Viskositätsänderung von Celluloseether auf zementbasiertem Putz

Die Verdickung ist ein wichtiger Modifizierungseffekt von Celluloseether auf zementbasierten Materialien. Die Auswirkungen des Celluloseethergehalts, der Rotationsgeschwindigkeit des Viskosimeters und der Temperatur auf die Viskositätsänderung von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Viskosität von ZementGips auf Basis Mit zunehmendem Celluloseethergehalt nimmt die Viskosität der Celluloseetherlösung und des Zements kontinuierlich zuGips auf Basis hat einen „zusammengesetzten Überlagerungseffekt“; die Pseudoplastizität von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis ist geringer als der von reinem ZementGips auf Basisund die Viskosität Je niedriger die Rotationsgeschwindigkeit des Instruments oder desto niedriger die Viskosität des mit Celluloseether modifizierten ZementsGips auf Basisoder je niedriger der Gehalt an Celluloseether, desto offensichtlicher ist die Pseudoplastizität des mit Celluloseether modifizierten ZementsGips auf Basis; Durch die kombinierte Wirkung der Hydratation wird die Viskosität von Celluloseether-Zement verändertGips auf Basis wird zunehmen oder abnehmen. Verschiedene Arten von Celluloseether haben unterschiedliche Veränderungen in der Viskosität des modifizierten ZementsGips auf Basis.

Schlüsselwörter: Celluloseether; ZementGips auf Basis; Viskosität

0、Vorwort

Celluloseether werden häufig als Wasserrückhaltemittel und Verdickungsmittel für zementbasierte Materialien verwendet. Zu den in zementbasierten Materialien verwendeten Celluloseethern gehören je nach Substituenten im Allgemeinen Methylcellulose (MC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxyethylmethylcelluloseether (Hydroxyethylmethylcellulose, HEMC) und Hydroxypropylmethylcellulose (Hydroxypropylmethylcellulose, HPMC). Unter diesen werden HPMC und HEMC am häufigsten verwendet.

Die Verdickung ist ein wichtiger Modifikationseffekt von Celluloseether auf zementbasierten Materialien. Celluloseether kann dem Nassmörtel eine hervorragende Viskosität verleihen, die Bindungsfähigkeit zwischen dem Nassmörtel und der Grundschicht deutlich erhöhen und die Standfestigkeit des Mörtels verbessern. Es kann auch die Homogenität und Antidispersionsfähigkeit frisch gemischter Materialien auf Zementbasis erhöhen und die Delaminierung, Entmischung und das Ausbluten von Mörtel und Beton verhindern.

Die verdickende Wirkung von Celluloseether auf zementbasierte Materialien kann durch das rheologische Modell zementbasierter Materialien quantitativ bewertet werden. Materialien auf Zementbasis gelten üblicherweise als Bingham-Flüssigkeit, d. h. wenn die angelegte Scherspannung r kleiner als die Fließspannung r0 ist, bleibt das Material in seiner ursprünglichen Form und fließt nicht; Wenn die Scherspannung r die Fließspannung r0 überschreitet, erfährt das Objekt eine Fließverformung und die Scherspannung. Die Spannung r steht in einem linearen Zusammenhang mit der Dehnungsrate y, d. h. r = r0 + f·y, wobei f die plastische Viskosität ist. Celluloseether erhöhen im Allgemeinen die Streckgrenze und plastische Viskosität von Materialien auf Zementbasis. Niedrigere Dosierungen führen jedoch zu einer geringeren Streckgrenze und plastischen Viskosität, hauptsächlich aufgrund der luftporenbildenden Wirkung von Celluloseethern. Paturals Untersuchungen zeigen, dass das Molekulargewicht von Celluloseether zunimmt und die Streckgrenze von Zement steigtGips auf Basis nimmt ab und die Konsistenz nimmt zu.

