Cellulose Ether Viskositetsændring på cementbaseret gips

Fortykkelse er en vigtig modifikationseffekt af celluloseether på cementbaserede materialer. Virkningerne af celluloseetherindhold, viskosimeterrotationshastighed og temperatur på viskositetsændringen af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips blev undersøgt. Resultaterne viser, at viskositeten af ​​cementbaseret gips stiger kontinuerligt med stigningen i celluloseetherindholdet og viskositeten af ​​celluloseetheropløsning og cementbaseret gips har en "sammensat superpositionseffekt"; pseudoplasticiteten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips er lavere end for ren cementbaseret gips, og viskositeten Jo lavere rotationshastighed instrumentet er, eller jo lavere er viskositeten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gipseller jo lavere indholdet af celluloseether er, jo mere tydelig er pseudoplasticiteten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips; Med den kombinerede virkning af hydrering, viskositeten af ​​celluloseether modificeret cementbaseret gips vil stige eller falde. Forskellige typer celluloseether har forskellige ændringer i viskositeten af ​​den modificerede cementbaseret gips.

Nøgleord: cellulose ether; cementbaseret gips; viskositet

0、Forord

Celluloseethere bruges ofte som vandretentionsmidler og fortykningsmidler til cementbaserede materialer. Ifølge forskellige substituenter omfatter celluloseethere, der anvendes i cementbaserede materialer, generelt methylcellulose (MC), hydroxyethylcellulose (HEC), hydroxyethylmethylcelluloseether (Hydroxyethylmethylcellulose, HEMC) og hydroxypropylmethylcellulose (Hydroxypropylmethylcellulose, HPMC), blandt hvilke HPMC og HEMC er de mest anvendte.

Fortykkelse er en vigtig modifikationseffekt af celluloseether på cementbaserede materialer. Celluloseether kan give den våde mørtel fremragende viskositet, øge bindingsevnen mellem den våde mørtel og basislaget betydeligt og forbedre mørtlens anti-nedbøjningsevne. Det kan også øge homogeniteten og anti-spredningsevnen af ​​friskblandede cementbaserede materialer og forhindre delaminering, adskillelse og blødning af mørtel og beton.

Celluloseetherens fortykkende effekt på cementbaserede materialer kan vurderes kvantitativt ved den rheologiske model af cementbaserede materialer. Cementbaserede materialer betragtes sædvanligvis som Bingham-væske, det vil sige, når den påførte forskydningsspænding r er mindre end flydespændingen r0, forbliver materialet i sin oprindelige form og flyder ikke; når forskydningsspændingen r overstiger flydespændingen r0, gennemgår objektet strømningsdeformation, og forskydningsspændingen Spændingen r har en lineær sammenhæng med tøjningshastigheden y, det vil sige r=r0+f·y, hvor f er den plastiske viskositet. Celluloseethere øger generelt flydespændingen og plastisk viskositet af cementbaserede materialer, men lavere doseringer fører til lavere flydespænding og plastisk viskositet, hovedsageligt på grund af celluloseetheres luftinddragende effekt. Paturals forskning viser, at molekylvægten af ​​celluloseether stiger, cementens flydespændingbaseret gips falder, og konsistensen øges.

Viskositeten af ​​cementbaseret gips er et vigtigt indeks til at evaluere den fortykkende effekt af celluloseether på cementbaserede materialer. Nogle litteraturer har undersøgt viskositetsændringsloven for celluloseetheropløsning, men der mangler stadig relevant forskning om effekten af ​​celluloseether på viskositetsændringen af ​​cementbaseret gips. Samtidig er der ifølge de forskellige typer af substituenter mange typer celluloseethere. Indvirkningen af ​​forskellige typer og viskositeter af celluloseethere på ændringen af ​​cementbaseret gips viskositet er også et meget bekymret problem ved brugen af ​​celluloseethere. Dette arbejde bruger et rotationsviskosimeter til at studere viskositetsændringerne af celluloseethermodificerede cementopslæmninger af forskellige typer og viskositeter under forskellige polyaskeforhold, rotationshastigheder og temperaturer.

