Canvi de viscositat de l'èter de cel·lulosa sobre guix a base de ciment

L'engrossiment és un efecte de modificació important de l'èter de cel·lulosa en materials a base de ciment. Els efectes del contingut d'èter de cel·lulosa, la velocitat de rotació del viscosímetre i la temperatura sobre el canvi de viscositat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base van ser estudiats. Els resultats mostren que la viscositat del cimentguix a base augmenta contínuament amb l'augment del contingut d'èter de cel·lulosa i la viscositat de la solució d'èter de cel·lulosa i el cimentguix a base té un "efecte de superposició compost"; la pseudoplasticitat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base és inferior a la del ciment purguix a base, i la viscositat Com més baixa sigui la velocitat de rotació de l'instrument, o menor sigui la viscositat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base, o com més baix sigui el contingut d'èter de cel·lulosa, més òbvia serà la pseudoplasticitat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base; Amb l'efecte combinat de la hidratació, la viscositat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base augmentarà o disminuirà. Els diferents tipus d'èter de cel·lulosa tenen diferents canvis en la viscositat del ciment modificatguix a base.

Paraules clau: èter de cel·lulosa; cimentguix a base; viscositat

0、Pròleg

Els èters de cel·lulosa s'utilitzen sovint com a agents de retenció d'aigua i espessidors per a materials a base de ciment. Segons els diferents substituents, els èters de cel·lulosa utilitzats en materials a base de ciment inclouen generalment la metilcel·lulosa (MC), la hidroxietilcel·lulosa (HEC), l'èter d'hidroxietilmetilcel·lulosa (Hidroxietilmetilcel·lulosa, HEMC) i la hidroxipropilmetilcel·lulosa (Hidroxipropilmetilcel·lulosa, HPMC), entre els quals HPMC i HEMC són els més utilitzats.

L'engrossiment és un efecte de modificació important de l'èter de cel·lulosa sobre els materials a base de ciment. L'èter de cel·lulosa pot dotar el morter humit d'una viscositat excel·lent, augmentar significativament la capacitat d'unió entre el morter humit i la capa base i millorar el rendiment anti-enfonsament del morter. També pot augmentar l'homogeneïtat i la capacitat antidispersió dels materials a base de ciment acabats de barrejar, i evitar la delaminació, segregació i sagnat de morter i formigó.

L'efecte espessidor de l'èter de cel·lulosa sobre materials a base de ciment es pot avaluar quantitativament mitjançant el model reològic dels materials a base de ciment. Els materials a base de ciment solen considerar-se com a fluid de Bingham, és a dir, quan la tensió de tall aplicada r és inferior a la tensió de fluència r0, el material es manté en la seva forma original i no flueix; quan la tensió de cisalla r supera la tensió de fluència r0, l'objecte pateix una deformació de flux, i l'esforç de tall L'esforç r té una relació lineal amb la velocitat de deformació y, és a dir, r=r0+f·y, on f és la viscositat plàstica. Els èters de cel·lulosa generalment augmenten la tensió de rendiment i la viscositat plàstica dels materials a base de ciment, però, dosis més baixes condueixen a una menor tensió de rendiment i viscositat plàstica, principalment a causa de l'efecte d'incorporació d'aire dels èters de cel·lulosa. La investigació de Patural mostra que el pes molecular de l'èter de cel·lulosa augmenta, l'estrès de rendiment del cimentguix a base disminueix i augmenta la consistència.

La viscositat del cimentguix a base és un índex important per avaluar l'efecte espessidor de l'èter de cel·lulosa sobre materials a base de ciment. Algunes literatures han explorat la llei de canvi de viscositat de la solució d'èter de cel·lulosa, però encara hi ha una manca d'investigació rellevant sobre l'efecte de l'èter de cel·lulosa en el canvi de viscositat del ciment.guix a base. Al mateix temps, segons els diferents tipus de substituents, hi ha molts tipus d'èters de cel·lulosa. L'impacte dels diferents tipus i viscositats dels èters de cel·lulosa en el canvi de cimentguix a base la viscositat també és un tema molt preocupat en l'ús d'èters de cel·lulosa. Aquest treball utilitza un viscosímetre rotacional per estudiar els canvis de viscositat dels purins de ciment modificat amb èter de cel·lulosa de diferents tipus i viscositats sota diferents proporcions de policendra, velocitats de rotació i temperatures.

