Zelulosa-eter eraldatutako zementu-minda

Zelulosa-eter ez-ionikoaren egitura molekular ezberdinen eragina zementu-mindaren poro-egituran errendimendu-dentsitate-probaren eta poro-egitura makroskopiko eta mikroskopikoen behaketaren bidez aztertu zen. Emaitzek erakusten dute zelulosa-eter ez-ionikoak zementu-mindaren porositatea handitu dezakeela. Zelulosa ez-ionikoaren eter eraldatutako mindaren biskositatea antzekoa denean, porositateahidroxietil zelulosa eter(HEC) eraldatutako minda hidroxipropil metil zelulosa eter (HPMC) eta metil zelulosa eter (MC) aldatutako minda baino txikiagoa da. Antzeko talde-edukia duen HPMC zelulosa eteraren biskositatea/pisu molekular erlatiboa zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta txikiagoa izango da bere eraldatutako zementu-mindaren porositatea. Zelulosa-eter ez-ionikoak fase likidoaren gainazaleko tentsioa murrizten du eta zementu-minda burbuilak erraz eratzen ditu. Zelulosa-eter molekula ez-ionikoak burbuilen gas-likidoen interfazean norabidez xurgatzen dira, eta horrek zementu-minda fasearen biskositatea areagotzen du eta zementu-minda burbuilak egonkortzeko duen gaitasuna areagotzen du.

Hitz gakoak:zelulosa-eter ez-ionikoa; Zementuzko minda; Poroen egitura; Egitura molekularra; Azaleko tentsioa; biskositatea

Zelulosa-eter ez-ionikoak (aurrerantzean zelulosa-eter deitzen zaio) loditze eta ura atxikipen bikainak ditu, eta oso erabilia da mortero lehorrean, hormigoi auto-trinkotatzailean eta zementuan oinarritutako beste material berrietan. Zementuan oinarritutako materialetan erabiltzen diren zelulosa-eterren artean, normalean, metil zelulosa-eterra (MC), hidroxipropil-metil-zelulosa-eterra (HPMC), hidroxietil-metil-zelulosa-eterra (HEMC) eta hidroxietil zelulosa-eterra (HEC) daude, horien artean HPMC eta HEMC dira aplikazio ohikoenak. .

Zelulosa eterrek nabarmen eragin diezaioke zementu-mindaren poro-egiturari. Pourchez et al.ek, itxurazko dentsitate probaren, poroen tamainaren probaren (merkurioaren injekzio metodoa) eta sEM irudiaren analisiaren bidez, ondorioztatu zuten zelulosa eterrek 500nm inguruko diametroa duten poro kopurua handitu dezakeela eta 50-250μm inguruko diametroa duten poroak. zementuzko minda. Gainera, gogortutako zementuzko mindarako, pisu molekular baxuko HEC aldatutako zementuzko mindaren poroen tamainaren banaketa zementu puruaren mindaren antzekoa da. Pisu molekular handiko HEC eraldatutako zementu-mindaren poro-bolumen osoa zementu-minda puruarena baino handiagoa da, baina HPMC eraldatutako zementu-mindarena baino txikiagoa da gutxi gorabehera koherentzia berdinarekin. SEM behaketaren bidez, Zhang et al. aurkitu zuen HEMC-k zementuzko morteroan 0,1 mm inguruko diametroa duten poro kopurua nabarmen handitu dezakeela. Merkurioaren injekzio-probaren bidez ere aurkitu zuten HEMC-k zementu-mindaren poro-bolumena eta batez besteko poro-diametroa nabarmen handitu ditzakeela, eta ondorioz, 50nm ~ 1μm-ko diametroa duten poro handien eta diametro handiagoa duten poro handien kopurua handitu da. 1μm baino. Hala ere, 50nm-tik beherako diametroa duten poro kopurua nabarmen murriztu zen. Saric-Coric et al. uste zuen zelulosa eterrek zementuzko minda porotsuagoa egingo zuela eta makroporoak areagotuko zituela. Jenni et al. errendimendu-dentsitatea probatu eta zementu-morteroaren HEMC eraldatutako poro-bolumenaren frakzioa gutxi gorabehera % 20koa zela zehaztu zuen, zementu-mortero puruak aire kopuru txikia besterik ez zuela. Silva et al. aurkitu zuen 3.9 nm eta 40 ~ 75nm-ko bi gailurrez gain zementu hutsezko minda gisa, 100 ~ 500nm-ko bi gailur ere bazeudela eta 100μm baino handiagoak merkurioaren injekzio probaren bidez. Ma Baoguo et al. aurkitu zuen zelulosa eterrek 1μm-tik beherako diametroak dituzten poro finak eta 2μm-tik gorako diametroak dituzten poro handiak handitu zituela zementuzko morteroan merkurioaren injekzio-probaren bidez. Zelulosa eterrek zementuzko minda porositatea areagotzen duelako, normalean uste da zelulosa eterrek gainazaleko jarduera duela, airearen eta uraren interfazean aberastuko dela, film bat osatuz, zementuzko mindaren burbuilak egonkortzeko.

