Promjena viskoznosti etera celuloze na cementnoj žbuci

Zgušnjavanje je važan modifikacioni efekat celuloznog etera na materijale na bazi cementa. Efekti sadržaja celuloznog etera, brzine rotacije viskozimetra i temperature na promjenu viskoziteta cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi su proučavani. Rezultati pokazuju da je viskoznost cementamalter na bazi kontinuirano raste s povećanjem sadržaja celuloznog etera, te viskoziteta otopine celuloznog etera i cementamalter na bazi ima „efekat kompozitne superpozicije“; pseudoplastičnost cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi je niži od čistog cementamalter na bazi, i viskozitet Što je manja brzina rotacije instrumenta, ili je niža viskoznost cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi, ili što je manji sadržaj celuloznog etra, to je očiglednija pseudoplastičnost cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi; Kombiniranim efektom hidratacije, viskozitet celuloznog etera modificiranog cementamalter na bazi će se povećati ili smanjiti. Različite vrste celuloznog etera imaju različite promjene u viskoznosti modificiranog cementamalter na bazi.

Ključne riječi: celulozni eter; cementmalter na bazi; viskozitet

0、Predgovor

Eteri celuloze se često koriste kao sredstva za zadržavanje vode i zgušnjivači za materijale na bazi cementa. Prema različitim supstituentima, eteri celuloze koji se koriste u materijalima na bazi cementa uglavnom uključuju metil celulozu (MC), hidroksietil celulozu (HEC), eter hidroksietil metil celuloze (Hydroxyethyl methyl cellulose, HEMC) i hidroksipropil metil celulozu (Hydroxypropil methyl cellulose, HPMC), među kojima se najčešće koriste HPMC i HEMC.

Zgušnjavanje je važan modifikacioni efekat celuloznog etera na materijale na bazi cementa. Eter celuloze može dati mokrom malteru odličnu viskoznost, značajno povećati sposobnost vezivanja između mokrog maltera i osnovnog sloja, i poboljšati performanse maltera protiv saginjanja. Takođe može povećati homogenost i sposobnost protiv disperzije svježe miješanih materijala na bazi cementa i spriječiti raslojavanje, segregaciju i krvarenje maltera i betona.

Učinak zgušnjavanja celuloznog etera na materijale na bazi cementa može se kvantitativno ocijeniti reološkim modelom materijala na bazi cementa. Materijali na bazi cementa se obično smatraju Binghamovim fluidom, to jest, kada je primijenjeni napon smicanja r manji od napona tečenja r0, materijal ostaje u svom izvornom obliku i ne teče; kada posmično naprezanje r premašuje napon tečenja r0, objekt prolazi kroz deformaciju tečenja, a napon smicanja Napon r ima linearnu vezu sa brzinom deformacije y, odnosno r=r0+f·y, gdje je f plastični viskozitet. Eteri celuloze generalno povećavaju napon tečenja i plastičnu viskoznost materijala na bazi cementa, međutim, niže doze dovode do nižeg napona tečenja i plastičnog viskoziteta, uglavnom zbog efekta celuloznog etera koji uvlači vazduh. Paturalovo istraživanje pokazuje da se povećava molekularna težina celuloznog etera, napon tečenja cementamalter na bazi smanjuje, a konzistentnost se povećava.

Viskozitet cementamalter na bazi je važan indeks za procjenu efekta zgušnjavanja celuloznog etera na materijale na bazi cementa. Neke literature su istraživale zakon promjene viskoziteta otopine celuloznog etra, ali još uvijek nedostaje relevantna istraživanja o utjecaju celuloznog etera na promjenu viskoziteta cementa.malter na bazi. Istovremeno, prema različitim vrstama supstituenata, postoji mnogo vrsta etera celuloze. Utjecaj različitih vrsta i viskoziteta etera celuloze na promjenu cementamalter na bazi viskoznost je takođe veoma zabrinuto pitanje u upotrebi celuloznih etera. Ovaj rad koristi rotacijski viskozimetar za proučavanje promjena viskoziteta cementnih suspenzija modificiranih celuloznim eterom različitih tipova i viskoziteta pod različitim omjerima poli-pepela, brzinama rotacije i temperaturama.

