Selluloosaeetterin viskositeetin muutos sementtipohjaisessa kipsissä

Sakeuttaminen on selluloosaeetterin tärkeä muutosvaikutus sementtipohjaisissa materiaaleissa. Selluloosaeetteripitoisuuden, viskometrin pyörimisnopeuden ja lämpötilan vaikutukset selluloosaeetterillä modifioidun sementin viskositeetin muutokseenpohjainen kipsi tutkittiin. Tulokset osoittavat, että sementin viskositeettipohjainen kipsi kasvaa jatkuvasti selluloosaeetteripitoisuuden ja selluloosaeetteriliuoksen ja sementin viskositeetin kasvaessapohjainen kipsi sillä on "yhdistetty superpositiovaikutus"; selluloosaeetterillä modifioidun sementin pseudoplastisuuspohjainen kipsi on alhaisempi kuin puhtaan sementinpohjainen kipsija viskositeetti Mitä pienempi instrumentin pyörimisnopeus tai sitä pienempi selluloosaeetterillä modifioidun sementin viskositeettipohjainen kipsitai mitä pienempi selluloosaeetterin pitoisuus on, sitä selvempi on selluloosaeetterillä muunnetun sementin pseudoplastisuuspohjainen kipsi; Selluloosaeetterin viskositeetti modifioi sementtiä hydratoinnin yhteisvaikutuksellapohjainen kipsi kasvaa tai pienenee. Eri tyyppisillä selluloosaeetterillä on erilaisia ​​muutoksia modifioidun sementin viskositeetissapohjainen kipsi.

Avainsanat: selluloosaeetteri; sementtipohjainen kipsi; viskositeetti

0、Esipuhe

Selluloosaeettereitä käytetään usein vedenpidätysaineina ja sakeutusaineina sementtipohjaisissa materiaaleissa. Eri substituenttien mukaan sementtipohjaisissa materiaaleissa käytettyjä selluloosaeettereitä ovat yleensä metyyliselluloosa (MC), hydroksietyyliselluloosa (HEC), hydroksietyylimetyyliselluloosaeetteri (hydroksietyylimetyyliselluloosa, HEMC) ja hydroksipropyylimetyyliselluloosa (Hydroksipropyylimetyyliselluloosa, HPMC). joista HPMC ja HEMC ovat yleisimmin käytettyjä.

Sakeuttaminen on selluloosaeetterin tärkeä muutosvaikutus sementtipohjaisissa materiaaleissa. Selluloosaeetteri voi antaa märalle laastille erinomaisen viskositeetin, parantaa merkittävästi märän laastin ja pohjakerroksen välistä sitoutumiskykyä ja parantaa laastin painumisenestokykyä. Se voi myös lisätä vasta sekoitettujen sementtipohjaisten materiaalien homogeenisuutta ja hajoamisen estokykyä ja estää laastin ja betonin delaminaatiota, segregaatiota ja vuotoa.

Selluloosaeetterin sakeuttamisvaikutus sementtipohjaisiin materiaaleihin voidaan arvioida kvantitatiivisesti sementtipohjaisten materiaalien reologisella mallilla. Sementtipohjaisia ​​materiaaleja pidetään yleensä Bingham-nesteinä, eli kun käytetty leikkausjännitys r on pienempi kuin myötöraja r0, materiaali pysyy alkuperäisessä muodossaan eikä virtaa; kun leikkausjännitys r ylittää myötörajan r0, kohteen virtausmuodonmuutos ja leikkausjännitys Jännityksellä r on lineaarinen suhde venymänopeuden y kanssa, eli r=r0+f·y, jossa f on muovin viskositeetti. Selluloosaeetterit yleensä lisäävät sementtipohjaisten materiaalien myötörajaa ja plastista viskositeettia, mutta pienemmät annokset johtavat pienempään myötörajaan ja plastiseen viskositeettiin, mikä johtuu pääasiassa selluloosaeettereiden ilmaa sitovasta vaikutuksesta. Paturalin tutkimus osoittaa, että selluloosaeetterin molekyylipaino kasvaa, sementin myötörajapohjainen kipsi vähenee ja konsistenssi kasvaa.

