Celulozni eter modifikovani cementni rastvor

Utjecaj različite molekularne strukture nejonskog celuloznog etera na strukturu pora cementne suspenzije proučavan je testom gustoće performansi i makroskopskim i mikroskopskim promatranjem strukture pora. Rezultati pokazuju da nejonski eter celuloze može povećati poroznost cementne suspenzije. Kada je viskoznost nejonskog celuloznog etra modificirane suspenzije slična, poroznosteter hidroksietil celuloze(HEC) modificirana suspenzija je manja od one od hidroksipropil metil celuloznog etera (HPMC) i metil celuloznog etera (MC) modificiranog etera. Što je niži viskozitet/relativna molekulska težina HPMC celuloznog etera sa sličnim sadržajem grupe, to je manja poroznost njegove modificirane cementne suspenzije. Nejonski eter celuloze može smanjiti površinski napon tekuće faze i učiniti da cementna suspenzija lako formira mjehuriće. Nejonske molekule etra celuloze se adsorbuju u pravcu na granici gas-tečnost mehurića, što takođe povećava viskozitet faze cementne suspenzije i poboljšava sposobnost cementne suspenzije da stabilizuje mehuriće.

Ključne riječi:nejonski eter celuloze; Cementna smjesa; Struktura pora; Molekularna struktura; Površinska napetost; viskozitet

Nejonski eter celuloze (u daljem tekstu celulozni eter) ima odlično zgušnjavanje i zadržavanje vode, i široko se koristi u suvim mešanim malterima, samozbijajućem betonu i drugim novim materijalima na bazi cementa. Eteri celuloze koji se koriste u materijalima na bazi cementa obično uključuju etar metil celuloze (MC), eter hidroksipropil metil celuloze (HPMC), etar hidroksietil metil celuloze (HEMC) i eter hidroksietil celuloze (HEC), među kojima su HPMC i HEMC najčešća primjena. .

Eter celuloze može značajno uticati na strukturu pora cementne suspenzije. Pourchez et al., testom prividne gustine, testom veličine pora (metoda ubrizgavanja žive) i analizom sEM slike, zaključili su da celulozni eter može povećati broj pora prečnika oko 500nm i pora prečnika od oko 50-250μm u cementne suspenzije. Štaviše, za stvrdnutu cementnu suspenziju, raspodjela veličine pora niske molekularne težine HEC modificiranog cementnog suspenzija je slična onoj kod čistog cementnog suspenzija. Ukupni volumen pora HEC modificirane cementne suspenzije visoke molekularne težine je veći od volumena čistog cementnog suspenzija, ali niži od one HPMC modificirane cementne suspenzije otprilike iste konzistencije. Kroz SEM opservaciju, Zhang et al. otkrili da HEMC može značajno povećati broj pora promjera oko 0,1 mm u cementnom mortu. Također su otkrili testom ubrizgavanja žive da HEMC može značajno povećati ukupni volumen pora i prosječni promjer pora cementne suspenzije, što rezultira značajnim povećanjem broja velikih pora promjera 50nm ~ 1μm i velikih pora prečnika više od 1μm. Međutim, broj pora prečnika manjeg od 50nm je značajno smanjen. Šarić-Ćorić i dr. vjerovali da će celulozni eter učiniti cementnu smjesu poroznijom i dovesti do povećanja makropora. Jenni et al. testirali su gustoću performansi i utvrdili da je udio volumena pora HEMC modificiranog cementnog morta bio približno 20%, dok je čisti cementni mort sadržavao samo malu količinu zraka. Silva et al. otkrili su da pored dva vrha na 3,9 nm i 40 ~ 75 nm kao čista cementna suspenzija, postoje i dva vrha na 100 ~ 500 nm i veći od 100 μm kroz test ubrizgavanja žive. Ma Baoguo i dr. otkrili su da je celulozni eter povećao broj finih pora prečnika manjeg od 1 μm i velikih pora prečnika većeg od 2 μm u cementnom malteru kroz test ubrizgavanja žive. Što se tiče razloga što celulozni eter povećava poroznost cementne suspenzije, obično se veruje da celulozni eter ima površinsku aktivnost, da će obogatiti međuprostor između vazduha i vode, formirajući film, kako bi stabilizovao mjehuriće u cementnoj suspenziji.