Die Viskosität von ZementGips auf Basis ist ein wichtiger Index zur Bewertung der Verdickungswirkung von Celluloseether auf zementbasierten Materialien. In einigen Literaturstellen wurde das Viskositätsänderungsgesetz von Celluloseetherlösungen untersucht, es mangelt jedoch immer noch an relevanten Untersuchungen zur Wirkung von Celluloseether auf die Viskositätsänderung von ZementGips auf Basis. Gleichzeitig gibt es je nach Art der Substituenten viele Arten von Celluloseethern. Der Einfluss verschiedener Arten und Viskositäten von Celluloseethern auf die ZementveränderungGips auf Basis Auch die Viskosität ist ein sehr wichtiges Thema bei der Verwendung von Celluloseethern. Diese Arbeit verwendet ein Rotationsviskosimeter, um die Viskositätsänderungen von mit Celluloseether modifizierten Zementschlämmen unterschiedlicher Art und Viskosität unter verschiedenen Polyascheverhältnissen, Rotationsgeschwindigkeiten und Temperaturen zu untersuchen.

1. Experimentieren

1.1 Rohstoffe

(1) Celluloseether. Es wurden sechs in meinem Land häufig verwendete Arten von Celluloseethern ausgewählt, darunter eine Art MC, eine Art HEC, zwei Arten HPMC und zwei Arten HEMC, wobei die Viskositäten von zwei Arten HPMC und zwei Arten HEMC offensichtlich waren anders. Die Viskosität von Celluloseether wurde mit dem Rotationsviskosimeter NDJ-1B (Shanghai Changji Company) getestet. Die Konzentration der Testlösung betrug 1,0 % oder 2,0 %, die Temperatur betrug 20 °C°C und die Drehzahl betrug 12 U/min.

(2) Zement. Gewöhnlicher Portlandzement, hergestellt von Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., hat die Spezifikation P·O 42,5 (GB 175-2007).

1.2 Methode zur Messung der Viskosität einer Celluloseetherlösung

Nehmen Sie eine Celluloseetherprobe der angegebenen Qualität und geben Sie sie in ein 250-ml-Becherglas. Geben Sie dann 250 g heißes Wasser bei etwa 90 °C hinzu°C; Mit einem Glasstab gründlich umrühren, damit der Celluloseether im heißen Wasser ein gleichmäßiges Dispersionssystem bildet, und gleichzeitig das Becherglas an die Luft stellen. Wenn die Lösung anfängt, Viskosität zu entwickeln und nicht mehr ausfällt, hören Sie sofort mit dem Rühren auf; Wenn die Lösung an der Luft abgekühlt ist, bis die Farbe gleichmäßig ist, stellen Sie das Becherglas in ein Wasserbad mit konstanter Temperatur und halten Sie die Temperatur auf der angegebenen Temperatur. Der Fehler ist± 0,1°C; Messen Sie nach 2 Stunden (berechnet aus der Kontaktzeit von Celluloseether mit heißem Wasser) die Temperatur in der Mitte der Lösung mit einem Thermometer. Produktionsrotor bis zur angegebenen Tiefe in die Lösung eintauchen, nach 5-minütigem Stehen die Viskosität messen.

1.3 Viskositätsmessung von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis

Halten Sie vor dem Experiment alle Rohstoffe auf der angegebenen Temperatur, wiegen Sie die angegebene Masse an Celluloseether und Zement ab, mischen Sie sie gründlich und geben Sie Leitungswasser mit der angegebenen Temperatur in ein 250-ml-Becherglas mit einem Wasser-Zement-Verhältnis von 0,65; Geben Sie dann das trockene Pulver in das Becherglas und warten Sie 3 Minuten. Rühren Sie 300 Mal gründlich mit einem Glasstab um und setzen Sie den Rotor eines Rotationsviskosimeters (Typ NDJ-1B, hergestellt von Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) ein Füllen Sie die Lösung bis zu einer bestimmten Tiefe und messen Sie ihre Viskosität nach 2-minütigem Stehenlassen. Um den Einfluss der Zementhydratationswärme auf den Viskositätstest von Zement zu vermeidenGips auf Basis so weit wie möglich die Viskosität von Celluloseether-modifiziertem ZementGips auf Basis muss geprüft werden, wenn der Zement 5 Minuten lang mit Wasser in Berührung kommt.