1. Experimenta

1.1 Matèries primeres

(1) Èter de cel·lulosa. Es van seleccionar sis tipus d'èters de cel·lulosa que s'utilitzen habitualment al meu país, incloent 1 tipus de MC, 1 tipus de HEC, 2 tipus de HPMC i 2 tipus d'HEMC, entre els quals les viscositats de 2 tipus de HPMC i 2 tipus d'HEMC eren òbviament. diferents. 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 va ser de l'1,0% o del 2,0%, la temperatura va ser de 20%.°C, i la velocitat de rotació era de 12 r/min.

(2) Ciment. El ciment Portland ordinari produït per Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. té una especificació de P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Mètode de mesura de la viscositat de la solució d'èter de cel·lulosa

Agafeu una mostra d'èter de cel·lulosa de qualitat especificada i afegiu-la a un vas de got de vidre de 250 ml, després afegiu 250 g d'aigua calenta a uns 90ºC.°C; remeneu completament amb una vareta de vidre per fer que l'èter de cel·lulosa formi un sistema de dispersió uniforme a l'aigua calenta i, al mateix temps, poseu el vas de precipitats a l'aire. Quan la solució comenci a generar viscositat i no torni a precipitar, deixeu de remenar immediatament; quan la solució es refreda a l'aire fins que el color sigui uniforme, poseu el vas de precipitats en un bany d'aigua a temperatura constant i mantingueu la temperatura a la temperatura especificada. L'error és± 0.1°C; després de 2h (calculat a partir del temps de contacte de l'èter de cel·lulosa amb aigua calenta), mesurar la temperatura del centre de la solució amb un termòmetre. Producció) rotor inserit a la solució a la profunditat especificada, després de reposar durant 5 minuts, mesurar la seva viscositat.

1.3 Mesura de la viscositat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base

Abans de l'experiment, mantingueu totes les matèries primeres a la temperatura especificada, peseu la massa especificada d'èter de cel·lulosa i ciment, barregeu-les a fons i afegiu aigua de l'aixeta a la temperatura especificada en un vas de vidre de 250 ml amb una relació aigua-ciment de 0,65; A continuació, afegiu la pols seca al vas de precipitats i espereu 3 minuts. Remeneu bé amb una vareta de vidre durant 300 vegades, introduïu el rotor d'un viscosímetre rotatiu (tipus NDJ-1B, produït per Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) al solució a una profunditat especificada, i mesurar la seva viscositat després de reposar durant 2 minuts. Per evitar la influència de la calor d'hidratació del ciment en la prova de viscositat del cimentguix a base en la mesura del possible, la viscositat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base s'ha de provar quan el ciment estigui en contacte amb l'aigua durant 5 minuts.

2. Resultats i anàlisi

2.1 Efecte del contingut en èter de cel·lulosa

La quantitat d'èter de cel·lulosa aquí es refereix a la relació de massa entre l'èter de cel·lulosa i el ciment, és a dir, la relació de policendra. A partir de la influència de P2, E2 i H1 tres tipus d'èters de cel·lulosa en el canvi de viscositat del cimentguix a base a diferents dosis (0,1%, 0,3%, 0,6% i 0,9%), es pot observar que després d'afegir èter de cel·lulosa, la viscositat del cimentguix a base La viscositat augmenta; a mesura que augmenta la quantitat d'èter de cel·lulosa, la viscositat del cimentguix a base augmenta contínuament, i el rang d'augment de la viscositat del cimentguix a base també es fa més gran.