1. Eksperiment

1.1 Råvarer

(1) Celluloseether. Seks slags celluloseethere, der almindeligvis anvendes i mit land, blev udvalgt, inklusive 1 slags MC, 1 slags HEC, 2 slags HPMC og 2 slags HEMC, blandt hvilke viskositeterne af 2 slags HPMC og 2 slags HEMC tydeligvis var anderledes. Viskositeten af ​​celluloseether blev testet med NDJ-1B rotationsviskosimeter (Shanghai Changji Company), koncentrationen af ​​testopløsningen var 1,0 % eller 2,0 %, temperaturen var 20°C, og omdrejningshastigheden var 12 r/min.

(2) Cement. Almindelig Portland-cement produceret af Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. har en specifikation af P·O 42,5 (GB 175-2007).

1.2 Viskositetsmålingsmetode for celluloseetheropløsning

Tag en prøve af celluloseether af specificeret kvalitet og tilsæt den til et 250 ml glasbæger, og tilsæt derefter 250 g varmt vand ved ca.°C; rør helt rundt med en glasstang for at få celluloseetheren til at danne et ensartet dispersionssystem i det varme vand, og sæt samtidig bægeret Cool i luften. Når opløsningen begynder at generere viskositet og ikke vil præcipitere igen, skal du straks stoppe omrøringen; når opløsningen er afkølet i luften, indtil farven er ensartet, sættes bægeret i et vandbad med konstant temperatur, og hold temperaturen på den angivne temperatur. Fejlen er± 0,1°C; efter 2 timer (beregnet ud fra kontakttiden for celluloseether med varmt vand), måles temperaturen i midten af ​​opløsningen med et termometer. Produktion)-rotoren indsat i opløsningen til den specificerede dybde, efter at have stået i 5 minutter, mål dens viskositet.

1.3 Viskositetsmåling af celluloseethermodificeret cementbaseret gips

Før eksperimentet skal du holde alle råmaterialerne ved den specificerede temperatur, veje den specificerede masse af celluloseether og cement, blande dem grundigt og tilsætte postevand ved den specificerede temperatur i et 250mL glasbæger med et vand-cementforhold på 0,65; tilsæt derefter det tørre pulver i bægerglasset og vent i 3 minutter. Rør grundigt med en glasstang i 300 gange, indsæt rotoren på et rotationsviskosimeter (NDJ-1B type, produceret af Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) i opløsning til en specificeret dybde, og mål dens viskositet efter henstand i 2 minutter. For at undgå indflydelsen af ​​cementhydratiseringsvarme på viskositetstesten af ​​cementbaseret gips så meget som muligt, viskositeten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips skal testes, når cementen er i kontakt med vand i 5 minutter.

2. Resultater og analyse

2.1 Virkning af indhold af celluloseether

Mængden af ​​celluloseether refererer her til masseforholdet mellem celluloseether og cement, det vil sige polyaskeforholdet. Fra indflydelsen af ​​P2, E2 og H1 tre slags celluloseethere på cementens viskositetsændringbaseret gips ved forskellige doseringer (0,1 %, 0,3 %, 0,6 % og 0,9 %) kan det ses, at efter tilsætning af celluloseether er cementens viskositetbaseret gips Viskositeten stiger; som mængden af ​​cellulose ether stiger, viskositeten af ​​cementbaseret gips stiger kontinuerligt, og intervallet for stigning i viskositet af cementbaseret gips bliver også større.

