Lechada de cemento modificado con éter de celulosa

O efecto das diferentes estruturas moleculares do éter de celulosa non iónico sobre a estrutura de poros da suspensión de cemento foi estudado mediante probas de densidade de rendemento e observación macroscópica e microscópica da estrutura de poros. Os resultados mostran que o éter de celulosa non iónico pode aumentar a porosidade da suspensión de cemento. Cando a viscosidade da suspensión modificada con éter de celulosa non iónica é similar, a porosidade doéter de hidroxietil celulosaA suspensión modificada (HEC) é máis pequena que a do éter de hidroxipropil metil celulosa (HPMC) e a suspensión modificada do éter de metilcelulosa (MC). Canto menor sexa a viscosidade/peso molecular relativo do éter de celulosa HPMC con contido de grupo similar, menor será a porosidade da súa suspensión de cemento modificado. O éter de celulosa non iónico pode reducir a tensión superficial da fase líquida e facer que a suspensión de cemento sexa fácil de formar burbullas. As moléculas de éter de celulosa non iónica adsórbense direccionalmente na interface gas-líquido das burbullas, o que tamén aumenta a viscosidade da fase de suspensión de cemento e mellora a capacidade da suspensión de cemento para estabilizar as burbullas.

Palabras clave:éter de celulosa non iónico; purín de cemento; Estrutura de poros; estrutura molecular; Tensión superficial; viscosidade

O éter de celulosa non iónico (en diante denominado éter de celulosa) ten un excelente espesamento e retención de auga, e úsase amplamente en morteiros secos, formigón autocompactante e outros novos materiais a base de cemento. Os éteres de celulosa utilizados en materiais a base de cemento inclúen normalmente éter de metil celulosa (MC), éter de hidroxipropil metil celulosa (HPMC), éter de hidroxietil metil celulosa (HEMC) e éter de hidroxietil celulosa (HEC), entre os que HPMC e HEMC son as aplicacións máis comúns. .

O éter de celulosa pode afectar significativamente a estrutura dos poros da suspensión de cemento. Pourchez et al., mediante a proba de densidade aparente, a proba de tamaño de poro (método de inxección de mercurio) e a análise de imaxe sEM, concluíron que o éter de celulosa pode aumentar o número de poros cun diámetro duns 500 nm e poros cun diámetro duns 50-250 μm en purín de cemento. Ademais, para a suspensión de cemento endurecido, a distribución do tamaño dos poros da suspensión de cemento modificado HEC de baixo peso molecular é semellante á da suspensión de cemento puro. O volume total de poros do lodo de cemento modificado con HEC de alto peso molecular é maior que o da lodo de cemento puro, pero inferior ó da lodo de cemento modificado con HPMC con aproximadamente a mesma consistencia. A través da observación SEM, Zhang et al. descubriu que HEMC podería aumentar significativamente o número de poros cun diámetro duns 0,1 mm no morteiro de cemento. Tamén descubriron a través da proba de inxección de mercurio que o HEMC podería aumentar significativamente o volume total de poros e o diámetro medio dos poros da suspensión de cemento, o que resulta nun aumento significativo no número de poros grandes cun diámetro de 50 nm ~ 1 μm e poros grandes cun diámetro de máis. superior a 1 μm. Non obstante, o número de poros con diámetro inferior a 50 nm reduciuse significativamente. Saric-Coric et al. cría que o éter de celulosa faría a pasta de cemento máis porosa e levaría ao aumento dos macroporos. Jenni et al. Probou a densidade de rendemento e determinou que a fracción do volume de poros do morteiro de cemento modificado HEMC era de aproximadamente o 20%, mentres que o morteiro de cemento puro contiña só unha pequena cantidade de aire. Silva et al. descubriu que ademais dos dous picos a 3,9 nm e 40 ~ 75 nm como purín de cemento puro, tamén houbo dous picos a 100 ~ 500 nm e superiores a 100 μm a través da proba de inxección de mercurio. Ma Baoguo et al. descubriu que o éter de celulosa aumentou o número de poros finos con diámetros inferiores a 1 μm e de poros grandes con diámetros superiores a 2 μm no morteiro de cemento mediante a proba de inxección de mercurio. En canto á razón pola que o éter de celulosa aumenta a porosidade da suspensión de cemento, adoita crerse que o éter de celulosa ten actividade superficial, enriquecerase na interface aire e auga, formando unha película, para estabilizar as burbullas na suspensión de cemento.

