Cambio de viscosidade de éter de celulosa sobre xeso a base de cemento

O espesamento é un importante efecto de modificación do éter de celulosa nos materiais a base de cemento. Os efectos do contido de éter de celulosa, a velocidade de rotación do viscosímetro e a temperatura sobre o cambio de viscosidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base foron estudados. Os resultados mostran que a viscosidade do cementoxeso a base aumenta continuamente co aumento do contido de éter de celulosa e a viscosidade da solución de éter de celulosa e do cemento.xeso a base ten un "efecto de superposición composto"; a pseudoplasticidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base é inferior ao do cemento puroxeso a base, e a viscosidade Canto menor sexa a velocidade de rotación do instrumento ou menor sexa a viscosidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base, ou canto menor sexa o contido de éter de celulosa, máis evidente será a pseudoplasticidade do cemento modificado con éter de celulosa.xeso a base; Co efecto combinado da hidratación, a viscosidade do éter de celulosa modificou o cementoxeso a base aumentará ou diminuirá. Os diferentes tipos de éter de celulosa teñen diferentes cambios na viscosidade do cemento modificadoxeso a base.

Palabras clave: éter de celulosa; cementoxeso a base; viscosidade

0、Prefacio

Os éteres de celulosa úsanse a miúdo como axentes de retención de auga e espesantes para materiais a base de cemento. Segundo diferentes substituíntes, os éteres de celulosa utilizados en materiais a base de cemento inclúen xeralmente a metil celulosa (MC), a hidroxietil celulosa (HEC), o éter de hidroxietil metil celulosa (Hidroxietil metil celulosa, HEMC) e a hidroxipropil metil celulosa (Hidroxipropil metil celulosa, HPMC). entre os que HPMC e HEMC son os máis utilizados.

O espesamento é un importante efecto de modificación do éter de celulosa nos materiais a base de cemento. O éter de celulosa pode dotar ao morteiro húmido dunha excelente viscosidade, aumentar significativamente a capacidade de unión entre o morteiro húmido e a capa base e mellorar o rendemento anti-sag do morteiro. Tamén pode aumentar a homoxeneidade e a capacidade antidispersión dos materiais a base de cemento recentemente mesturados, e evitar a delaminación, segregación e sangrado do morteiro e do formigón.

O efecto espesante do éter de celulosa nos materiais a base de cemento pódese avaliar cuantitativamente mediante o modelo reolóxico dos materiais a base de cemento. Os materiais a base de cemento adoitan considerarse fluídos de Bingham, é dicir, cando o esforzo cortante aplicado r é menor que o límite de fluencia r0, o material permanece na súa forma orixinal e non flúe; cando o esforzo cortante r supera o límite de fluencia r0, o obxecto sofre deformación do fluxo e o esforzo cortante O esforzo r ten unha relación lineal coa taxa de deformación y, é dicir, r=r0+f·y, onde f é a viscosidade plástica. Os éteres de celulosa xeralmente aumentan a tensión de rendemento e a viscosidade plástica dos materiais a base de cemento, con todo, as doses máis baixas conducen a unha menor tensión de rendemento e viscosidade plástica, principalmente debido ao efecto de incorporación de aire dos éteres de celulosa. A investigación de Patural mostra que o peso molecular do éter de celulosa aumenta, a tensión de fluencia do cemento.xeso a base diminúe e aumenta a consistencia.

A viscosidade do cementoxeso a base é un índice importante para avaliar o efecto espesante do éter de celulosa nos materiais a base de cemento. Algunhas literaturas exploraron a lei de cambio de viscosidade da solución de éter de celulosa, pero aínda faltan investigacións relevantes sobre o efecto do éter de celulosa no cambio de viscosidade do cemento.xeso a base. Ao mesmo tempo, segundo os distintos tipos de substituíntes, hai moitos tipos de éteres de celulosa. O impacto dos diferentes tipos e viscosidades dos éteres de celulosa no cambio de cementoxeso a base a viscosidade tamén é un problema moi preocupante no uso de éteres de celulosa. Este traballo utiliza un viscosímetro rotacional para estudar os cambios de viscosidade dos lodos de cemento modificado con éter de celulosa de diferentes tipos e viscosidades baixo diferentes relacións de policinsa, velocidades de rotación e temperaturas.

