Cambio de viscosidad del éter de celulosa en yeso a base de cemento

El espesamiento es un efecto de modificación importante del éter de celulosa en materiales a base de cemento. Los efectos del contenido de éter de celulosa, la velocidad de rotación del viscosímetro y la temperatura sobre el cambio de viscosidad del cemento modificado con éter de celulosa.yeso a base de fueron estudiados. Los resultados muestran que la viscosidad del cemento.yeso a base de aumenta continuamente con el aumento del contenido de éter de celulosa y la viscosidad de la solución de éter de celulosa y el cemento.yeso a base de tiene un “efecto de superposición compuesta”; La pseudoplasticidad del cemento modificado con éter de celulosa.yeso a base de es menor que el del cemento puroyeso a base dey la viscosidad Cuanto menor sea la velocidad de rotación del instrumento, o menor sea la viscosidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de, o cuanto menor sea el contenido de éter de celulosa, más obvia será la pseudoplasticidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de; Con el efecto combinado de la hidratación, la viscosidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de aumentará o disminuirá. Los diferentes tipos de éter de celulosa tienen diferentes cambios en la viscosidad del cemento modificado.yeso a base de.

Palabras clave: éter de celulosa; cementoyeso a base de; viscosidad

0、Prefacio

Los éteres de celulosa se utilizan a menudo como agentes de retención de agua y espesantes para materiales a base de cemento. Según los diferentes sustituyentes, los éteres de celulosa utilizados en materiales a base de cemento generalmente incluyen metilcelulosa (MC), hidroxietilcelulosa (HEC), éter de hidroxietilmetilcelulosa (Hidroxietilmetilcelulosa, HEMC) e hidroxipropilmetilcelulosa (Hidroxipropilmetilcelulosa, HPMC), entre los cuales HPMC y HEMC son los más utilizados.

El espesamiento es un efecto de modificación importante del éter de celulosa en materiales a base de cemento. El éter de celulosa puede dotar al mortero húmedo de una excelente viscosidad, aumentar significativamente la capacidad de unión entre el mortero húmedo y la capa base y mejorar el rendimiento anti-hundimiento del mortero. También puede aumentar la homogeneidad y la capacidad antidispersión de materiales a base de cemento recién mezclados y prevenir la delaminación, segregación y exudación del mortero y el hormigón.

El efecto espesante del éter de celulosa sobre materiales a base de cemento puede evaluarse cuantitativamente mediante el modelo reológico de materiales a base de cemento. Los materiales a base de cemento generalmente se consideran fluidos de Bingham, es decir, cuando el esfuerzo cortante aplicado r es menor que el límite elástico r0, el material permanece en su forma original y no fluye; cuando el esfuerzo cortante r excede el límite elástico r0, el objeto sufre deformación por flujo y el esfuerzo cortante El esfuerzo r tiene una relación lineal con la tasa de deformación y, es decir, r = r0 + f·y, donde f es la viscosidad plástica. Los éteres de celulosa generalmente aumentan el límite elástico y la viscosidad plástica de los materiales a base de cemento; sin embargo, dosis más bajas conducen a un límite elástico y una viscosidad plástica más bajos, principalmente debido al efecto de arrastre de aire de los éteres de celulosa. La investigación de Patural muestra que el peso molecular del éter de celulosa aumenta, el límite elástico del cementoyeso a base de disminuye y la consistencia aumenta.

La viscosidad del cemento.yeso a base de Es un índice importante para evaluar el efecto espesante del éter de celulosa en materiales a base de cemento. Algunas publicaciones han explorado la ley de cambio de viscosidad de la solución de éter de celulosa, pero todavía faltan investigaciones relevantes sobre el efecto del éter de celulosa en el cambio de viscosidad del cemento.yeso a base de. Al mismo tiempo, según los distintos tipos de sustituyentes, existen muchos tipos de éteres de celulosa. El impacto de diferentes tipos y viscosidades de éteres de celulosa en el cambio de cemento.yeso a base de La viscosidad también es un tema muy preocupante en el uso de éteres de celulosa. Este trabajo utiliza un viscosímetro rotacional para estudiar los cambios de viscosidad de lechadas de cemento modificadas con éter de celulosa de diferentes tipos y viscosidades bajo diferentes proporciones de policeniza, velocidades de rotación y temperaturas.

