Selluloosaeetterillä modifioitu sementtiliete

Ei-ionisen selluloosaeetterin eri molekyylirakenteen vaikutusta sementtilietteen huokosrakenteeseen tutkittiin suorituskykytiheystestillä sekä makroskooppisella ja mikroskooppisella huokosrakenteen havainnolla. Tulokset osoittavat, että ioniton selluloosaeetteri voi lisätä sementtilietteen huokoisuutta. Kun ionittoman selluloosaeetterillä modifioidun lietteen viskositeetti on samanlainen,hydroksietyyliselluloosaeetteri(HEC) modifioitu liete on pienempi kuin hydroksipropyylimetyyliselluloosaeetterillä (HPMC) ja metyyliselluloosaeetterillä (MC) muunnetulla lietteellä. Mitä pienempi on samanlaisen ryhmäpitoisuuden omaavan HPMC-selluloosaeetterin viskositeetti/suhteellinen molekyylipaino, sitä pienempi on sen modifioidun sementtilietteen huokoisuus. Ioniton selluloosaeetteri voi vähentää nestefaasin pintajännitystä ja tehdä sementtilietteestä helposti muodostuvia kuplia. Ionittomat selluloosaeetterimolekyylit adsorboituvat suunnallisesti kuplien kaasu-neste-rajapinnalle, mikä myös lisää sementtilietefaasin viskositeettia ja parantaa sementtilietteen kykyä stabiloida kuplia.

Avainsanat:ioniton selluloosaeetteri; Sementti liete; Huokosten rakenne; Molekyylirakenne; Pintajännitys; viskositeetti

Ionittomalla selluloosaeetterillä (jäljempänä selluloosaeetteri) on erinomainen sakeutus ja vedenpidätyskyky, ja sitä käytetään laajalti kuivassa sekalaastissa, itsetiivistyvässä betonissa ja muissa uusissa sementtipohjaisissa materiaaleissa. Sementtipohjaisissa materiaaleissa käytettyjä selluloosaeettereitä ovat yleensä metyyliselluloosaeetteri (MC), hydroksipropyylimetyyliselluloosaeetteri (HPMC), hydroksietyylimetyyliselluloosaeetteri (HEMC) ja hydroksietyyliselluloosaeetteri (HEC), joista HPMC ja HEMC ovat yleisimmät sovellukset. .

Selluloosaeetteri voi vaikuttaa merkittävästi sementtilietteen huokosrakenteeseen. Pourchez et al. päätteli näennäisen tiheyden testin, huokoskokotestin (elohopeainjektiomenetelmä) ja sEM-kuva-analyysin avulla, että selluloosaeetteri voi lisätä halkaisijaltaan noin 500 nm:n huokosten ja noin 50-250 μm:n huokosten määrää. sementtiliete. Lisäksi kovetetun sementtilietteen huokoskokojakauma pienen molekyylipainon HEC-modifioidun sementtilietteen huokoskokojakauma on samanlainen kuin puhtaan sementtilietteen. Suurimolekyylipainoisen HEC-modifioidun sementtilietteen kokonaishuokostilavuus on suurempi kuin puhtaan sementtilietteen, mutta pienempi kuin HPMC-muunnetun sementtilietteen, jolla on suunnilleen sama konsistenssi. SEM-havainnon avulla Zhang et ai. havaitsi, että HEMC voisi merkittävästi lisätä huokosten määrää, joiden halkaisija on noin 0,1 mm sementtilaastissa. He havaitsivat myös elohopean injektiokokeilla, että HEMC voisi merkittävästi lisätä sementtilietteen kokonaishuokostilavuutta ja keskimääräistä huokoshalkaisijaa, mikä lisää merkittävästi suurten huokosten määrää, joiden halkaisija on 50 nm ~ 1 μm, ja suurten huokosten, joiden halkaisija on suurempi. kuin 1 μm. Kuitenkin halkaisijaltaan alle 50 nm olevien huokosten määrä väheni merkittävästi. Saric-Coric et ai. uskoivat, että selluloosaeetteri tekisi sementtilietteestä huokoisemman ja johtaisi makrohuokosten lisääntymiseen. Jenni et ai. testasi suorituskykytiheyttä ja määritti, että HEMC-modifioidun sementtilaastin huokostilavuusosuus oli noin 20 %, kun taas puhdas sementtilaasti sisälsi vain pienen määrän ilmaa. Silva et ai. havaitsi, että kahden huipun lisäksi aallonpituudella 3,9 nm ja 40 ~ 75 nm puhtaana sementtilietteenä, elohopean ruiskutustestissä oli myös kaksi huippua aallonpituudella 100 ~ 500 nm ja yli 100 nm. Ma Baoguo et ai. havaitsi, että selluloosaeetteri lisäsi halkaisijaltaan alle 1 μm olevien pienten huokosten ja halkaisijaltaan yli 2 μm suurten huokosten määrää sementtilaastissa elohopean ruiskutustestin avulla. Mitä tulee siitä syystä, että selluloosaeetteri lisää sementtilietteen huokoisuutta, uskotaan tavallisesti, että selluloosaeetterillä on pinta-aktiivisuutta, se rikastuu ilman ja veden rajapinnassa muodostaen kalvon sementtilietteen kuplien stabiloimiseksi.