1. Experimenta

1.1 Materias primas

(1) Éter de celulosa. Seleccionáronse seis tipos de éteres de celulosa comúnmente utilizados no meu país, incluíndo 1 tipo de MC, 1 tipo de HEC, 2 tipos de HPMC e 2 tipos de HEMC, entre os que as viscosidades de 2 tipos de HPMC e 2 tipos de HEMC estaban obviamente. diferente. A viscosidade do éter de celulosa foi probada polo viscosímetro rotacional NDJ-1B (Shanghai Changji Company), a concentración da solución de proba foi do 1,0% ou do 2,0%, a temperatura foi de 20°C, e a velocidade de rotación foi de 12 r/min.

(2) Cemento. O cemento Portland ordinario producido por Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. ten unha especificación de P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Método de medición da viscosidade da solución de éter de celulosa

Tome unha mostra de éter de celulosa de calidade especificada e engádaa a un vaso de precipitados de vidro de 250 ml, despois engade 250 g de auga quente a uns 90°C; mexa completamente cunha varilla de vidro para que o éter de celulosa forme un sistema de dispersión uniforme na auga quente e, ao mesmo tempo, coloque o vaso de precipitados arrefriar ao aire. Cando a solución comece a xerar viscosidade e non volva precipitar, deixe de axitar inmediatamente; cando a solución se arrefría ao aire ata que a cor sexa uniforme, coloque o vaso nun baño de auga a temperatura constante e manteña a temperatura á temperatura especificada. O erro é± 0.1°C; despois de 2h (calculado a partir do tempo de contacto do éter de celulosa con auga quente), medir a temperatura do centro da solución cun termómetro. Produción) rotor inserido na solución ata a profundidade especificada, despois de estar en pé durante 5 minutos, mida a súa viscosidade.

1.3 Medición da viscosidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base

Antes do experimento, mantén todas as materias primas á temperatura especificada, pesa a masa especificada de éter de celulosa e cemento, mestúraas ben e engade auga da billa á temperatura especificada nun vaso de vidro de 250 ml cunha relación auga-cemento de 0,65; A continuación, engade o po seco no vaso e agarde 3 minutos. Remexa ben cunha varilla de vidro durante 300 veces, introduza o rotor dun viscosímetro rotacional (tipo NDJ-1B, producido por Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) solución a unha profundidade especificada, e medir a súa viscosidade despois de permanecer durante 2 minutos. Para evitar a influencia da calor de hidratación do cemento na proba de viscosidade do cementoxeso a base na medida do posible, a viscosidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base debe ser probado cando o cemento está en contacto coa auga durante 5 minutos.

2. Resultados e análise

2.1 Efecto do contido en éter de celulosa

A cantidade de éter de celulosa aquí refírese á relación de masa de éter de celulosa ao cemento, é dicir, a relación de poliash. A partir da influencia de P2, E2 e H1 tres tipos de éteres de celulosa no cambio de viscosidade do cementoxeso a base en diferentes doses (0,1%, 0,3%, 0,6% e 0,9%), pódese ver que despois de engadir éter de celulosa, a viscosidade do cementoxeso a base A viscosidade aumenta; a medida que aumenta a cantidade de éter de celulosa, a viscosidade do cementoxeso a base aumenta continuamente, e o intervalo de aumento da viscosidade do cementoxeso a base tamén se fai máis grande.

