Llama de cemento modificado con éter de celulosa

El efecto de la diferente estructura molecular del éter de celulosa no iónica en la estructura de poros de la suspensión de cemento se estudió mediante prueba de densidad de rendimiento y observación de la estructura de poros macroscópica y microscópica. Los resultados muestran que el éter de celulosa no iónica puede aumentar la porosidad de la suspensión de cemento. Cuando la viscosidad de la suspensión modificada de éter de celulosa no iónica es similar, la porosidad deéter de hidroxietilcelulosa(HEC) La suspensión modificada es más pequeña que la de la hidroxipropil metilcelulosa éter (HPMC) y la suspensión modificada de éter de metilcelulosa (MC). Cuanto menor sea la viscosidad/peso molecular relativo del éter de celulosa HPMC con un contenido de grupo similar, menor es la porosidad de su suspensión de cemento modificado. El éter de celulosa no iónica puede reducir la tensión superficial de la fase líquida y hacer que la lechada de cemento sea fácil de formar burbujas. Las moléculas de éter de celulosa no iónica se adsorben direccionalmente en la interfaz de gas líquido de las burbujas, lo que también aumenta la viscosidad de la fase de la suspensión de cemento y mejora la capacidad de la suspensión de cemento para estabilizar las burbujas.

Palabras clave:éter de celulosa no iónica; Lechada de cemento; Estructura de poros; Estructura molecular; Tensión superficial; viscosidad

El éter de celulosa no iónica (en adelante, el éter de celulosa) tiene un excelente engrosamiento y retención de agua, y se usa ampliamente en mortero seco mixto, concreto de autocompactación y otros materiales nuevos a base de cemento. Los éteres de celulosa utilizados en materiales a base de cemento generalmente incluyen metilelulosa éter (MC), hidroxipropil metilcelulosa éter (HPMC), éter de hidroxietil metilcelulosa (HEMC) y éter de hidroxietilelulosa (HEC), entre las cuales HPMC y HEMC son las aplicaciones más comunes las aplicaciones más comunes. .

El éter de celulosa puede afectar significativamente la estructura de poros de la suspensión de cemento. Pourchez et al., A través de la prueba de densidad aparente, prueba de tamaño de poro (método de inyección de mercurio) y análisis de imagen SEM, concluyeron que el éter de celulosa puede aumentar el número de poros con un diámetro de aproximadamente 500 nm y poros con un diámetro de aproximadamente 50-250 μm en Cemento Slurry. Además, para la suspensión de cemento endurecido, la distribución del tamaño de poro de la suspensión de cemento modificada HEC de bajo peso molecular es similar a la de la suspensión de cemento puro. El volumen total de poros de la suspensión de cemento modificada HEC de alto peso molecular es más alto que el de la suspensión de cemento puro, pero más bajo que el de la suspensión de cemento modificada HPMC con aproximadamente la misma consistencia. A través de la observación SEM, Zhang et al. descubrió que HEMC podría aumentar significativamente el número de poros con un diámetro de aproximadamente 0.1 mm en mortero de cemento. También encontraron a través de la prueba de inyección de mercurio que HEMC podría aumentar significativamente el volumen total de poros y el diámetro promedio de poro de la suspensión de cemento, lo que resulta en un aumento significativo en el número de poros grandes con un diámetro de 50 nm ~ 1 μm y poros grandes con un diámetro de más que 1 μm. Sin embargo, el número de poros con diámetro inferior a 50 nm se redujo significativamente. Saric-Coric et al. Creía que el éter de celulosa haría que el cemento sea más poroso y conduciría al aumento de macroporos. Jenni et al. probó la densidad de rendimiento y determinó que la fracción de volumen de poro del mortero de cemento modificado con HEMC era de aproximadamente el 20%, mientras que el mortero de cemento puro contenía solo una pequeña cantidad de aire. Silva et al. descubrió que, además de los dos picos a 3.9 nm y 40 ~ 75 nm como una suspensión de cemento puro, también había dos picos a 100 ~ 500 nm y más de 100 μm a través de la prueba de inyección de mercurio. Ma Baoguo et al. descubrió que el éter de celulosa aumentó el número de poros finos con diámetros inferiores a 1 μm y poros grandes con diámetros superiores a 2 μm en mortero de cemento a través de la prueba de inyección de mercurio. En cuanto a la razón por la que el éter de celulosa aumenta la porosidad de la suspensión de cemento, generalmente se cree que el éter de celulosa tiene actividad superficial, enriquecerá en la interfaz de aire y agua, formando una película, para estabilizar las burbujas en la suspensión de cemento.

