Celluloseether modificeret cementopslæmning

Virkningen af ​​forskellig molekylær struktur af ikke-ionisk celluloseether på porestrukturen af ​​cementopslæmning blev undersøgt ved præstationstæthedstest og makroskopisk og mikroskopisk porestrukturobservation. Resultaterne viser, at ikke-ionisk celluloseether kan øge porøsiteten af ​​cementopslæmning. Når viskositeten af ​​ikke-ionisk celluloseethermodificeret opslæmning er ens, vil porøsiteten afhydroxyethylcelluloseether(HEC) modificeret opslæmning er mindre end den for hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC) og methylcelluloseether (MC) modificeret opslæmning. Jo lavere viskositet/relativ molekylvægt af HPMC-celluloseether med lignende gruppeindhold, jo mindre er porøsiteten af ​​dens modificerede cementopslæmning. Ikke-ionisk celluloseether kan reducere overfladespændingen af ​​flydende fase og gøre cementopslæmningen let at danne bobler. Ikke-ioniske celluloseethermolekyler adsorberes retningsbestemt ved gas-væske-grænsefladen af ​​boblerne, hvilket også øger viskositeten af ​​cementopslæmningsfasen og forbedrer cementopslæmningens evne til at stabilisere boblerne.

Nøgleord:ikke-ionisk celluloseether; Cement gylle; Pore ​​struktur; Molekylær struktur; Overfladespænding; viskositet

Ikke-ionisk celluloseether (herefter benævnt celluloseether) har fremragende fortykkelse og vandretention og er meget udbredt i tørblandet mørtel, selvkomprimerende beton og andre nye cementbaserede materialer. Celluloseethere, der anvendes i cementbaserede materialer, omfatter normalt methylcelluloseether (MC), hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC), hydroxyethylmethylcelluloseether (HEMC) og hydroxyethylcelluloseether (HEC), blandt hvilke HPMC og HEMC er de mest almindelige anvendelser .

Celluloseether kan væsentligt påvirke porestrukturen af ​​cementopslæmning. Pourchez et al., konkluderede gennem tilsyneladende tæthedstest, porestørrelsestest (kviksølvinjektionsmetode) og sEM billedanalyse, at celluloseether kan øge antallet af porer med en diameter på omkring 500 nm og porer med en diameter på omkring 50-250 μm i cementopslæmning. For hærdet cementopslæmning svarer porestørrelsesfordelingen af ​​HEC-modificeret cementopslæmning med lav molekylvægt desuden til den for ren cementopslemning. Det samlede porevolumen af ​​HEC-modificeret cementopslæmning med høj molekylvægt er højere end for ren cementopslæmning, men lavere end for HPMC-modificeret cementopslæmning med nogenlunde samme konsistens. Gennem SEM-observation har Zhang et al. fandt, at HEMC signifikant kunne øge antallet af porer med en diameter på omkring 0,1 mm i cementmørtel. De fandt også gennem kviksølvinjektionstest, at HEMC signifikant kunne øge det samlede porevolumen og den gennemsnitlige porediameter af cementopslæmning, hvilket resulterede i en signifikant stigning i antallet af store porer med en diameter på 50nm ~ 1μm og store porer med en diameter på mere end 1μm. Imidlertid blev antallet af porer med en diameter mindre end 50 nm reduceret betydeligt. Saric-Coric et al. mente, at celluloseether ville gøre cementopslæmning mere porøs og føre til forøgelse af makroporer. Jenni et al. testede ydeevnedensiteten og konstaterede, at porevolumenfraktionen af ​​HEMC modificeret cementmørtel var ca. 20 %, mens ren cementmørtel kun indeholdt en lille mængde luft. Silva et al. fandt, at ud over de to toppe ved 3,9 nm og 40 ~ 75 nm som ren cementopslæmning, var der også to toppe ved 100 ~ 500 nm og større end 100 μm gennem kviksølvinjektionstest. Ma Baoguo et al. fandt, at celluloseether øgede antallet af fine porer med diametre mindre end 1μm og store porer med diametre større end 2μm i cementmørtel gennem kviksølvinjektionstest. Med hensyn til grunden til, at celluloseether øger porøsiteten af ​​cementopslæmning, antages det sædvanligvis, at celluloseether har overfladeaktivitet, vil berige luft- og vandgrænsefladen og danne en film for at stabilisere boblerne i cementopslæmningen.

