Промяна на вискозитета на целулозен етер върху мазилка на циментова основа

Сгъстяването е важен модифициращ ефект на целулозния етер върху материали на циментова основа. Ефектите от съдържанието на целулозен етер, скоростта на въртене на вискозиметъра и температурата върху промяната на вискозитета на цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка бяха проучени. Резултатите показват, че вискозитетът на циментабазирана мазилка нараства непрекъснато с увеличаването на съдържанието на целулозен етер и вискозитета на разтвора на целулозния етер и циментабазирана мазилка има „композитен суперпозиционен ефект“; псевдопластичността на цимента, модифициран с целулозен етербазирана мазилка е по-ниска от тази на чист циментбазирана мазилкаи вискозитета Колкото по-ниска е скоростта на въртене на инструмента, или колкото по-нисък е вискозитетът на цимента, модифициран с целулозен етербазирана мазилкаили колкото по-ниско е съдържанието на целулозен етер, толкова по-очевидна е псевдопластичността на модифицирания с целулозен етер циментбазирана мазилка; С комбинирания ефект на хидратация, вискозитетът на целулозен етер модифициран циментбазирана мазилка ще се увеличи или намали. Различните видове целулозен етер имат различни промени във вискозитета на модифицирания циментбазирана мазилка.

Ключови думи: целулозен етер; циментбазирана мазилка; вискозитет

0、Предговор

Целулозните етери често се използват като агенти за задържане на вода и сгъстители за материали на циментова основа. Според различните заместители целулозните етери, използвани в материали на базата на цимент, обикновено включват метил целулоза (MC), хидроксиетил целулоза (HEC), хидроксиетил метил целулоза етер (хидроксиетил метил целулоза, HEMC) и хидроксипропил метил целулоза (хидроксипропил метил целулоза, HPMC), сред които HPMC и HEMC са най-често използваните.

Сгъстяването е важен модифициращ ефект на целулозния етер върху материали на циментова основа. Целулозният етер може да придаде на мокрия хоросан отличен вискозитет, значително да увеличи способността за свързване между мокрия хоросан и основния слой и да подобри ефективността на хоросана срещу увисване. Може също така да повиши хомогенността и антидисперсионната способност на прясно смесени материали на циментова основа и да предотврати разслояването, сегрегацията и кървенето на хоросан и бетон.

Сгъстяващият ефект на целулозния етер върху материали на циментова основа може да бъде количествено оценен чрез реологичния модел на материали на циментова основа. Материалите на базата на цимент обикновено се разглеждат като течност на Бингам, т.е. когато приложеното напрежение на срязване r е по-малко от границата на провлачване r0, материалът остава в първоначалната си форма и не тече; когато напрежението на срязване r надвишава границата на провлачване r0, обектът претърпява деформация на потока и напрежението на срязване Напрежението r има линейна връзка със скоростта на деформация y, т.е. r=r0+f·y, където f е пластичният вискозитет. Целулозните етери обикновено повишават границата на провлачване и пластичния вискозитет на материалите на основата на цимент, но по-ниските дози водят до по-ниска граница на провлачване и пластичен вискозитет, главно поради ефекта на въздушно увличане на целулозните етери. Изследванията на Patural показват, че молекулното тегло на целулозния етер се увеличава, границата на провлачване на циментабазирана мазилка намалява, а консистенцията се увеличава.

Вискозитетът на циментабазирана мазилка е важен показател за оценка на сгъстяващия ефект на целулозния етер върху материали на циментова основа. Някои литератури са изследвали закона за промяна на вискозитета на разтвор на целулозен етер, но все още липсват подходящи изследвания за ефекта на целулозния етер върху промяната на вискозитета на циментабазирана мазилка. В същото време, според различните видове заместители, има много видове целулозни етери. Влиянието на различни видове и вискозитети на целулозни етери върху промяната на циментабазирана мазилка вискозитетът също е много загрижен въпрос при използването на целулозни етери. Тази работа използва ротационен вискозиметър за изследване на промените във вискозитета на модифицирани с целулозен етер циментови суспензии от различни видове и вискозитет при различни съотношения на полипепел, скорости на въртене и температури.

