Suspensió de ciment modificat amb èter de cel·lulosa

L'efecte de les diferents estructures moleculars de l'èter de cel·lulosa no iònic sobre l'estructura de porus de la purina de ciment es va estudiar mitjançant una prova de densitat de rendiment i observació macroscòpica i microscòpica de l'estructura de porus. Els resultats mostren que l'èter de cel·lulosa no iònic pot augmentar la porositat del purí de ciment. Quan la viscositat del purín modificat amb èter de cel·lulosa no iònic és similar, la porositat deèter hidroxietil cel·lulosaLa suspensió modificada (HEC) és més petita que la de l'èter de cel·lulosa hidroxipropil (HPMC) i l'èter de cel·lulosa de metil (MC). Com més baixa sigui la viscositat/pes molecular relatiu de l'èter de cel·lulosa HPMC amb un contingut de grup similar, menor serà la porositat del seu purín de ciment modificat. L'èter de cel·lulosa no iònic pot reduir la tensió superficial de la fase líquida i fer que el purí de ciment sigui fàcil de formar bombolles. Les molècules d'èter de cel·lulosa no iònics s'adsorbeixen direccionalment a la interfície gas-líquid de les bombolles, la qual cosa també augmenta la viscositat de la fase de purins de ciment i millora la capacitat del purí de ciment per estabilitzar les bombolles.

Paraules clau:èter de cel·lulosa no iònic; purins de ciment; Estructura de porus; Estructura molecular; tensió superficial; viscositat

L'èter de cel·lulosa no iònic (d'ara endavant anomenat èter de cel·lulosa) té un excel·lent espessiment i retenció d'aigua, i s'utilitza àmpliament en morters secs, formigó autocompactant i altres nous materials a base de ciment. Els èters de cel·lulosa utilitzats en materials a base de ciment solen incloure l'èter de metil cel·lulosa (MC), l'èter d'hidroxipropil metil cel·lulosa (HPMC), l'èter d'hidroxietil metil cel·lulosa (HEMC) i l'èter d'hidroxietilcel·lulosa (HEC), entre els quals HPMC i HEMC són les aplicacions més habituals. .

L'èter de cel·lulosa pot afectar significativament l'estructura dels porus de la pasta de ciment. Pourchez et al., mitjançant proves de densitat aparent, prova de mida de porus (mètode d'injecció de mercuri) i anàlisi d'imatges sEM, van concloure que l'èter de cel·lulosa pot augmentar el nombre de porus amb un diàmetre d'uns 500 nm i els porus amb un diàmetre d'uns 50-250 μm en purins de ciment. A més, per a la purín de ciment endurit, la distribució de la mida dels porus de la purín de ciment modificat amb HEC de baix pes molecular és similar a la de la purín de ciment pur. El volum total de porus de la purín de ciment modificat HEC d'alt pes molecular és superior al de la puríssima de ciment pur, però inferior al de la purín de ciment modificat HPMC amb aproximadament la mateixa consistència. Mitjançant l'observació SEM, Zhang et al. va trobar que HEMC podria augmentar significativament el nombre de porus amb un diàmetre d'uns 0,1 mm en morter de ciment. També van trobar mitjançant la prova d'injecció de mercuri que HEMC podria augmentar significativament el volum total dels porus i el diàmetre mitjà dels porus de la purina de ciment, donant lloc a un augment significatiu del nombre de porus grans amb un diàmetre de 50 nm ~ 1 μm i porus grans amb un diàmetre de més. superior a 1 μm. Tanmateix, el nombre de porus amb un diàmetre inferior a 50 nm es va reduir significativament. Saric-Coric et al. creia que l'èter de cel·lulosa faria que la purina de ciment fos més porosa i conduiria a l'augment dels macroporos. Jenni et al. va provar la densitat de rendiment i va determinar que la fracció de volum de porus del morter de ciment modificat HEMC era aproximadament del 20%, mentre que el morter de ciment pur contenia només una petita quantitat d'aire. Silva et al. va trobar que, a més dels dos pics a 3,9 nm i 40 ~ 75 nm com a purín de ciment pur, també hi havia dos pics a 100 ~ 500 nm i superiors a 100 μm mitjançant la prova d'injecció de mercuri. Ma Baoguo et al. va trobar que l'èter de cel·lulosa augmentava el nombre de porus fins amb diàmetres inferiors a 1 μm i porus grans amb diàmetres superiors a 2 μm en morter de ciment mitjançant la prova d'injecció de mercuri. Pel que fa a la raó per la qual l'èter de cel·lulosa augmenta la porositat del purí de ciment, normalment es creu que l'èter de cel·lulosa té activitat superficial, s'enriquirà a la interfície d'aire i aigua, formant una pel·lícula, per estabilitzar les bombolles del purí de ciment.