1. Eksperimentirajte

1.1 Sirovine

(1) Eter celuloze. Odabrano je šest vrsta celuloznih etera koji se obično koriste u mojoj zemlji, uključujući 1 vrstu MC, 1 vrstu HEC, 2 vrste HPMC i 2 vrste HEMC, među kojima su očito viskoznosti 2 vrste HPMC i 2 vrste HEMC drugačije. Viskoznost celuloznog etra testirana je rotacionim viskozimetrom NDJ-1B (Shanghai Changji Company), koncentracija ispitnog rastvora je bila 1,0% ili 2,0%, temperatura 20°C, a brzina rotacije bila je 12 r/min.

(2) Cement. Obični portland cement koji proizvodi Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. ima specifikaciju P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Metoda mjerenja viskoznosti rastvora celuloznog etra

Uzmite uzorak celuloznog etera određenog kvaliteta i dodajte ga u staklenu čašu od 250 ml, a zatim dodajte 250 g vruće vode na oko 90 °C.°C; potpuno promiješati staklenim štapićem kako bi eter celuloze formirao jednoličan disperzioni sistem u vrućoj vodi, a u isto vrijeme stavite čašu da se ohladi na zrak. Kada otopina počne stvarati viskoznost i više se neće taložiti, odmah prestanite s miješanjem; kada se rastvor ohladi na vazduhu dok se boja ne ujednači, stavite čašu u vodeno kupatilo konstantne temperature i održavajte temperaturu na navedenoj temperaturi. Greška je± 0.1°C; nakon 2h (izračunato iz vremena kontakta celuloznog etra sa vrućom vodom) izmjeriti temperaturu centra otopine termometrom. Proizvodni) rotor umetnut u rastvor na zadatu dubinu, nakon stajanja 5 min, izmeriti njegovu viskoznost.

1.3 Mjerenje viskoziteta cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi

Prije eksperimenta sve sirovine držite na određenoj temperaturi, izmjerite određenu masu celuloznog etera i cementa, dobro ih promiješajte i dodajte vodu iz slavine navedene temperature u staklenu čašu od 250 mL sa omjerom voda-cement 0,65; zatim dodajte suvi prah u čašu i pričekajte 3 minute. Temeljno promiješajte staklenom šipkom 300 puta, ubacite rotor rotacionog viskozimetra (tip NDJ-1B, proizvođača Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) u otopine do određene dubine i izmjerite njen viskozitet nakon stajanja 2 minute. Kako bi se izbjegao utjecaj topline hidratacije cementa na ispitivanje viskoznosti cementamalter na bazi što je više moguće, viskozitet celuloznog eter modifikovanog cementamalter na bazi mora se testirati kada je cement u kontaktu s vodom 5 minuta.

2. Rezultati i analiza

2.1. Utjecaj sadržaja celuloznog etra

Količina celuloznog etera ovdje se odnosi na maseni omjer celuloznog etera i cementa, odnosno na omjer poliasha. Iz utjecaja P2, E2 i H1 tri vrste etera celuloze na promjenu viskoziteta cementamalter na bazi pri različitim dozama (0,1%, 0,3%, 0,6% i 0,9%), vidi se da se nakon dodavanja celuloznog etra viskozitet cementamalter na bazi Viskoznost se povećava; kako se količina celuloznog etera povećava, viskozitet cementamalter na bazi kontinuirano raste, a raspon povećanja viskoznosti cementamalter na bazi takođe postaje veći.

