Promjena viskoznosti celuloznog etera na žbuci na bazi cementa

Zgušnjavanje je važan modifikacijski učinak celuloznog etera na materijale na bazi cementa. Učinci sadržaja celuloznog etera, brzine rotacije viskozimetra i temperature na promjenu viskoznosti cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi su proučavani. Rezultati pokazuju da viskoznost cementažbuka na bazi kontinuirano raste s porastom udjela celuloznog etera, a viskoznost otopine celuloznog etera i cementažbuka na bazi ima "učinak kompozitne superpozicije"; pseudoplastičnost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi je niža nego kod čistog cementažbuka na bazi, i viskoznost Što je niža brzina rotacije instrumenta ili niža viskoznost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na baziili što je niži sadržaj celuloznog etera, to je očitija pseudoplastičnost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi; Uz kombinirani učinak hidratacije, viskoznost celuloznog etera modificiranog cementažbuka na bazi će se povećati ili smanjiti. Različite vrste celuloznog etera imaju različite promjene u viskoznosti modificiranog cementažbuka na bazi.

Ključne riječi: celulozni eter; cementžbuka na bazi; viskoznost

0、Predgovor

Celulozni eteri često se koriste kao sredstva za zadržavanje vode i zgušnjivači za materijale na bazi cementa. Prema različitim supstituentima, celulozni eteri koji se koriste u materijalima na bazi cementa općenito uključuju metil celulozu (MC), hidroksietil celulozu (HEC), hidroksietil metil celulozni eter (Hydroxyethyl methyl cellulose, HEMC) i hidroksipropil metil celulozu (Hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC), među kojima se najčešće koriste HPMC i HEMC.

Zgušnjavanje je važan modifikacijski učinak celuloznog etera na materijale na bazi cementa. Celulozni eter mokrom mortu može dati odličnu viskoznost, značajno povećati sposobnost vezivanja između mokrog morta i osnovnog sloja i poboljšati učinak morta protiv sleganja. Također može povećati homogenost i sposobnost protiv disperzije svježe miješanih materijala na bazi cementa i spriječiti raslojavanje, segregaciju i krvarenja morta i betona.

Učinak zgušnjavanja celuloznog etera na materijale na bazi cementa može se kvantitativno ocijeniti pomoću reološkog modela materijala na bazi cementa. Materijali na bazi cementa obično se smatraju Binghamovim fluidom, to jest, kada je primijenjeni smični napon r manji od napona tečenja r0, materijal ostaje u svom izvornom obliku i ne teče; kada smično naprezanje r premaši granicu tečenja r0, predmet prolazi kroz deformaciju tečenja, a posmično naprezanje Naprezanje r ima linearni odnos s brzinom deformacije y, to jest, r=r0+f·y, gdje je f plastična viskoznost. Celulozni eteri općenito povećavaju granicu tečenja i plastičnu viskoznost materijala na bazi cementa, međutim niže doze dovode do niže granice tečenja i plastične viskoznosti, uglavnom zbog učinka celuloznih etera na privlačenje zraka. Paturalovo istraživanje pokazuje da se molekularna težina celuloznog etera povećava, granica tečenja cementažbuka na bazi smanjuje, a konzistencija se povećava.

Viskoznost cementažbuka na bazi je važan pokazatelj za procjenu učinka zgušnjavanja celuloznog etera na materijale na bazi cementa. Neka literatura je istraživala zakon promjene viskoznosti otopine celuloznog etera, ali još uvijek nedostaju relevantna istraživanja o učinku celuloznog etera na promjenu viskoznosti cementa.žbuka na bazi. U isto vrijeme, prema različitim vrstama supstituenata, postoji mnogo vrsta celuloznih etera. Utjecaj različitih vrsta i viskoznosti celuloznih etera na promjenu cementažbuka na bazi viskoznost je također vrlo zabrinjavajuća tema u korištenju celuloznih etera. Ovaj rad koristi rotacijski viskozimetar za proučavanje promjena viskoznosti cementnih kaša modificiranih celuloznim eterom različitih tipova i viskoznosti pod različitim omjerima polipepela, brzinama rotacije i temperaturama.