A través de l'anàlisi de la literatura anterior, es pot veure que l'efecte de l'èter de cel·lulosa sobre l'estructura de porus dels materials a base de ciment ha rebut una gran atenció. Tanmateix, hi ha molts tipus d'èter de cel·lulosa, el mateix tipus d'èter de cel·lulosa, el seu pes molecular relatiu, el contingut del grup i altres paràmetres d'estructura molecular també són molt diferents, i els investigadors nacionals i estrangers sobre la selecció d'èter de cel·lulosa només es limiten a la seva aplicació respectiva camp, manca de representació, la conclusió és inevitable "sobregeneralització", de manera que l'explicació del mecanisme de l'èter de cel·lulosa no és prou profunda. En aquest article, es va estudiar l'efecte de l'èter de cel·lulosa amb una estructura molecular diferent sobre l'estructura de porus de la purín de ciment mitjançant una prova de densitat aparent i observació macroscòpica i microscòpica de l'estructura de porus.

1. Prova

1.1 Matèries primeres

El ciment era un ciment Portland ordinari P·O 42.5 fabricat per Huaxin Cement Co., LTD., En el qual la composició química es va mesurar mitjançant un espectròmetre de fluorescència de raigs X de dispersió de longitud d'ona AXIOS Ad-Vanced (PANa - lytical, Països Baixos), i la composició de la fase es va estimar pel mètode de Bogue.

L'èter de cel·lulosa va seleccionar quatre tipus d'èter de cel·lulosa comercial, respectivament èter de metil cel·lulosa (MC), èter d'hidroxipropil metil cel·lulosa (HPMC1, HPMC2) i èter d'hidroxietilcel·lulosa (HEC), estructura molecular HPMC1 i HPMC2 similars, però la viscositat és molt inferior a HPMC2 , És a dir, la massa molecular relativa de HPMC1 és molt menor que la de HPMC2. A causa de les propietats similars de l'èter d'hidroxietil metil cel·lulosa (HEMc) i HPMC, els HEMC no es van seleccionar en aquest estudi. Per evitar la influència del contingut d'humitat en els resultats de la prova, tots els èters de cel·lulosa es van coure a 98 ℃ durant 2 hores abans de l'ús.

La viscositat de l'èter de cel·lulosa es va provar mitjançant un viscosímetre rotatiu NDJ-1B (Shanghai Changji Company). La concentració de la solució de prova (proporció de massa d'èter de cel·lulosa i aigua) era del 2,0%, la temperatura era de 20 ℃ i la velocitat de rotació era de 12r/min. La tensió superficial de l'èter de cel·lulosa es va provar pel mètode de l'anell. L'instrument de prova era el tensiòmetre automàtic JK99A (Shanghai Zhongchen Company). La concentració de la solució de prova era del 0,01% i la temperatura era de 20 ℃. El contingut del grup èter de cel·lulosa és proporcionat pel fabricant.

Segons la viscositat, la tensió superficial i el contingut del grup de l'èter de cel·lulosa, quan la concentració de la solució és del 2,0%, la relació de viscositat de la solució HEC i HPMC2 és 1:1,6 i la relació de viscositat de la solució HEC i MC és 1:0,4, però en aquesta prova, la relació aigua-ciment és de 0,35, la relació màxima de ciment és del 0,6%, la proporció de massa de l'èter de cel·lulosa a l'aigua és d'un 1,7%, menys del 2,0% i l'efecte sinèrgic de la purín de ciment sobre la viscositat, de manera que el La diferència de viscositat de la purín de ciment modificat HEC, HPMC2 o MC és petita.

Segons la viscositat, la tensió superficial i el contingut del grup de l'èter de cel·lulosa, la tensió superficial de cada èter de cel·lulosa és diferent. L'èter de cel·lulosa té tant grups hidròfils (grups hidroxil i èter) com hidrofòbics (anell de carboni de metil i glucosa), és un tensioactiu. L'èter de cel·lulosa és diferent, el tipus i el contingut dels grups hidròfils i hidròfobs són diferents, donant lloc a una tensió superficial diferent.

1.2 Mètodes de prova

Es van preparar sis tipus de purins de ciment, incloent purins de ciment pur, quatre purins de ciment modificat èter de cel·lulosa (MC, HPMCl, HPMC2 i HEC) amb una proporció de ciment del 0,60% i purins de ciment modificat HPMC2 amb una proporció de ciment del 0,05%. Ref, MC — 0,60, HPMCl — 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 i hpMC2-0,05 indiquen que la relació aigua-ciment és de 0,35.