Kada je omjer voda-cement 0,65 i sadržaj celuloznog etera 0,6%, s obzirom na vodu koja se troši prilikom početne hidratacije cementa, koncentracija celuloznog etera u odnosu na vodu je oko 1%. Kada je koncentracija 1%, vodeni rastvori P2, E2 i H1 Viskoznosti su 4990mPa·S, 5070mPa·S i 5250mPa·s respektivno; kada je omjer vode i cementa 0,65, viskozitet čistog cementamalter na bazi iznosi 836 mPa·S. Međutim, viskoznosti P2, E2 i H1 tri celuloznog etra modificiranog cementnog mulja su 13800mPa·S, 12900mPa·S i 12700mPa·s respektivno. Očigledno, viskoznost celuloznog etera modificiranog cementamalter na bazi nije viskozitet otopine celuloznog etera i jednostavno dodavanje viskoziteta čistog cementamalter na bazi je znatno veći od zbira dva viskoziteta, odnosno viskoziteta rastvora celuloznog etera i viskoziteta cementamalter na bazi imaju „efekat kompozitne superpozicije“. Viskoznost rastvora celuloznog etera dolazi od jake hidrofilnosti hidroksilnih grupa i eterskih veza u molekulima celuloznog etera i trodimenzionalne mrežne strukture formirane od molekula etera celuloze u rastvoru; viskozitet čistog cementamalter na bazi dolazi iz mreže formirane između strukture proizvoda hidratacije cementa. Budući da proizvodi hidratacije polimera i cementa često formiraju međusobno prožimajuću mrežnu strukturu, u celuloznom etru modificiranog cementamalter na bazi, trodimenzionalna mrežna struktura celuloznog etera i mrežna struktura proizvoda hidratacije cementa se isprepliću, a molekule celuloznog etera. Adsorpcija sa proizvodima hidratacije cementa zajedno proizvodi „efekat kompozitne superpozicije“, što značajno povećava ukupni viskozitet cementa.malter na bazi; budući da se jedna molekula etra celuloze može ispreplitati s više molekula celuloznog etra i produkta hidratacije cementa, stoga, s povećanjem sadržaja celuloznog etera, gustoća strukture mreže raste više od povećanja molekula celuloznog etra, a viskozitet cementamalter na bazi kontinuirano raste; pored toga, brza hidratacija cementa treba da reaguje deo vode. , što je ekvivalentno povećanju koncentracije celuloznog etera, što je takođe razlog značajnog povećanja viskoziteta cementamalter na bazi.

Od celuloznog etera i cementamalter na bazi imaju "efekat kompozitne superpozicije" u viskoznosti, pod istim sadržajem celuloznog etera i uvjetima vodocementnog omjera, viskoznost cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi sa očitom razlikom kada je koncentracija 2% Razlika u viskoznosti nije velika, na primjer, viskoznosti P2 i E2 su 48000mPa·s i 36700mPa·s, odnosno u vodenom rastvoru sa koncentracijom od 2%. S, razlika nije očigledna; viskoznosti E1 i E2 u 2% vodenom rastvoru su 12300mPa·S i 36700mPa·s respektivno, razlika je vrlo velika, ali viskoznosti njihove modificirane cementne paste su 9800mPa·S i 12900mPa respektivno·S, razlika je znatno smanjena, tako da pri odabiru celuloznog etra u inženjerstvu nije potrebno težiti pretjerano visokom viskozitetu celuloznog etra. Štaviše, u praktičnim inženjerskim aplikacijama, koncentracija celuloznog etera u odnosu na vodu je obično relativno niska. Na primjer, u običnom malteru za malterisanje vodocementni odnos je obično oko 0,65, a sadržaj celuloznog etera je 0,2% do 0,6%. Koncentracija vode je između 0,3% i 1%.

Iz rezultata ispitivanja se također može vidjeti da različite vrste etera celuloze imaju različite efekte na viskozitet cementa.malter na bazi. Kada je koncentracija 1%, viskoznosti P2, E2 i H1 tri vrste vodenih rastvora celuloznog etera su 4990mPa·s, 5070mPa·S i 5250mPa·S respektivno, viskoznost rastvora H1 je najveća, ali viskoznost P2, E2 i H1 tri vrste celuloznog etra. Viskoznost eter-modifikovanog cementnog rastvora iznosila je 13800mPa.·S, 12900mPa·S i 12700mPa·S respektivno, a viskoznost H1 modificirane cementne smjese bila je najniža. To je zato što eteri celuloze obično imaju efekat odlaganja hidratacije cementa. Među tri vrste etera celuloze, HEC, HPMC i HEMC, HEC ima najjaču sposobnost odlaganja hidratacije cementa. Dakle, u H1 modificiranom cementumalter na bazi, zbog sporije hidratacije cementa, mrežasta struktura proizvoda hidratacije cementa se razvija sporije, a viskozitet je najmanji.