Sementin viskositeettipohjainen kipsi on tärkeä indeksi arvioitaessa selluloosaeetterin sakeuttamisvaikutusta sementtipohjaisiin materiaaleihin. Joissakin kirjallisuuksissa on tutkittu selluloosaeetteriliuoksen viskositeetin muutoslakia, mutta asiaankuuluvaa tutkimusta selluloosaeetterin vaikutuksesta sementin viskositeetin muutokseen ei ole vieläkään.pohjainen kipsi. Samanaikaisesti erityyppisten substituenttien mukaan on olemassa monenlaisia ​​selluloosaeettereitä. Selluloosaeetterien eri tyyppien ja viskositeetin vaikutus sementin muutokseenpohjainen kipsi viskositeetti on myös erittäin huolestuttava kysymys selluloosaeettereiden käytössä. Tässä työssä tutkitaan rotaatioviskosimetrillä selluloosaeetterillä modifioitujen sementtilietteiden viskositeettimuutoksia eri tyyppisillä ja viskositeetteilla erilaisilla polytuhkasuhteilla, pyörimisnopeuksilla ja lämpötiloilla.

1. Kokeile

1.1 Raaka-aineet

(1) Selluloosaeetteri. Kotimaassani yleisesti käytettyjä selluloosaeettereitä valittiin kuusi erilaista, mukaan lukien 1-tyyppinen MC, 1-tyyppinen HEC, 2-tyyppinen HPMC ja 2-tyyppinen HEMC, joista 2-tyypin HPMC- ja 2-tyyppisten HEMC-eetterien viskositeetit olivat selvästikin. eri. Selluloosaeetterin viskositeetti testattiin rotaatioviskosimetrillä NDJ-1B (Shanghai Changji Company), testiliuoksen pitoisuus oli 1,0 % tai 2,0 %, lämpötila oli 20 °C.°C, ja pyörimisnopeus oli 12r/min.

(2) Sementti. Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd:n valmistaman tavallisen portlandsementin spesifikaatio on P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Selluloosaeetteriliuoksen viskositeetin mittausmenetelmä

Ota määrätynlaatuinen selluloosaeetterinäyte ja lisää se 250 ml:n dekantterilasiin ja lisää sitten 250 g kuumaa vettä noin 90 °C:ssa.°C; sekoita kokonaan lasisauvalla, jotta selluloosaeetteri muodostaa tasaisen dispergointijärjestelmän kuumaan veteen ja laita samalla dekantterilasi Cool ilmaan. Kun liuos alkaa muodostaa viskositeettia eikä saostu uudelleen, lopeta sekoittaminen välittömästi; Kun liuos on jäähtynyt ilmassa, kunnes väri on tasainen, laita dekantterilasi vakiolämpöiseen vesihauteeseen ja pidä lämpötila määritellyssä lämpötilassa. Virhe on± 0.1°C; 2 tunnin kuluttua (laskettu selluloosaeetterin kosketusajasta kuuman veden kanssa) mitataan liuoksen keskikohdan lämpötila lämpömittarilla. Tuotanto) roottori työnnetään liuokseen määritettyyn syvyyteen, 5 minuutin seisotuksen jälkeen, mittaa sen viskositeetti.

1.3 Selluloosaeetterillä modifioidun sementin viskositeetin mittauspohjainen kipsi

Ennen koetta pidä kaikki raaka-aineet määritellyssä lämpötilassa, punnita määritetty massa selluloosaeetteriä ja sementtiä, sekoita ne huolellisesti ja lisää määritellyn lämpötilan vesijohtovettä 250 ml:n dekantterilasiin, jossa vesi-sementtisuhde on 0,65; lisää sitten kuiva jauhe dekantterilasiin ja odota 3 minuuttia. Sekoita huolellisesti lasisauvalla 300 kertaa, aseta rotaatioviskosimetrin roottori (tyyppi NDJ-1B, valmistaja Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) liuos määrättyyn syvyyteen ja mittaa sen viskositeetti 2 minuutin seisotuksen jälkeen. Välttääkseen sementin hydrataatiolämmön vaikutuksen sementin viskositeettitestiinpohjainen kipsi niin paljon kuin mahdollista, selluloosaeetterillä muunnetun sementin viskositeettipohjainen kipsi on testattava, kun sementti on kosketuksissa veden kanssa 5 minuutin ajan.