Når vand-cementforholdet er 0,65, og celluloseetherindholdet er 0,6%, i betragtning af det vand, der forbruges ved den indledende hydratisering af cement, er koncentrationen af ​​celluloseether i forhold til vand ca. 1%. Når koncentrationen er 1 %, er P2, E2 og H1 vandige opløsninger. Viskositeterne er 4990mPa·S, 5070 mPa·S og 5250mPa·s henholdsvis; når vand-cement-forholdet er 0,65, viskositeten af ​​ren cementbaseret gips er 836 mPa·S. Viskositeterne af P2, E2 og H1 tre celluloseethermodificerede cementopslæmninger er imidlertid 13800mPa·S, 12900mPa·S og 12700mPa·hhv. Det er klart, at viskositeten af ​​celluloseether modificeret cementbaseret gips er ikke viskositeten af ​​celluloseetheropløsning og Den simple tilføjelse af viskositeten af ​​ren cementbaseret gips er væsentligt større end summen af ​​de to viskositeter, dvs. viskositeten af ​​celluloseetheropløsningen og viskositeten af ​​cementenbaseret gips have en "sammensat superpositionseffekt". Viskositeten af ​​celluloseetheropløsning kommer fra den stærke hydrofilicitet af hydroxylgrupper og etherbindinger i celluloseethermolekyler og den tredimensionelle netværksstruktur dannet af celluloseethermolekyler i opløsningen; viskositeten af ​​ren cementbaseret gips kommer fra netværket dannet mellem cement hydrering produkter struktur. Da polymer- og cementhydratiseringsprodukterne ofte danner en gennemtrængende netværksstruktur, i den celluloseethermodificerede cementbaseret gips, er den tredimensionelle netværksstruktur af celluloseether og netværksstrukturen af ​​cementhydratiseringsprodukter sammenflettet, og celluloseethermolekylerne Adsorption med cementhydratiseringsprodukter frembringer tilsammen en "sammensat superpositionseffekt", som signifikant øger cementens samlede viskositetbaseret gips; da et celluloseethermolekyle kan væve sammen med flere celluloseethermolekyler og cementhydratiseringsprodukter, stiger tætheden af ​​netværksstrukturen derfor mere end stigningen af ​​celluloseethermolekyler og cementens viskositet med stigningen i celluloseetherindholdet.baseret gips stiger kontinuerligt; desuden skal den hurtige hydrering af cement for at reagere en del af vandet. , hvilket svarer til at øge koncentrationen af ​​celluloseether, hvilket også er en årsag til den betydelige stigning i cementens viskositetbaseret gips.

Siden cellulose ether og cementbaseret gips have en "sammensat superpositionseffekt" i viskositet, under samme celluloseetherindhold og vand-cementforhold, viskositeten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips med tydelig forskel, når koncentrationen er 2 %. Viskositetsforskellen er ikke stor, for eksempel er viskositeterne af P2 og E2 48000mPa·s og 36700mPa·s i den vandige opløsning med en koncentration på 2%. S, forskellen er ikke indlysende; viskositeterne af E1 og E2 i 2% vandig opløsning er 12300mPa·S og 36700mPa·s er forskellen meget stor, men viskositeterne af deres modificerede cementpasta er 9800mPa·henholdsvis S og 12900mPa·S, er forskellen blevet stærkt reduceret, så når man vælger celluloseether i teknik, er det ikke nødvendigt at forfølge for høj celluloseetherviskositet. Desuden er koncentrationen af ​​celluloseether i forhold til vand i praktiske tekniske anvendelser sædvanligvis relativt lav. For eksempel er vand-cementforholdet i almindelig pudsemørtel sædvanligvis omkring 0,65, og indholdet af celluloseether er 0,2% til 0,6%. Koncentrationen af ​​vand er mellem 0,3% og 1%.

Det kan også ses af testresultaterne, at forskellige typer celluloseethere har forskellige virkninger på cementens viskositetbaseret gips. Når koncentrationen er 1%, er viskositeterne af P2, E2 og H1 tre slags vandige celluloseetheropløsninger 4990mPa·s, 5070 mPa·S og 5250mPa·S er henholdsvis viskositeten af ​​H1-opløsning den højeste, men viskositeten af ​​P2, E2 og H1 tre slags celluloseether. Viskositeterne af de ethermodificerede cementopslæmninger var 13800mPa·S, 12900mPa·S og 12700mPa·S, og viskositeten af ​​de H1-modificerede cementopslæmninger var den laveste. Dette skyldes, at celluloseethere normalt har den virkning, at de forsinker cementhydreringen. Blandt de tre slags celluloseethere, HEC, HPMC og HEMC, har HEC den stærkeste evne til at forsinke cementhydrering. Derfor i H1 modificeret cementbaseret gipsPå grund af den langsommere cementhydrering udvikler netværksstrukturen af ​​cementhydreringsprodukter langsommere, og viskositeten er den laveste.