1. Експериментирайте

1.1 Суровини

(1) Целулозен етер. Бяха избрани шест вида целулозни етери, които обикновено се използват в моята страна, включително 1 вид MC, 1 вид HEC, 2 вида HPMC и 2 вида HEMC, сред които вискозитетите на 2 вида HPMC и 2 вида HEMC бяха очевидно различни. Вискозитетът на целулозен етер беше тестван с ротационен вискозиметър NDJ-1B (Shanghai Changji Company), концентрацията на тестовия разтвор беше 1,0% или 2,0%, температурата беше 20°С.°C, а скоростта на въртене е 12r/min.

(2) Цимент. Обикновеният портланд цимент, произведен от Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., има спецификация P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Метод за измерване на вискозитета на разтвор на целулозен етер

Вземете проба от целулозен етер с определено качество и я добавете в стъклена чаша от 250 ml, след което добавете 250 g гореща вода при около 90°C; разбъркайте напълно със стъклена пръчица, за да накарате целулозния етер да образува еднородна дисперсна система в горещата вода, и в същото време поставете чашата да се охлади на въздух. Когато разтворът започне да генерира вискозитет и няма да се утаи отново, незабавно спрете разбъркването; когато разтворът се охлади на въздух, докато цветът стане еднороден, поставете чашата във водна баня с постоянна температура и поддържайте температурата до определената температура. Грешката е± 0,1°C; след 2 часа (изчислено от времето за контакт на целулозния етер с гореща вода), измерете температурата в центъра на разтвора с термометър. Производство) ротор, поставен в разтвора до определената дълбочина, след като престои 5 минути, измерете неговия вискозитет.

1.3 Измерване на вискозитета на цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка

Преди експеримента, дръжте всички суровини при определената температура, претеглете определената маса целулозен етер и цимент, разбъркайте ги добре и добавете чешмяна вода при определената температура в стъклена чаша от 250 ml със съотношение вода-цимент 0,65; след това добавете сухия прах в бехеровата чаша и изчакайте 3 минути. Разбъркайте старателно със стъклена пръчка 300 пъти, поставете ротора на ротационен вискозиметър (тип NDJ-1B, произведен от Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) в разтвор до определена дълбочина и измерете неговия вискозитет, след като престои 2 минути. За да се избегне влиянието на топлината на хидратация на цимента върху теста за вискозитет на циментабазирана мазилка колкото е възможно повече, вискозитета на цимента, модифициран с целулозен етербазирана мазилка трябва да се тества, когато циментът е в контакт с вода за 5 минути.

2. Резултати и анализ

2.1 Влияние на съдържанието на целулозен етер

Количеството целулозен етер тук се отнася до съотношението на масата на целулозния етер към цимента, тоест съотношението на полиаш. От влиянието на P2, E2 и H1 три вида целулозни етери върху промяната на вискозитета на циментабазирана мазилка при различни дози (0,1%, 0,3%, 0,6% и 0,9%) може да се види, че след добавяне на целулозен етер, вискозитетът на циментабазирана мазилка Вискозитетът се увеличава; тъй като количеството целулозен етер се увеличава, вискозитетът на циментабазирана мазилка нараства непрекъснато и диапазонът на увеличаване на вискозитета на циментабазирана мазилка също става по-голям.