2.2 Utjecaj brzine rotacije

Iz utjecaja brzine rotacije viskozimetra na viskozitet čistog cementamalter na bazi i celuloznim eter modifikovanim cementommalter na bazi, može se vidjeti da kako se brzina rotacije povećava, viskoznost cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi i čisti cementmalter na bazi smanjuje se u različitom stepenu, odnosno svi imaju svojstvo smičnog stanjivanja i pripadaju pseudoplastičnoj tekućini. Što je brzina rotacije manja, to je veći pad viskoznosti cijelog cementamalter na bazi sa brzinom rotacije, odnosno što je očiglednija pseudoplastičnost cementamalter na bazi. Sa povećanjem brzine rotacije, krivulja viskoznosti cementa opadamalter na bazi postepeno postaje ravnija, a pseudoplastičnost slabi. U poređenju sa čistim cementommalter na bazi, pseudoplastičnost cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi je slabiji, odnosno ugradnja celuloznog etera smanjuje pseudoplastičnost cementamalter na bazi.

Od utjecaja brzine rotacije na viskozitet cementamalter na bazi pod različitim vrstama i viskozitetima celuloznog etera može se znati da cementmalter na bazi modificiran različitim eterima celuloze ima različitu pseudoplastičnu čvrstoću, a što je manji viskozitet celuloznog etera, to je veći viskozitet modificiranog cementamalter na bazi. To je očiglednija pseudoplastičnost cementamalter na bazi je; pseudoplastičnost modificiranog cementamalter na bazi nema očigledne razlike sa različitim vrstama etera celuloze sa sličnim viskozitetima. Od P2, E2 i H1 tri vrste cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi u različitim dozama (0,1%, 0,3%, 0,6% i 0,9%), može se znati uticaj brzine rotacije na viskozitet, P2, E2 i H1 tri vrste vlakana Cementne suspenzije modifikovane običnim etrom imaju iste rezultate ispitivanja : kada je količina celuloznog etera različita, njihova pseudoplastičnost je drugačija. Što je manja količina celuloznog etera, to je jača pseudoplastičnost modifikovanog cementamalter na bazi.

Nakon što je cement u kontaktu s vodom, čestice cementa na površini se brzo hidratiziraju, a proizvodi hidratacije (posebno CSH gel) formiraju aglomeracijsku strukturu. Kada u otopini postoji usmjerena posmična sila, aglomeraciona struktura će se otvoriti, tako da se duž smjera sile smicanja smanjuje otpor usmjerenog strujanja, čime se pokazuje svojstvo posmičnog stanjivanja. Eter celuloze je vrsta makromolekula asimetrične strukture. Kada je rastvor miran, molekuli celuloznog etera mogu imati različite orijentacije. Kada u otopini postoji usmjerena sila smicanja, dugi lanac molekula će se okrenuti i ići dalje. Smjer posmične sile je smanjen, što rezultira smanjenjem otpora strujanja, a također pokazuje svojstvo posmičnog stanjivanja. U poređenju sa proizvodima za hidrataciju cementa, molekule celuloznog etera su fleksibilnije i imaju određeni puferski kapacitet za silu smicanja. Dakle, u poređenju sa čistim cementommalter na bazi, pseudoplastičnost cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi je slabiji, a kako se viskozitet ili sadržaj celuloznog etra povećava, puferski efekat molekula celuloznog etra na silu smicanja je očigledniji. Plastičnost postaje slaba.

2.3 Utjecaj temperature

Od efekta temperaturnih promjena (20°C, 27°C i 35°C) o viskoznosti cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi, može se vidjeti da kada je sadržaj celuloznog etra 0,6%, kako temperatura raste, čisti cementmalter na bazi i M1 Viskozitet modificiranog cementamalter na bazi povećana, a viskoznost drugog celuloznog eter modificiranog cementamalter na bazi smanjio, ali smanjenje nije bilo veliko, a viskozitet H1 modificiranog cementamalter na bazi najviše smanjio. Što se tiče E2 modificiranog cementamalter na bazi je u pitanju, kada je omjer poliash 0,6%, viskozitet cementamalter na bazi opada sa porastom temperature, a kada je omjer poliash 0,3 %, viskozitet cementamalter na bazi raste sa porastom temperature.