1. Eksperimentirajte

1.1 Sirovine

(1) Celulozni eter. Odabrano je šest vrsta celuloznih etera koji se obično koriste u mojoj zemlji, uključujući 1 vrstu MC, 1 vrstu HEC, 2 vrste HPMC i 2 vrste HEMC, među kojima su viskoznosti 2 vrste HPMC i 2 vrste HEMC očito bile drugačiji. Viskoznost celuloznog etera ispitana je rotacijskim viskozimetrom NDJ-1B (Shanghai Changji Company), koncentracija ispitne otopine bila je 1,0% ili 2,0%, temperatura je bila 20°C.°C, a brzina vrtnje 12r/min.

(2) Cement. Obični portland cement koji proizvodi Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. ima specifikaciju P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Metoda mjerenja viskoznosti otopine celuloznog etera

Uzmite uzorak celuloznog etera određene kvalitete i dodajte ga u staklenu čašu od 250 ml, zatim dodajte 250 g vruće vode na oko 90°C; potpuno promiješajte staklenim štapićem kako bi celulozni eter stvorio jednoliki disperzijski sustav u vrućoj vodi, a u isto vrijeme čašu stavite Ohladiti na zrak. Kada otopina počne stvarati viskoznost i više se ne taloži, odmah prestanite miješati; kada se otopina ohladi na zraku do ujednačene boje, čašu staviti u vodenu kupelj konstantne temperature i održavati temperaturu na navedenoj temperaturi. Greška je± 0,1°C; nakon 2h (izračunato iz vremena kontakta celuloznog etera s vrućom vodom), izmjerite temperaturu središta otopine termometrom. Proizvodnja) rotor umetnut u otopinu do navedene dubine, nakon stajanja 5 minuta, izmjerite njegovu viskoznost.

1.3 Mjerenje viskoznosti cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi

Prije pokusa sve sirovine držati na navedenoj temperaturi, izvagati navedenu masu celuloznog etera i cementa, dobro ih promiješati i dodati vodu iz slavine navedene temperature u staklenu čašu od 250 ml s vodocementnim omjerom 0,65; zatim dodajte suhi prah u čašu i pričekajte 3 minute. Temeljito promiješajte staklenim štapićem 300 puta, umetnite rotor rotacijskog viskozimetra (tip NDJ-1B, proizvodi Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) u otopine do određene dubine i izmjerite njenu viskoznost nakon što je odstajala 2 minute. Kako bi se izbjegao utjecaj topline hidratacije cementa na ispitivanje viskoznosti cementažbuka na bazi što je više moguće, viskoznost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi mora se ispitati kada je cement u kontaktu s vodom 5 minuta.

2. Rezultati i analiza

2.1 Učinak sadržaja celuloznog etera

Količina celuloznog etera ovdje se odnosi na omjer mase celuloznog etera i cementa, odnosno omjer poliaša. Od utjecaja P2, E2 i H1 tri vrste celuloznih etera na promjenu viskoznosti cementažbuka na bazi pri različitim dozama (0,1%, 0,3%, 0,6% i 0,9%), može se vidjeti da nakon dodavanja celuloznog etera, viskoznost cementažbuka na bazi Viskoznost se povećava; kako se povećava količina celuloznog etera, viskoznost cementažbuka na bazi kontinuirano raste, a raspon povećanja viskoznosti cementažbuka na bazi također postaje veći.

