Tsellulooseetriga modifitseeritud tsemendipulber

Mitteioonse tsellulooseetri erineva molekulaarstruktuuri mõju tsemendilobri pooride struktuurile uuriti jõudlustiheduse testiga ning makroskoopilise ja mikroskoopilise pooride struktuuri vaatlusega. Tulemused näitavad, et mitteioonne tsellulooseeter võib suurendada tsemendilobri poorsust. Kui mitteioonse tsellulooseetriga modifitseeritud lobri viskoossus on sarnane, onhüdroksüetüültselluloosi eeter(HEC) modifitseeritud suspensioon on väiksem kui hüdroksüpropüülmetüültsellulooseetri (HPMC) ja metüültsellulooseetriga (MC) modifitseeritud suspensioon. Mida madalam on sarnase rühmasisaldusega HPMC tsellulooseetri viskoossus/suhteline molekulmass, seda väiksem on selle modifitseeritud tsemendilobri poorsus. Mitteioonne tsellulooseeter võib vähendada vedela faasi pindpinevust ja muuta tsemendipulbist kergesti mullid. Mitteioonsed tselluloosi eetri molekulid adsorbeeritakse suunatult mullide gaasi-vedeliku piirpinnal, mis suurendab ka tsemendi lobri faasi viskoossust ja suurendab tsemendi lobri võimet mullid stabiliseerida.

Võtmesõnad:mitteioonne tsellulooseeter; Tsemendi läga; Pooride struktuur; Molekulaarne struktuur; Pindpinevus; viskoossus

Mitteioonsel tsellulooseetril (edaspidi tsellulooseeter) on suurepärane paksendav ja veepidavus ning seda kasutatakse laialdaselt kuivsegumördis, isetihenduvas betoonis ja muudes uutes tsemendipõhistes materjalides. Tsemendipõhistes materjalides kasutatavad tsellulooseetrid hõlmavad tavaliselt metüültselluloosi eetrit (MC), hüdroksüpropüülmetüültselluloosi eetrit (HPMC), hüdroksüetüülmetüültselluloosi eetrit (HEMC) ja hüdroksüetüültselluloosi eetrit (HEC), millest HPMC ja HEMC on kõige levinumad rakendused. .

Tsellulooseeter võib oluliselt mõjutada tsemendilobri pooride struktuuri. Pourchez jt jõudsid näiva tiheduse testi, pooride suuruse testi (elavhõbeda süstimise meetod) ja sEM kujutise analüüsi abil järeldusele, et tsellulooseeter võib suurendada umbes 500 nm läbimõõduga pooride ja umbes 50–250 μm läbimõõduga pooride arvu tsemendi läga. Veelgi enam, kõvenenud tsemendilobri puhul on madala molekulmassiga HEC modifitseeritud tsemendilobri pooride suuruse jaotus sarnane puhta tsemendilobri omaga. Suure molekulmassiga HEC modifitseeritud tsemendilobri pooride kogumaht on suurem kui puhta tsemendilobri oma, kuid väiksem kui ligikaudu sama konsistentsiga HPMC modifitseeritud tsemendilobril. SEM-i vaatluse kaudu on Zhang et al. leidis, et HEMC võib tsemendimördis märkimisväärselt suurendada umbes 0,1 mm läbimõõduga pooride arvu. Samuti leidsid nad elavhõbeda sissepritsetesti abil, et HEMC võib märkimisväärselt suurendada tsemendilobri pooride kogumahtu ja keskmist pooride läbimõõtu, mille tulemuseks on suurte pooride arv, mille läbimõõt on 50 nm ~ 1 μm, ja suurte pooride arv, mille läbimõõt on suurem. kui 1 μm. Siiski vähenes oluliselt alla 50 nm läbimõõduga pooride arv. Saric-Coric et al. uskus, et tsellulooseeter muudab tsemendilobri poorsemaks ja toob kaasa makropooride suurenemise. Jenni jt. testis jõudlustihedust ja tegi kindlaks, et HEMC modifitseeritud tsemendimördi pooride mahuosa oli ligikaudu 20%, samas kui puhas tsemendimört sisaldas vaid vähesel määral õhku. Silva jt. leidis, et lisaks kahele piigile lainepikkustel 3,9 nm ja 40–75 nm puhta tsemendilobrina, oli elavhõbeda sissepritsekatse abil ka kaks piiki lainepikkustel 100–500 nm ja üle 100 nm. Ma Baoguo jt. leidis, et tsellulooseeter suurendas elavhõbeda süstimise testiga tsemendimördis peente pooride arvu, mille läbimõõt oli alla 1 μm, ja suurte pooride arvu, mille läbimõõt on suurem kui 2 μm. Kuna tsellulooseeter suurendab tsemendilobri poorsust, siis arvatakse tavaliselt, et tsellulooseeter on pinnaaktiivsusega, rikastab õhu ja vee liidest, moodustades kile, et stabiliseerida mullid tsemendilobris.