A través del análisis de la literatura anterior, se puede ver que el efecto del éter de celulosa en la estructura de poros de los materiales a base de cemento ha recibido gran atención. Sin embargo, hay muchos tipos de éter de celulosa, el mismo tipo de éter de celulosa, su peso molecular relativo, contenido de grupo y otros parámetros de estructura molecular también son muy diferentes, y los investigadores nacionales y extranjeros en la selección de éter de celulosa solo se limitan a su aplicación respectiva. campo, falta de representación, la conclusión es inevitable "sobregeneralización", de modo que la explicación del mecanismo de éter de celulosa no es lo suficientemente profunda. En este artículo, el efecto del éter de celulosa con diferente estructura molecular en la estructura de poros de la suspensión de cemento se estudió mediante prueba de densidad aparente y observación de la estructura de poros macroscópica y microscópica.

1. Prueba

1.1 Materias primas

El cemento era un cemento Portland ordinario de P · O 42.5 fabricado por Huaxin Cement Co., Ltd., En el que la composición química se midió por el espectrómetro de fluorescencia de rayos X de forma de dispersión de longitud de onda de Axios AD (Pana-Lytical, Natherlands),,,,,,), y la composición de fase se estimó mediante el método Bogue.

Celulosa Ether seleccionó cuatro tipos de éter de celulosa comercial, respectivamente metilicelulosa éter (MC), hidroxipropil metilcelulosa éter (HPMC1, HPMC2) y hidroxietilelulosa Ether (HEC), estructura molecular HPMC1 y HPMC2 similar, pero la viscosidad es mucho menos que HPMC2 HPMC2. , Es decir, la masa molecular relativa de HPMC1 es mucho más pequeña que la de HPMC2. Debido a las propiedades similares de la hidroxietil metilcelulosa éter (HEMC) y HPMC, los HEMC no se seleccionaron en este estudio. Para evitar la influencia del contenido de humedad en los resultados de las pruebas, todos los éteres de celulosa se hornearon a 98 ℃ durante 2 h antes de su uso.

La viscosidad del éter de celulosa fue probada por el viscosímetro rotativo NDJ-1B (Shanghai Changji Company). La concentración de la solución de prueba (relación de masa de éter de celulosa a agua) fue del 2.0%, la temperatura fue de 20 ℃ y la tasa de rotación fue de 12R/min. La tensión superficial del éter de celulosa se probó mediante el método de anillo. El instrumento de prueba fue el tensiómetro automático JK99A (Shanghai Zhongchen Company). La concentración de la solución de prueba fue de 0.01% y la temperatura fue de 20 ℃. El fabricante proporciona el contenido del grupo de éter de celulosa.

Según la viscosidad, la tensión superficial y el contenido de grupo de la éter de celulosa, cuando la concentración de la solución es del 2.0%, la relación de viscosidad de la solución HEC y HPMC2 es 1: 1.6, y la relación viscosidad de la solución HEC y MC es 1: 0.4, pero En esta prueba, la relación de cemento de agua es de 0.35, la relación de cemento máxima es del 0.6%, la relación masa de éter de celulosa al agua es de aproximadamente 1.7%, menos del 2.0%y el efecto sinérgico de la suspensión de cemento sobre la viscosidad, por lo que el La diferencia de viscosidad de la suspensión de cemento modificada HEC, HPMC2 o MC es pequeña.

Según la viscosidad, la tensión superficial y el contenido de grupo del éter de celulosa, la tensión superficial de cada éter de celulosa es diferente. El éter de celulosa tiene grupos hidrofílicos (grupos hidroxilo y éter) y grupos hidrofóbicos (anillo de carbono de metilo y glucosa), es un tensioactivo. El éter de celulosa es diferente, el tipo y el contenido de los grupos hidrofílicos e hidrofóbicos son diferentes, lo que resulta en una tensión superficial diferente.

1.2 Métodos de prueba

Se prepararon seis tipos de suspensión de cemento, incluida la suspensión de cemento puro, la suspensión de cemento modificada con éter de celulosa (MC, HPMCL, HPMC2 y HEC) con una relación de cemento modificada con 0.60% y una suspensión de cemento modificada HPMC2 con una relación de cemento de 0.05%. Ref, MC-0.60, HPMCL-0.60, HPMC2-0.60. HEC 1-0.60 y HPMC2-0.05 indican que la relación de cemento de agua es de 0.35.