Kada je vodocementni omjer 0,65 i sadržaj celuloznog etera 0,6%, uzimajući u obzir vodu utrošenu početnom hidratacijom cementa, koncentracija celuloznog etera u odnosu na vodu je oko 1%. Kada je koncentracija 1%, vodene otopine P2, E2 i H1, viskoznosti su 4990 mPa·S, 5070 mPa·S i 5250mPa·s odnosno; kada je vodocementni omjer 0,65, viskoznost čistog cementažbuka na bazi je 836 mPa·S. Međutim, viskoznosti P2, E2 i H1 tri cementne kaše modificirane celuloznim eterom su 13800 mPa·S, 12900 mPa·S i 12700mPa·s odnosno. Očito, viskoznost celuloznog etera modificiranog cementažbuka na bazi nije viskoznost otopine celuloznog etera i jednostavno zbrajanje viskoznosti čistog cementažbuka na bazi je značajno veći od zbroja dviju viskoznosti, odnosno viskoznosti otopine celuloznog etera i viskoznosti cementažbuka na bazi imaju “učinak kompozitne superpozicije”. Viskoznost otopine celuloznog etera dolazi od jake hidrofilnosti hidroksilnih skupina i eterskih veza u molekulama celuloznog etera i trodimenzionalne mrežne strukture koju tvore molekule celuloznog etera u otopini; viskoznost čistog cementažbuka na bazi dolazi iz mreže formirane između strukture proizvoda hidratacije cementa. Budući da proizvodi hidratacije polimera i cementa često tvore mrežnu strukturu koja se međusobno prožima, u cementu modificiranom celuloznim eteromžbuka na bazi, trodimenzionalna mrežna struktura celuloznog etera i mrežna struktura produkata hidratacije cementa su isprepletene, a molekule celuloznog etera Adsorpcija s proizvodima hidratacije cementa zajedno proizvodi "učinak kompozitne superpozicije", što značajno povećava ukupnu viskoznost cementažbuka na bazi; budući da se jedna molekula celuloznog etera može ispreplesti s više molekula celuloznog etera i proizvoda hidratacije cementa, stoga, s povećanjem sadržaja celuloznog etera, gustoća mrežne strukture raste više od povećanja molekula celuloznog etera, a viskoznost cementažbuka na bazi stalno raste; osim toga, za brzu hidrataciju cementa treba reagirati dio vode. , što je ekvivalentno povećanju koncentracije celuloznog etera, što je također razlog značajnog povećanja viskoznosti cementažbuka na bazi.

Budući da celulozni eter i cementžbuka na bazi imaju "učinak kompozitne superpozicije" u viskoznosti, pod istim sadržajem celuloznog etera i uvjetima vodocementnog omjera, viskoznost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi s očitom razlikom kada je koncentracija 2% Razlika u viskoznosti nije velika, na primjer, viskoznosti P2 i E2 su 48000mPa·s i 36700mPa·s odnosno u vodenoj otopini s koncentracijom od 2%. S, razlika nije očita; viskoznosti E1 i E2 u 2% vodenoj otopini su 12300mPa·S i 36700mPa·odnosno, razlika je vrlo velika, ali viskoziteti njihove modificirane cementne paste su 9800 mPa·S odnosno 12900mPa·S, razlika je znatno smanjena, tako da pri odabiru celuloznog etera u inženjerstvu nije potrebno težiti pretjerano visokoj viskoznosti celuloznog etera. Štoviše, u praktičnim inženjerskim primjenama koncentracija celuloznog etera u odnosu na vodu obično je relativno niska. Na primjer, u običnom mortu za žbukanje vodocementni omjer je obično oko 0,65, a sadržaj celuloznog etera je 0,2% do 0,6%. Koncentracija vode je između 0,3% i 1%.

Također se iz rezultata ispitivanja može vidjeti da različite vrste celuloznih etera imaju različite učinke na viskoznost cementa.žbuka na bazi. Kada je koncentracija 1%, viskoznost P2, E2 i H1 tri vrste vodenih otopina celuloznog etera je 4990 mPa·s, 5070 mPa·S i 5250mPa·S respektivno, viskoznost H1 otopine je najveća, ali viskoznost P2, E2 i H1 tri vrste celuloznog etera. Viskoznost cementne kaše modificirane eterom bila je 13800 mPa·S, 12900 mPa·S i 12700mPa·S, a viskoznost H1 modificiranih cementnih kaša bila je najniža. To je zato što celulozni eteri obično imaju učinak odgađanja hidratacije cementa. Među tri vrste celuloznih etera, HEC, HPMC i HEMC, HEC ima najjaču sposobnost odgađanja hidratacije cementa. Stoga se u H1 modificiranom cementužbuka na bazi, zbog sporije hidratacije cementa sporije se razvija mrežasta struktura proizvoda hidratacije cementa, a viskoznost je najmanja.