Kroz gornju analizu literature može se vidjeti da je utjecaju celuloznog etera na strukturu pora materijala na bazi cementa posvećena velika pažnja. Međutim, postoji mnogo vrsta celuloznog etera, ista vrsta celuloznog etera, njegova relativna molekulska težina, sadržaj grupe i drugi parametri molekularne strukture su također vrlo različiti, a domaći i strani istraživači o izboru celuloznog etera ograničeni su samo na njihovu primjenu. polju, nedostatak reprezentacije, zaključak je neizbežna „preterana generalizacija“, tako da objašnjenje mehanizma celuloznog etra nije dovoljno duboko. U ovom radu, ispitivanjem prividne gustoće i makroskopskim i mikroskopskim promatranjem strukture pora proučavan je utjecaj celuloznog etera različite molekularne strukture na strukturu pora cementne suspenzije.

1. Test

1.1 Sirovine

Cement je bio obični portland cement P·O 42.5 proizvođača Huaxin Cement Co., LTD., u kojem je hemijski sastav mjeren AXIOS Ad-Vanced rendgenskim fluorescentnim spektrometrom disperzije talasne dužine (PANa — lytical, Holandija), a fazni sastav je procijenjen Bogue metodom.

Eter celuloze je odabrao četiri vrste komercijalnog etera celuloze, odnosno etera metil celuloze (MC), etera hidroksipropil metil celuloze (HPMC1, HPMC2) i etera hidroksietil celuloze (HEC), HPMC1 molekularna struktura i HPMC2 slični, ali je viskozitet mnogo manji od HPMC2 , To jest, relativna molekulska masa HPMC1 je mnogo manja od HPMC2. Zbog sličnih svojstava etera hidroksietil metil celuloze (HEMc) i HPMC, HEMC nisu odabrani u ovoj studiji. Da bi se izbegao uticaj sadržaja vlage na rezultate ispitivanja, svi eteri celuloze su pečeni na 98℃ 2h pre upotrebe.

Viskoznost celuloznog etra testirana je rotacionim viskozimetrom NDJ-1B (Shanghai Changji Company). Koncentracija testnog rastvora (maseni odnos celuloznog etra i vode) bila je 2,0%, temperatura je bila 20℃, a brzina rotacije 12r/min. Površinski napon celuloznog etra ispitan je metodom prstena. Instrument za testiranje je bio JK99A automatski tenziometar (Shanghai Zhongchen Company). Koncentracija ispitnog rastvora bila je 0,01%, a temperatura 20℃. Sadržaj celuloznog etera obezbeđuje proizvođač.

Prema viskoznosti, površinskom naponu i grupnom sadržaju celuloznog etra, kada je koncentracija rastvora 2,0%, odnos viskoznosti HEC i HPMC2 rastvora je 1:1,6, a odnos viskoziteta HEC i MC rastvora je 1:0,4, ali u ovom testu, omjer voda-cement je 0,35, maksimalni omjer cementa je 0,6%, maseni omjer celuloznog etera i vode je oko 1,7%, manje od 2,0%, a sinergistički učinak cementne suspenzije na viskozitet, tako da razlika u viskoznosti HEC, HPMC2 ili MC modificiranog cementnog rastvora je mala.

Prema viskoznosti, površinskom naponu i grupnom sadržaju celuloznog etera, površinski napon svakog etera celuloze je različit. Eter celuloze ima i hidrofilne grupe (hidroksilne i eterske grupe) i hidrofobne grupe (metilni i glukozni ugljenični prsten), surfaktant je. Eter celuloze je različit, vrsta i sadržaj hidrofilnih i hidrofobnih grupa su različiti, što rezultira različitim površinskim naponom.

1.2 Metode ispitivanja

Pripremljeno je šest vrsta cementne suspenzije, uključujući čistu cementnu suspenziju, četiri celuloznog etera (MC, HPMCl, HPMC2 i HEC) modificiranu cementnu suspenziju sa 0,60% cementnog omjera i HPMC2 modificiranu cementnu suspenziju sa 0,05% cementnog omjera. Ref, MC — 0,60, HPMCl — 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 i hpMC2-0,05 ukazuju da je omjer vode i cementa 0,35.

Cementna suspenzija prvo u skladu sa GB/T 17671 1999 “metoda ispitivanja čvrstoće cementnog maltera (ISO metoda)” napravljena u blok za ispitivanje prizmi 40mm×40mm×160mm, pod uslovom 20℃ zatvorenog očvršćavanja 28d. Nakon vaganja i izračunavanja njegove prividne gustine, razbijen je malim čekićem, a stanje makro rupe centralnog dijela testnog bloka je uočeno i fotografirano digitalnim fotoaparatom. U isto vrijeme, mali komadi od 2,5 ~ 5,0 mm uzeti su za posmatranje optičkim mikroskopom (HIROX trodimenzionalni video mikroskop) i skenirajućim elektronskim mikroskopom (JSM-5610LV).