Cemento Laja primero de acuerdo con GB/T 17671 1999 "Método de prueba de resistencia al mortero de cemento (método ISO)" Huido en un bloque de prueba de prismas de 40 mm × 40 mm × 160 mm, bajo la condición de 20 ℃ curado sellado 28D. Después de sopesar y calcular su densidad aparente, se abrió con un martillo pequeño, y la condición del agujero macro de la sección central del bloque de prueba se observó y fotografió con una cámara digital. Al mismo tiempo, se tomaron pequeñas piezas de 2.5 ~ 5.0 mm para la observación mediante microscopio óptico (microscopio de video tridimensional HIROX) y microscopio electrónico de barrido (JSM-5610LV).

2. Resultados de la prueba

2.1 Densidad aparente

De acuerdo con la densidad aparente de la suspensión de cemento modificada por diferentes éteres de celulosa, (1) la densidad aparente de la suspensión de cemento puro es la más alta, que es 2044 kg/m³; La densidad aparente de los cuatro tipos de lechada de éter de celulosa modificada con la relación de cemento de 0.60% fue del 74% ~ 88% de la de la lechada de cemento puro, lo que indica que el éter de celulosa causó el aumento en la porosidad de la suspensión de cemento. (2) Cuando la relación de cemento al cemento es del 0,60%, el efecto de los diferentes éteres de celulosa en la porosidad de la suspensión de cemento es muy diferente. La viscosidad de la suspensión de cemento modificada HEC, HPMC2 y MC es similar, pero la densidad aparente de la suspensión de cemento modificada HEC es la más alta, lo que indica que la porosidad de la lechada de cemento modificada HEC es menor que la de la soda de cemento modificada HPMC2 y MC con viscosidad similar . HPMC1 y HPMC2 tienen un contenido de grupo similar, pero la viscosidad de HPMCL es mucho menor que la de HPMC2, y la densidad aparente de la suspensión de cemento modificado de HPMCl es significativamente mayor que la de la suspensión de cemento modificada HPMC2, lo que indica que cuando el contenido de grupo es similar , cuanto menor sea la viscosidad del éter de celulosa, menor será la porosidad de la suspensión de cemento modificado. (3) Cuando la relación de cemento a cemento es muy pequeña (0.05%), la densidad aparente de la suspensión de cemento modificada por HPMC2 está básicamente cerca de la de la suspensión de cemento puro, lo que indica que el efecto de la éter de celulosa en la porosidad del cemento La lechada es muy pequeña.

2.2 poro macroscópico

De acuerdo con la sección, las fotos de la lechada de cemento modificada con celulosa tomada por la cámara digital, la suspensión de cemento puro es muy denso, casi no hay poros visibles; Los cuatro tipos de suspensión modificada de éter de celulosa con una relación de cemento al 0,60% tienen poros más macroscópicos, lo que indica que el éter de celulosa conduce al aumento de la porosidad de la suspensión de cemento. Similar a los resultados de la prueba de densidad aparente, el efecto de los diferentes tipos de éter de celulosa y el contenido en la porosidad de la suspensión de cemento es bastante diferente. La viscosidad de la suspensión modificada HEC, HPMC2 y MC es similar, pero la porosidad de la suspensión modificada HEC es menor que la de la suspensión modificada HPMC2 y MC. Aunque HPMC1 y HPMC2 tienen un contenido de grupo similar, la suspensión modificada de HPMC1 con menor viscosidad tiene una menor porosidad. Cuando la relación cemento a cemento de la suspensión modificada HPMC2 es muy pequeña (0.05%), el número de poros macroscópicos aumenta ligeramente que el de la suspensión de cemento puro, pero se reduce en gran medida que el de la suspensión modificada de HPMC2 con 0.60% de cemento a cemento a 0.60% -La relación de demonio.

2.3 poro microscópico

4. Conclusión

(1) El éter de celulosa puede aumentar la porosidad de la suspensión de cemento.

(2) El efecto del éter de celulosa sobre la porosidad de la suspensión de cemento con diferentes parámetros de la estructura molecular es diferente: cuando la viscosidad de la suspensión de cemento modificada con éter de celulosa es similar, la porosidad de la lechada de cemento modificado con HEC es menor que la de HPMC y MC modificada lechada de cemento; Cuanto menor sea la viscosidad/peso molecular relativo del éter de celulosa HPMC con un contenido de grupo similar, menor es la porosidad de su suspensión de cemento modificado.

(3) Después de agregar el éter de celulosa en la suspensión de cemento, la tensión superficial de la fase líquida se reduce, de modo que la suspensión de cemento es fácil de formar burbujas I de la adsorción direccional de las moléculas de éter de celulosa en la interfaz de gas de gas de burbujas, mejorar la resistencia y la dureza de La adsorción de la película de líquido de burbujas en la interfaz de gas-líquido de burbujas mejora la resistencia de la película de líquido de burbujas y fortalece la capacidad del lodo duro para estabilizar la burbuja.