Yllä olevan kirjallisuusanalyysin kautta voidaan nähdä, että selluloosaeetterin vaikutus sementtipohjaisten materiaalien huokosrakenteeseen on saanut paljon huomiota. Selluloosaeettereitä on kuitenkin monenlaisia, samanlainen selluloosaeetteri, sen suhteellinen molekyylipaino, ryhmäpitoisuus ja muut molekyylirakenneparametrit ovat myös hyvin erilaisia, ja kotimaiset ja ulkomaiset selluloosaeetterin valinnan tutkijat rajoittuvat vain omiin sovelluksiinsa. kenttä, edustuksen puute, johtopäätös on väistämätön "yliyleistäminen", joten selluloosaeetterimekanismin selitys ei ole tarpeeksi syvällinen. Tässä artikkelissa tutkittiin erilaisen molekyylirakenteen omaavan selluloosaeetterin vaikutusta sementtilietteen huokosrakenteeseen näennäistiheystestillä sekä makroskooppisella ja mikroskooppisella huokosrakenteen havainnolla.

1. Testaa

1.1 Raaka-aineet

Sementti oli Huaxin Cement Co., LTD:n valmistamaa P·O 42.5 tavallista portlandsementtiä, jonka kemiallinen koostumus mitattiin AXIOS Ad-Vanced -aallonpituusdispersiotyyppisellä röntgenfluoresenssispektrometrillä (PANa – lytical, Alankomaat), ja faasikoostumus arvioitiin Boguen menetelmällä.

Selluloosaeetteri valitsi neljä erilaista kaupallista selluloosaeetteriä, vastaavasti metyyliselluloosaeetteri (MC), hydroksipropyylimetyyliselluloosaeetteri (HPMC1, HPMC2) ja hydroksietyyliselluloosaeetteri (HEC), HPMC1-molekyylirakenne ja HPMC2 ovat samanlaisia, mutta viskositeetti on paljon pienempi kuin HPMC2 Eli HPMC1:n suhteellinen molekyylimassa on paljon pienempi kuin HPMC2:n. Hydroksietyylimetyyliselluloosaeetterin (HEMc) ja HPMC:n samankaltaisten ominaisuuksien vuoksi HEMC:itä ei valittu tässä tutkimuksessa. Kosteuspitoisuuden vaikutuksen välttämiseksi testituloksiin kaikkia selluloosaeettereitä paistettiin 98 ℃:ssa 2 tuntia ennen käyttöä.