2. Ergebnisse und Analyse

2.1 Einfluss des Celluloseethergehalts

Die Menge an Celluloseether bezieht sich hier auf das Massenverhältnis von Celluloseether zu Zement, also das Polyascheverhältnis. Aus dem Einfluss von P2, E2 und H1 drei Arten von Celluloseethern auf die Viskositätsänderung von ZementGips auf Basis Bei unterschiedlichen Dosierungen (0,1 %, 0,3 %, 0,6 % und 0,9 %) ist zu erkennen, dass nach Zugabe von Celluloseether die Viskosität des Zements abnimmtGips auf Basis Viskosität steigt; Mit zunehmender Menge an Celluloseether nimmt die Viskosität des Zements zuGips auf Basis nimmt kontinuierlich zu und der Bereich der Erhöhung der Viskosität von ZementGips auf Basis wird auch größer.

Wenn das Wasser-Zement-Verhältnis 0,65 beträgt und der Celluloseethergehalt 0,6 % beträgt, beträgt die Konzentration von Celluloseether im Verhältnis zu Wasser unter Berücksichtigung des Wasserverbrauchs bei der anfänglichen Hydratation des Zements etwa 1 %. Bei einer Konzentration von 1 % betragen die Viskositäten der wässrigen P2-, E2- und H1-Lösungen 4990 mPa·S, 5070 mPa·S und 5250 mPa·s bzw.; wenn das Wasser-Zement-Verhältnis 0,65 beträgt, die Viskosität von reinem ZementGips auf Basis beträgt 836 mPa·S. Die Viskositäten der drei mit Celluloseether modifizierten Zementschlämme P2, E2 und H1 betragen jedoch 13800 mPa·S, 12900 mPa·S und 12700 mPa·s bzw. Offensichtlich ist die Viskosität von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis ist nicht die Viskosität einer Celluloseetherlösung und die einfache Addition der Viskosität von reinem ZementGips auf Basis ist deutlich größer als die Summe der beiden Viskositäten, also der Viskosität der Celluloseetherlösung und der Viskosität des ZementsGips auf Basis einen „zusammengesetzten Superpositionseffekt“ haben. Die Viskosität der Celluloseetherlösung beruht auf der starken Hydrophilie der Hydroxylgruppen und Etherbindungen in Celluloseethermolekülen und der dreidimensionalen Netzwerkstruktur, die durch Celluloseethermoleküle in der Lösung gebildet wird. die Viskosität von reinem ZementGips auf Basis kommt aus dem Netzwerk, das zwischen der Struktur der Hydratationsprodukte des Zements gebildet wird. Da die Hydratationsprodukte von Polymer und Zement häufig eine sich gegenseitig durchdringende Netzwerkstruktur bilden, wird im mit Celluloseether modifizierten Zement gearbeitetGips auf Basis, die dreidimensionale Netzwerkstruktur von Celluloseether und die Netzwerkstruktur von Zementhydratationsprodukten sind miteinander verflochten, und die Adsorption der Celluloseethermoleküle mit Zementhydratationsprodukten erzeugt zusammen einen „Verbundüberlagerungseffekt“, der die Gesamtviskosität von Zement erheblich erhöhtGips auf Basis; Da sich ein Celluloseethermolekül mit mehreren Celluloseethermolekülen und Zementhydratationsprodukten verweben kann, nimmt daher mit zunehmendem Celluloseethergehalt die Dichte der Netzwerkstruktur stärker zu als mit der Zunahme von Celluloseethermolekülen und die Viskosität von ZementGips auf Basis nimmt kontinuierlich zu; Darüber hinaus erfordert die schnelle Hydratation des Zements die Reaktion eines Teils des Wassers. , was einer Erhöhung der Konzentration an Celluloseether gleichkommt, was auch ein Grund für den deutlichen Anstieg der Viskosität von Zement istGips auf Basis.