Quan la relació aigua-ciment és de 0,65 i el contingut d'èter de cel·lulosa és del 0,6%, tenint en compte l'aigua consumida per la hidratació inicial del ciment, la concentració d'èter de cel·lulosa en relació amb l'aigua és d'aproximadament l'1%. Quan la concentració és de l'1%, les solucions aquoses P2, E2 i H1 Les viscositats són 4990 mPa·S, 5070 mPa·S i 5250 mPa·s respectivament; quan la relació aigua-ciment és de 0,65, la viscositat del ciment purguix a base és de 836 mPa·S. No obstant això, les viscositats dels purins de ciment modificat amb èter de cel·lulosa P2, E2 i H1 són de 13800 mPa·S, 12900 mPa·S i 12700mPa·s respectivament. Òbviament, la viscositat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base no és la viscositat de la solució d'èter de cel·lulosa i la simple addició de la viscositat del ciment purguix a base és significativament més gran que la suma de les dues viscositats, és a dir, la viscositat de la solució d'èter de cel·lulosa i la viscositat del ciment.guix a base tenen un "efecte de superposició compost". La viscositat de la solució d'èter de cel·lulosa prové de la forta hidrofilicitat dels grups hidroxil i dels enllaços èter de les molècules d'èter de cel·lulosa i de l'estructura de xarxa tridimensional formada per les molècules d'èter de cel·lulosa a la solució; la viscositat del ciment purguix a base prové de la xarxa formada entre l'estructura dels productes d'hidratació del ciment. Com que els productes d'hidratació de polímer i ciment sovint formen una estructura de xarxa interpenetrant, en el ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base, l'estructura de xarxa tridimensional de l'èter de cel·lulosa i l'estructura de xarxa dels productes d'hidratació de ciment s'entrellacen, i les molècules d'èter de cel·lulosa L'adsorció amb productes d'hidratació de ciment produeix conjuntament un "efecte de superposició compost", que augmenta significativament la viscositat global del ciment.guix a base; ja que una molècula d'èter de cel·lulosa es pot entreteixir amb múltiples molècules d'èter de cel·lulosa i productes d'hidratació del ciment, per tant, amb l'augment del contingut d'èter de cel·lulosa, la densitat de l'estructura de la xarxa augmenta més que l'augment de les molècules d'èter de cel·lulosa i la viscositat del ciment.guix a base augmenta contínuament; a més, la ràpida hidratació del ciment necessita reaccionar part de l'aigua. , que equival a augmentar la concentració d'èter de cel·lulosa, que també és un motiu de l'augment significatiu de la viscositat del cimentguix a base.

Des de l'èter de cel·lulosa i el cimentguix a base tenen un "efecte de superposició compost" en la viscositat, sota el mateix contingut d'èter de cel·lulosa i condicions de relació aigua-ciment, la viscositat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base amb una diferència òbvia quan la concentració és del 2% La diferència de viscositat no és gran, per exemple, les viscositats de P2 i E2 són 48000mPa·s i 36700mPa·s respectivament en la solució aquosa amb una concentració del 2%. S, la diferència no és evident; les viscositats d'E1 i E2 en una solució aquosa al 2% són 12300mPa·S i 36700mPa·s respectivament, la diferència és molt gran, però les viscositats de la seva pasta de ciment modificada són de 9800 mPa·S i 12900mPa respectivament·S, la diferència s'ha reduït molt, de manera que en triar l'èter de cel·lulosa en enginyeria, no cal buscar una viscositat excessivament alta de l'èter de cel·lulosa. A més, en aplicacions pràctiques d'enginyeria, la concentració d'èter de cel·lulosa en relació amb l'aigua sol ser relativament baixa. Per exemple, al morter de guix normal, la relació aigua-ciment sol ser d'uns 0,65 i el contingut d'èter de cel·lulosa és del 0,2% al 0,6%. La concentració d'aigua està entre el 0,3% i l'1%.

També es pot veure dels resultats de les proves que diferents tipus d'èters de cel·lulosa tenen diferents efectes sobre la viscositat del ciment.guix a base. Quan la concentració és de l'1%, les viscositats de P2, E2 i H1 tres tipus de solucions aquoses d'èter de cel·lulosa són de 4990 mPa·s, 5070 mPa·S i 5250 mPa·S respectivament, la viscositat de la solució H1 és la més alta, però la viscositat de P2, E2 i H1 tres tipus d'èter de cel·lulosa Les viscositats dels purins de ciment modificat amb èter eren de 13800 mPa·S, 12900 mPa·S i 12700mPa·S respectivament, i la viscositat dels purins de ciment modificat H1 va ser la més baixa. Això es deu al fet que els èters de cel·lulosa solen tenir l'efecte de retardar la hidratació del ciment. Entre els tres tipus d'èters de cel·lulosa, HEC, HPMC i HEMC, HEC té la capacitat més forta per retardar la hidratació del ciment. Per tant, en el ciment modificat H1guix a base, a causa de la hidratació del ciment més lenta, l'estructura de xarxa dels productes d'hidratació del ciment es desenvolupa més lentament i la viscositat és la més baixa.