Когато съотношението вода-цимент е 0,65 и съдържанието на целулозен етер е 0,6%, като се има предвид водата, изразходвана от първоначалната хидратация на цимента, концентрацията на целулозен етер спрямо водата е около 1%. Когато концентрацията е 1%, водните разтвори на P2, E2 и H1 вискозитетите са 4990mPa·S, 5070mPa·S и 5250mPa·s съответно; когато съотношението вода-цимент е 0,65, вискозитетът на чист циментбазирана мазилка е 836 mPa·S. Въпреки това, вискозитетите на P2, E2 и H1 три целулозни етерни модифицирани циментови суспензии са 13800mPa·S, 12900mPa·S и 12700mPa·s съответно. Очевидно е, че вискозитетът на целулозен етер модифициран циментбазирана мазилка не е вискозитетът на разтвор на целулозен етер и простото добавяне на вискозитета на чист циментбазирана мазилка е значително по-голям от сумата на двата вискозитета, т.е. вискозитета на разтвора на целулозния етер и вискозитета на циментабазирана мазилка имат „композитен суперпозиционен ефект“. Вискозитетът на разтвора на целулозен етер се дължи на силната хидрофилност на хидроксилните групи и етерните връзки в молекулите на целулозния етер и триизмерната мрежова структура, образувана от молекулите на целулозния етер в разтвора; вискозитета на чист циментбазирана мазилка идва от мрежата, образувана между структурата на продуктите за хидратация на цимента. Тъй като продуктите за хидратиране на полимера и цимента често образуват взаимопроникваща мрежеста структура, в модифицирания с целулозен етер циментбазирана мазилка, триизмерната мрежова структура на целулозен етер и мрежовата структура на продуктите за хидратация на цимента са преплетени, а молекулите на целулозния етер Адсорбцията с продукти за хидратация на цимента заедно създава „композитен суперпозиционен ефект“, който значително увеличава общия вискозитет на циментабазирана мазилка; тъй като една молекула на целулозен етер може да се преплита с множество молекули на целулозен етер и продукти за хидратация на цимента, Следователно, с увеличаването на съдържанието на целулозен етер, плътността на мрежовата структура се увеличава повече от увеличаването на молекулите на целулозния етер и вискозитета на циментабазирана мазилка нараства непрекъснато; в допълнение, бързата хидратация на цимента трябва да реагира част от водата. , което е еквивалентно на повишаване на концентрацията на целулозен етер, което също е причина за значителното повишаване на вискозитета на циментабазирана мазилка.

От целулозен етер и циментбазирана мазилка имат „композитен суперпозиционен ефект“ във вискозитета, при същото съдържание на целулозен етер и съотношение вода-цимент, вискозитетът на цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка с очевидна разлика, когато концентрацията е 2% Разликата във вискозитета не е голяма, например, вискозитетите на P2 и E2 са 48000mPa·s и 36700mPa·s съответно във воден разтвор с концентрация 2%. S, разликата не е очевидна; вискозитетите на E1 и E2 в 2% воден разтвор са 12300mPa·S и 36700mPa·съответно, разликата е много голяма, но вискозитетите на тяхната модифицирана циментова паста са 9800mPa·S и съответно 12900mPa·S, разликата е значително намалена, така че при избора на целулозен етер в инженерството не е необходимо да се преследва прекалено висок вискозитет на целулозния етер. Освен това, в практическите инженерни приложения, концентрацията на целулозен етер спрямо вода обикновено е относително ниска. Например, в обикновената мазилка съотношението вода-цимент обикновено е около 0,65, а съдържанието на целулозен етер е 0,2% до 0,6%. Концентрацията на вода е между 0,3% и 1%.

От резултатите от изпитването може да се види също, че различните видове целулозни етери имат различен ефект върху вискозитета на циментабазирана мазилка. Когато концентрацията е 1%, вискозитетите на P2, E2 и H1 три вида водни разтвори на целулозен етер са 4990mPa·s, 5070mPa·S и 5250mPa·S съответно, вискозитетът на разтвора H1 е най-висок, но вискозитетът на P2, E2 и H1 три вида целулозен етер Вискозитетите на етерно-модифицираните циментови суспензии бяха 13800mPa·S, 12900mPa·S и 12700mPa·S съответно, и вискозитетът на H1 модифицираните циментови суспензии е най-нисък. Това е така, защото целулозните етери обикновено имат ефект на забавяне на хидратацията на цимента. Сред трите вида целулозни етери, HEC, HPMC и HEMC, HEC има най-силната способност да забавя хидратацията на цимента. Следователно, в H1 модифициран циментбазирана мазилка, поради по-бавната хидратация на цимента, мрежовата структура на продуктите за хидратация на цимента се развива по-бавно и вискозитетът е най-нисък.