2. Tulokset ja analyysi

2.1 Selluloosaeetteripitoisuuden vaikutus

Selluloosaeetterin määrä viittaa tässä selluloosaeetterin ja sementin massasuhteeseen eli polyash-suhteeseen. Kolmen tyyppisten selluloosaeetterien P2, E2 ja H1 vaikutuksesta sementin viskositeetin muutokseenpohjainen kipsi eri annoksilla (0,1 %, 0,3 %, 0,6 % ja 0,9 %) voidaan nähdä, että selluloosaeetterin lisäämisen jälkeen sementin viskositeettipohjainen kipsi Viskositeetti kasvaa; selluloosaeetterin määrän kasvaessa sementin viskositeettipohjainen kipsi kasvaa jatkuvasti, ja sementin viskositeetin kasvualuepohjainen kipsi tulee myös isommaksi.

Kun vesi-sementtisuhde on 0,65 ja selluloosaeetteripitoisuus on 0,6 %, kun otetaan huomioon sementin alkuhydraation kuluma vesi, selluloosaeetterin pitoisuus suhteessa veteen on noin 1 %. Kun pitoisuus on 1 %, P2-, E2- ja H1-vesiliuokset viskositeetit ovat 4990mPa·S, 5070 mPa·S ja 5250mPa·s vastaavasti; kun vesi-sementtisuhde on 0,65, puhtaan sementin viskositeettipohjainen kipsi on 836 mPa·S. P2-, E2- ja H1-kolmiselluloosaeetterillä modifioitujen sementtilietteiden viskositeetit ovat kuitenkin 13800 mPa·S, 12900 mPa·S ja 12700mPa·s vastaavasti. Ilmeisesti selluloosaeetterin viskositeetti modifioi sementtiäpohjainen kipsi ei ole selluloosaeetteriliuoksen viskositeetti ja pelkkä puhtaan sementin viskositeetin lisäyspohjainen kipsi on huomattavasti suurempi kuin kahden viskositeetin summa, eli selluloosaeetteriliuoksen viskositeetti ja sementin viskositeettipohjainen kipsi niillä on "yhdistetty superpositiovaikutus". Selluloosaeetteriliuoksen viskositeetti johtuu selluloosaeetterimolekyylien hydroksyyliryhmien ja eetterisidosten voimakkaasta hydrofiilisyydestä ja liuoksessa olevien selluloosaeetterimolekyylien muodostamasta kolmiulotteisesta verkkorakenteesta; puhtaan sementin viskositeettipohjainen kipsi tulee sementin hydraatiotuotteiden rakenteen välille muodostuneesta verkostosta. Koska polymeerin ja sementin hydraatiotuotteet muodostavat usein läpitunkeutuvan verkkorakenteen, selluloosaeetterissä modifioitu sementtipohjainen kipsi, selluloosaeetterin kolmiulotteinen verkkorakenne ja sementin hydratointituotteiden verkkorakenne kietoutuvat toisiinsa, ja selluloosaeetterimolekyylit Adsorptio sementin hydraatiotuotteiden kanssa yhdessä tuottaa "komposiittisuperpositiovaikutuksen", joka lisää merkittävästi sementin kokonaisviskositeettia.pohjainen kipsi; koska yksi selluloosaeetterimolekyyli voi kutoutua yhteen useiden selluloosaeetterimolekyylien ja sementin hydraatiotuotteiden kanssa, siksi selluloosaeetteripitoisuuden kasvaessa verkkorakenteen tiheys kasvaa enemmän kuin selluloosaeetterimolekyylien lisääntyminen ja sementin viskositeettipohjainen kipsi kasvaa jatkuvasti; lisäksi sementin nopean hydraation on reagoitava osa vedestä. , mikä vastaa selluloosaeetterin pitoisuuden lisäämistä, mikä on myös syy sementin viskositeetin merkittävään nousuunpohjainen kipsi.