2.2 Efecte de la velocitat de rotació

A partir de la influència de la velocitat de rotació del viscosímetre sobre la viscositat del ciment purguix a base i ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base, es pot veure que a mesura que augmenta la velocitat de rotació, la viscositat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base i ciment purguix a base disminueix en diferents graus, és a dir, tots tenen la propietat d'aprimar-se per cisalla i pertanyen al fluid pseudoplàstic. Com més petita sigui la velocitat de rotació, més gran serà la disminució de la viscositat de tot el cimentguix a base amb la velocitat de rotació, és a dir, més evident és la pseudoplasticitat del cimentguix a base. Amb l'augment de la velocitat de rotació, la corba de viscositat disminueix del cimentguix a base gradualment es torna més plana i la pseudoplasticitat es debilita. En comparació amb el ciment purguix a base, la pseudoplasticitat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base és més feble, és a dir, la incorporació d'èter de cel·lulosa redueix la pseudoplasticitat del cimentguix a base.

De la influència de la velocitat de rotació sobre la viscositat del cimentguix a base sota diferents tipus d'èter de cel·lulosa i viscositats, es pot saber que el cimentguix a base modificat amb diferents èters de cel·lulosa té una resistència pseudoplàstica diferent, i com més petita sigui la viscositat de l'èter de cel·lulosa, més alta serà la viscositat del ciment modificat.guix a base. Com més evident és la pseudoplasticitat del cimentguix a base és; la pseudoplasticitat del ciment modificatguix a base no té cap diferència òbvia amb diferents tipus d'èters de cel·lulosa amb viscositats similars. De P2, E2 i H1 tres tipus de ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base en diferents dosis (0,1%, 0,3%, 0,6% i 0,9%), es pot conèixer la influència de la velocitat de rotació sobre la viscositat, P2, E2 i H1 tres tipus de fibra. Els purins de ciment modificats amb èter simple tenen els mateixos resultats de la prova. : quan la quantitat d'èter de cel·lulosa és diferent, la seva pseudoplasticitat és diferent. Com més petita sigui la quantitat d'èter de cel·lulosa, més forta serà la pseudoplasticitat del ciment modificatguix a base.

Després que el ciment estigui en contacte amb l'aigua, les partícules de ciment a la superfície s'hidraten ràpidament i els productes d'hidratació (especialment el gel CSH) formen una estructura d'aglomeració. Quan hi ha una força de cisalla direccional a la solució, l'estructura d'aglomeració s'obrirà, de manera que al llarg de la direcció de la força de cisalla es redueix la resistència al flux direccional, mostrant així la propietat d'aprimament de cisalla. L'èter de cel·lulosa és una mena de macromolècula amb una estructura asimètrica. Quan la solució està quieta, les molècules d'èter de cel·lulosa poden tenir diverses orientacions. Quan hi ha una força de tall direccional a la solució, la cadena llarga de la molècula girarà i seguirà. La direcció de la força de cisalla es redueix, donant lloc a una disminució de la resistència al flux, i també presenta la propietat d'aprimar-se per cisalla. En comparació amb els productes d'hidratació de ciment, les molècules d'èter de cel·lulosa són més flexibles i tenen una certa capacitat d'amortiment per a la força de cisalla. Per tant, en comparació amb el ciment purguix a base, la pseudoplasticitat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base és més feble i, a mesura que augmenta la viscositat o el contingut d'èter de cel·lulosa, l'efecte amortidor de les molècules d'èter de cel·lulosa sobre la força de tall és més evident. La plasticitat es torna feble.

2.3 La influència de la temperatura

A partir de l'efecte dels canvis de temperatura (20°C, 27°C i 35°C) sobre la viscositat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base, es pot veure que quan el contingut d'èter de cel·lulosa és del 0,6%, a mesura que augmenta la temperatura, el ciment purguix a base i M1 La viscositat del ciment modificatguix a base augmentat i la viscositat d'un altre ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base va disminuir, però la disminució no va ser gran, i la viscositat del ciment modificat H1guix a base va disminuir més. Pel que fa al ciment modificat E2guix a base es refereix, quan la relació de policendra és del 0,6%, la viscositat del cimentguix a base disminueix amb l'augment de la temperatura, i quan la relació de policendra és del 0,3%, la viscositat del cimentguix a base augmenta amb l'augment de la temperatura.