2.2 Ефект от скоростта на въртене

От влиянието на скоростта на въртене на вискозиметъра върху вискозитета на чист циментбазирана мазилка и цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка, може да се види, че с увеличаване на скоростта на въртене, вискозитетът на цимента, модифициран с целулозен етербазирана мазилка и чист циментбазирана мазилка намалява в различна степен, тоест всички те имат свойството да изтъняват при срязване и принадлежат към псевдопластичната течност. Колкото по-малка е скоростта на въртене, толкова по-голямо е намаляването на вискозитета на целия циментбазирана мазилка със скоростта на въртене, т.е. толкова по-очевидна е псевдопластичността на циментабазирана мазилка. С увеличаване на скоростта на въртене кривата на вискозитета на цимента намалявабазирана мазилка постепенно става по-плоска и псевдопластичността отслабва. В сравнение с чист циментбазирана мазилка, псевдопластичността на цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка е по-слаб, т.е. включването на целулозен етер намалява псевдопластичността на циментабазирана мазилка.

От влиянието на скоростта на въртене върху вискозитета на циментабазирана мазилка при различни видове целулозен етер и вискозитет може да се знае, че циментътбазирана мазилка модифициран с различни целулозни етери има различна псевдопластична якост и колкото по-малък е вискозитетът на целулозния етер, толкова по-висок е вискозитетът на модифицирания циментбазирана мазилка. Колкото по-очевидна е псевдопластичността на циментабазирана мазилка е; псевдопластичността на модифицирания циментбазирана мазилка няма очевидна разлика с различни видове целулозни етери с подобен вискозитет. От P2, E2 и H1 три вида цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка в различна дозировка (0,1%, 0,3%, 0,6% и 0,9%), влиянието на скоростта на въртене върху вискозитета може да бъде известно, P2, E2 и H1 три вида влакна Циментовите суспензии, модифицирани с обикновен етер, имат същите резултати от теста : когато количеството целулозен етер е различно, тяхната псевдопластичност е различна. Колкото по-малко е количеството целулозен етер, толкова по-силна е псевдопластичността на модифицирания циментбазирана мазилка.

След като циментът е в контакт с вода, циментовите частици на повърхността бързо се хидратират и продуктите на хидратация (особено CSH гел) образуват агломерационна структура. Когато в разтвора има насочена сила на срязване, структурата на агломерацията ще се отвори, така че по посока на силата на срязване съпротивлението на насочения поток се намалява, като по този начин се проявява свойството на изтъняване на срязване. Целулозният етер е вид макромолекула с асиметрична структура. Когато разтворът е неподвижен, молекулите на целулозния етер могат да имат различни ориентации. Когато в разтвора има насочена сила на срязване, дългата верига на молекулата ще се завърти и ще продължи. Посоката на силата на срязване е намалена, което води до намаляване на съпротивлението на потока и също така показва свойството на изтъняване на срязване. В сравнение с продуктите за хидратиране на цимента, молекулите на целулозния етер са по-гъвкави и имат определен буферен капацитет за сила на срязване. Следователно, в сравнение с чист циментбазирана мазилка, псевдопластичността на цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка е по-слаб и с увеличаването на вискозитета или съдържанието на целулозен етер буферният ефект на молекулите на целулозния етер върху силата на срязване е по-очевиден. Пластичността става слаба.

2.3 Влиянието на температурата

От влиянието на температурните промени (20°С, 27°С и 35°В) върху вискозитета на цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка, може да се види, че когато съдържанието на целулозен етер е 0,6%, с повишаване на температурата, чистият циментбазирана мазилка и M1 Вискозитетът на модифицирания циментбазирана мазилка повишен и вискозитетът на друг цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка намалява, но намалението не е голямо, и вискозитетът на H1 модифицирания циментбазирана мазилка намаля най-много. Що се отнася до модифицирания цимент E2базирана мазилка се отнася до вискозитета на цимента, когато съотношението полиаш е 0,6%.базирана мазилка намалява с повишаване на температурата и когато съотношението на полиаш е 0,3%, вискозитетът на циментабазирана мазилка нараства с повишаването на температурата.

