Celluloseether modifiziertes Zementschlamm

Die Wirkung einer unterschiedlichen molekularen Struktur von nichtionischem Celluloseether auf die Porenstruktur der Zementschlammung wurde durch Leistungsdichtestest und makroskopische und mikroskopische Porenstrukturbeobachtung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass nichtionischer Celluloseether die Porosität der Zementschlammung erhöhen kann. Wenn die Viskosität von nichtionischen Cellulose-Ether-modifizierten Aufschlämmen ähnlich ist, die Porosität vonHydroxyethylcelluloseether(HEC) modifizierte Aufschlämmung ist kleiner als die von Hydroxypropyl -Methylcellulose -Ether (HPMC) und Methylcellulose -Ether (MC) modifiziert. Je niedriger die Viskosität/das relative Molekulargewicht des HPMC -Cellulose -Ethers mit ähnlichem Gruppengehalt, desto kleiner die Porosität seiner modifizierten Zementschlammung. Nichtionischer Celluloseether kann die Oberflächenspannung der flüssigen Phase verringern und die Zementschlammung leicht zu bilden. Nichtionische Cellulose-Ether-Moleküle werden an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche der Blasen direkt adsorbiert, was auch die Viskosität der Zementschlammphase erhöht und die Fähigkeit der Zementschlämme erhöht, die Blasen zu stabilisieren.

Schlüsselwörter:nichtionischer Celluloseether; Zementschlamm; Porenstruktur; Molekulare Struktur; Oberflächenspannung; Viskosität

Der nichtionische Celluloseether (im Folgenden als Celluloseether bezeichnet) hat eine ausgezeichnete Verdickung und Wasserretention und wird in trockenem gemischtem Mörtel, selbstverbotendem Beton und anderen neuen Zementmaterialien häufig eingesetzt. Celluloseether, die in Zementmaterialien verwendet werden, umfassen normalerweise Methylcellulose-Ether (MC), Hydroxypropyl-Methylcellulose-Ether (HPMC), Hydroxyethyl-Methylcellulose-Ether (HEMC) und Hydroxyethylcellulose-Ether (HEC), unter denen HPMC und HEMC die häufigsten Applikationen sind. .

Celluloseether kann die Porenstruktur der Zementschlammung erheblich beeinflussen. Pourchez et al. Durch scheinbare Dichtetest, Porengrößentest (Quecksilberinjektionsmethode) und SEM-Bildanalyse kamen zu dem Schluss, dass Celluloseether die Anzahl der Poren mit einem Durchmesser von etwa 500 nm und Poren mit einem Durchmesser von etwa 50-250 μm in erhöhen kann Zementschlamm. Darüber hinaus ist die Porengrößenverteilung von HEC -modifiziertem Molekulargewicht für gehärtete Zementverschlämmung der Porengrößenverteilung ähnlich der von reiner Zementschlamm. Das Gesamtporenvolumen des HEC -modifizierten Molekulargewichts ist höher als das von reiner Zementschlamm, jedoch niedriger als die von HPMC -modifizierten Zementschlamm mit ungefähr der gleichen Konsistenz. Durch SEM -Beobachtung haben Zhang et al. fanden heraus, dass HEMC die Anzahl der Poren mit einem Durchmesser von etwa 0,1 mm im Zementmörser signifikant erhöhen könnte. Sie stellten auch durch den Quecksilberinjektionstest fest, dass HEMC das Gesamtporenvolumen und den durchschnittlichen Porendurchmesser der Zementschlammung signifikant erhöhen könnte, was zu einer signifikanten Zunahme der Anzahl der großen Poren mit einem Durchmesser von 50 nm ~ 1 μm und großen Poren mit einem Durchmesser von mehr führt als 1 μm. Die Anzahl der Poren mit einem Durchmesser von weniger als 50 nm war jedoch signifikant reduziert. Saric-Coric et al. glaubte, dass Celluloseether die Zementschlammung poröser machen und zu einer Zunahme von Makroporen führen würde. Jenni et al. testete die Leistungsdichte und stellte fest, dass der Porenvolumenanteil des HEMC -modifizierten Zementmörsers ungefähr 20%betrug, während reiner Zementmörser nur eine geringe Menge Luft enthielt. Silva et al. fanden heraus, dass zusätzlich zu den beiden Peaks bei 3,9 nm und 40 ~ 75 nm als reiner Zementschlammung auch zwei Peaks bei 100 ~ 500 nm und mehr als 100 μm durch Quecksilberinjektionstest bestanden. Ma Baoguo et al. fanden heraus, dass Celluloseether die Anzahl der feinen Poren mit Durchmessern von weniger als 1 & mgr; m und großen Poren mit Durchmessern von mehr als 2 μm im Zementmörser durch Quecksilberinjektionstest erhöhte. Da der Grund, dass Celluloseether die Porosität der Zementschlammung erhöht, wird normalerweise angenommen, dass Celluloseether Oberflächenaktivität aufweist, die Luft- und Wassergrenzfläche anreicht und einen Film bildet, um die Blasen in Zementschlamm zu stabilisieren.