Koska selluloosaeetteri ja sementtipohjainen kipsi niillä on "komposiittisuperpositiovaikutus" viskositeetissa, samoissa selluloosaeetteripitoisuuden ja vesi-sementtisuhteen olosuhteissa, selluloosaeetterillä muunnetun sementin viskositeetissapohjainen kipsi ilmeisellä erolla kun pitoisuus on 2 % Viskositeettiero ei ole suuri, esim. P2:n ja E2:n viskositeetit ovat 48000mPa·s ja 36700mPa·s vastaavasti vesiliuoksessa, jonka pitoisuus on 2 %. S, ero ei ole ilmeinen; E1:n ja E2:n viskositeetit 2 % vesiliuoksessa ovat 12300 mPa·S ja 36700mPa·s vastaavasti ero on erittäin suuri, mutta niiden modifioidun sementtipastan viskositeetit ovat 9800mPa·S ja 12900mPa vastaavasti·S, ero on pienentynyt huomattavasti, joten selluloosaeetteriä valittaessa suunnittelussa ei tarvitse tavoitella liian korkeaa selluloosaeetterin viskositeettia. Lisäksi käytännön teknisissä sovelluksissa selluloosaeetterin pitoisuus suhteessa veteen on yleensä suhteellisen alhainen. Esimerkiksi tavallisessa rappauslaastissa vesi-sementtisuhde on yleensä noin 0,65 ja selluloosaeetterin pitoisuus 0,2-0,6 %. Veden pitoisuus on 0,3-1 %.

Testituloksista voidaan myös nähdä, että erityyppisillä selluloosaeettereillä on erilainen vaikutus sementin viskositeettiinpohjainen kipsi. Kun pitoisuus on 1 %, kolmen tyyppisten selluloosaeetterin vesiliuosten P2, E2 ja H1 viskositeetit ovat 4990 mPa·s, 5070 mPa·S ja 5250mPa·S vastaavasti H1-liuoksen viskositeetti on korkein, mutta P2:n, E2:n ja H1:n viskositeetti kolmen eri selluloosaeetterin Eetterimodifioitujen sementtilietteiden viskositeetit olivat 13800mPa·S, 12900 mPa·S ja 12700mPa·S, vastaavasti, ja H1-modifioitujen sementtilietteiden viskositeetti oli alhaisin. Tämä johtuu siitä, että selluloosaeettereillä on yleensä sementin hydraatiota viivästävä vaikutus. Kolmesta selluloosaeettereistä, HEC, HPMC ja HEMC, HEC:llä on vahvin kyky viivyttää sementin hydratoitumista. Siksi H1 modifioitu sementtipohjainen kipsi, hitaamman sementin hydratoitumisen vuoksi sementin hydraatiotuotteiden verkkorakenne kehittyy hitaammin ja viskositeetti on alhaisin.

2.2 Pyörimisnopeuden vaikutus

Viskosimetrin pyörimisnopeuden vaikutuksesta puhtaan sementin viskositeettiinpohjainen kipsi ja selluloosaeetterillä modifioitu sementtipohjainen kipsi, voidaan nähdä, että pyörimisnopeuden kasvaessa selluloosaeetterillä modifioidun sementin viskositeettipohjainen kipsi ja puhdasta sementtiäpohjainen kipsi vähenee vaihtelevassa määrin, eli niillä kaikilla on leikkausohenemisen ominaisuus ja ne kuuluvat pseudoplastiseen nesteeseen. Mitä pienempi pyörimisnopeus, sitä enemmän kaiken sementin viskositeetti pieneneepohjainen kipsi pyörimisnopeudella, eli mitä ilmeisempi sementin pseudoplastisuus onpohjainen kipsi. Pyörimisnopeuden kasvaessa sementin viskositeetin käyrä pieneneepohjainen kipsi muuttuu vähitellen litteämmäksi ja pseudoplastisuus heikkenee. Verrattuna puhtaaseen sementtiinpohjainen kipsiselluloosaeetterillä muunnetun sementin pseudoplastisuuspohjainen kipsi on heikompi, toisin sanoen selluloosaeetterin lisääminen vähentää sementin pseudoplastisuuttapohjainen kipsi.