El purín de ciment primer d'acord amb GB/T 17671 1999 "mètode de prova de resistència del morter de ciment (mètode ISO)" fet en bloc de prova de prismes de 40 mm × 40 mm × 160 mm, amb la condició de curat segellat de 20 ℃ 28d. Després de pesar i calcular la seva densitat aparent, es va obrir amb un petit martell i es va observar i fotografiar amb una càmera digital l'estat del macro forat de la secció central del bloc de prova. Al mateix temps, es van agafar peces petites de 2,5 ~ 5,0 mm per a l'observació amb microscopi òptic (microscopi de vídeo tridimensional HIROX) i microscopi electrònic d'escaneig (JSM-5610LV).

2. Resultats de la prova

2.1 Densitat aparent

Segons la densitat aparent de purins de ciment modificat per diferents èters de cel·lulosa, (1) la densitat aparent de purins de ciment pur és la més alta, que és de 2044 kg/m³; La densitat aparent dels quatre tipus de purins modificats amb èter de cel·lulosa amb una proporció de ciment del 0,60% era del 74% ~ 88% de la del purí de ciment pur, cosa que indica que l'èter de cel·lulosa va provocar l'augment de la porositat del purí de ciment. (2) Quan la proporció de ciment a ciment és del 0,60%, l'efecte dels diferents èters de cel·lulosa sobre la porositat del purí de ciment és molt diferent. La viscositat de la purín de ciment modificat HEC, HPMC2 i MC és similar, però la densitat aparent de la purín de ciment modificat amb HEC és la més alta, cosa que indica que la porositat de la purín de ciment modificat amb HEC és menor que la de la purín de ciment modificat amb HPMc2 i Mc amb una viscositat similar. . HPMc1 i HPMC2 tenen un contingut de grup similar, però la viscositat de HPMCl és molt inferior a la de HPMC2, i la densitat aparent de la purín de ciment modificat amb HPMCl és significativament més alta que la de la purín de ciment modificat amb HPMC2, cosa que indica que quan el contingut del grup és similar , com més baixa sigui la viscositat de l'èter de cel·lulosa, menor serà la porositat del purí de ciment modificat. (3) Quan la relació ciment-ciment és molt petita (0,05%), la densitat aparent de la purín de ciment modificat amb HPMC2 és bàsicament propera a la de la puríssima de ciment, cosa que indica que l'efecte de l'èter de cel·lulosa sobre la porositat del ciment el purín és molt petit.

2.2 Porus macroscòpic

Segons les fotos de la secció de purins de ciment modificat amb èter de cel·lulosa preses per càmera digital, el purí de ciment pur és molt dens, gairebé sense porus visibles; Els quatre tipus de purins modificats amb èter de cel·lulosa amb una proporció de ciment del 0,60% tenen tots els porus més macroscòpics, cosa que indica que l'èter de cel·lulosa provoca un augment de la porositat del purí de ciment. De manera similar als resultats de la prova de densitat aparent, l'efecte dels diferents tipus i continguts d'èter de cel·lulosa sobre la porositat del purí de ciment és força diferent. La viscositat de la purín modificada HEC, HPMC2 i MC és similar, però la porositat de la purín modificada amb HEC és menor que la de la purín modificada HPMC2 i MC. Tot i que HPMC1 i HPMC2 tenen un contingut de grup similar, la purín modificada amb HPMC1 amb una viscositat més baixa té una porositat més petita. Quan la proporció de ciment a ciment de la purín modificada HPMc2 és molt petita (0,05%), el nombre de porus macroscòpics augmenta lleugerament que la de la purín de ciment pur, però es redueix molt que la de la purín modificada HPMC2 amb un 0,60% de ciment. - proporció de ciment.

2.3 Porus microscòpics

4. Conclusió

(1) L'èter de cel·lulosa pot augmentar la porositat del purí de ciment.

(2) L'efecte de l'èter de cel·lulosa sobre la porositat de la purín de ciment amb diferents paràmetres d'estructura molecular és diferent: quan la viscositat de la purín de ciment modificat amb l'èter de cel·lulosa és similar, la porositat de la purín de ciment modificat amb HEC és més petita que la de HPMC i MC modificat purins de ciment; Com més baixa sigui la viscositat/pes molecular relatiu de l'èter de cel·lulosa HPMC amb un contingut de grup similar, menor serà la porositat del seu purín de ciment modificat.

(3) Després d'afegir èter de cel·lulosa a la purín de ciment, es redueix la tensió superficial de la fase líquida, de manera que la purín de ciment és fàcil de formar bombolles i molècules d'èter de cel·lulosa adsorció direccional a la interfície de bombolla gas-líquid, millora la força i la duresa de L'adsorció de la pel·lícula líquida de la bombolla a la interfície gas-líquid de la bombolla millora la força de la pel·lícula líquida de la bombolla i reforça la capacitat del fang dur per estabilitzar la bombolla.