In der obigen Literaturanalyse ist ersichtlich, dass die Wirkung von Celluloseether auf die Porenstruktur von Materialien auf Zementbasis große Aufmerksamkeit erregt hat. Es gibt jedoch viele Arten von Celluloseether, dieselbe Art von Celluloseether, sein relatives Molekulargewicht, der Gruppengehalt und andere molekulare Strukturparameter sind ebenfalls sehr unterschiedlich, und inländische und fremde Forscher zur Selektion von Celluloseether sind nur auf ihre jeweilige Anwendung beschränkt Feld, mangelnde Repräsentation, die Schlussfolgerung ist unvermeidlich „Übergeneralisierung“, so dass die Erklärung des Celluloseethermechanismus nicht tief genug ist. In diesem Artikel wurde die Wirkung von Celluloseether mit unterschiedlicher molekularer Struktur auf die Porenstruktur der Zementschlammung durch scheinbare Dichtetest und makroskopische und mikroskopische Porenstrukturbeobachtung untersucht.

1. Test

1.1 Rohstoffe

Der Zement war ein P · o 42,5 gewöhnlicher Portlandzement, der von Huaxin Cement Co., Ltd. Hergestellt wurde, in dem die chemische Zusammensetzung durch das Axios AD-Vanced Wellenlängen-Dispersions-Röntgenfluoreszenzspektrometer (Pana-Lytical, Niederlande) gemessen wurde. und die Phasenzusammensetzung wurde nach Bogue -Methode geschätzt.

Cellulose ether selected four kinds of commercial cellulose ether, respectively methyl cellulose ether (MC), hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC1, HPMC2) and hydroxyethyl cellulose ether (HEC), HPMC1 molecular structure and HPMC2 similar, but the viscosity is much less than HPMC2 Das heißt, die relative molekulare Masse von HPMC1 ist viel kleiner als die von HPMC2. Aufgrund der ähnlichen Eigenschaften von Hydroxyethylmethylcellulose -Ether (HEMC) und HPMC wurden in dieser Studie HEMCs nicht ausgewählt. Um den Einfluss des Feuchtigkeitsgehalts auf die Testergebnisse zu vermeiden, wurden alle Celluloseether bei 98 ℃ für 2H vor der Verwendung gebacken.

Die Viskosität von Celluloseether wurde durch NDJ-1B Rotary Viscosimeter (Shanghai Changji Company) getestet. Die Testlösungkonzentration (Massenverhältnis von Celluloseether zu Wasser) betrug 2,0%, die Temperatur 20 ° und die Rotationsrate 12R/min. Die Oberflächenspannung von Celluloseether wurde nach der Ringmethode getestet. Das Testinstrument war der automatische Tensiometer von JK99A (Shanghai Zhongchen Company). Die Konzentration der Testlösung betrug 0,01% und die Temperatur 20 ℃. Der Hersteller wird von Cellulose -Ether -Gruppengehalt bereitgestellt.

Gemäß Viskosität, Oberflächenspannung und Gruppengehalt von Celluloseether, wenn die Lösungskonzentration 2,0%beträgt, beträgt das Viskositätsverhältnis von HEC- und HPMC2 -Lösung 1: 1,6 und das Viskositätsverhältnis von HEC- und MC -Lösung 1: 0,4, aber jedoch In diesem Test beträgt das Wasserzementverhältnis 0,35, das maximale Zementverhältnis 0,6%, das Massenverhältnis von Celluloseether zu Wasser etwa 1,7%, weniger als 2,0%und der synergistische Effekt der Zementschlammung auf die Viskosität, so die Viskositätsunterschied von HEC, HPMC2 oder MC -modifizierter Zementschlamm ist gering.

Gemäß Viskosität, Oberflächenspannung und Gruppengehalt von Celluloseether ist die Oberflächenspannung jedes Celluloseethers unterschiedlich. Celluloseether hat sowohl hydrophile Gruppen (Hydroxyl- als auch Äthergruppen) als auch hydrophobe Gruppen (Methyl- und Glukosekohlenstoffring) ein Tensid. Celluloseether ist unterschiedlich, die Art und der Gehalt von hydrophilen und hydrophoben Gruppen sind unterschiedlich, was zu unterschiedlichen Oberflächenspannungen führt.