A través da análise da literatura anterior, pódese ver que o efecto do éter de celulosa na estrutura dos poros dos materiais a base de cemento recibiu gran atención. Non obstante, hai moitos tipos de éter de celulosa, o mesmo tipo de éter de celulosa, o seu peso molecular relativo, o contido do grupo e outros parámetros de estrutura molecular tamén son moi diferentes, e os investigadores nacionais e estranxeiros sobre a selección de éter de celulosa só se limitan ás súas respectivas aplicacións. campo, falta de representación, a conclusión é inevitable "sobrexeneralización", polo que a explicación do mecanismo de éter de celulosa non é o suficientemente profunda. Neste artigo, estudouse o efecto do éter de celulosa con estrutura molecular diferente na estrutura de poros da suspensión de cemento mediante unha proba de densidade aparente e a observación macroscópica e microscópica da estrutura de poros.

1. Proba

1.1 Materias primas

O cemento era un cemento Portland ordinario P·O 42.5 fabricado por Huaxin Cement Co., LTD., no que a composición química foi medida mediante un espectrómetro de fluorescencia de raios X de dispersión de lonxitude de onda AXIOS Ad-Vanced (PANa — lytical, Holanda), e a composición da fase foi estimada polo método de Bogue.

O éter de celulosa seleccionou catro tipos de éter de celulosa comercial, respectivamente éter de metil celulosa (MC), éter de hidroxipropil metil celulosa (HPMC1, HPMC2) e éter de hidroxietil celulosa (HEC), estrutura molecular HPMC1 e HPMC2 semellante, pero a viscosidade é moito menor que HPMC2. , É dicir, a masa molecular relativa de HPMC1 é moito menor que a de HPMC2. Debido ás propiedades similares do éter de hidroxietil metil celulosa (HEMc) e HPMC, os HEMC non foron seleccionados neste estudo. Para evitar a influencia do contido de humidade nos resultados das probas, todos os éteres de celulosa foron cocidos a 98 ℃ durante 2 horas antes do uso.

A viscosidade do éter de celulosa foi probada polo viscosímetro rotativo NDJ-1B (Shanghai Changji Company). A concentración da solución de proba (proporción de masa de éter de celulosa con respecto á auga) foi do 2,0%, a temperatura foi de 20 ℃ e a velocidade de rotación foi de 12 r/min. A tensión superficial do éter de celulosa foi probada polo método do anel. O instrumento de proba foi un tensiómetro automático JK99A (Shanghai Zhongchen Company). A concentración da solución de proba foi do 0,01% e a temperatura foi de 20 ℃. O contido do grupo éter de celulosa é proporcionado polo fabricante.

Segundo a viscosidade, a tensión superficial e o contido do grupo de éter de celulosa, cando a concentración da solución é do 2,0%, a relación de viscosidade da solución HEC e HPMC2 é 1:1,6 e a relación de viscosidade da solución HEC e MC é 1:0,4, pero nesta proba, a relación auga-cemento é de 0,35, a relación máxima de cemento é de 0,6%, a relación de masa entre éter de celulosa e auga é de aproximadamente 1,7%, menos do 2,0% e o efecto sinérxico da suspensión de cemento sobre a viscosidade, polo que o A diferenza de viscosidade da suspensión de cemento modificado HEC, HPMC2 ou MC é pequena.

Segundo a viscosidade, a tensión superficial e o contido do grupo de éter de celulosa, a tensión superficial de cada éter de celulosa é diferente. O éter de celulosa ten tanto grupos hidrófilos (grupos hidroxilo e éter) como grupos hidrófobos (anel de carbono de metilo e glicosa), é un surfactante. O éter de celulosa é diferente, o tipo e contido de grupos hidrófilos e hidrófobos son diferentes, o que resulta en diferentes tensións superficiales.

1.2 Métodos de proba

Preparáronse seis tipos de lodos de cemento, incluíndo purín de cemento puro, catro lodos de cemento modificado éter de celulosa (MC, HPMCl, HPMC2 e HEC) cunha proporción de cemento do 0,60 % e un lodo de cemento modificado HPMC2 cunha proporción de cemento do 0,05 %. Ref, MC - 0,60, HPMCl - 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 e hpMC2-0,05 indican que a relación auga-cemento é de 0,35.