Da Celluloseether und ZementGips auf Basis haben einen „Verbundüberlagerungseffekt“ in der Viskosität, unter den gleichen Bedingungen des Celluloseethergehalts und Wasser-Zement-Verhältnisses, der Viskosität von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis mit offensichtlichem Unterschied, wenn die Konzentration 2 % beträgt. Der Viskositätsunterschied ist nicht groß, zum Beispiel betragen die Viskositäten von P2 und E2 48000 mPa·s und 36700 mPa·s jeweils in der wässrigen Lösung mit einer Konzentration von 2 %. S, der Unterschied ist nicht offensichtlich; Die Viskositäten von E1 und E2 in 2 %iger wässriger Lösung betragen 12300 mPa·S und 36700 mPa·s bzw. der Unterschied ist sehr groß, aber die Viskositäten ihres modifizierten Zementleims betragen 9800 mPa·S bzw. 12900 mPa·S, der Unterschied wurde stark verringert, sodass es bei der Auswahl von Celluloseether in der Technik nicht notwendig ist, eine übermäßig hohe Celluloseetherviskosität anzustreben. Darüber hinaus ist in praktischen technischen Anwendungen die Konzentration von Celluloseether im Verhältnis zu Wasser normalerweise relativ niedrig. Beispielsweise liegt in gewöhnlichem Putzmörtel das Wasser-Zement-Verhältnis üblicherweise bei etwa 0,65 und der Gehalt an Celluloseether beträgt 0,2 % bis 0,6 %. Die Wasserkonzentration liegt zwischen 0,3 % und 1 %.

Aus den Testergebnissen geht auch hervor, dass verschiedene Arten von Celluloseethern unterschiedliche Auswirkungen auf die Viskosität von Zement habenGips auf Basis. Bei einer Konzentration von 1 % betragen die Viskositäten der drei Arten von wässrigen Celluloseetherlösungen P2, E2 und H1 4990 mPa·s, 5070 mPa·S und 5250 mPa·S bzw. die Viskosität der H1-Lösung ist am höchsten, aber die Viskosität von P2, E2 und H1 drei Arten von Celluloseethern. Die Viskositäten der ethermodifizierten Zementschlämme betrugen 13800 mPa·S, 12900 mPa·S und 12700 mPa·S bzw. und die Viskosität der H1-modifizierten Zementschlämme war am niedrigsten. Denn Celluloseether haben in der Regel eine verzögernde Wirkung auf die Zementhydratation. Unter den drei Arten von Celluloseethern HEC, HPMC und HEMC hat HEC die stärkste Fähigkeit, die Zementhydratation zu verzögern. Daher im H1 modifizierter ZementGips auf BasisAufgrund der langsameren Zementhydratation entwickelt sich die Netzwerkstruktur der Zementhydratationsprodukte langsamer und die Viskosität ist am niedrigsten.

2.2 Einfluss der Rotationsgeschwindigkeit

Aus dem Einfluss der Rotationsgeschwindigkeit des Viskosimeters auf die Viskosität von reinem ZementGips auf Basis und mit Celluloseether modifizierter ZementGips auf BasisEs ist ersichtlich, dass mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit die Viskosität des mit Celluloseether modifizierten Zements zunimmtGips auf Basis und reiner ZementGips auf Basis nimmt in unterschiedlichem Maße ab, das heißt, sie alle haben die Eigenschaft der Scherverdünnung und gehören zur pseudoplastischen Flüssigkeit. Je kleiner die Rotationsgeschwindigkeit, desto stärker nimmt die Viskosität des gesamten Zements abGips auf Basis mit der Rotationsgeschwindigkeit, d. h. desto offensichtlicher ist die Pseudoplastizität des ZementsGips auf Basis. Mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit nimmt die Viskositätskurve des Zements abGips auf Basis wird allmählich flacher und die Pseudoplastizität lässt nach. Im Vergleich zu reinem ZementGips auf Basis, die Pseudoplastizität von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis ist schwächer, d. h. durch die Einarbeitung von Celluloseether verringert sich die Pseudoplastizität des ZementsGips auf Basis.