Най-общо казано, поради намаляването на силата на междумолекулно взаимодействие, вискозитетът на течността ще намалее с повишаването на температурата, какъвто е случаят с разтвора на целулозен етер. Въпреки това, тъй като температурата се повишава и времето за контакт между цимента и водата се увеличава, скоростта на хидратация на цимента ще се ускори значително и степента на хидратация ще се увеличи, така че вискозитетът на чистия циментбазирана мазилка вместо това ще се увеличи.

В целулозен етер модифициран циментбазирана мазилка, целулозен етер ще бъде адсорбиран към повърхността на продуктите за хидратация на цимента, като по този начин инхибира хидратацията на цимента, но различните видове и количества целулозни етери имат различни способности да инхибират хидратацията на цимента, MC (като M1) има слаба способност да инхибира хидратацията на цимента, и с увеличаване на температурата скоростта на хидратация на циментабазирана мазилка все още е по-бърз, така че с повишаването на температурата вискозитетът обикновено се увеличава; HEC, HPMC и HEMC могат значително да инхибират хидратацията на цимента, тъй като температурата се повишава, скоростта на хидратация на циментабазирана мазилка е по-бавен, така че с повишаване на температурата, HEC, HPMC и HEMC модифициран цимент Вискозитетът набазирана мазилка (0,6% съотношение на полиазол) обикновено се намалява и тъй като способността на HEC да забавя хидратацията на цимента е по-голяма от тази на HPMC и HEMC, промяната на целулозния етер в температурните промени (20°С, 27°С и 35°C) Вискозитетът на H1 модифициран циментбазирана мазилка намалява най-много с повишаването на температурата. Въпреки това, хидратацията на цимента все още съществува, когато температурата е по-висока, така че степента на редукция на цимента, модифициран с целулозен етербазирана мазилка с повишаване на температурата не е очевидно. Що се отнася до модифицирания цимент E2базирана мазилка има отношение, когато дозата е висока (съотношението на пепелта е 0,6%), ефектът от инхибиране на хидратацията на цимента е очевиден и вискозитетът намалява с повишаване на температурата; когато дозировката е ниска (съотношението на пепелта е 0,3%), ефектът от инхибиране на хидратацията на цимента не е очевиден и вискозитетът се увеличава с повишаване на температурата.

3. Заключение

(1) С непрекъснатото увеличаване на съдържанието на целулозен етер, вискозитетът и скоростта на увеличаване на вискозитета на циментабазирана мазилка продължават да се увеличават. Структурата на молекулярната мрежа на целулозен етер и мрежовата структура на продуктите за хидратация на цимента са преплетени и първоначалната хидратация на цимента индиректно увеличава концентрацията на целулозен етер, така че вискозитетът на разтвора на целулозния етер и циментабазирана мазилка има „композитен суперпозиционен ефект“, тоест целулозен етер Вискозитетът на модифицирания циментбазирана мазилка е много по-голям от сбора на съответните им вискозитети. В сравнение с HPMC и HEMC модифицираните циментови суспензии, HEC модифицираните циментови суспензии имат по-ниски вискозитетни тестови стойности поради по-бавното развитие на хидратация.

(2) Цимент, модифициран с целулозен етербазирана мазилка и чист циментбазирана мазилка имат свойството на изтъняване при срязване или псевдопластичност; псевдопластичността на цимента, модифициран с целулозен етербазирана мазилка е по-ниска от тази на чист циментбазирана мазилка; толкова по-ниска е скоростта на въртене, или целулозата Колкото по-нисък е вискозитетът на етерно-модифицирания циментбазирана мазилкаили колкото по-ниско е съдържанието на целулозен етер, толкова по-очевидна е псевдопластичността на модифицирания с целулозен етер циментбазирана мазилка.

(3) Тъй като температурата продължава да се повишава, скоростта и степента на хидратация на цимента се увеличават, така че вискозитетът на чистия циментбазирана мазилка постепенно се увеличава. Поради различните видове и количества целулозни етери имат различни способности да инхибират хидратацията на цимента, вискозитетът на модифицираната циментова паста варира в зависимост от температурата.