A pasta de cemento primeiro de acordo co GB/T 17671 1999 "método de proba de resistencia do morteiro de cemento (método ISO)" feita nun bloque de proba de prismas de 40 mm × 40 mm × 160 mm, baixo a condición de curado selado de 20 ℃ 28d. Despois de pesar e calcular a súa densidade aparente, abriuse cun martelo pequeno e observouse e fotografouse cunha cámara dixital a condición do macro burato da sección central do bloque de proba. Ao mesmo tempo, tomáronse pequenas pezas de 2,5 ~ 5,0 mm para a súa observación mediante microscopio óptico (microscopio de vídeo tridimensional HIROX) e microscopio electrónico de varrido (JSM-5610LV).

2. Resultados das probas

2.1 Densidade aparente

Segundo a densidade aparente da suspensión de cemento modificada por diferentes éteres de celulosa, (1) a densidade aparente da suspensión de cemento puro é a máis alta, que é de 2044 kg/m³; A densidade aparente dos catro tipos de purín modificado con éter de celulosa cunha proporción de cemento do 0,60% foi do 74% ao 88% da dos puríns de cemento puro, o que indica que o éter de celulosa provocou o aumento da porosidade da suspensión de cemento. (2) Cando a proporción de cemento a cemento é do 0,60%, o efecto dos diferentes éteres de celulosa sobre a porosidade da suspensión de cemento é moi diferente. A viscosidade da suspensión de cemento modificado HEC, HPMC2 e MC é similar, pero a densidade aparente da suspensión de cemento modificado HEC é a máis alta, o que indica que a porosidade da suspensión de cemento modificado HEC é menor que a da suspensión de cemento modificado HPMc2 e Mc cunha viscosidade similar. . HPMc1 e HPMC2 teñen un contido de grupo similar, pero a viscosidade de HPMCl é moito menor que a de HPMC2, e a densidade aparente da suspensión de cemento modificado con HPMCl é significativamente maior que a da suspensión de cemento modificado HPMC2, o que indica que cando o contido do grupo é similar. , canto menor sexa a viscosidade do éter de celulosa, menor será a porosidade da suspensión de cemento modificado. (3) Cando a relación cemento-cemento é moi pequena (0,05%), a densidade aparente da suspensión de cemento modificada con HPMC2 é basicamente próxima á da suspensión de cemento puro, o que indica que o efecto do éter de celulosa sobre a porosidade do cemento. o purín é moi pequeno.

2.2 Poro macroscópico

Segundo as fotos da sección de purín de cemento modificado con éter de celulosa tomadas por cámara dixital, a suspensión de cemento puro é moi densa, case sen poros visibles; Os catro tipos de purín modificado con éter de celulosa cunha proporción de cemento do 0,60 % teñen todos os poros máis macroscópicos, o que indica que o éter de celulosa leva ao aumento da porosidade da suspensión de cemento. Do mesmo xeito que os resultados da proba de densidade aparente, o efecto dos diferentes tipos e contidos de éter de celulosa sobre a porosidade da suspensión de cemento é bastante diferente. A viscosidade da suspensión modificada con HEC, HPMC2 e MC é similar, pero a porosidade da suspensión modificada con HEC é menor que a da suspensión modificada HPMC2 e MC. Aínda que HPMC1 e HPMC2 teñen un contido de grupo similar, a suspensión modificada con HPMC1 con menor viscosidade ten unha menor porosidade. Cando a relación cemento-cemento da suspensión modificada HPMC2 é moi pequena (0,05%), o número de poros macroscópicos aumenta lixeiramente que o da suspensión de cemento puro, pero redúcese moito que o da suspensión modificada HPMC2 cun 0,60% de cemento. - proporción de cemento.

2.3 Poro microscópico

4. Conclusión

(1) O éter de celulosa pode aumentar a porosidade da suspensión de cemento.

(2) O efecto do éter de celulosa sobre a porosidade da suspensión de cemento con diferentes parámetros de estrutura molecular é diferente: cando a viscosidade da suspensión de cemento modificada con éter de celulosa é similar, a porosidade da suspensión de cemento modificada con HEC é menor que a de HPMC e MC modificado. purín de cemento; Canto menor sexa a viscosidade/peso molecular relativo do éter de celulosa HPMC con contido de grupo similar, menor será a porosidade da súa suspensión de cemento modificado.

(3) Despois de engadir éter de celulosa á suspensión de cemento, a tensión superficial da fase líquida redúcese, polo que a suspensión de cemento é fácil de formar burbullas e moléculas de éter de celulosa adsorción direccional na interface gas-líquido da burbulla, mellorando a resistencia e dureza da a adsorción da película líquida da burbulla na interface gas-líquido da burbulla, mellora a forza da película líquida da burbulla e fortalece a capacidade do barro duro para estabilizar a burbulla.