2.2 Učinak brzine rotacije

Iz utjecaja brzine vrtnje viskozimetra na viskoznost čistog cementažbuka na bazi i cement modificiran celuloznim eteromžbuka na bazi, može se vidjeti da kako se brzina rotacije povećava, viskoznost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi i čisti cementžbuka na bazi smanjuje se u različitim stupnjevima, odnosno svi oni imaju svojstvo stanjivanja smicanjem i pripadaju pseudoplastičnoj tekućini. Što je manja brzina rotacije, to je veće smanjenje viskoznosti svih cementažbuka na bazi s brzinom rotacije, odnosno što je očitija pseudoplastičnost cementažbuka na bazi. S povećanjem brzine vrtnje, krivulja viskoznosti cementa se smanjuježbuka na bazi postupno postaje ravnija, a pseudoplastičnost slabi. U usporedbi s čistim cementomžbuka na bazi, pseudoplastičnost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi je slabiji, odnosno ugradnja celuloznog etera smanjuje pseudoplastičnost cementažbuka na bazi.

Od utjecaja brzine vrtnje na viskoznost cementažbuka na bazi pod različitim vrstama celuloznog etera i viskoznosti, može se znati da cementžbuka na bazi modificiran različitim celuloznim eterima ima različitu pseudoplastičnu čvrstoću, a što je manja viskoznost celuloznog etera, veća je viskoznost modificiranog cementažbuka na bazi. Što je pseudoplastičnost cementa očitijažbuka na bazi je; pseudoplastičnost modificiranog cementažbuka na bazi nema očite razlike s različitim vrstama celuloznih etera sa sličnim viskozitetima. Od P2, E2 i H1 tri vrste cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi u različitim dozama (0,1%, 0,3%, 0,6% i 0,9%), može se znati utjecaj brzine rotacije na viskoznost, P2, E2 i H1 tri vrste vlakana Cementne kaše modificirane običnim eterom imaju iste rezultate ispitivanja : kada je količina celuloznog etera drugačija, njihova pseudoplastičnost je drugačija. Što je manja količina celuloznog etera, veća je pseudoplastičnost modificiranog cementažbuka na bazi.

Nakon što je cement u kontaktu s vodom, čestice cementa na površini brzo se hidratiziraju, a produkti hidratacije (osobito CSH gel) formiraju aglomeracijsku strukturu. Kada u otopini postoji usmjerena posmična sila, aglomeracijska struktura će se otvoriti, tako da se uzduž smjera smične sile otpor usmjerenog protoka smanjuje, čime se pokazuje svojstvo smicanja stanjivanja. Celulozni eter je vrsta makromolekule asimetrične strukture. Kada je otopina mirna, molekule celuloznog etera mogu imati različite orijentacije. Kada postoji usmjerena posmična sila u otopini, dugi lanac molekule će se okrenuti i ići duž. Smjer sile smicanja je smanjen, što rezultira smanjenjem otpora tečenju, a također pokazuje svojstvo stanjivanja smicanja. U usporedbi s proizvodima za hidrataciju cementa, molekule celuloznog etera su fleksibilnije i imaju određeni kapacitet puferiranja za silu smicanja. Stoga, u usporedbi s čistim cementomžbuka na bazi, pseudoplastičnost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi je slabiji, a kako se viskoznost ili sadržaj celuloznog etera povećava, učinak puferiranja molekula celuloznog etera na silu smicanja je očitiji. Plastičnost postaje slaba.

2.3 Utjecaj temperature

Od utjecaja temperaturnih promjena (20°C, 27°C i 35°C) na viskoznost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi, može se vidjeti da kada je sadržaj celuloznog etera 0,6%, kako se temperatura povećava, čisti cementžbuka na bazi i M1 Viskoznost modificiranog cementažbuka na bazi povećana i viskoznost ostalih cementa modificiranih celuloznim eteromžbuka na bazi smanjila, ali smanjenje nije bilo veliko, a viskoznost H1 modificiranog cementažbuka na bazi najviše smanjio. Što se tiče E2 modificiranog cementažbuka na bazi kada je omjer poliastra 0,6%, viskoznost cementažbuka na bazi opada s porastom temperature, a kada je omjer poliastra 0,3%, viskoznost cementažbuka na bazi raste s porastom temperature.