Selluloosaeetterin viskositeetti testattiin pyörivällä viskosimetrillä NDJ-1B (Shanghai Changji Company). Testiliuoksen pitoisuus (selluloosaeetterin massasuhde veteen) oli 2,0 %, lämpötila oli 20 ℃ ja pyörimisnopeus 12 r/min. Selluloosaeetterin pintajännitys testattiin rengasmenetelmällä. Testilaite oli JK99A automaattinen tensiometri (Shanghai Zhongchen Company). Koeliuoksen pitoisuus oli 0,01 % ja lämpötila 20 ℃. Valmistaja toimittaa selluloosaeetteriryhmän sisällön.

Selluloosaeetterin viskositeetin, pintajännityksen ja ryhmäpitoisuuden mukaan, kun liuospitoisuus on 2,0 %, HEC- ja HPMC2-liuoksen viskositeettisuhde on 1:1,6 ja HEC- ja MC-liuoksen viskositeettisuhde on 1:0,4, mutta Tässä testissä vesi-sementtisuhde on 0,35, sementin maksimisuhde on 0,6 %, selluloosaeetterin massasuhde veteen on noin 1,7 %, alle 2,0 % ja sementtilietteen synergistinen vaikutus viskositeettiin, joten HEC-, HPMC2- tai MC-muokatun sementtilietteen viskositeettiero on pieni.

Selluloosaeetterin viskositeetin, pintajännityksen ja ryhmäpitoisuuden mukaan kunkin selluloosaeetterin pintajännitys on erilainen. Selluloosaeetterissä on sekä hydrofiilisiä ryhmiä (hydroksyyli- ja eetteriryhmät) että hydrofobisia ryhmiä (metyyli- ja glukoosihiilirengas), se on pinta-aktiivinen aine. Selluloosaeetteri on erilainen, hydrofiilisten ja hydrofobisten ryhmien tyyppi ja pitoisuus ovat erilaisia, mikä johtaa erilaiseen pintajännitykseen.

1.2 Testausmenetelmät

Valmistettiin kuusi erilaista sementtilietettä, mukaan lukien puhdas sementtiliete, neljä selluloosaeetterillä (MC, HPMCl, HPMC2 ja HEC) modifioitua sementtilietettä 0,60 % sementtisuhteella ja HPMC2 modifioitua sementtilietettä 0,05 % sementtisuhteella. Viite, MC - 0,60, HPMCl - 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 ja hpMC2-0,05 osoittavat, että vesi-sementtisuhde on molemmat 0,35.

Sementtiliete ensin GB/T 17671 1999 "sementtilaastin lujuustestimenetelmä (ISO-menetelmä)" mukaisesti, valmistettu 40 mm × 40 mm × 160 mm:n prismatestikappaleeseen 20 ℃:n tiivistetyn kovetuksen 28d mukaisesti. Punnituksen ja näennäistiheyden laskemisen jälkeen se murskattiin auki pienellä vasaralla ja koekappaleen keskiosan makroreiän kuntoa tarkkailtiin ja kuvattiin digitaalikameralla. Samanaikaisesti otettiin pieniä 2,5 - 5,0 mm:n paloja tarkkailua varten optisella mikroskoopilla (HIROX-kolmiulotteinen videomikroskoopilla) ja pyyhkäisyelektronimikroskoopilla (JSM-5610LV).