Cando a relación auga-cemento é de 0,65 e o contido de éter de celulosa é do 0,6%, tendo en conta a auga consumida pola hidratación inicial do cemento, a concentración de éter de celulosa en relación á auga é de aproximadamente o 1%. Cando a concentración é do 1%, as disolucións acuosas P2, E2 e H1 As viscosidades son 4990 mPa·S, 5070 mPa·S e 5250 mPa·s respectivamente; cando a relación auga-cemento é 0,65, a viscosidade do cemento puroxeso a base é de 836 mPa·S. Non obstante, as viscosidades dos lodos de cemento modificado con éter de celulosa P2, E2 e H1 son de 13800 mPa·S, 12900 mPa·S e 12700 mPa·s respectivamente. Obviamente, a viscosidade do cemento modificado éter de celulosaxeso a base non é a viscosidade da solución de éter de celulosa e A simple adición da viscosidade do cemento puroxeso a base é significativamente maior que a suma das dúas viscosidades, é dicir, a viscosidade da solución de éter de celulosa e a viscosidade do cemento.xeso a base teñen un "efecto de superposición composto". A viscosidade da solución de éter de celulosa provén da forte hidrofilia dos grupos hidroxilo e enlaces éter nas moléculas de éter de celulosa e da estrutura de rede tridimensional formada polas moléculas de éter de celulosa na solución; a viscosidade do cemento puroxeso a base procede da rede formada entre a estrutura dos produtos de hidratación do cemento. Dado que os produtos de hidratación de polímero e cemento adoitan formar unha estrutura de rede interpenetrante, no cemento modificado con éter de celulosaxeso a base, a estrutura de rede tridimensional do éter de celulosa e a estrutura da rede dos produtos de hidratación de cemento están entrelazadas, e as moléculas de éter de celulosa A adsorción con produtos de hidratación de cemento produce en conxunto un "efecto de superposición composto", que aumenta significativamente a viscosidade global do cemento.xeso a base; xa que unha molécula de éter de celulosa pode entrelazar con múltiples moléculas de éter de celulosa e produtos de hidratación de cemento, polo tanto, co aumento do contido de éter de celulosa, a densidade da estrutura da rede aumenta máis que o aumento das moléculas de éter de celulosa e a viscosidade do cemento.xeso a base aumenta continuamente; ademais, a rápida hidratación do cemento necesita reaccionar parte da auga. , o que equivale a aumentar a concentración de éter de celulosa, o que tamén é motivo do aumento significativo da viscosidade do cemento.xeso a base.

Desde éter de celulosa e cementoxeso a base teñen un "efecto de superposición composto" na viscosidade, baixo o mesmo contido de éter de celulosa e condicións de relación auga-cemento, a viscosidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base cunha diferenza obvia cando a concentración é do 2% A diferenza de viscosidade non é grande, por exemplo, as viscosidades de P2 e E2 son 48000 mPa·s e 36700 mPa·s respectivamente na solución acuosa cunha concentración do 2%. S, a diferenza non é obvia; as viscosidades de E1 e E2 en solución acuosa ao 2% son 12300mPa·S e 36700 mPa·s respectivamente, a diferenza é moi grande, pero as viscosidades da súa pasta de cemento modificada son 9800 mPa·S e 12900mPa respectivamente·S, a diferenza reduciuse moito, polo que ao elixir o éter de celulosa en enxeñaría, non é necesario buscar unha viscosidade excesivamente alta do éter de celulosa. Ademais, en aplicacións prácticas de enxeñería, a concentración de éter de celulosa en relación á auga adoita ser relativamente baixa. Por exemplo, no morteiro de revoco común, a relación auga-cemento adoita ser de aproximadamente 0,65 e o contido de éter de celulosa é de 0,2% a 0,6%. A concentración de auga está entre o 0,3% e o 1%.

Tamén se pode ver a partir dos resultados das probas que os diferentes tipos de éteres de celulosa teñen diferentes efectos sobre a viscosidade do cemento.xeso a base. Cando a concentración é do 1%, as viscosidades de P2, E2 e H1 tres tipos de solucións acuosas de éter de celulosa son 4990 mPa·s, 5070 mPa·S e 5250 mPa·S respectivamente, a viscosidade da solución H1 é a máis alta, pero a viscosidade de P2, E2 e H1 tres tipos de éter de celulosa As viscosidades dos lodos de cemento modificado con éter foron de 13800 mPa·S, 12900 mPa·S e 12700 mPa·S respectivamente, e a viscosidade das suspensións de cemento modificado H1 foi a máis baixa. Isto débese a que os éteres de celulosa adoitan ter o efecto de atrasar a hidratación do cemento. Entre os tres tipos de éteres de celulosa, HEC, HPMC e HEMC, o HEC ten a capacidade máis forte para atrasar a hidratación do cemento. Polo tanto, no cemento modificado H1xeso a base, debido á hidratación máis lenta do cemento, a estrutura da rede dos produtos de hidratación do cemento desenvólvese máis lentamente e a viscosidade é a máis baixa.