Općenito govoreći, zbog smanjenja sile međumolekularne interakcije, viskoznost tekućine će se smanjivati ​​s porastom temperature, što je slučaj s otopinom celuloznog etera. Međutim, kako temperatura raste, a vrijeme kontakta između cementa i vode se povećava, brzina hidratacije cementa će se značajno ubrzati, a stupanj hidratacije će se povećati, pa će viskoznost čistog cementa biti manja.žbuka na bazi umjesto toga će se povećati.

U cementu modificiranom eterom celulozežbuka na bazi, celulozni eter će se adsorbirati na površinu proizvoda hidratacije cementa, čime se inhibira hidratacija cementa, ali različite vrste i količine celuloznih etera imaju različite sposobnosti inhibicije hidratacije cementa, MC (kao što je M1) ima slabu sposobnost inhibicije hidratacije cementa, a s povećanjem temperature brzina hidratacije cementažbuka na bazi još je brži, pa kako se temperatura povećava, viskoznost se općenito povećava; HEC, HPMC i HEMC mogu značajno inhibirati hidrataciju cementa, kako se temperatura povećava, stopa hidratacije cementažbuka na bazi je sporiji, pa kako temperatura raste, HEC, HPMC i HEMC modificirani cement Viskoznostžbuka na bazi (0,6% omjer polipepela) općenito je smanjen, a budući da je sposobnost HEC-a da odgodi hidrataciju cementa veća od one HPMC-a i HEMC-a, promjena celuloznog etera u promjenama temperature (20°C, 27°C i 35°C) Viskoznost H1 modificiranog cementažbuka na bazi najviše se smanjio s porastom temperature. Međutim, hidratacija cementa još uvijek postoji kada je temperatura viša, pa je stupanj redukcije cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi s porastom temperature nije očit. Što se tiče E2 modificiranog cementažbuka na bazi što se tiče, kada je doza visoka (udio pepela je 0,6%), učinak inhibicije hidratacije cementa je očit, a viskoznost se smanjuje s porastom temperature; kada je doza niska (udio pepela je 0,3%), učinak inhibicije hidratacije cementa nije očit, a viskoznost se povećava s porastom temperature.

3. Zaključak

(1) Uz kontinuirano povećanje sadržaja celuloznog etera, viskoznost i brzina povećanja viskoznosti cementažbuka na bazi nastaviti povećavati. Struktura molekularne mreže celuloznog etera i mrežna struktura proizvoda hidratacije cementa su isprepletene, a početna hidratacija cementa neizravno povećava koncentraciju celuloznog etera, tako da viskoznost otopine celuloznog etera i cementa raste.žbuka na bazi ima “učinak kompozitne superpozicije”, odnosno celulozni eter Viskoznost modificiranog cementažbuka na bazi je mnogo veći od zbroja njihovih odgovarajućih viskoziteta. U usporedbi s HPMC i HEMC modificiranim cementnim kašama, HEC modificirane cementne kaše imaju niže testne vrijednosti viskoznosti zbog sporijeg razvoja hidratacije.

(2) Oba cementa modificirana celuloznim eteromžbuka na bazi i čisti cementžbuka na bazi imaju svojstvo smičnog stanjivanja ili pseudoplastičnosti; pseudoplastičnost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi je niža nego kod čistog cementažbuka na bazi; niža brzina rotacije ili celuloza Niža viskoznost cementa modificiranog eteromžbuka na bazi, ili što je niži sadržaj celuloznog etera, to je očitija pseudoplastičnost cementa modificiranog celuloznim eteromžbuka na bazi.

(3) Kako temperatura nastavlja rasti, brzina i stupanj hidratacije cementa se povećavaju, tako da viskoznost čistog cementažbuka na bazi postupno povećava. Zbog različitih vrsta i količina celuloznih etera koji imaju različite sposobnosti inhibiranja hidratacije cementa, viskoznost modificirane cementne paste varira s temperaturom.