатыры віды камерцыйнага эфіру цэлюлозы, адпаведна, метылавы эфір (MC), гидроксипропилметилцеллюлозный эфір (HPMC1, HPMC2) і гидроксиэтилцеллюлозный эфір (HEC), малекулярная структура HPMC1 і HPMC2 падобныя, але глейкасць значна меншая, чым у HPMC2. , Гэта значыць адносная малекулярная маса HPMC1 значна меншая, чым у HPMC2. З-за падобных уласцівасцей эфіру гидроксиэтилметилцеллюлозы (HEMc) і HPMC, HEMC не былі выбраны ў гэтым даследаванні. Каб пазбегнуць уплыву ўтрымання вільгаці на вынікі выпрабаванняў, перад выкарыстаннем усе эфіры цэлюлозы выпякаліся пры 98 ℃ на працягу 2 гадзін.

Глейкасць эфіру цэлюлозы была праверана на ротарным вісказіметры NDJ-1B (Shanghai Changji Company). Канцэнтрацыя доследнага раствора (масавае стаўленне эфіру цэлюлозы да вады) складала 2,0%, тэмпература - 20 ℃, хуткасць кручэння - 12 аб/мін. Кольцавым метадам вымяралі павярхоўнае нацяжэнне эфіру цэлюлозы. Тэставым прыборам быў аўтаматычны тэнзіометр JK99A (Shanghai Zhongchen Company). Канцэнтрацыя доследнага раствора была 0,01%, а тэмпература - 20 ℃. Змест эфірнай групы цэлюлозы падаецца вытворцам.

У адпаведнасці з глейкасцю, павярхоўным нацяжэннем і групавым утрыманнем эфіру цэлюлозы, калі канцэнтрацыя раствора складае 2,0%, стаўленне глейкасці HEC і HPMC2 раствора складае 1: 1,6, а суадносіны глейкасці HEC і раствора MC складае 1: 0,4, але у гэтым тэсце водоцементное стаўленне складае 0,35, максімальнае цэментнае стаўленне складае 0,6%, масавыя суадносіны эфіру цэлюлозы і вады складае каля 1,7%, менш за 2,0%, а сінэргічны эфект цэментавага раствора на глейкасць, так што розніца ў глейкасці HEC, HPMC2 або MC мадыфікаванага цэментавага раствора невялікая.

У залежнасці ад глейкасці, павярхоўнага нацяжэння і груповага ўтрымання эфіру цэлюлозы, павярхоўнае нацяжэнне кожнага эфіру цэлюлозы рознае. Эфір цэлюлозы мае як гідрафільныя групы (гідраксільныя і эфірныя групы), так і гідрафобныя групы (метылавае і вугляроднае кольца глюкозы), з'яўляецца павярхоўна-актыўным рэчывам. Эфір цэлюлозы адрозніваецца, тып і ўтрыманне гідрафільных і гідрафобных груп адрозніваюцца, што прыводзіць да рознага павярхоўнага нацяжэння.

1.2 Метады выпрабаванняў

Шэсць відаў цэментавага раствора былі падрыхтаваны, у тым ліку чысты цэментавы раствор, чатыры эфіру цэлюлозы (MC, HPMCl, HPMC2 і HEC), мадыфікаваны цэментавы раствор з 0,60% цэменту і HPMC2 мадыфікаваны цэментавы раствор з 0,05% цэменту. Ref, MC — 0,60, HPMCl — 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 і hpMC2-0,05 паказваюць, што водоцементное суадносіны роўна 0,35.

Цэментны раствор спачатку ў адпаведнасці з GB/T 17671 1999 «Метад выпрабавання трываласці цэментавага раствора (метад ISO)» зроблены ў тэставы блок прызмаў 40 мм × 40 мм × 160 мм пры ўмове герметычнага отвержденія 20 ℃ 28d. Пасля ўзважвання і разліку ўяўнай шчыльнасці яго ўзламалі невялікім малатком, а стан макраадтуліны ў цэнтральнай частцы доследнага блока назіралі і фатаграфавалі лічбавай камерай. У той жа час невялікія кавалкі памерам 2,5 ~ 5,0 мм былі ўзяты для назірання з дапамогай аптычнага мікраскопа (трохмерны відэамікраскоп HIROX) і сканавальнага электроннага мікраскопа (JSM-5610LV).