2. Rezultati testa

2.1 Prividna gustina

Prema prividnoj gustini cementne suspenzije modifikovane različitim celuloznim eterima, (1) prividna gustina čistog cementnog rastvora je najveća i iznosi 2044 kg/m³; Prividna gustina četiri vrste celuloznog etra modifikovanog suspenzije sa odnosom cementa od 0,60% bila je 74% ~ 88% od one čistog cementnog rastvora, što ukazuje da je eter celuloze uzrokovao povećanje poroznosti cementne suspenzije. (2) Kada je omjer cementa i cementa 0,60%, učinak različitih etera celuloze na poroznost cementne suspenzije je vrlo različit. Viskoznost HEC, HPMC2 i MC modificirane cementne suspenzije je slična, ali je prividna gustina HEC modificirane cementne suspenzije najveća, što ukazuje da je poroznost HEC modificirane cementne suspenzije manja od poroznosti HPMc2 i Mc modificirane cementne suspenzije sličnog viskoziteta . HPMc1 i HPMC2 imaju sličan grupni sadržaj, ali viskoznost HPMCl je mnogo niža od HPMC2, a prividna gustina HPMCl modificiranog cementnog suspenzija je značajno veća od one HPMC2 modificiranog cementnog suspenzija, što ukazuje da kada je sadržaj grupe sličan , što je niži viskozitet celuloznog etra, to je manja poroznost modifikovanog cementnog rastvora. (3) Kada je omjer cementa i cementa vrlo mali (0,05%), prividna gustina cementne suspenzije modificirane HPMC2 je u osnovi bliska onoj čistog cementnog rastvora, što ukazuje da efekat celuloznog etera na poroznost cementa kaša je veoma mala.

2.2 Makroskopske pore

Prema fotografijama sekcija cementne suspenzije modificirane celuloznim eterom snimljenih digitalnim fotoaparatom, čista cementna smjesa je vrlo gusta, gotovo da nema vidljivih pora; Četiri vrste celuloznog etera modifikovane suspenzije sa omjerom cementa od 0,60% imaju više makroskopskih pora, što ukazuje da celulozni eter dovodi do povećanja poroznosti cementne suspenzije. Slično rezultatima testa prividne gustoće, učinak različitih vrsta i sadržaja celuloznog etera na poroznost cementne suspenzije je prilično različit. Viskoznost HEC, HPMC2 i MC modificirane suspenzije je slična, ali je poroznost HEC modificirane suspenzije manja od one HPMC2 i MC modificirane suspenzije. Iako HPMC1 i HPMC2 imaju sličan grupni sadržaj, HPMC1 modificirana suspenzija nižeg viskoziteta ima manju poroznost. Kada je omjer cementa i cementa u HPMc2 modificiranoj suspenziji vrlo mali (0,05%), broj makroskopskih pora je neznatno povećan nego kod čistog cementnog suspenzija, ali znatno smanjen u odnosu na HPMC2 modificiranu suspenziju sa 0,60% cementa. - odnos cementa.

2.3 Mikroskopske pore

4. Zaključak

(1) Eter celuloze može povećati poroznost cementne suspenzije.

(2) Učinak celuloznog etera na poroznost cementne suspenzije s različitim parametrima molekularne strukture je različit: kada je viskoznost cementne suspenzije modificirane celuloznim eterom slična, poroznost HEC modificirane cementne suspenzije je manja od one HPMC i MC modificirane. cementna smjesa; Što je niži viskozitet/relativna molekulska težina HPMC celuloznog etera sa sličnim sadržajem grupe, to je manja poroznost modifikovanog cementnog rastvora.

(3) Nakon dodavanja etera celuloze u cementnu suspenziju, površinski napon tekuće faze se smanjuje, tako da cementna suspenzija može lako formirati mjehuriće i molekule celuloznog etera, usmjerena adsorpcija u sučelju mjehurić plin-tečnost, poboljšava čvrstoću i žilavost adsorpcija mjehurića tečnog filma u mehurić gas-tečnost interfejs, poboljšava čvrstoću mjehurića tečnog filma i jača sposobnost čvrstog blata da stabilizira mjehur.