2.2 Effekt af rotationshastighed

Fra indflydelsen af ​​viskosimeterets rotationshastighed på viskositeten af ​​ren cementbaseret gips og celluloseethermodificeret cementbaseret gips, kan det ses, at når rotationshastigheden stiger, viskositeten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips og ren cementbaseret gips falder i varierende grad , det vil sige, at de alle har egenskaben af ​​forskydningsudtynding og tilhører pseudoplastisk væske. Jo mindre rotationshastigheden er, jo større fald i viskositeten af ​​al cementbaseret gips med rotationshastigheden, det vil sige, jo mere indlysende er cementens pseudoplasticitetbaseret gips. Med stigningen i rotationshastigheden falder cementens viskositetskurvebaseret gips bliver gradvist fladere, og pseudoplasticiteten svækkes. Sammenlignet med ren cementbaseret gips, pseudoplasticiteten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips er svagere, det vil sige, at inkorporering af celluloseether reducerer cementens pseudoplasticitetbaseret gips.

Fra indflydelsen af ​​rotationshastighed på cementens viskositetbaseret gips under forskellige celluloseethertyper og viskositeter kan man vide, at cementbaseret gips modificeret med forskellige celluloseethere har forskellig pseudoplastisk styrke, og jo mindre viskositeten af ​​celluloseether er, desto højere er viskositeten af ​​den modificerede cementbaseret gips. Jo mere indlysende er cementens pseudoplasticitetbaseret gips er; den modificerede cements pseudoplasticitetbaseret gips har ingen tydelig forskel med forskellige typer celluloseethere med lignende viskositeter. Fra P2, E2 og H1 tre slags celluloseethermodificeret cementbaseret gips i forskellige doseringer (0,1%, 0,3%, 0,6% og 0,9%) kan rotationshastighedens indflydelse på viskositeten kendes, P2, E2 og H1 tre slags fibre. Cementopslæmningerne modificeret med almindelig ether har samme testresultater : når mængden af ​​celluloseether er forskellig, er deres pseudoplasticitet anderledes. Jo mindre mængden af ​​celluloseether er, jo stærkere er den modificerede cements pseudoplasticitetbaseret gips.

Efter at cementen er i kontakt med vand, hydreres cementpartiklerne på overfladen hurtigt, og hydreringsprodukterne (især CSH gel) danner en agglomerationsstruktur. Når der er en retningsbestemt forskydningskraft i opløsningen, vil agglomerationsstrukturen åbne sig, således at langs retningen af ​​forskydningskraften reduceres den retningsbestemte strømningsmodstand, og derved udviser egenskaben ved forskydningsudtynding. Celluloseether er en slags makromolekyle med en asymmetrisk struktur. Når opløsningen er stille, kan celluloseethermolekylerne have forskellige orienteringer. Når der er en retningsbestemt forskydningskraft i opløsningen, vil den lange kæde af molekylet dreje og gå med. Retningen af ​​forskydningskraften reduceres, hvilket resulterer i et fald i strømningsmodstanden og udviser også egenskaben ved forskydningsudtynding. Sammenlignet med cementhydratiseringsprodukter er celluloseethermolekyler mere fleksible og har en vis bufferkapacitet for forskydningskraft. Derfor sammenlignet med ren cementbaseret gips, pseudoplasticiteten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips er svagere, og efterhånden som viskositeten eller indholdet af celluloseether stiger, er buffervirkningen af ​​celluloseethermolekyler på forskydningskraften mere tydelig. Plasticiteten bliver svag.

2.3 Temperaturens indflydelse

Fra virkningen af ​​temperaturændringer (20°C, 27°C og 35°C) på viskositeten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips, kan det ses, at når indholdet af celluloseether er 0,6 %, når temperaturen stiger, vil den rene cementbaseret gips og M1 Viskositeten af ​​den modificerede cementbaseret gips øget, og viskositeten af ​​anden celluloseethermodificeret cementbaseret gips faldet, men faldet var ikke stort, og viskositeten af ​​den H1-modificerede cementbaseret gips faldet mest. For så vidt angår den E2-modificerede cementbaseret gips er bekymret, når polyaskeforholdet er 0,6 %, cementens viskositetbaseret gips falder med stigningen i temperaturen, og når polyaskeforholdet er 0,3%, cementens viskositetbaseret gips stiger med stigningen i temperaturen.