1. Experimentar

1.1 Materias primas

(1) Éter de celulosa. Se seleccionaron seis tipos de éteres de celulosa comúnmente utilizados en mi país, incluidos 1 tipo de MC, 1 tipo de HEC, 2 tipos de HPMC y 2 tipos de HEMC, entre los cuales las viscosidades de 2 tipos de HPMC y 2 tipos de HEMC eran obviamente diferente. La viscosidad del éter de celulosa se probó con un viscosímetro rotacional NDJ-1B (Shanghai Changji Company), la concentración de la solución de prueba fue 1,0 % o 2,0 %, la temperatura fue 20°C, y la velocidad de rotación fue de 12 r/min.

(2) Cemento. El cemento Portland ordinario producido por Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. tiene una especificación de P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Método de medición de la viscosidad de la solución de éter de celulosa

Tome una muestra de éter de celulosa de la calidad especificada y agréguela a un vaso de precipitados de 250 ml, luego agregue 250 g de agua caliente a aproximadamente 90ºC.°DO; revuelva completamente con una varilla de vidrio para que el éter de celulosa forme un sistema de dispersión uniforme en el agua caliente y, al mismo tiempo, deje enfriar el vaso en el aire. Cuando la solución comience a generar viscosidad y no vuelva a precipitar, deje de agitar inmediatamente; cuando la solución se enfríe al aire hasta que el color sea uniforme, coloque el vaso en un baño de agua a temperatura constante y mantenga la temperatura a la temperatura especificada. El error es± 0.1°DO; después de 2 h (calculado a partir del tiempo de contacto del éter de celulosa con agua caliente), medir la temperatura del centro de la solución con un termómetro. Producción) rotor insertado en la solución a la profundidad especificada, después de reposar durante 5 minutos, mida su viscosidad.

1.3 Medición de la viscosidad del cemento modificado con éter de celulosa.yeso a base de

Antes del experimento, mantenga todas las materias primas a la temperatura especificada, pese la masa especificada de éter de celulosa y cemento, mézclelas bien y agregue agua del grifo a la temperatura especificada en un vaso de precipitados de vidrio de 250 ml con una relación agua-cemento de 0,65; luego agregue el polvo seco al vaso de precipitados y espere 3 minutos. Revuelva bien con una varilla de vidrio 300 veces, inserte el rotor de un viscosímetro rotacional (tipo NDJ-1B, producido por Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) en el solución a una profundidad especificada y mida su viscosidad después de reposar durante 2 minutos. Para evitar la influencia del calor de hidratación del cemento en la prueba de viscosidad del cemento.yeso a base de En la medida de lo posible, la viscosidad del cemento modificado con éter de celulosa.yeso a base de Se debe probar cuando el cemento esté en contacto con agua durante 5 minutos.

2. Resultados y análisis

2.1 Efecto del contenido de éter de celulosa

La cantidad de éter de celulosa se refiere aquí a la relación másica de éter de celulosa a cemento, es decir, la relación de poliash. De la influencia de P2, E2 y H1 tres tipos de éteres de celulosa en el cambio de viscosidad del cemento.yeso a base de a diferentes dosis (0,1%, 0,3%, 0,6% y 0,9%), se puede observar que luego de agregar éter de celulosa, la viscosidad del cementoyeso a base de La viscosidad aumenta; A medida que aumenta la cantidad de éter de celulosa, la viscosidad del cementoyeso a base de aumenta continuamente y el rango de aumento de la viscosidad del cementoyeso a base de también se hace más grande.