Gennem ovenstående litteraturanalyse kan det ses, at effekten af ​​celluloseether på porestrukturen af ​​cementbaserede materialer har fået stor opmærksomhed. Der er dog mange slags celluloseether, den samme slags celluloseether, dens relative molekylvægt, gruppeindhold og andre molekylære strukturparametre er også meget forskellige, og indenlandske og udenlandske forskere i celluloseethervalg er kun begrænset til deres respektive anvendelse. felt, manglende repræsentation, konklusionen er uundgåelig "overgeneralisering", så forklaringen af ​​celluloseethermekanismen ikke er dyb nok. I dette papir blev virkningen af ​​celluloseether med forskellig molekylær struktur på porestrukturen af ​​cementopslæmning undersøgt ved tilsyneladende tæthedstest og makroskopisk og mikroskopisk porestrukturobservation.

1. Test

1.1 Råvarer

Cementen var en P·O 42.5 almindelig Portland-cement fremstillet af Huaxin Cement Co., LTD., hvor den kemiske sammensætning blev målt med AXIOS Ad-Vanced bølgelængde-dispersion-type røntgenfluorescensspektrometer (PANa - lytical, Holland), og fasesammensætningen blev estimeret ved Bogue-metoden.

Celluloseether valgte fire slags kommerciel celluloseether, henholdsvis methylcelluloseether (MC), hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC1, HPMC2) og hydroxyethylcelluloseether (HEC), HPMC1 molekylstruktur og HPMC2 lignende, men viskositeten er meget mindre end HPMC2 , Det vil sige, at den relative molekylmasse af HPMC1 er meget mindre end HPMC2. På grund af de lignende egenskaber af hydroxyethylmethylcelluloseether (HEMc) og HPMC blev HEMC'er ikke udvalgt i denne undersøgelse. For at undgå indflydelse af fugtindhold på testresultater blev alle celluloseethere bagt ved 98 ℃ i 2 timer før brug.

Viskositeten af ​​celluloseether blev testet med NDJ-1B roterende viskosimeter (Shanghai Changji Company). Testopløsningskoncentrationen (masseforholdet mellem celluloseether og vand) var 2,0%, temperaturen var 20°C, og rotationshastigheden var 12r/min. Overfladespændingen af ​​celluloseether blev testet ved ringmetoden. Testinstrumentet var JK99A automatisk tensiometer (Shanghai Zhongchen Company). Koncentrationen af ​​testopløsningen var 0,01 %, og temperaturen var 20 ℃. Celluloseethergruppeindhold leveres af producenten.

Ifølge viskositeten, overfladespændingen og gruppeindholdet af celluloseether, når opløsningskoncentrationen er 2,0 %, er viskositetsforholdet for HEC og HPMC2 opløsning 1:1,6, og viskositetsforholdet for HEC og MC opløsning er 1:0,4, men i denne test er vand-cementforholdet 0,35, det maksimale cementforhold er 0,6%, masseforholdet mellem celluloseether og vand er ca. 1,7%, mindre end 2,0%, og cementopslæmningens synergistiske effekt på viskositeten, så viskositetsforskellen for HEC, HPMC2 eller MC modificeret cementopslæmning er lille.

I henhold til viskositeten, overfladespændingen og gruppeindholdet af celluloseether er overfladespændingen af ​​hver celluloseether forskellig. Celluloseether har både hydrofile grupper (hydroxyl- og ethergrupper) og hydrofobe grupper (methyl- og glucosecarbonring), er et overfladeaktivt stof. Celluloseether er forskellig, typen og indholdet af hydrofile og hydrofobe grupper er forskellige, hvilket resulterer i forskellig overfladespænding.

1.2 Testmetoder

Seks slags cementopslæmning blev fremstillet, herunder ren cementopslæmning, fire celluloseether (MC, HPMCl, HPMC2 og HEC) modificeret cementopslæmning med 0,60 % cementforhold og HPMC2 modificeret cementopslæmning med 0,05 % cementforhold. Ref., MC - 0,60, HPMCl - 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 og hpMC2-0,05 indikerer, at vand-cement-forholdet begge er 0,35.

Cementopslæmning først i overensstemmelse med GB/T 17671 1999 "cementmørtelstyrketestmetode (ISO-metode)" lavet til 40mm×40mm×160mm prismer-testblok, under betingelse af 20℃ forseglet hærdning 28d. Efter vejning og beregning af dens tilsyneladende tæthed blev den revnet op med en lille hammer, og makrohultilstanden i den centrale del af testblokken blev observeret og fotograferet med et digitalkamera. Samtidig blev små stykker på 2,5 ~ 5,0 mm taget til observation med optisk mikroskop (HIROX tredimensionelt videomikroskop) og scanningelektronmikroskop (JSM-5610LV).