Uopšteno govoreći, zbog smanjenja sile međumolekulske interakcije, viskoznost fluida će se smanjivati ​​sa povećanjem temperature, što je slučaj za rastvor celuloznog etera. Međutim, kako temperatura raste, a vrijeme kontakta između cementa i vode raste, brzina hidratacije cementa će se značajno ubrzati, a stepen hidratacije će se povećati, pa će se viskozitet čistog cementa povećati.malter na bazi umjesto toga će se povećati.

U celuloznom eter modificiranom cementumalter na bazi, celulozni eter će se adsorbirati na površinu proizvoda hidratacije cementa, čime se inhibira hidratacija cementa, ali različite vrste i količine etera celuloze imaju različite sposobnosti da inhibiraju hidrataciju cementa, MC (kao što je M1) ima slabu sposobnost inhibiranja hidratacije cementa, a kako temperatura raste, stopa hidratacije cementamalter na bazi je i dalje brži, pa kako temperatura raste, viskoznost se općenito povećava; HEC, HPMC i HEMC mogu značajno inhibirati hidrataciju cementa, kako se temperatura povećava, brzina hidratacije cementamalter na bazi je sporiji, pa kako temperatura raste, HEC, HPMC i HEMC modificirani cement Viskozitetmalter na bazi (0,6% omjer poliash-a) je općenito smanjen, a budući da je sposobnost HEC-a da odloži hidrataciju cementa veća od HPMC-a i HEMC-a, promjena celuloznog etera u temperaturi se mijenja (20°C, 27°C i 35°C) Viskozitet H1 modificiranog cementamalter na bazi najviše opada sa porastom temperature. Međutim, hidratacija cementa i dalje postoji kada je temperatura viša, pa je stepen redukcije celuloznog eter modifikovanog cementamalter na bazi sa porastom temperature nije očito. Što se tiče E2 modificiranog cementamalter na bazi zabrinut je, kada je doza visoka (omjer pepela je 0,6%), efekat inhibicije hidratacije cementa je očigledan, a viskozitet opada s povećanjem temperature; kada je doza mala (omjer pepela je 0,3%), efekat inhibicije hidratacije cementa nije očigledan, a viskoznost raste s porastom temperature.

3. Zaključak

(1) Uz kontinuirano povećanje sadržaja celuloznog etera, viskozitet i viskoznost se povećavaju stopom cementamalter na bazi nastaviti da raste. Struktura molekularne mreže celuloznog etera i mrežna struktura produkata hidratacije cementa su isprepleteni, a početna hidratacija cementa indirektno povećava koncentraciju celuloznog etera, tako da viskoznost rastvora celuloznog etera i cementamalter na bazi ima "efekat kompozitne superpozicije", odnosno celuloznog etera Viskozitet modifikovanog cementamalter na bazi je mnogo veći od zbira njihovih odgovarajućih viskoziteta. U poređenju sa HPMC i HEMC modifikovanim cementnim suspenzijama, HEC modifikovani cementni rastvori imaju niže testne vrednosti viskoznosti zbog sporijeg razvoja hidratacije.

(2) Oba celuloznog etra modificiranog cementamalter na bazi i čisti cementmalter na bazi imaju svojstvo stanjivanja smicanja ili pseudoplastičnosti; pseudoplastičnost cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi je niži od čistog cementamalter na bazi; što je niža brzina rotacije, odnosno celuloza, manji je viskozitet eter modificiranog cementamalter na bazi, ili što je manji sadržaj celuloznog etera, to je očiglednija pseudoplastičnost cementa modificiranog eterom celulozemalter na bazi.

(3) Kako temperatura nastavlja da raste, brzina i stepen hidratacije cementa se povećavaju, tako da viskozitet čistog cementamalter na bazi postepeno se povećava. Zbog različitih vrsta i količina etera celuloze imaju različite sposobnosti da inhibiraju hidrataciju cementa, viskoznost modificirane cementne paste varira s temperaturom.