Cuando la relación agua-cemento es 0,65 y el contenido de éter de celulosa es 0,6%, considerando el agua consumida por la hidratación inicial del cemento, la concentración de éter de celulosa con respecto al agua es aproximadamente 1%. Cuando la concentración es del 1%, las soluciones acuosas P2, E2 y H1 Las viscosidades son 4990 mPa·S, 5070mPa·S y 5250 mPa·respectivamente; cuando la relación agua-cemento es 0,65, la viscosidad del cemento puroyeso a base de es 836mpa·S. Sin embargo, las viscosidades de las lechadas de cemento modificadas con tres éteres de celulosa P2, E2 y H1 son 13800 mPa.·S, 12900mPa·S y 12700mPa·respectivamente. Obviamente, la viscosidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de no es la viscosidad de la solución de éter de celulosa y la simple adición de la viscosidad del cemento puroyeso a base de es significativamente mayor que la suma de las dos viscosidades, es decir, la viscosidad de la solución de éter de celulosa y la viscosidad del cemento.yeso a base de tener un “efecto de superposición compuesta”. La viscosidad de la solución de éter de celulosa proviene de la fuerte hidrofilia de los grupos hidroxilo y los enlaces éter en las moléculas de éter de celulosa y de la estructura de red tridimensional formada por las moléculas de éter de celulosa en la solución; la viscosidad del cemento puroyeso a base de Proviene de la red formada entre la estructura de los productos de hidratación del cemento. Dado que los productos de hidratación del polímero y del cemento a menudo forman una estructura de red interpenetrante, en el cemento modificado con éter de celulosayeso a base de, la estructura de red tridimensional del éter de celulosa y la estructura de red de los productos de hidratación del cemento están entrelazadas, y las moléculas de éter de celulosa. La adsorción con los productos de hidratación del cemento produce un "efecto de superposición compuesta", que aumenta significativamente la viscosidad general del cemento.yeso a base de; Dado que una molécula de éter de celulosa puede entrelazarse con múltiples moléculas de éter de celulosa y productos de hidratación del cemento, por lo tanto, con el aumento del contenido de éter de celulosa, la densidad de la estructura de la red aumenta más que el aumento de las moléculas de éter de celulosa y la viscosidad del cemento.yeso a base de aumenta continuamente; Además, la rápida hidratación del cemento necesita hacer reaccionar parte del agua. , lo que equivale a aumentar la concentración de éter de celulosa, lo que también es la razón del aumento significativo de la viscosidad del cemento.yeso a base de.

Dado que el éter de celulosa y el cementoyeso a base de tener un "efecto de superposición compuesta" en la viscosidad, bajo el mismo contenido de éter de celulosa y condiciones de relación agua-cemento, la viscosidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de con una diferencia obvia cuando la concentración es del 2%. La diferencia de viscosidad no es grande, por ejemplo, las viscosidades de P2 y E2 son 48000 mPa.·sy 36700mPa·s respectivamente en la solución acuosa con una concentración del 2%. S, la diferencia no es obvia; las viscosidades de E1 y E2 en solución acuosa al 2% son 12300 mPa·S y 36700mPa·s respectivamente, la diferencia es muy grande, pero las viscosidades de su pasta de cemento modificada son 9800 mPa·S y 12900mPa respectivamente·S, la diferencia se ha reducido considerablemente, por lo que al elegir el éter de celulosa en ingeniería, no es necesario buscar una viscosidad excesivamente alta del éter de celulosa. Además, en aplicaciones prácticas de ingeniería, la concentración de éter de celulosa con respecto al agua suele ser relativamente baja. Por ejemplo, en el mortero de enlucido ordinario, la relación agua-cemento suele ser de aproximadamente 0,65 y el contenido de éter de celulosa es del 0,2% al 0,6%. La concentración de agua está entre 0,3% y 1%.

También se puede ver en los resultados de las pruebas que los diferentes tipos de éteres de celulosa tienen diferentes efectos sobre la viscosidad del cemento.yeso a base de. Cuando la concentración es del 1%, las viscosidades de los tres tipos de soluciones acuosas de éter de celulosa P2, E2 y H1 son 4990 mPa.·s, 5070mPa·S y 5250 mPa·S respectivamente, la viscosidad de la solución H1 es la más alta, pero la viscosidad de los tres tipos de éter de celulosa P2, E2 y H1. Las viscosidades de las lechadas de cemento modificadas con éter fueron de 13800 mPa.·S, 12900mPa·S y 12700mPa·S respectivamente, y la viscosidad de las lechadas de cemento modificadas con H1 fue la más baja. Esto se debe a que los éteres de celulosa suelen tener el efecto de retrasar la hidratación del cemento. Entre los tres tipos de éteres de celulosa, HEC, HPMC y HEMC, el HEC tiene la mayor capacidad para retrasar la hidratación del cemento. Por lo tanto, en el cemento modificado H1yeso a base de, debido a la hidratación del cemento más lenta, la estructura de red de los productos de hidratación del cemento se desarrolla más lentamente y la viscosidad es la más baja.