Vom Einfluss der Rotationsgeschwindigkeit auf die Viskosität von ZementGips auf Basis Unter verschiedenen Celluloseethertypen und Viskositäten kann man erkennen, dass ZementGips auf Basis Mit verschiedenen Celluloseethern modifizierte Zemente haben unterschiedliche pseudoplastische Festigkeiten. Je kleiner die Viskosität von Celluloseethern ist, desto höher ist die Viskosität des modifizierten ZementsGips auf Basis. Je deutlicher die Pseudoplastizität des ZementsGips auf Basis Ist; die Pseudoplastizität des modifizierten ZementsGips auf Basis weist keinen offensichtlichen Unterschied zu verschiedenen Arten von Celluloseethern mit ähnlichen Viskositäten auf. Aus P2, E2 und H1 drei Arten von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis In verschiedenen Dosierungen (0,1 %, 0,3 %, 0,6 % und 0,9 %) kann der Einfluss der Rotationsgeschwindigkeit auf die Viskosität ermittelt werden, P2, E2 und H1 drei Arten von Fasern. Die mit reinem Ether modifizierten Zementschlämme haben die gleichen Testergebnisse : Wenn die Menge an Celluloseether unterschiedlich ist, ist ihre Pseudoplastizität unterschiedlich. Je geringer die Menge an Celluloseether ist, desto stärker ist die Pseudoplastizität des modifizierten ZementsGips auf Basis.

Nach dem Kontakt des Zements mit Wasser werden die Zementpartikel an der Oberfläche schnell hydratisiert und die Hydratationsprodukte (insbesondere CSH-Gel) bilden eine Agglomerationsstruktur. Bei einer gerichteten Scherkraft in der Lösung öffnet sich die Agglomerationsstruktur, so dass entlang der Richtung der Scherkraft der gerichtete Strömungswiderstand verringert wird, wodurch die Eigenschaft der Strukturviskosität entsteht. Celluloseether ist eine Art Makromolekül mit asymmetrischer Struktur. Im Ruhezustand der Lösung können die Celluloseethermoleküle verschiedene Orientierungen haben. Wenn in der Lösung eine gerichtete Scherkraft herrscht, dreht sich die lange Kette des Moleküls und bewegt sich weiter. Die Richtung der Scherkraft wird verringert, was zu einer Verringerung des Strömungswiderstands führt und außerdem die Eigenschaft der Strukturviskosität aufweist. Im Vergleich zu Zementhydratationsprodukten sind Celluloseethermoleküle flexibler und verfügen über eine gewisse Pufferkapazität für Scherkräfte. Daher im Vergleich zu reinem ZementGips auf Basis, die Pseudoplastizität von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis ist schwächer, und je höher die Viskosität oder der Gehalt an Celluloseether ist, desto offensichtlicher ist die Pufferwirkung der Celluloseethermoleküle auf die Scherkraft. Die Plastizität wird schwach.

2.3 Der Einfluss der Temperatur

Aus der Wirkung von Temperaturänderungen (20°C, 27°C und 35°C) zur Viskosität von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf BasisEs ist ersichtlich, dass bei einem Celluloseethergehalt von 0,6 % mit steigender Temperatur der reine Zement entstehtGips auf Basis und M1 Die Viskosität des modifizierten ZementsGips auf Basis erhöht, und die Viskosität anderer mit Celluloseether modifizierter ZementeGips auf Basis nahm ab, aber die Abnahme war nicht groß, und die Viskosität des H1-modifizierten ZementsGips auf Basis am stärksten zurückgegangen. Soweit der E2-modifizierte ZementGips auf Basis Wenn der Polyascheanteil 0,6 % beträgt, ist dies die Viskosität des ZementsGips auf Basis nimmt mit steigender Temperatur ab, und wenn der Polyascheanteil 0,3 % beträgt, nimmt die Viskosität des Zements abGips auf Basis nimmt mit steigender Temperatur zu.

Im Allgemeinen nimmt die Viskosität der Flüssigkeit aufgrund der Abnahme der intermolekularen Wechselwirkungskraft mit steigender Temperatur ab, was bei Celluloseetherlösungen der Fall ist. Wenn jedoch die Temperatur steigt und die Kontaktzeit zwischen Zement und Wasser zunimmt, wird die Geschwindigkeit der Zementhydratation erheblich beschleunigt und der Hydratationsgrad und damit die Viskosität von reinem Zement steigenGips auf Basis wird stattdessen zunehmen.