1.2 Testmethoden

Es wurden sechs Arten von Zementverschlämmung hergestellt, darunter reine Zementschlamm, vier Cellulose -Ether (MC, HPMCL, HPMC2 und HEC) mit einem Zementverhältnis von 0,60% und HPMC2 -modifiziertem Zementschlamm mit 0,05% Zementverhältnis. Ref, MC-0,60, HPMCL-0,60, HPMC2-0.60. HEC 1-0.60 und HPMC2-0.05 zeigen, dass das Wasserzementverhältnis beides 0,35 beträgt.

Zementverschlämmung zuerst gemäß der GB/T 17671 1999 „Zementmörserstärke -Testmethode (ISO -Methode)“ in 40 mm × 40 mm × 160 mm Prismen -Testblock unter dem Zustand von 20 ℃ versiegeltes Härtung 28d. Nach dem Wiegen und Berechnen der scheinbaren Dichte wurde es mit einem kleinen Hammer geknackt, und der Zustand des Makrolochs des zentralen Abschnitts des Testblocks wurde beobachtet und mit einer Digitalkamera fotografiert. Gleichzeitig wurden kleine Stücke von 2,5 ~ 5,0 mm zur Beobachtung durch optisches Mikroskop (dreidimensionales Hirox-Video-Mikroskop) und Rasterelektronenmikroskop (JSM-5610LV) entnommen.

2. Testergebnisse

2.1 Scheinbare Dichte

Nach der scheinbaren Dichte der durch verschiedene Cellulose -Ether modifizierten Zementschlammung ist (1) die scheinbare Dichte der reinen Zementschlammung die höchste, die 2044 kg/m³ beträgt; Die scheinbare Dichte der vier Arten von Cellulose -Ether -modifizierten Aufschlämmung mit dem Zementverhältnis von 0,60% betrug 74% ~ 88% der von reiner Zementschlamm, was darauf hinweist, dass Celluloseether die Erhöhung der Porosität der Zementschlamme verursachte. (2) Wenn das Verhältnis von Zement zu Zement 0,60%beträgt, ist die Auswirkung verschiedener Celluloseether auf die Porosität der Zementschlammung sehr unterschiedlich. Die Viskosität von HEC-, HPMC2- und MC -modifizierten Zementschlammungen ist ähnlich, aber die scheinbare Dichte der HEC -modifizierten Zementschlamm . HPMC1 und HPMC2 haben einen ähnlichen Gruppengehalt Je niedriger die Viskosität von Celluloseether, desto niedriger die Porosität der modifizierten Zementschlammung. (3) Wenn das Verhältnis von Zement zu Zement sehr gering ist (0,05%), liegt die scheinbare Dichte der HPMC2-modifizierten Zementschlamm Die Aufschlämmung ist sehr klein.

2.2 Makroskopische Pore

Gemäß den Abschnittsfotos von Cellulose -Äther -modifizierten Zementschlammungen, die von Digitalkamera aufgenommen wurden, ist reiner Zementschlamm sehr dicht, fast keine sichtbaren Poren. Die vier Arten von Cellulose -Ether -modifizierten Aufschlämmen mit einem Zementverhältnis von 0,60% haben alle mehr makroskopische Poren, was darauf hinweist, dass Celluloseether zu einer Zunahme der Zementaufschlämmporosität führt. Ähnlich wie bei den Ergebnissen des scheinbaren Dichtestests ist die Wirkung verschiedener Celluloseethertypen und des Inhalts auf die Porosität der Zementschlammung sehr unterschiedlich. Die Viskosität von HEC-, HPMC2- und MC -modifizierten Aufschlämmung ist ähnlich, aber die Porosität der HEC -modifizierten Aufschlämmung ist kleiner als die von HPMC2- und MC -modifizierter Aufschlämmung. Obwohl HPMC1 und HPMC2 einen ähnlichen Gruppengehalt aufweisen, hat HPMC1 -modifizierte Aufschlämmung mit geringerer Viskosität eine geringere Porosität. Wenn das Zement zu Zementverhältnis von HPMC2-modifizierter Aufschlämmung sehr gering ist (0,05%), wird die Anzahl der makroskopischen Poren gering -Elementverhältnis.

2.3 mikroskopische Pore

4. Schlussfolgerung

(1) Celluloseether kann die Porosität der Zementschlammung erhöhen.

(2) Die Wirkung von Celluloseether auf die Porosität der Zementschlammung mit unterschiedlichen molekularen Strukturparametern ist unterschiedlich Zementschlamm; Je niedriger die Viskosität/das relative Molekulargewicht des HPMC -Cellulose -Ethers mit ähnlichem Gruppengehalt, desto geringer die Porosität seiner modifizierten Zementschlammung.

(3) Nach dem Zugabe von Celluloseether in die Zementschlamm Der Blasenflüssigkeitsfilmadsorption in der Bubble Gas-Flüssig-Grenzfläche verbessert die Festigkeit des Blasenflüssigkeitsfilms und stärkt die Fähigkeit des harten Schlamms, die Blase zu stabilisieren.