Goiko literatura-analisiaren bidez, zementuan oinarritutako materialen poro-egituran zelulosa eterraren eragina arreta handia jaso duela ikus daiteke. Hala ere, zelulosa-eter mota asko daude, zelulosa-eter mota bera, bere pisu molekular erlatiboa, talde-edukia eta egitura molekularren beste parametro batzuk ere oso desberdinak dira, eta zelulosa-eterren hautaketari buruzko etxeko eta atzerriko ikertzaileak dagozkien aplikaziora soilik mugatzen dira. eremua, irudikapen eza, ondorioa saihestezina da "gehiegizko orokortzea", beraz, zelulosa eter mekanismoaren azalpena ez da nahikoa sakona. Artikulu honetan, egitura molekular desberdina duen zelulosa eterraren eragina zementu-mindaren poro-egituran itxurazko dentsitate-probaren eta poro-egitura makroskopiko eta mikroskopikoen behaketaren bidez aztertu da.

1. Proba

1.1 Lehengaiak

Zementua Huaxin Cement Co., LTD.-ek fabrikatutako P·O 42.5 Portland zementu arrunta zen, zeinean konposizio kimikoa AXIOS Ad-Vanced uhin-luzera sakabanaketa motako X izpien fluoreszentzia espektrometroarekin (PANa - lytical, Herbehereak) neurtu zuen. eta fase-konposizioa Bogue metodoaren bidez kalkulatu zen.

Zelulosa eterrak lau zelulosa eter komertzial hautatu zituen, hurrenez hurren metil zelulosa eter (MC), hidroxipropil metil zelulosa eter (HPMC1, HPMC2) eta hidroxietil zelulosa eter (HEC), HPMC1 egitura molekularra eta HPMC2 antzekoa, baina biskositatea HPMC2 baino askoz txikiagoa da. , Hau da, HPMC1-en masa molekular erlatiboa HPMC2rena baino askoz txikiagoa da. Hidroxietil metil zelulosa eteraren (HEMc) eta HPMCren antzeko propietateak direla eta, HEMCak ez ziren hautatu ikerketa honetan. Proben emaitzetan hezetasun-edukiaren eragina saihesteko, zelulosa-eter guztiak 98 ℃-tan labean jarri ziren erabili aurretik 2 orduz.

Zelulosa eteraren biskositatea NDJ-1B biskosimetro birakariarekin (Shanghai Changji Company) probatu zen. Proba-disoluzioaren kontzentrazioa (zelulosa eteraren eta uraren masa-erlazioa) % 2,0koa zen, tenperatura 20 ℃ zen eta biraketa-tasa 12r/min zen. Zelulosa eteraren gainazaleko tentsioa eraztun metodoaren bidez probatu zen. Proba tresna JK99A tentsiometro automatikoa zen (Shanghai Zhongchen Company). Proba disoluzioaren kontzentrazioa % 0,01 zen eta tenperatura 20 ℃. Zelulosa eter taldearen edukia fabrikatzaileak ematen du.

Zelulosa eteraren biskositatearen, gainazaleko tentsioaren eta talde-edukiaren arabera, disoluzioaren kontzentrazioa % 2,0 denean, HEC eta HPMC2 soluzioaren biskositate-erlazioa 1:1,6 da, eta HEC eta MC soluzioaren biskositate-erlazioa 1: 0,4, baina proba honetan, ur-zementu proportzioa 0,35 da, zementu gehieneko proportzioa % 0,6 da, zelulosa eteraren masa-erlazioa % 1,7 ingurukoa da, % 2,0 baino txikiagoa, eta zementu-mindaren efektu sinergikoa biskositatean, beraz, HEC, HPMC2 edo MC aldatutako zementu-mindaren biskositate-aldea txikia da.

Zelulosa eteraren biskositatearen, gainazal-tentsioaren eta talde-edukiaren arabera, zelulosa-eter bakoitzaren gainazaleko tentsioa desberdina da. Zelulosa eterrek talde hidrofiloak (hidroxilo eta eter taldeak) eta talde hidrofoboak (metil eta glukosa karbono-eraztuna) ditu, surfaktantea da. Zelulosa-eter desberdina da, talde hidrofiloen eta hidrofobikoen mota eta edukia desberdinak dira, gainazal-tentsio desberdina eragiten du.

1.2 Saiakuntza-metodoak

Sei zementu-minda mota prestatu ziren, zementu-minda purua, lau zelulosa-eter (MC, HPMCl, HPMC2 eta HEC) zementu-minda eraldatua % 0,60 zementu-ratioarekin eta HPMC2 zementu-minda eraldatua % 0,05 zementu proportzioa duena. Erref, MC - 0,60, HPMCl - 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 eta hpMC2-0,05-ek ur-zementu erlazioa biak 0,35 dela adierazten dute.

