Suspension de ciment modifié de l'éther de la cellulose

L'effet de différentes structures moléculaires de l'éther de cellulose non ionique sur la structure des pores de la suspension de ciment a été étudié par test de densité de performance et observation de la structure des pores macroscopiques et microscopiques. Les résultats montrent que l'éther de cellulose non ionique peut augmenter la porosité de la suspension de ciment. Lorsque la viscosité de la suspension non ionique de la cellulose modifiée est similaire, la porosité deéther d'hydroxyéthyl-cellulose(HEC) La suspension modifiée est plus petite que celle de l'éther de l'hydroxypropyl méthyl-cellulose (HPMC) et de l'éther de méthyl-cellulose (MC), une suspension modifiée. Plus la viscosité / poids moléculaire relatif de l'éther de cellulose HPMC avec une teneur en groupe similaire, plus la porosité de sa suspension de ciment modifiée est petite. L'éther de cellulose non ionique peut réduire la tension superficielle de la phase liquide et rendre la suspension de ciment facile à former des bulles. Les molécules d'éther de cellulose non ioniques sont adsorbées directionnelles à l'interface gaz-liquide des bulles, ce qui augmente également la viscosité de la phase de suspension de ciment et améliore la capacité de la suspension de ciment à stabiliser les bulles.

Mots clés:éther de cellulose non ionique; Suspension du ciment; Structure des pores; Structure moléculaire; Tension de surface; viscosité

L'éther de cellulose non ionique (ci-après dénommé éther de cellulose) a un excellent épaississement et une rétention d'eau, et est largement utilisé dans le mortier mixte sec, le béton auto-compactant et d'autres nouveaux matériaux à base de ciment. Les éthers de cellulose utilisés dans les matériaux à base de ciment comprennent généralement l'éther méthyl-cellulose (MC), l'éther hydroxypropyl méthyl-cellulose (HPMC), l'hydroxyéthyl méthyl-cellulose éther (HEMC) et l'hydroxyéthyl-cellulose éther (HEC), parmi lesquels HPMC et HEMC sont les applications les plus courantes .

L'éther de cellulose peut affecter considérablement la structure des pores de la suspension de ciment. Pourchez et al., Grâce à un test de densité apparente, à un test de taille des pores (méthode d'injection de mercure) et à une analyse d'image SEM, a conclu que l'éther de cellulose peut augmenter le nombre de pores avec un diamètre d'environ 500 nm et des pores avec un diamètre d'environ 50-250 μm dans suspension du ciment. De plus, pour le suspension de ciment durci, la distribution de la taille des pores de la suspension de ciment à faible poids moléculaire est similaire à celle de la suspension de ciment pure. Le volume des pores total de suspension de ciment moléculaire à haut poids HEC est plus élevé que celui de la suspension de ciment pur, mais inférieur à celui d'une suspension de ciment modifiée par HPMC avec à peu près la même consistance. Grâce à l'observation SEM, Zhang et al. ont constaté que HEMC pouvait augmenter considérablement le nombre de pores avec un diamètre d'environ 0,1 mm en mortier de ciment. Ils ont également constaté que par le test d'injection de mercure que HEMC pouvait augmenter considérablement le volume des pores totaux et le diamètre moyen des pores de suspension de ciment, entraînant une augmentation significative du nombre de grands pores avec un diamètre de 50 nm ~ 1 μm et de grands pores avec un diamètre de plus de plus que 1 μm. Cependant, le nombre de pores de diamètre inférieur à 50 nm a été considérablement réduit. Saric-Coric et al. croyait que l'éther de cellulose rendrait le suspension de ciment plus poreux et entraînerait l'augmentation des macropores. Jenni et al. a testé la densité de performance et a déterminé que la fraction volumique des pores du mortier de ciment modifié HEMC était d'environ 20%, tandis que le mortier de ciment pur ne contenait qu'une petite quantité d'air. Silva et al. ont constaté qu'en plus des deux pics à 3,9 nm et 40 ~ 75 nm en suspension de ciment pur, il y avait également deux pics à 100 ~ 500 nm et supérieurs à 100 μm grâce à un test d'injection de mercure. Ma Baoguo et al. ont constaté que l'éther de cellulose augmentait le nombre de pores fins avec des diamètres inférieurs à 1 μm et de grands pores avec des diamètres supérieurs à 2 μm dans le mortier de ciment par le test d'injection de mercure. Quant à la raison que l'éther de la cellulose augmente la porosité de la suspension de ciment, on pense généralement que l'éther de cellulose a une activité de surface, enrichira l'interface aérienne et aquatique, formant un film, afin de stabiliser les bulles en suspension de ciment.