2.2 Efecto da taxa de rotación

Da influencia da velocidade de rotación do viscosímetro na viscosidade do cemento puroxeso a base e cemento modificado con éter de celulosaxeso a base, pódese ver que a medida que aumenta a velocidade de rotación, a viscosidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base e cemento puroxeso a base diminúe en graos variables, é dicir, todos teñen a propiedade de adelgazar por cizalla e pertencen ao fluído pseudoplástico. Canto menor sexa a velocidade de rotación, maior será a diminución da viscosidade de todo o cementoxeso a base coa taxa de rotación, é dicir, máis evidente é a pseudoplasticidade do cementoxeso a base. Co aumento da taxa de rotación, a curva de viscosidade diminúe do cementoxeso a base gradualmente faise máis plano e a pseudoplasticidade debilita. En comparación co cemento puroxeso a base, a pseudoplasticidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base é máis débil, é dicir, a incorporación de éter de celulosa reduce a pseudoplasticidade do cemento.xeso a base.

Da influencia da velocidade de rotación na viscosidade do cementoxeso a base baixo diferentes tipos de éter de celulosa e viscosidades, pódese saber que o cementoxeso a base modificado con diferentes éteres de celulosa ten diferente resistencia pseudoplástica, e canto menor sexa a viscosidade do éter de celulosa, maior será a viscosidade do cemento modificado.xeso a base. Canto máis evidente é a pseudoplasticidade do cementoxeso a base é; a pseudoplasticidade do cemento modificadoxeso a base non ten diferenzas obvias con diferentes tipos de éteres de celulosa con viscosidades similares. De P2, E2 e H1 tres tipos de cemento modificado con éter de celulosaxeso a base en diferentes dosificacións (0,1%, 0,3%, 0,6% e 0,9%), pódese coñecer a influencia da velocidade de rotación na viscosidade, P2, E2 e H1 tres tipos de fibra. As suspensións de cemento modificadas con éter simple teñen os mesmos resultados das probas. : cando a cantidade de éter de celulosa é diferente, a súa pseudoplasticidade é diferente. Canto menor sexa a cantidade de éter de celulosa, máis forte será a pseudoplasticidade do cemento modificadoxeso a base.

Despois de que o cemento está en contacto coa auga, as partículas de cemento na superficie son rapidamente hidratadas e os produtos de hidratación (especialmente o xel CSH) forman unha estrutura de aglomeración. Cando hai unha forza de cizallamento direccional na solución, a estrutura de aglomeración abrirase, polo que ao longo da dirección da forza de cizallamento redúcese a resistencia do fluxo direccional, mostrando así a propiedade de adelgazamento por cizallamento. O éter de celulosa é unha especie de macromolécula cunha estrutura asimétrica. Cando a solución está quieta, as moléculas de éter de celulosa poden ter varias orientacións. Cando hai unha forza de cizallamento direccional na solución, a longa cadea da molécula xirará e avanzará. A dirección da forza de cizallamento redúcese, o que resulta nunha diminución da resistencia ao fluxo e tamén presenta a propiedade de adelgazamento por cizallamento. En comparación cos produtos de hidratación do cemento, as moléculas de éter de celulosa son máis flexibles e teñen unha certa capacidade de amortiguamento para a forza de cizallamento. Polo tanto, en comparación co cemento puroxeso a base, a pseudoplasticidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base é máis débil e, a medida que aumenta a viscosidade ou o contido de éter de celulosa, o efecto de amortiguación das moléculas de éter de celulosa sobre a forza de corte é máis evidente. A plasticidade faise débil.

2.3 A influencia da temperatura

A partir do efecto dos cambios de temperatura (20°C, 27°C e 35°C) sobre a viscosidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base, pódese ver que cando o contido de éter de celulosa é do 0,6%, a medida que aumenta a temperatura, o cemento puroxeso a base e M1 A viscosidade do cemento modificadoxeso a base aumentou e a viscosidade doutros cementos modificados con éter de celulosaxeso a base diminuíu, pero a diminución non foi grande, e a viscosidade do cemento modificado H1xeso a base diminuíu máis. En canto ao cemento modificado E2xeso a base refírese, cando a relación de poliash é do 0,6%, a viscosidade do cementoxeso a base diminúe co aumento da temperatura, e cando a relación de poliash é do 0,3%, a viscosidade do cemento.xeso a base aumenta co aumento da temperatura.