En termes generals, a causa de la disminució de la força d'interacció intermolecular, la viscositat del fluid disminuirà amb l'augment de la temperatura, com és el cas de la solució d'èter de cel·lulosa. Tanmateix, a mesura que augmenta la temperatura i augmenta el temps de contacte entre el ciment i l'aigua, la velocitat d'hidratació del ciment s'accelerarà significativament i el grau d'hidratació augmentarà, de manera que la viscositat del ciment pur.guix a base augmentarà en canvi.

En ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base, l'èter de cel·lulosa s'adsorbirà a la superfície dels productes d'hidratació del ciment, inhibint així la hidratació del ciment, però diferents tipus i quantitats d'èters de cel·lulosa tenen diferents capacitats per inhibir la hidratació del ciment, MC (com M1) té una feble capacitat per inhibir la hidratació del ciment, i a mesura que augmenta la temperatura, la taxa d'hidratació del cimentguix a base encara és més ràpid, de manera que a mesura que augmenta la temperatura, la viscositat generalment augmenta; HEC, HPMC i HEMC poden inhibir significativament la hidratació del ciment, a mesura que augmenta la temperatura, la taxa d'hidratació del cimentguix a base és més lent, de manera que a mesura que augmenta la temperatura, el ciment modificat HEC, HPMC i HEMC La viscositat deguix a base (0,6% proporció de policendra) es redueix generalment, i com que la capacitat de HEC per retardar la hidratació del ciment és més gran que la de HPMC i HEMC, el canvi de l'èter de cel·lulosa en els canvis de temperatura (20°C, 27°C i 35°C) La viscositat del ciment modificat H1guix a base va disminuir més amb l'augment de la temperatura. Tanmateix, la hidratació del ciment encara existeix quan la temperatura és més alta, de manera que el grau de reducció del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base amb l'augment de la temperatura no és evident. Pel que fa al ciment modificat E2guix a base es preocupa, quan la dosi és alta (la proporció de cendres és del 0,6%), l'efecte d'inhibir la hidratació del ciment és evident i la viscositat disminueix amb l'augment de la temperatura; quan la dosi és baixa (la proporció de cendres és del 0,3%), l'efecte d'inhibir la hidratació del ciment no és evident i la viscositat augmenta amb l'augment de la temperatura.

3. Conclusió

(1) Amb l'augment continu del contingut d'èter de cel·lulosa, la viscositat i la viscositat augmenten la taxa del cimentguix a base continuar augmentant. L'estructura de la xarxa molecular de l'èter de cel·lulosa i l'estructura de la xarxa dels productes d'hidratació del ciment s'entrellacen, i la hidratació inicial del ciment augmenta indirectament la concentració d'èter de cel·lulosa, de manera que la viscositat de la solució d'èter de cel·lulosa i el cimentguix a base té un "efecte de superposició compost", és a dir, èter de cel·lulosa La viscositat del ciment modificatguix a base és molt més gran que la suma de les seves respectives viscositats. En comparació amb els purins de ciment modificats amb HPMC i HEMC, els purins de ciment modificats amb HEC tenen valors de prova de viscositat més baixos a causa del desenvolupament d'hidratació més lent.

(2) Tant ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base i ciment purguix a base tenen la propietat d'aprimar-se per cisalla o pseudoplasticitat; la pseudoplasticitat del ciment modificat amb èter de cel·lulosaguix a base és inferior a la del ciment purguix a base; com menor és la velocitat de rotació, o la cel·lulosa, menor és la viscositat del ciment modificat amb èterguix a base, o com més baix sigui el contingut d'èter de cel·lulosa, més òbvia serà la pseudoplasticitat del ciment modificat amb èter de cel·lulosa.guix a base.

(3) A mesura que la temperatura continua augmentant, la velocitat i el grau d'hidratació del ciment augmenten, de manera que la viscositat del ciment purguix a base augmenta gradualment. A causa dels diferents tipus i quantitats d'èters de cel·lulosa tenen diferents capacitats per inhibir la hidratació del ciment, la viscositat de la pasta de ciment modificada varia amb la temperatura.