Pyörimisnopeuden vaikutuksesta sementin viskositeettiinpohjainen kipsi eri selluloosaeetterityyppien ja -viskositeettien alla voidaan tietää, että sementtipohjainen kipsi eri selluloosaeettereillä muunnetulla on erilainen pseudoplastinen lujuus, ja mitä pienempi selluloosaeetterin viskositeetti on, sitä korkeampi on modifioidun sementin viskositeettipohjainen kipsi. Mitä ilmeisempi sementin pseudoplastisuuspohjainen kipsi on; modifioidun sementin pseudoplastisuuspohjainen kipsi sillä ei ole selvää eroa erityyppisten selluloosaeettereiden kanssa, joilla on samanlainen viskositeetti. P2:sta, E2:sta ja H1:stä kolmenlaisia ​​selluloosaeetterimuunneltuja sementtejäpohjainen kipsi eri annoksilla (0,1 %, 0,3 %, 0,6 % ja 0,9 %), pyörimisnopeuden vaikutus viskositeettiin voidaan tuntea, P2, E2 ja H1 kolmenlaisia ​​kuituja Pelkällä eetterillä modifioiduilla sementtilietteillä on samat testitulokset : kun selluloosaeetterin määrä on erilainen, niiden pseudoplastisuus on erilainen. Mitä pienempi määrä selluloosaeetteriä on, sitä vahvempi on muunnetun sementin pseudoplastisuuspohjainen kipsi.

Sementin joutuessa kosketuksiin veden kanssa pinnalla olevat sementtihiukkaset hydratoituvat nopeasti ja hydraatiotuotteet (erityisesti CSH-geeli) muodostavat agglomeraatiorakenteen. Kun liuoksessa on suunnattu leikkausvoima, agglomeraatiorakenne avautuu siten, että leikkausvoiman suuntaa pitkin Suuntavirtauksen vastus pienenee, jolloin sillä on leikkausohenemisen ominaisuus. Selluloosaeetteri on eräänlainen makromolekyyli, jolla on epäsymmetrinen rakenne. Liuoksen ollessa paikallaan selluloosaeetterimolekyyleillä voi olla erilaisia ​​suuntauksia. Kun liuoksessa on suunnattu leikkausvoima, molekyylin pitkä ketju kääntyy ja kulkee mukana. Leikkausvoiman suunta pienenee, mikä johtaa virtausvastuksen laskuun, ja sillä on myös leikkausohenemisen ominaisuus. Sementtihydraatiotuotteisiin verrattuna selluloosaeetterimolekyylit ovat joustavampia ja niillä on tietty puskurointikyky leikkausvoiman suhteen. Siksi puhtaaseen sementtiin verrattunapohjainen kipsiselluloosaeetterillä muunnetun sementin pseudoplastisuuspohjainen kipsi on heikompi, ja selluloosaeetterin viskositeetin tai pitoisuuden kasvaessa selluloosaeetterimolekyylien puskuroiva vaikutus leikkausvoimaan on selvempi. Plastisuus heikkenee.

2.3 Lämpötilan vaikutus

Lämpötilan muutosten vaikutuksesta (20°C, 27°C ja 35°C) selluloosaeetterillä modifioidun sementin viskositeetistapohjainen kipsi, voidaan nähdä, että kun selluloosaeetterin pitoisuus on 0,6 %, lämpötilan noustessa puhdas sementtipohjainen kipsi ja M1 Modifioidun sementin viskositeettipohjainen kipsi lisääntynyt, ja muiden selluloosaeetterillä muunnetun sementin viskositeettipohjainen kipsi laski, mutta lasku ei ollut suuri, ja H1-muokatun sementin viskositeettipohjainen kipsi vähentynyt eniten. Mitä tulee E2-muokattuun sementtiinpohjainen kipsi Kun polyash-suhde on 0,6 %, sementin viskositeettipohjainen kipsi sementin viskositeetti pienenee lämpötilan noustessa ja kun polyash-suhde on 0,3 %pohjainen kipsi kasvaa lämpötilan noustessa.

Yleisesti ottaen molekyylien välisen vuorovaikutusvoiman pienenemisen vuoksi nesteen viskositeetti laskee lämpötilan noustessa, mikä on tilanne selluloosaeetteriliuoksen tapauksessa. Kuitenkin kun lämpötila nousee ja sementin ja veden välinen kosketusaika kasvaa, sementin hydratoitumisnopeus kiihtyy merkittävästi ja hydrataatioaste kasvaa, joten puhtaan sementin viskositeettipohjainen kipsi sen sijaan kasvaa.