Generelt vil væskens viskositet på grund af faldet i den intermolekylære interaktionskraft falde med temperaturstigningen, hvilket er tilfældet for celluloseetheropløsning. Men efterhånden som temperaturen stiger, og kontakttiden mellem cement og vand stiger, vil hastigheden af ​​cementhydratiseringen blive væsentligt accelereret, og graden af ​​hydrering vil stige, så viskositeten af ​​ren cementbaseret gips vil stige i stedet.

I celluloseether modificeret cementbaseret gips, vil celluloseether blive adsorberet til overfladen af ​​cementhydratiseringsprodukter og derved hæmme cementhydrering, men forskellige typer og mængder af celluloseethere har forskellige evner til at hæmme cementhydrering, MC (såsom M1 ) har en svag evne til at hæmme cementhydrering, og når temperaturen stiger, hydratiseringshastigheden af ​​cementenbaseret gips er stadig hurtigere, så når temperaturen stiger, øges viskositeten generelt; HEC, HPMC og HEMC kan hæmme cementhydrering betydeligt, da temperaturen stiger, cementens hydratiseringshastighedbaseret gips er langsommere, så når temperaturen stiger, HEC, HPMC og HEMC modificeret cement Viskositeten afbaseret gips (0,6 % polyaskeforhold) er generelt reduceret, og fordi HEC's evne til at forsinke cementhydrering er større end HPMC og HEMC, vil ændringen af ​​celluloseether i temperaturændringer (20)°C, 27°C og 35°C) Viskositeten af ​​H1-modificeret cementbaseret gips faldet mest med stigningen i temperaturen. Men cementhydrering eksisterer stadig, når temperaturen er højere, så graden af ​​reduktion af celluloseethermodificeret cementbaseret gips med stigningen af ​​temperaturen er ikke indlysende. For så vidt angår den E2-modificerede cementbaseret gips er bekymret, når doseringen er høj (askeforholdet er 0,6%), er virkningen af ​​at hæmme cementhydrering indlysende, og viskositeten falder med stigningen i temperaturen; når doseringen er lav (askeforholdet er 0,3%), er virkningen af ​​at hæmme cementhydrering ikke indlysende, og viskositeten stiger med stigningen i temperaturen.

3. Konklusion

(1) Med den kontinuerlige stigning i indholdet af celluloseether øges cementens viskositet og viskositetbaseret gips fortsætte med at stige. Den molekylære netværksstruktur af celluloseether og netværksstrukturen af ​​cementhydratiseringsprodukter er sammenflettet, og den indledende hydratisering af cement øger indirekte koncentrationen af ​​celluloseether, således at viskositeten af ​​celluloseetheropløsning og cementbaseret gips har en "sammensat superpositionseffekt", det vil sige celluloseether. Viskositeten af ​​den modificerede cementbaseret gips er meget større end summen af ​​deres respektive viskositeter. Sammenlignet med HPMC og HEMC modificerede cementopslæmninger har HEC modificerede cementopslæmninger lavere viskositetstestværdier på grund af langsommere hydreringsudvikling.

(2) Begge celluloseethermodificeret cementbaseret gips og ren cementbaseret gips har egenskaben af ​​forskydningsudtynding eller pseudoplasticitet; pseudoplasticiteten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips er lavere end for ren cementbaseret gips; jo lavere rotationshastighed, eller cellulose Jo lavere viskositet af ether-modificeret cementbaseret gipseller jo lavere indholdet af celluloseether er, jo mere tydelig er pseudoplasticiteten af ​​celluloseethermodificeret cementbaseret gips.

(3) Efterhånden som temperaturen fortsætter med at stige, øges hastigheden og graden af ​​cementhydratisering, så viskositeten af ​​ren cementbaseret gips stiger gradvist. På grund af forskellige typer og mængder af celluloseethere har forskellige evner til at hæmme cementhydrering, varierer viskositeten af ​​den modificerede cementpasta med temperaturen.