Zementu-minda lehenik GB/T 17671 1999 "zementu-morteroaren indarra probatzeko metodoa (ISO metodoa)" 40mm × 40mm × 160mm prisma proba-blokean egina, 20 ℃ 28d zigilatutako ontze baldintzapean. Bere itxurazko dentsitatea pisatu eta kalkulatu ondoren, mailu txiki batekin ireki zen, eta proba-blokearen erdiko sekzioko makro-zulo-egoera ikusi eta kamera digital batekin argazkia atera zen. Aldi berean, 2,5 ~ 5,0 mm-ko pieza txikiak hartu ziren mikroskopio optikoaren (HIROX hiru dimentsioko bideo mikroskopioa) eta eskaneatzeko mikroskopio elektronikoaren bidez (JSM-5610LV) behatzeko.

2. Proben emaitzak

2.1 Itxurazko dentsitatea

Zelulosa-eter desberdinek eraldatutako zementu-mindaren itxurazko dentsitatearen arabera, (1) zementu-minda puruaren itxurazko dentsitatea da handiena, hau da, 2044 kg/m³; Zelulosa eter aldatutako lau minda motaren itxurazko dentsitatea % 0,60ko zementu proportzioa duten zementu hutsaren % 74 ~ % 88 zen, eta zelulosa eterak zementuaren minda porositatea handitu zuela adierazten du. (2) Zementuaren eta zementuaren arteko erlazioa % 0,60 denean, zelulosa-eter ezberdinek zementu-mindaren porositatean duten eragina oso desberdina da. HEC, HPMC2 eta MC eraldatutako zementu-mindaren biskositatea antzekoa da, baina HEC eraldatutako zementu-mindaren itxurazko dentsitatea altuena da, eta horrek adierazten du HEC eraldatutako zementu-mindaren porositatea txikiagoa dela likatasun antzekoa duten HPMc2 eta Mc eraldatutako zementu-mindarena baino. . HPMc1 eta HPMC2 antzeko talde-edukia dute, baina HPMCl-ren biskositatea HPMC2rena baino askoz txikiagoa da, eta HPMCl eraldatutako zementu-mindaren itxurazko dentsitatea HPMC2-ren zementu-minda eraldatuarena baino nabarmen handiagoa da, eta horrek adierazten du taldearen edukia antzekoa denean. , zenbat eta likatasun txikiagoa izan zelulosa eteraren, orduan eta porositate txikiagoa izango da eraldatutako zementu-minda. (3) Zementuaren eta zementuaren arteko erlazioa oso txikia denean (% 0,05), HPMC2-k eraldatutako zementu-mindaren itxurazko dentsitatea zementu-minda puruarenaren hurbilekoa da funtsean, eta zelulosa eterraren eragina zementuaren porositatean daukala adierazten du. minda oso txikia da.

2.2 Poro makroskopikoa

Kamera digitalak hartutako zelulosa eter eraldatutako zementu-mindaren ataleko argazkien arabera, zementu-minda purua oso trinkoa da, ia poro ikusgarririk gabe; Zelulosa eter aldatutako lau minda motak %0,60 zementu proportzioa duten guztiek poro makroskopiko gehiago dituzte, eta zelulosa eterak zementuaren minda porositatea handitzen duela adierazten du. Itxurazko dentsitate-probaren emaitzen antzera, zelulosa-eter mota eta eduki ezberdinek zementu-mindaren porositatean duten eragina nahiko ezberdina da. HEC, HPMC2 eta MC aldatutako mindaren biskositatea antzekoa da, baina HEC eraldatutako mindaren porositatea txikiagoa da HPMC2 eta MC eraldatutako mindarena baino. HPMC1 eta HPMC2 talde antzeko edukia badute ere, likatasun txikiagoa duen HPMC1 minda eraldatua porositate txikiagoa du. HPMc2 minda eraldatuaren zementu eta zementu proportzioa oso txikia denean (% 0,05), poro makroskopikoen kopurua zementu hutsarena baino pixka bat handitzen da, baina HPMC2 minda eraldatuarena baino asko murrizten da % 0,60 zementuarekin. -zementu proportzioa.

2.3 Poro mikroskopikoa

4. Ondorioa

(1) Zelulosa eterrek zementuzko mindaren porositatea handitu dezake.

(2) Zelulosa eteraren eragina egitura molekularreko parametro ezberdinekin zementuzko mindaren porositatean desberdina da: zelulosa eteraren likatasuneko zementuzko minda eraldatua antzekoa denean, HEC eraldatutako zementuzko mindaren porositatea txikiagoa da HPMC eta MC aldatutakoa baino. zementuzko minda; Antzeko talde-edukia duen HPMC zelulosa eteraren biskositatea/pisu molekular erlatiboa zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta porositate txikiagoa izango da bere eraldatutako zementu-minda.

(3) Zementuzko mindari zelulosa-eterra gehitu ondoren, fase likidoaren gainazaleko tentsioa murrizten da, beraz, zementu-minda erraza da burbuilak eratzeko eta zelulosa-eter molekulen norabide-adsortzioa burbuila gas-likidoaren interfazean, indarra eta gogortasuna hobetu. burbuila-likido-filmaren adsortzioa burbuila gas-likidoaren interfazean, burbuila-likido-filmaren indarra hobetzen du eta lokatz gogorrak burbuila egonkortzeko duen gaitasuna indartzen du.