Grâce à l'analyse de la littérature ci-dessus, on peut voir que l'effet de l'éther de cellulose sur la structure des pores des matériaux à base de ciment a reçu une grande attention. Cependant, il existe de nombreux types d'éther de cellulose, le même type d'éther de cellulose, son poids moléculaire relatif, sa teneur en groupe et d'autres paramètres de structure moléculaire sont également très différents, et les chercheurs domestiques et étrangers sur la sélection de l'éther de cellulose ne sont limités qu'à leur application respective Field, manque de représentation, la conclusion est une «surgénéralisation» inévitable, de sorte que l'explication du mécanisme de l'éther de la cellulose n'est pas assez profonde. Dans cet article, l'effet de l'éther de cellulose avec une structure moléculaire différente sur la structure des pores de la suspension de ciment a été étudié par test de densité apparente et observation de la structure des pores macroscopiques et microscopiques.

1. Test

1.1 matières premières

Le ciment était un ciment Portland ordinaire P · O 42,5 fabriqué par Huaxin Cement Co., Ltd., Dans lequel la composition chimique a été mesurée par Axios Ad-Vanced Longes Dispersion-Type Spectromètre de fluorescence (PANA - Lytical, Néerlands),, et la composition de phase a été estimée par la méthode Bogue.

L'éther de cellulose sélectionné quatre types d'éther de cellulose commerciale, respectivement de l'éther méthyl-cellulose (MC), de l'hydroxypropyl méthyl-cellulose éther (HPMC1, HPMC2) et de l'hydroxyéthyl-cellulose éther (HEC), de la structure moléculaire HPMC1 et du HPMC2 similaire, mais la viscosité est beaucoup moins que HPMC1 C'est-à-dire que la masse moléculaire relative de HPMC1 est beaucoup plus petite que celle de HPMC2. En raison des propriétés similaires de l'éther de l'hydroxyéthyl méthyl-cellulose (HEMC) et du HPMC, les HEMC n'ont pas été sélectionnés dans cette étude. Pour éviter l'influence de la teneur en humidité sur les résultats des tests, toutes les éthers de cellulose ont été cuits à 98 ℃ pour 2h avant utilisation.

La viscosité de l'éther de cellulose a été testée par le viscosimètre rotatif NDJ-1B (Shanghai Changji Company). La concentration de solution de test (rapport massique de l'éther de cellulose à l'eau) était de 2,0%, la température était de 20 ℃ et le taux de rotation était de 12r / min. La tension de surface de l'éther de cellulose a été testée par la méthode de la bague. L'instrument de test était JK99A Tensiomètre automatique (Shanghai Zhongchen Company). La concentration de la solution d'essai était de 0,01% et la température était de 20 ℃. Le contenu du groupe éther de cellulose est fourni par le fabricant.

Selon la viscosité, la tension de surface et la teneur en groupe de l'éther de cellulose, lorsque la concentration en solution est de 2,0%, le rapport de viscosité de la solution HEC et HPMC2 est de 1: 1,6, et le rapport de viscosité de la solution HEC et MC est de 1: 0,4, mais Dans ce test, le rapport eau-ciment est de 0,35, le rapport de ciment maximal est de 0,6%, le rapport masse de l'éther de cellulose à l'eau est d'environ 1,7%, moins de 2,0%, et l'effet synergique de la suspension de ciment sur la viscosité, donc le La différence de viscosité de la suspension de ciment HPMC2 ou MC est petite.

Selon la viscosité, la tension de surface et la teneur en groupe de l'éther de cellulose, la tension de surface de chaque éther de cellulose est différente. L'éther de cellulose a les deux groupes hydrophiles (groupes hydroxyle et éther) et les groupes hydrophobes (anneau de carbone de méthyle et de glucose), est un surfactant. L'éther de cellulose est différent, le type et la teneur en groupes hydrophiles et hydrophobes sont différents, entraînant une tension de surface différente.

1.2 Méthodes de test

Six types de suspension de ciment ont été préparés, notamment une suspension de ciment pur, quatre lieux de ciment modifiés par éther de cellulose (MC, HPMCL, HPMC2 et HEC) avec un rapport ciment 0,60% et un libellé de ciment modifié HPMC2 avec un rapport ciment 0,05%. Ref, MC - 0,60, HPMCL - 0,60, HPMC2-0.60. HEC 1-0.60 et HPMC2-0.05 indiquent que le rapport eau-ciment est à la fois 0,35.