Eeltoodud kirjanduse analüüsi kaudu on näha, et suurt tähelepanu on pälvinud tsellulooseetri mõju tsemendipõhiste materjalide pooride struktuurile. Siiski on tselluloosi eetreid mitut tüüpi, sama tüüpi tsellulooseetrit, selle suhteline molekulmass, rühma sisaldus ja muud molekulaarstruktuuri parameetrid on samuti väga erinevad ning kodumaised ja välismaised tsellulooseetri valikuga tegelevad teadlased piirduvad ainult nende vastavate rakendustega. väli, esinduse puudumine, järeldus on vältimatu “üleüldistamine”, nii et tsellulooseetri mehhanismi selgitus pole piisavalt sügav. Käesolevas töös uuriti erineva molekulaarstruktuuriga tsellulooseetri mõju tsemendilobri pooride struktuurile näivtiheduse testi ning makroskoopilise ja mikroskoopilise pooride struktuuri vaatluse abil.

1. Test

1.1 Tooraine

Tsemendiks oli P·O 42,5 tavaline portlandtsement, mida valmistas Huaxin Cement Co., LTD., mille keemilist koostist mõõdeti AXIOS Ad-Vanced lainepikkuse dispersioon-tüüpi röntgenfluorestsentsspektromeetriga (PANa – lytical, Holland), ja faasi koostis hinnati Bogue meetodil.

Tsellulooseeter valis nelja tüüpi kaubanduslikku tselluloosi eetrit, vastavalt metüültsellulooseetri (MC), hüdroksüpropüülmetüültsellulooseetri (HPMC1, HPMC2) ja hüdroksüetüültselluloosi eetri (HEC), HPMC1 molekulaarstruktuur ja HPMC2 on sarnased, kuid viskoossus on palju väiksem kui HPMC2 See tähendab, et HPMC1 suhteline molekulmass on palju väiksem kui HPMC2 oma. Hüdroksüetüülmetüültsellulooseetri (HEMc) ja HPMC sarnaste omaduste tõttu ei valitud selles uuringus HEMC-sid. Et vältida niiskusesisalduse mõju katsetulemustele, küpsetati kõiki tsellulooseetreid enne kasutamist 98 ℃ juures 2 tundi.

Tsellulooseetri viskoossust testiti pöörleva viskosimeetriga NDJ-1B (Shanghai Changji Company). Katselahuse kontsentratsioon (tsellulooseetri ja vee massisuhe) oli 2,0%, temperatuur oli 20 ℃ ja pöörlemiskiirus 12 r/min. Tsellulooseetri pindpinevust testiti ringmeetodil. Katseinstrumendiks oli automaatne tensiomeeter JK99A (Shanghai Zhongchen Company). Katselahuse kontsentratsioon oli 0,01% ja temperatuur 20 ℃. Tsellulooseetri rühma sisu pakub tootja.

Vastavalt tsellulooseetri viskoossusele, pindpinevusele ja rühmasisaldusele, kui lahuse kontsentratsioon on 2,0%, on HEC ja HPMC2 lahuse viskoossuse suhe 1:1,6 ning HEC ja MC lahuse viskoossuse suhe 1: 0,4, kuid selles katses on vee ja tsemendi suhe 0,35, maksimaalne tsemendi suhe on 0,6%, tsellulooseetri ja vee massisuhe on umbes 1,7%, alla 2,0% ja tsemendi lobri sünergistlik toime viskoossusele, seega HEC, HPMC2 või MC modifitseeritud tsemendilobri viskoossuse erinevus on väike.

Vastavalt tsellulooseetri viskoossusele, pindpinevusele ja rühmasisaldusele on iga tsellulooseetri pindpinevus erinev. Tsellulooseetris on nii hüdrofiilsed rühmad (hüdroksüül- ja eeterrühmad) kui ka hüdrofoobsed rühmad (metüül- ja glükoositsükkel), on pindaktiivne aine. Tsellulooseeter on erinev, hüdrofiilsete ja hüdrofoobsete rühmade tüüp ja sisaldus on erinev, mille tulemuseks on erinev pindpinevus.

1.2 Katsemeetodid

Valmistati kuut tüüpi tsemendilobrit, sealhulgas puhas tsemendipulber, neli tsellulooseetri (MC, HPMCl, HPMC2 ja HEC) modifitseeritud tsemendi suspensiooni 0,60% tsemendi suhtega ja HPMC2 modifitseeritud tsemendi suspensiooni 0,05% tsemendi suhtega. Ref, MC - 0,60, HPMCl - 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 ja hpMC2-0,05 näitavad, et vee-tsemendi suhe on mõlemad 0,35.