Selluloosaeetterillä muunnetussa sementissäpohjainen kipsi, selluloosaeetteri adsorboituu sementin hydrataatiotuotteiden pintaan, mikä estää sementin hydratoitumista, mutta eri tyypeillä ja määrillä selluloosaeettereillä on eri kyky estää sementin hydrataatiota, MC:llä (kuten M1 ) on heikko kyky estää sementin hydrataatiota, ja kun lämpötila nousee, sementin hydraationopeuspohjainen kipsi on edelleen nopeampi, joten lämpötilan noustessa viskositeetti se yleensä kasvaa; HEC, HPMC ja HEMC voivat merkittävästi estää sementin hydratoitumista, kun lämpötila nousee, sementin hydraationopeuspohjainen kipsi on hitaampi, joten lämpötilan noustessa HEC, HPMC ja HEMC modifioitu sementtipohjainen kipsi (0,6 % polyash-suhde) on yleensä pienempi, ja koska HEC:n kyky viivyttää sementin hydraatiota on suurempi kuin HPMC:n ja HEMC:n, selluloosaeetterin muutos lämpötilan muutoksissa (20°C, 27°C ja 35°C) H1-modifioidun sementin viskositeettipohjainen kipsi laski eniten lämpötilan noustessa. Kuitenkin sementin hydrataatio on edelleen olemassa, kun lämpötila on korkeampi, joten selluloosaeetterimuunnetun sementin pelkistysastepohjainen kipsi lämpötilan nousu ei ole ilmeistä. Mitä tulee E2-muokattuun sementtiinpohjainen kipsi on huolissaan siitä, että kun annostus on suuri (tuhkasuhde on 0,6 %), sementin hydratoitumista estävä vaikutus on ilmeinen ja viskositeetti laskee lämpötilan noustessa; kun annostus on pieni (tuhkasuhde on 0,3 %), sementin hydratoitumista estävä vaikutus ei ole ilmeinen ja viskositeetti kasvaa lämpötilan noustessa.

3. Johtopäätös

(1) Kun selluloosaeetteripitoisuus kasvaa jatkuvasti, sementin viskositeetti ja viskositeetti kasvavatpohjainen kipsi jatkaa kasvuaan. Selluloosaeetterin molekyyliverkkorakenne ja sementin hydraatiotuotteiden verkkorakenne kietoutuvat toisiinsa, ja sementin alkuhydrataatio lisää epäsuorasti selluloosaeetterin pitoisuutta, jolloin selluloosaeetteriliuoksen ja sementin viskositeettipohjainen kipsi sillä on "komposiittisuperpositiovaikutus", eli selluloosaeetteri Modifioidun sementin viskositeettipohjainen kipsi on paljon suurempi kuin niiden vastaavien viskositeettien summa. Verrattuna HPMC- ja HEMC-modifioituihin sementtilietteihin, HEC-modifioitujen sementtilietteiden viskositeettitestiarvot ovat alhaisemmat hitaamman hydraation kehittymisen vuoksi.

(2) Molemmat selluloosaeetterillä modifioitua sementtiäpohjainen kipsi ja puhdasta sementtiäpohjainen kipsi niillä on leikkausohenemisen tai pseudoplastisuuden ominaisuus; selluloosaeetterillä modifioidun sementin pseudoplastisuuspohjainen kipsi on alhaisempi kuin puhtaan sementinpohjainen kipsi; Mitä pienempi pyörimisnopeus tai selluloosa Mitä pienempi on eetterimodifioidun sementin viskositeettipohjainen kipsitai mitä pienempi selluloosaeetteripitoisuus on, sitä selvempi on selluloosaeetterillä modifioidun sementin pseudoplastisuuspohjainen kipsi.

(3) Kun lämpötila jatkaa nousuaan, sementin hydratoitumisnopeus ja -aste kasvavat niin, että puhtaan sementin viskositeettipohjainen kipsi vähitellen kasvaa. Koska selluloosaeettereillä on erilaisia ​​tyyppejä ja määriä, niillä on erilaiset kyvyt estää sementin hydraatiota, modifioidun sementtipastan viskositeetti vaihtelee lämpötilan mukaan.