Slurry de ciment d'abord conformément à GB / T 17671 1999 «Méthode d'essai de résistance au mortier du ciment (méthode ISO)» transformée en bloc d'essai de prismes 40 mm × 40 mm × 160 mm, à l'état de 20 ℃ Scellé de durcissement 28D. Après avoir pesé et calculé sa densité apparente, elle a été ouverte avec un petit marteau, et l'état macro-trou de la section centrale du bloc d'essai a été observé et photographié avec un appareil photo numérique. Dans le même temps, de petits morceaux de 2,5 ~ 5,0 mm ont été pris pour observation par microscope optique (microscope vidéo tridimensionnel Hirox) et microscope électronique à balayage (JSM-5610LV).

2. Résultats des tests

2.1 densité apparente

Selon la densité apparente de la suspension de ciment modifiée par différentes éthers de cellulose, (1) la densité apparente de suspension de ciment pur est la plus élevée, qui est 2044 kg / m³; La densité apparente des quatre types de suspension modifiée par l'éther de cellulose avec le rapport de ciment de 0,60% était de 74% ~ 88% de celle de la suspension de ciment pure, ce qui indique que l'éther de cellulose a provoqué l'augmentation de la porosité de la suspension de ciment. (2) Lorsque le rapport du ciment au ciment est de 0,60%, l'effet de différentes éthers de cellulose sur la porosité de la suspension de ciment est très différent. La viscosité de la suspension de ciment HEC, HPMC2 et MC modifié est similaire, mais la densité apparente de la suspension de ciment modifiée HEC est la plus élevée, indiquant que la porosité de la suspension de ciment modifiée par HEC est plus petite que celle de HPMC2 et MC modifié le ciment de la boue avec une viscosité similaire . HPMC1 et HPMC2 ont une teneur en groupe similaire, mais la viscosité du HPMCL est beaucoup plus faible que celle de HPMC2, et la densité apparente de la suspension de ciment modifiée par HPMCL est significativement plus élevée que celle de la suspension de ciment modifiée par HPMC2, ce qui indique que lorsque la teneur en groupe est similaire à HPMC2 , plus la viscosité de l'éther de cellulose est faible, plus la porosité de la suspension de ciment modifiée est faible. (3) Lorsque le rapport de ciment / ciment est très faible (0,05%), la densité apparente de la suspension de ciment modifiée par HPMC2 est fondamentalement proche de celle de la suspension de ciment pure, indiquant que l'effet de l'éther de cellulose sur la porosité du ciment du ciment La suspension est très petite.

2.2 Pore macroscopique

Selon la section des photos de la suspension de ciment modifiée par l'éther de la cellulose prise par un appareil photo numérique, la suspension de ciment pur est très dense, presque pas de pores visibles; Les quatre types de suspension modifiée par l'éther de cellulose avec un rapport de ciment à 0,60% ont tous des pores plus macroscopiques, ce qui indique que l'éther de cellulose conduit à l'augmentation de la porosité du libellule du ciment. Semblable aux résultats du test de densité apparent, l'effet de différents types d'éther de cellulose et le contenu sur la porosité de la suspension de ciment est très différent. La viscosité de la suspension modifiée HPMC2 et MC est similaire, mais la porosité de la suspension modifiée par HEC est plus petite que celle de la suspension de HPMC2 et MC modifiée. Bien que HPMC1 et HPMC2 aient une teneur en groupe similaire, le lisier modifié HPMC1 avec une viscosité plus faible a une porosité plus petite. Lorsque le rapport de ciment / ciment de la suspension modifiée par HPMC2 est très faible (0,05%), le nombre de pores macroscopiques est légèrement augmenté que celui d'une suspension de ciment pure, mais considérablement réduit que celle de la suspension de HPMC2 modifiée avec 0,60% de ciment à - Ratio de menthe.

2,3 pore microscopique

4. Conclusion

(1) L'éther de cellulose peut augmenter la porosité de la suspension de ciment.

(2) L'effet de l'éther de cellulose sur la porosité de la suspension de ciment avec différents paramètres de structure moléculaire est différent: lorsque la viscosité de la suspension de ciment modifiée par l'éther de cellulose est similaire suspension du ciment; Plus la viscosité / poids moléculaire relatif de l'éther de cellulose HPMC avec une teneur en groupe similaire, plus la porosité de sa suspension de ciment modifiée est faible.

(3) Après avoir ajouté de l'éther de cellulose dans une suspension de ciment, la tension en surface de la phase liquide est réduite, de sorte que la suspension de ciment est facile à former des bulles I de la cellulose éther d'adsorption directionnelle dans l'interface de gaz-liquide à bulles, améliore la résistance et la ténacité de la ténacité à L'adsorption du film de liquide à bulles dans l'interface de gaz-liquide à bulles, améliore la résistance du film liquide à bulles et renforce la capacité de la boue dure à stabiliser la bulle.