Esmalt tsemendipulber vastavalt GB/T 17671 1999 "tsementmördi tugevuskatse meetodile (ISO-meetod)", mis on valmistatud 40 mm × 40 mm × 160 mm prisma katseplokist, tingimusel, et 20 ℃ pitseeritud kõvenemine 28d. Pärast kaalumist ja näivtiheduse arvutamist murti see väikese haamriga lahti ning vaadeldi ja pildistati digikaameraga katseploki keskosa makroaugu seisukorda. Samal ajal võeti optilise mikroskoobi (HIROXi kolmemõõtmeline videomikroskoobi) ja skaneeriva elektronmikroskoobi (JSM-5610LV) abil vaatlemiseks väikesed 2,5–5,0 mm tükid.

2. Testi tulemused

2.1 Näiv tihedus

Erinevate tsellulooseetritega modifitseeritud tsemendilobri näivtiheduse järgi on (1) kõrgeim puhta tsemendilobri näivtihedus, mis on 2044 kg/m³; Nelja tüüpi tsellulooseetriga modifitseeritud lobri näivtihedus tsemendi suhtega 0,60% oli 74% ~ 88% puhta tsemendilobri omast, mis näitab, et tsellulooseeter põhjustas tsemendilobri poorsuse suurenemise. (2) Kui tsemendi ja tsemendi suhe on 0,60%, on erinevate tsellulooseetrite mõju tsemendilobri poorsusele väga erinev. HEC, HPMC2 ja MC modifitseeritud tsemendilobri viskoossus on sarnane, kuid HEC modifitseeritud tsemendilobri näivtihedus on suurim, mis näitab, et HEC modifitseeritud tsemendilobri poorsus on väiksem kui sarnase viskoossusega HPMc2 ja Mc modifitseeritud tsemendi lobril. . HPMc1 ja HPMC2 rühmade sisaldus on sarnane, kuid HPMCl viskoossus on palju madalam kui HPMC2 oma ja HPMCl modifitseeritud tsemendilobri näivtihedus on oluliselt kõrgem kui HPMC2 modifitseeritud tsemendilobril, mis näitab, et kui rühma sisaldus on sarnane , mida madalam on tsellulooseetri viskoossus, seda madalam on modifitseeritud tsemendilobri poorsus. (3) Kui tsemendi ja tsemendi suhe on väga väike (0,05%), on HPMC2-ga modifitseeritud tsemendilobri näivtihedus põhimõtteliselt lähedane puhta tsemendilobri omale, mis näitab, et tsellulooseetri mõju tsemendi poorsusele läga on väga väike.

2.2 Makroskoopilised poorid

Digikaameraga tehtud tsellulooseetriga modifitseeritud tsemendilobri lõigufotode järgi on puhas tsemendipulber väga tihe, poorid peaaegu puuduvad; Nelja tüüpi tsellulooseetriga modifitseeritud suspensioonil 0,60% tsemendi suhtega on kõigil rohkem makroskoopilisi poore, mis näitab, et tsellulooseeter suurendab tsemendilobri poorsust. Sarnaselt näivtiheduse testi tulemustele on erinevate tsellulooseetritüüpide ja -sisalduste mõju tsemendilobri poorsusele üsna erinev. HEC, HPMC2 ja MC modifitseeritud lobri viskoossus on sarnane, kuid HEC modifitseeritud lobri poorsus on väiksem kui HPMC2 ja MC modifitseeritud lobril. Kuigi HPMC1 ja HPMC2 rühma sisaldus on sarnane, on madalama viskoossusega HPMC1 modifitseeritud lobri poorsus väiksem. Kui HPMc2 modifitseeritud lobri tsemendi ja tsemendi suhe on väga väike (0,05%), on makroskoopiliste pooride arv veidi suurem kui puhtal tsemendipulgal, kuid oluliselt väiksem kui HPMC2 modifitseeritud lobril, milles on 0,60% tsemendisisaldust. - tsemendi suhe.

2.3 Mikroskoopilised poorid

4. Järeldus

(1) Tsellulooseeter võib suurendada tsemendilobri poorsust.

(2) Tsellulooseetri mõju erinevate molekulaarstruktuuri parameetritega tsemendilobri poorsusele on erinev: kui tsellulooseetriga modifitseeritud tsemendilobri viskoossus on sarnane, on HEC modifitseeritud tsemendilobri poorsus väiksem kui HPMC ja MC modifitseeritud tsemendi lobri poorsusele. tsemendi läga; Mida madalam on sarnase rühmasisaldusega HPMC tsellulooseetri viskoossus/suhteline molekulmass, seda madalam on selle modifitseeritud tsemendilobri poorsus.

(3) Pärast tsellulooseetri lisamist tsemendi lobrisse vähendatakse vedela faasi pindpinevust, nii et tsemendilobris on kerge mullid moodustada, tsellulooseetri molekulid adsorptsioon suunatakse mullgaasi-vedeliku liidesesse, paraneb tsemendi tugevus ja sitkus. mullivedeliku kile adsorptsioon mullgaasi-vedeliku liideses, parandab mullivedeliku kile tugevust ja tugevdab sitke muda võimet mulli stabiliseerida.