2. Вынікі выпрабаванняў

2.1 Бачная шчыльнасць

Згодна з уяўнай шчыльнасцю цэментавага раствора, мадыфікаванага рознымі эфірамі цэлюлозы, (1) уяўная шчыльнасць чыстага цэментавага раствора з'яўляецца самай высокай, якая складае 2044 кг/м³; Відавочная шчыльнасць чатырох відаў суспензіі, мадыфікаванай эфірам цэлюлозы, з утрыманнем цэменту 0,60% складала 74% ~ 88% ад шчыльнасці чыстага цэментавага раствора, што паказвае на тое, што эфір цэлюлозы выклікаў павелічэнне сітаватасці цэментавага раствора. (2) Калі суадносіны цэменту да цэменту складае 0,60%, уплыў розных эфіраў цэлюлозы на сітаватасць цэментавага раствора вельмі розны. Глейкасць цэментавага раствора, мадыфікаванага HEC, HPMC2 і MC, падобная, але ўяўная шчыльнасць цэментавага раствора, мадыфікаванага HEC, самая высокая, што паказвае на тое, што сітаватасць цэментавага раствора, мадыфікаванага HEC, меншая, чым сітаватасць цэментавага раствора, мадыфікаванага HPMc2 і Mc, з падобнай глейкасцю . HPMC1 і HPMC2 маюць аднолькавае ўтрыманне групы, але глейкасць HPMCl значна ніжэйшая, чым у HPMC2, а ўяўная шчыльнасць мадыфікаванага цэментавага раствора HPMCl значна вышэйшая, чым у мадыфікаванага цэментавага раствора HPMC2, што паказвае на тое, што калі ўтрыманне групы падобнае , чым ніжэй глейкасць эфіру цэлюлозы, тым ніжэй сітаватасць мадыфікаванага цэментавага раствора. (3) Калі стаўленне цэменту да цэменту вельмі малое (0,05%), уяўная шчыльнасць цэментавага раствора, мадыфікаванага HPMC2, у асноўным блізкая да шчыльнасці чыстага цэментавага раствора, што паказвае на тое, што ўплыў эфіру цэлюлозы на сітаватасць цэменту кашыцы вельмі мала.

2.2 Макраскапічная пора

Згодна з фотаздымкамі цэментавага раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, зробленымі лічбавай камерай, чысты цэментавы раствор вельмі шчыльны, пары амаль не бачныя; Чатыры віды суспензіі, мадыфікаванай эфірам цэлюлозы, з каэфіцыентам цэменту 0,60%, усе маюць больш макраскапічныя пары, што сведчыць аб тым, што эфір цэлюлозы прыводзіць да павелічэння сітаватасці цэментавай суспензіі. Падобна вынікам тэсту на ўяўную шчыльнасць, уплыў розных тыпаў і зместу эфіру цэлюлозы на сітаватасць цэментавага раствора даволі розны. Глейкасць завісі, мадыфікаванай HEC, HPMC2 і MC, падобная, але сітаватасць завісі, мадыфікаванай HEC, меншая, чым сітаватасць завісі, мадыфікаванай HPMC2 і MC. Хоць HPMC1 і HPMC2 маюць аднолькавае ўтрыманне групы, мадыфікаваная суспензія HPMC1 з меншай глейкасцю мае меншую сітаватасць. Калі стаўленне цэменту да цэменту ў мадыфікаванай суспензіі HPMC2 вельмі малое (0,05%), колькасць макраскапічных пор трохі павялічваецца, чым у чыстай цэментавай суспензіі, але значна памяншаецца, чым у мадыфікаванай суспензіі HPMC2 з 0,60% цэменту. -цэментны каэфіцыент.

2.3 Мікраскапічная пора

4. Заключэнне

(1) Эфір цэлюлозы можа павялічыць сітаватасць цэментавага раствора.

(2) Уплыў эфіру цэлюлозы на сітаватасць цэментавага раствора з рознымі параметрамі малекулярнай структуры адрозніваецца: калі глейкасць цэментавага раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, падобная, сітаватасць цэментавага раствора, мадыфікаванага ГЭЦ, меншая, чым у ГПМЦ і МС, мадыфікаванага цэментавы раствор; Чым ніжэй глейкасць/адносная малекулярная маса эфіру цэлюлозы HPMC з аналагічным утрыманнем груп, тым ніжэй сітаватасць яго мадыфікаванага цэментавага раствора.

(3) Пасля дадання эфіру цэлюлозы ў цэментавы раствор павярхоўнае нацяжэнне вадкай фазы зніжаецца, так што ў цэментавым растворы лёгка ўтвараюцца бурбалкі і накіраваная адсорбцыя малекул эфіру цэлюлозы на мяжы падзелу бурбалкі газ-вадкасць, паляпшаецца трываласць і трываласць адсорбцыя бурбалкавай вадкай плёнкі на бурбалкавым газава-вадкасным падзеле, паляпшае трываласць бурбалкавай вадкай плёнкі і ўмацоўвае здольнасць цвёрдай гразі стабілізаваць бурбалку.