En xeral, debido á diminución da forza de interacción intermolecular, a viscosidade do fluído diminuirá co aumento da temperatura, como é o caso da solución de éter de celulosa. Non obstante, a medida que aumenta a temperatura e aumenta o tempo de contacto entre o cemento e a auga, a velocidade de hidratación do cemento acelerarase significativamente e o grao de hidratación aumentará, polo que a viscosidade do cemento puro.xeso a base aumentará no seu lugar.

En cemento modificado con éter de celulosaxeso a base, o éter de celulosa será adsorbido á superficie dos produtos de hidratación do cemento, inhibindo así a hidratación do cemento, pero diferentes tipos e cantidades de éteres de celulosa teñen diferentes capacidades para inhibir a hidratación do cemento, MC (como M1 ) ten unha débil capacidade para inhibir a hidratación do cemento, e a medida que aumenta a temperatura, a taxa de hidratación do cementoxeso a base aínda é máis rápido, polo que a medida que aumenta a temperatura, a viscosidade xeralmente aumenta; HEC, HPMC e HEMC poden inhibir significativamente a hidratación do cemento, a medida que aumenta a temperatura, a taxa de hidratación do cemento.xeso a base é máis lento, polo que a medida que aumenta a temperatura, o cemento modificado HEC, HPMC e HEMC A viscosidade doxeso a base (relación de poliash do 0,6%) é xeralmente reducida, e debido a que a capacidade de HEC para atrasar a hidratación do cemento é maior que a de HPMC e HEMC, o cambio de éter de celulosa nos cambios de temperatura (20°C, 27°C e 35°C) A viscosidade do cemento modificado H1xeso a base diminuíu máis co aumento da temperatura. Non obstante, a hidratación do cemento aínda existe cando a temperatura é maior, polo que o grao de redución do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base co aumento da temperatura non é obvio. En canto ao cemento modificado E2xeso a base preocupa, cando a dosificación é alta (a proporción de cinzas é do 0,6%), o efecto de inhibir a hidratación do cemento é obvio e a viscosidade diminúe co aumento da temperatura; cando a dosificación é baixa (a proporción de cinzas é do 0,3%), o efecto de inhibir a hidratación do cemento non é obvio e a viscosidade aumenta co aumento da temperatura.

3. Conclusión

(1) Co aumento continuo do contido de éter de celulosa, a viscosidade e a taxa de aumento da viscosidade do cementoxeso a base seguir aumentando. A estrutura da rede molecular do éter de celulosa e a estrutura da rede dos produtos de hidratación do cemento están entrelazadas, e a hidratación inicial do cemento aumenta indirectamente a concentración de éter de celulosa, polo que a viscosidade da solución de éter de celulosa e do cemento.xeso a base ten un "efecto de superposición composto", é dicir, éter de celulosa A viscosidade do cemento modificadoxeso a base é moito maior que a suma das súas respectivas viscosidades. En comparación cos lodos de cemento modificados con HPMC e HEMC, os lodos de cemento modificados con HEC teñen valores de proba de viscosidade máis baixos debido ao desenvolvemento máis lento da hidratación.

(2) Ambos cemento modificado con éter de celulosaxeso a base e cemento puroxeso a base teñen a propiedade de adelgazamento por corte ou pseudoplasticidade; a pseudoplasticidade do cemento modificado con éter de celulosaxeso a base é inferior ao do cemento puroxeso a base; canto menor sexa a velocidade de rotación, ou a celulosa Canto menor sexa a viscosidade do cemento modificado con éterxeso a base, ou canto menor sexa o contido de éter de celulosa, máis evidente será a pseudoplasticidade do cemento modificado con éter de celulosa.xeso a base.

(3) A medida que a temperatura segue aumentando, a velocidade e o grao de hidratación do cemento aumentan, polo que a viscosidade do cemento puroxeso a base aumenta gradualmente. Debido a que os diferentes tipos e cantidades de éteres de celulosa teñen diferentes capacidades para inhibir a hidratación do cemento, a viscosidade da pasta de cemento modificada varía coa temperatura.