Aus mit Zelluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis, Celluloseether wird an der Oberfläche von Zementhydratationsprodukten adsorbiert und hemmt dadurch die Zementhydratation, aber verschiedene Arten und Mengen von Celluloseethern haben unterschiedliche Fähigkeiten, die Zementhydratation zu hemmen, MC (wie M1) hat eine schwache Fähigkeit, die Zementhydratation zu hemmen, und mit steigender Temperatur nimmt die Hydratationsrate des Zements zuGips auf Basis ist noch schneller, so dass mit steigender Temperatur die Viskosität im Allgemeinen zunimmt; HEC, HPMC und HEMC können die Zementhydratation erheblich hemmen, da die Hydratationsrate des Zements mit steigender Temperatur zunimmtGips auf Basis ist langsamer, so dass mit steigender Temperatur die Viskosität von HEC-, HPMC- und HEMC-modifiziertem Zement steigtGips auf Basis (0,6 % Polyascheanteil) ist im Allgemeinen verringert, und da die Fähigkeit von HEC, die Zementhydratation zu verzögern, größer ist als die von HPMC und HEMC, ändert sich die Veränderung von Celluloseether bei Temperaturänderungen (20).°C, 27°C und 35°C) Die Viskosität von H1-modifiziertem ZementGips auf Basis nahm mit zunehmender Temperatur am stärksten ab. Wenn die Temperatur jedoch höher ist, kommt es immer noch zu einer Hydratation des Zements, sodass der Grad der Verringerung des mit Celluloseether modifizierten Zements sinktGips auf Basis mit der Temperaturerhöhung ist nicht offensichtlich. Soweit der E2-modifizierte ZementGips auf Basis ist besorgt, dass bei hoher Dosierung (der Ascheanteil beträgt 0,6 %) der Effekt der Hemmung der Zementhydratation offensichtlich ist und die Viskosität mit steigender Temperatur abnimmt; Wenn die Dosierung niedrig ist (der Ascheanteil beträgt 0,3 %), ist die Wirkung der Hemmung der Zementhydratation nicht offensichtlich und die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur zu.

3. Fazit

(1) Mit der kontinuierlichen Erhöhung des Celluloseethergehalts erhöhen sich die Viskosität und die Viskositätsrate des ZementsGips auf Basis weiter zunehmen. Die molekulare Netzwerkstruktur von Celluloseether und die Netzwerkstruktur von Zementhydratationsprodukten sind miteinander verflochten, und die anfängliche Hydratation von Zement erhöht indirekt die Konzentration von Celluloseether, so dass die Viskosität von Celluloseetherlösung und Zement steigtGips auf Basis hat einen „Verbundüberlagerungseffekt“, d. h. Celluloseether Die Viskosität des modifizierten ZementsGips auf Basis ist viel größer als die Summe ihrer jeweiligen Viskositäten. Im Vergleich zu HPMC- und HEMC-modifizierten Zementschlämmen weisen HEC-modifizierte Zementschlämme aufgrund der langsameren Hydratationsentwicklung niedrigere Viskositätstestwerte auf.

(2) Beide mit Celluloseether modifizierten ZementeGips auf Basis und reiner ZementGips auf Basis die Eigenschaft der Scherverdünnung oder Pseudoplastizität haben; die Pseudoplastizität von mit Celluloseether modifiziertem ZementGips auf Basis ist geringer als der von reinem ZementGips auf Basis; Je niedriger die Rotationsgeschwindigkeit oder die Zellulose, desto niedriger ist die Viskosität des ethermodifizierten ZementsGips auf Basisoder je niedriger der Gehalt an Celluloseether, desto offensichtlicher ist die Pseudoplastizität von Celluloseether-modifiziertem ZementGips auf Basis.

(3) Mit steigender Temperatur nehmen Geschwindigkeit und Grad der Zementhydratation zu, so dass die Viskosität von reinem Zement ansteigtGips auf Basis nimmt allmählich zu. Da verschiedene Arten und Mengen von Celluloseethern unterschiedliche Fähigkeiten zur Hemmung der Zementhydratation haben, variiert die Viskosität des modifizierten Zementleims mit der Temperatur.