2. Testresultater

2.1 Tilsyneladende tæthed

Ifølge den tilsyneladende massefylde af cementopslæmning modificeret af forskellige celluloseethere, (1) er den tilsyneladende densitet af ren cementopslæmning den højeste, hvilket er 2044 kg/m³; Den tilsyneladende massefylde af de fire slags celluloseethermodificeret opslæmning med cementforholdet på 0,60% var 74% ~ 88% af den for ren cementopslæmning, hvilket indikerer, at celluloseether forårsagede stigningen i porøsiteten af ​​cementopslæmning. (2) Når forholdet mellem cement og cement er 0,60 %, er virkningen af ​​forskellige celluloseethere på cementopslæmningens porøsitet meget forskellig. Viskositeten af ​​HEC, HPMC2 og MC modificeret cementopslæmning er ens, men den tilsyneladende densitet af HEC modificeret cementopslæmning er den højeste, hvilket indikerer, at porøsiteten af ​​HEC modificeret cementopslæmning er mindre end den for HPMc2 og Mc modificeret cementopslæmning med lignende viskositet . HPMc1 og HPMC2 har lignende gruppeindhold, men viskositeten af ​​HPMCl er meget lavere end for HPMC2, og den tilsyneladende tæthed af HPMCl modificeret cementopslæmning er signifikant højere end den for HPMC2 modificeret cementopslæmning, hvilket indikerer, at når gruppeindholdet er ens Jo lavere viskositeten af ​​celluloseether er, jo lavere er porøsiteten af ​​den modificerede cementopslæmning. (3) Når cement-til-cement-forholdet er meget lille (0,05%), er den tilsyneladende massefylde af HPMC2-modificeret cementopslæmning dybest set tæt på den for ren cementopslæmning, hvilket indikerer, at virkningen af ​​celluloseether på cementens porøsitet gylle er meget lille.

2.2 Makroskopisk pore

Ifølge afsnittet fotos af celluloseether modificeret cementopslæmning taget med digitalkamera, er ren cementopslæmning meget tæt, næsten ingen synlige porer; De fire slags celluloseethermodificeret opslæmning med 0,60 % cementforhold har alle flere makroskopiske porer, hvilket indikerer, at celluloseether fører til en stigning i cementopslæmningens porøsitet. I lighed med resultaterne af den tilsyneladende densitetstesten er virkningen af ​​forskellige celluloseethertyper og indhold på cementopslæmningens porøsitet ret forskellig. Viskositeten af ​​HEC, HPMC2 og MC modificeret opslæmning er ens, men porøsiteten af ​​HEC modificeret opslæmning er mindre end den for HPMC2 og MC modificeret opslæmning. Selvom HPMC1 og HPMC2 har lignende gruppeindhold, har HPMC1-modificeret opslæmning med lavere viskositet mindre porøsitet. Når cement-til-cement-forholdet for HPMc2-modificeret gylle er meget lille (0,05%), er antallet af makroskopiske porer en smule øget end for ren cement-opslæmning, men meget reduceret end for HPMC2-modificeret gylle med 0,60% cement-til-gylle. -cementforhold.

2.3 Mikroskopisk pore

4. Konklusion

(1) Celluloseether kan øge porøsiteten af ​​cementopslæmning.

(2) Virkningen af ​​celluloseether på porøsiteten af ​​cementopslæmning med forskellige molekylære strukturparametre er forskellig: når viskositeten af ​​celluloseethermodificeret cementopslæmning er ens, er porøsiteten af ​​HEC modificeret cementopslæmning mindre end den for HPMC og MC modificeret cement opslæmning; Jo lavere viskositet/relativ molekylvægt af HPMC-celluloseether med lignende gruppeindhold, jo lavere er porøsiteten af ​​dens modificerede cementopslæmning.

(3) Efter tilsætning af celluloseether til cementopslæmning reduceres overfladespændingen af ​​flydende fase, så cementopslæmningen er let at danne bobler i celluloseethermolekyler retningsbestemt adsorption i boble-gas-væske-grænsefladen, forbedrer styrken og sejheden af boblevæskefilmadsorptionen i boblegas-væske-grænsefladen, forbedrer styrken af ​​boblevæskefilmen og styrker det seje mudders evne til at stabilisere boblen.