2. Testitulokset

2.1 Näennäinen tiheys

Eri selluloosaeettereillä modifioidun sementtilietteen näennäistiheyden mukaan (1) puhtaan sementtilietteen näennäistiheys on suurin, joka on 2044 kg/m³; Neljän selluloosaeetterillä modifioidun lietteen näennäinen tiheys, jonka sementtisuhde oli 0,60 %, oli 74 % - 88 % puhtaan sementtilietteen tiheydestä, mikä osoittaa, että selluloosaeetteri aiheutti sementtilietteen huokoisuuden lisääntymisen. (2) Kun sementin suhde sementtiin on 0,60 %, eri selluloosaeetterien vaikutus sementtilietteen huokoisuuteen on hyvin erilainen. HEC-, HPMC2- ja MC-modifioidun sementtilietteen viskositeetti on samanlainen, mutta HEC-modifioidun sementtilietteen näennäinen tiheys on suurin, mikä osoittaa, että HEC-modifioidun sementtilietteen huokoisuus on pienempi kuin HPMc2- ja Mc-modifioidun sementtilietteen, jonka viskositeetti on samanlainen. . HPMc1:llä ja HPMC2:lla on samanlainen ryhmäpitoisuus, mutta HPMCl:n viskositeetti on paljon alhaisempi kuin HPMC2:n, ja HPMCl-muunnetun sementtilietteen näennäinen tiheys on huomattavasti korkeampi kuin HPMC2-muokatun sementtilietteen, mikä osoittaa, että kun ryhmän sisältö on samanlainen , mitä pienempi selluloosaeetterin viskositeetti, sitä pienempi on muunnetun sementtilietteen huokoisuus. (3) Kun sementti-sementtisuhde on hyvin pieni (0,05 %), HPMC2-modifioidun sementtilietteen näennäinen tiheys on periaatteessa lähellä puhtaan sementtilietteen tiheys, mikä osoittaa, että selluloosaeetterin vaikutus sementin huokoisuuteen liete on hyvin pientä.

2.2 Makroskooppiset huokoset

Digitaalikameralla otettujen selluloosaeetterillä muunnetun sementtilietteen osiokuvien mukaan puhdas sementtiliete on erittäin tiheää, siinä ei juuri näy huokosia; Neljän tyyppisessä selluloosaeetterillä muunnetussa lietteessä, jossa on 0,60 % sementtisuhdetta, on makroskooppisemmat huokoset, mikä osoittaa, että selluloosaeetteri lisää sementtilietteen huokoisuutta. Samoin kuin näennäistiheystestin tulokset, eri selluloosaeetterityyppien ja -pitoisuuksien vaikutus sementtilietteen huokoisuuteen on varsin erilainen. HEC-, HPMC2- ja MC-modifioidun lietteen viskositeetti on samanlainen, mutta HEC-modifioidun lietteen huokoisuus on pienempi kuin HPMC2- ja MC-modifioidun lietteen. Vaikka HPMC1:llä ja HPMC2:lla on samanlainen ryhmäpitoisuus, alhaisemman viskositeetin omaavan HPMC1-modifioidun lietteen huokoisuus on pienempi. Kun HPMc2-modifioidun lietteen sementti-sementtisuhde on hyvin pieni (0,05 %), makroskooppisten huokosten määrä on hieman suurempi kuin puhtaan sementtilietteen, mutta huomattavasti pienempi kuin HPMC2-muunnetun lietteen määrä, jossa on 0,60 % sementti-/sementti-liete. -sementtisuhde.

2.3 Mikroskooppiset huokoset

4. Johtopäätös

(1) Selluloosaeetteri voi lisätä sementtilietteen huokoisuutta.

(2) Selluloosaeetterin vaikutus sementtilietteen huokoisuuteen, jolla on erilaiset molekyylirakenneparametrit, on erilainen: kun selluloosaeetterillä muunnetun sementtilietteen viskositeetti on samanlainen, HEC-modifioidun sementtilietteen huokoisuus on pienempi kuin HPMC- ja MC-modifioidun lietteen huokoisuus. sementti liete; Mitä pienempi viskositeetti/suhteellinen molekyylipaino HPMC-selluloosaeetterillä, jolla on samanlainen ryhmäpitoisuus, sitä pienempi on sen modifioidun sementtilietteen huokoisuus.

(3) Kun selluloosaeetteri on lisätty sementtilietteeseen, nestefaasin pintajännitys pienenee, jotta sementtilieteestä on helppo muodostaa kuplia i selluloosaeetterimolekyylien suuntautuva adsorptio kuplakaasu-neste-rajapinnassa, parantaa lujuutta ja sitkeyttä. kupla nestekalvon adsorptio kuplakaasu-neste-rajapinnassa, parantaa kuplan nestekalvon lujuutta ja vahvistaa sitkeän mudan kykyä vakauttaa kuplaa.