2.2 Efecto de la tasa de rotación

De la influencia de la velocidad de rotación del viscosímetro sobre la viscosidad del cemento puro.yeso a base de y cemento modificado con éter de celulosayeso a base de, se puede observar que a medida que aumenta la velocidad de rotación, la viscosidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de y cemento puroyeso a base de disminuye en diversos grados , es decir, todos tienen la propiedad de adelgazarse y pertenecen al fluido pseudoplástico. Cuanto menor sea la velocidad de rotación, mayor será la disminución de la viscosidad de todo el cemento.yeso a base de con la velocidad de rotación, es decir, más obvia es la pseudoplasticidad del cementoyeso a base de. Con el aumento de la velocidad de rotación, la curva de viscosidad del cemento disminuye.yeso a base de gradualmente se vuelve más plano y la pseudoplasticidad se debilita. Comparado con el cemento puroyeso a base de, la pseudoplasticidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de es más débil, es decir, la incorporación de éter de celulosa reduce la pseudoplasticidad del cementoyeso a base de.

De la influencia de la velocidad de rotación sobre la viscosidad del cemento.yeso a base de bajo diferentes tipos y viscosidades de éter de celulosa, se puede saber que el cementoyeso a base de modificado con diferentes éteres de celulosa tiene diferente resistencia pseudoplástica, y cuanto menor es la viscosidad del éter de celulosa, mayor es la viscosidad del cemento modificadoyeso a base de. Cuanto más evidente sea la pseudoplasticidad del cementoyeso a base de es; la pseudoplasticidad del cemento modificadoyeso a base de no tiene diferencias obvias con diferentes tipos de éteres de celulosa con viscosidades similares. De P2, E2 y H1 tres tipos de cemento modificado con éter de celulosayeso a base de en diferentes dosis (0,1%, 0,3%, 0,6% y 0,9%), se puede conocer la influencia de la velocidad de rotación en la viscosidad, P2, E2 y H1 tres tipos de fibra Las lechadas de cemento modificadas con éter simple tienen los mismos resultados de prueba : cuando la cantidad de éter de celulosa es diferente, su pseudoplasticidad es diferente. Cuanto menor sea la cantidad de éter de celulosa, mayor será la pseudoplasticidad del cemento modificado.yeso a base de.

Después de que el cemento entra en contacto con el agua, las partículas de cemento en la superficie se hidratan rápidamente y los productos de hidratación (especialmente el gel CSH) forman una estructura de aglomeración. Cuando hay una fuerza cortante direccional en la solución, la estructura de aglomeración se abrirá, de modo que a lo largo de la dirección de la fuerza cortante se reduce la resistencia al flujo direccional, exhibiendo así la propiedad de adelgazamiento por corte. El éter de celulosa es un tipo de macromolécula con estructura asimétrica. Cuando la solución está quieta, las moléculas de éter de celulosa pueden tener varias orientaciones. Cuando hay una fuerza de corte direccional en la solución, la larga cadena de la molécula girará y avanzará. La dirección de la fuerza cortante se reduce, lo que resulta en una disminución de la resistencia al flujo y también exhibe la propiedad de adelgazamiento por corte. En comparación con los productos de hidratación del cemento, las moléculas de éter de celulosa son más flexibles y tienen una cierta capacidad amortiguadora de la fuerza de corte. Por lo tanto, en comparación con el cemento puro.yeso a base de, la pseudoplasticidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de es más débil y, a medida que aumenta la viscosidad o el contenido del éter de celulosa, el efecto amortiguador de las moléculas de éter de celulosa sobre la fuerza de corte es más obvio. La plasticidad se debilita.

2.3 La influencia de la temperatura

Por el efecto de los cambios de temperatura (20°C, 27°C y 35°C) sobre la viscosidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de, se puede observar que cuando el contenido de éter de celulosa es del 0,6%, a medida que aumenta la temperatura, el cemento puroyeso a base de y M1 La viscosidad del cemento modificado.yeso a base de aumentado, y la viscosidad de otros cementos modificados con éter de celulosayeso a base de disminuyó, pero la disminución no fue grande, y la viscosidad del cemento modificado H1yeso a base de disminuyó más. En cuanto al cemento modificado E2yeso a base de En lo que respecta a, cuando la proporción de poliash es del 0,6%, la viscosidad del cementoyeso a base de disminuye con el aumento de la temperatura, y cuando la proporción de poliash es del 0,3%, la viscosidad del cementoyeso a base de aumenta con el aumento de la temperatura.

En términos generales, debido a la disminución de la fuerza de interacción intermolecular, la viscosidad del fluido disminuirá con el aumento de la temperatura, como es el caso de la solución de éter de celulosa. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura y aumenta el tiempo de contacto entre el cemento y el agua, la velocidad de hidratación del cemento se acelerará significativamente y el grado de hidratación aumentará, por lo que la viscosidad del cemento puroyeso a base de aumentará en su lugar.

En cemento modificado con éter de celulosa.yeso a base de, el éter de celulosa se adsorberá en la superficie de los productos de hidratación del cemento, inhibiendo así la hidratación del cemento, pero diferentes tipos y cantidades de éteres de celulosa tienen diferentes capacidades para inhibir la hidratación del cemento, MC (como M1) tiene una capacidad débil para inhibir la hidratación del cemento, y a medida que aumenta la temperatura, la tasa de hidratación del cementoyeso a base de es aún más rápido, de modo que a medida que aumenta la temperatura, la viscosidad generalmente aumenta; HEC, HPMC y HEMC pueden inhibir significativamente la hidratación del cemento; a medida que aumenta la temperatura, la tasa de hidratación del cementoyeso a base de es más lento, por lo que a medida que aumenta la temperatura, el cemento modificado HEC, HPMC y HEMC La viscosidad delyeso a base de (proporción de poliash del 0,6%) generalmente se reduce, y debido a que la capacidad de HEC para retrasar la hidratación del cemento es mayor que la de HPMC y HEMC, el cambio de éter de celulosa en los cambios de temperatura (20°C, 27°C y 35°C) La viscosidad del cemento modificado H1.yeso a base de disminuyó más con el aumento de la temperatura. Sin embargo, la hidratación del cemento todavía existe cuando la temperatura es más alta, por lo que el grado de reducción del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de con el aumento de temperatura no es evidente. En cuanto al cemento modificado E2yeso a base de En cuanto a, cuando la dosis es alta (la proporción de cenizas es 0,6%), el efecto de inhibir la hidratación del cemento es obvio y la viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura; cuando la dosis es baja (la proporción de cenizas es 0,3%), el efecto de inhibir la hidratación del cemento no es obvio y la viscosidad aumenta con el aumento de la temperatura.

3. Conclusión

(1) Con el aumento continuo del contenido de éter de celulosa, la viscosidad y la tasa de aumento de la viscosidad del cemento.yeso a base de seguir aumentando. La estructura de red molecular del éter de celulosa y la estructura de red de los productos de hidratación del cemento están entrelazadas, y la hidratación inicial del cemento aumenta indirectamente la concentración de éter de celulosa, de modo que la viscosidad de la solución de éter de celulosa y el cementoyeso a base de tiene un “efecto de superposición compuesta”, es decir, éter de celulosa La viscosidad del cemento modificadoyeso a base de es mucho mayor que la suma de sus respectivas viscosidades. En comparación con las lechadas de cemento modificado con HPMC y HEMC, las lechadas de cemento modificado con HEC tienen valores de prueba de viscosidad más bajos debido a un desarrollo de hidratación más lento.

(2) Cemento modificado con éter de celulosayeso a base de y cemento puroyeso a base de tener la propiedad de adelgazamiento por cizallamiento o pseudoplasticidad; La pseudoplasticidad del cemento modificado con éter de celulosa.yeso a base de es menor que el del cemento puroyeso a base de; cuanto menor sea la velocidad de rotación, o la celulosa Cuanto menor sea la viscosidad del cemento modificado con éteryeso a base de, o cuanto menor sea el contenido de éter de celulosa, más obvia será la pseudoplasticidad del cemento modificado con éter de celulosayeso a base de.

(3) A medida que la temperatura continúa aumentando, la velocidad y el grado de hidratación del cemento aumentan, de modo que la viscosidad del cemento puroyeso a base de aumenta gradualmente. Debido a que los diferentes tipos y cantidades de éteres de celulosa tienen diferentes capacidades para inhibir la hidratación del cemento, la viscosidad de la pasta de cemento modificada varía con la temperatura.