Cellulóz -éterrel módosított cement iszap

A nemionos cellulóz-éter különböző molekuláris szerkezetének a cement-iszap pórusszerkezetére gyakorolt ​​hatását a teljesítménysűrűség-teszttel, valamint a makroszkopikus és mikroszkópos pórusszerkezet-megfigyeléssel vizsgáltuk. Az eredmények azt mutatják, hogy a nemionos cellulóz -éter növelheti a cement -iszap porozitását. Amikor a nem-ion-cellulóz-éterrel módosított iszap viszkozitása hasonló, akkor a porozitáshidroxi -etil -cellulóz -éter(HEC) A módosított iszap kisebb, mint a hidroxi -propil -metil -cellulóz -éter (HPMC) és a metil -cellulóz -éter (MC) módosított iszapja. Minél alacsonyabb a HPMC cellulóz -éter viszkozitása/relatív molekulatömege hasonló csoporttartalommal, annál kisebb a módosított cement iszap porozitása. A nemionos cellulóz-éter csökkentheti a folyékony fázis felületi feszültségét, és megkönnyíti a cement iszap buborékokat. A nemionos cellulóz-éter-molekulákat irányítva adszorbeálják a buborékok gáz-folyadék felületén, ami szintén növeli a cement-iszapfázis viszkozitását, és javítja a cement-iszap képességét a buborékok stabilizálására.

Kulcsszavak:nemionos cellulóz -éter; Cement iszap; Pórusszerkezet; Molekuláris szerkezet; Felületi feszültség; viszkozitás

A nemionos cellulóz-éter (a továbbiakban cellulóz-éter) kiválóan megvastagodik és víztartás, és széles körben használják a száraz vegyes habarcs, az önkompakt beton és más új cement alapú anyagokban. A cement alapú anyagokban alkalmazott cellulóz-etikusok általában metil-cellulóz-éter (MC), hidroxi-propil-metil-cellulóz-éter (HPMC), hidroxi-etil-metil-cellulóz-éter (HEMC) és hidroxi-etil-cellulóz-éter (HEC), amelyek között a HPMC és a HemC a leggyakoribb alkalmazások, amelyek között a HPMC és a HemC. -

A cellulóz -éter jelentősen befolyásolhatja a cement -iszap pórusszerkezetét. Pourchez et al., Látszólagos sűrűségvizsgálat, pórusméret-teszt (higanybefecskendezési módszer) és a SEM képanalízis révén arra a következtetésre jutott, hogy a cellulóz-éter növeli a pórusok számát kb. 500 nm átmérőjű és körülbelül 50-250 μm átmérőjű pórusokkal. cement iszap. Ezenkívül az edzett cement -iszap esetében az alacsony molekulatömegű HEC módosított cement iszap pórusméret -eloszlása ​​hasonló a tiszta cement iszaphoz. A nagy molekulatömegű HEC módosított cement -iszap teljes pórusmennyisége magasabb, mint a tiszta cement iszap, de alacsonyabb, mint a HPMC -vel módosított cement iszapoké, nagyjából azonos következetességgel. A SEM megfigyelés révén Zhang et al. megállapította, hogy a HEMC jelentősen növeli a pórusok számát, amelynek átmérője körülbelül 0,1 mm a cementhabarcsban. Azt is megállapították, hogy a higanyfecskendezési teszten keresztül a HEMC jelentősen növeli a pórusmennyiséget és az átlagos pórusátmérő a cement iszapok átmérőjét, ami az 50 nm ~ 1 μm átmérőjű nagy pórusok számának szignifikáns növekedését eredményezi. mint 1 μm. Az 50 nm -nél kisebb átmérőjű pórusok száma azonban szignifikánsan csökkent. Saric-Coric et al. Úgy vélte, hogy a cellulóz -éter porózusabbá tenné a cement iszapot, és a makropórusok növekedéséhez vezet. Jenni et al. Megvizsgálta a teljesítmény sűrűségét, és megállapította, hogy a HEMC módosított cementhabarcs pórusmennyiség -frakciója körülbelül 20%volt, míg a tiszta cementhabarcs csak kis mennyiségű levegőt tartalmazott. Silva et al. megállapította, hogy a két csúcs mellett, 3,9 nm -en és 40 ~ 75 nm -en, mint tiszta cement iszapként, két csúcs volt 100 ~ 500 nm -en, és a higanyinjekciós teszt során 100 μm -nél nagyobb. Ma Baoguo et al. Megállapította, hogy a cellulóz -éter növelte a finom pórusok számát, amelyek átmérője kevesebb, mint 1 μm, és a nagy pórusok, amelyek átmérője nagyobb, mint 2 μm a cementhabarcsban, a higany -injekciós teszt révén. Ami az okot illeti, hogy a cellulóz -éter növeli a cement -iszap porozitását, általában úgy gondolják, hogy a cellulóz -éternek felületi aktivitása van, dúsul a levegőben és a víz felületén, és filmet alkot, hogy a buborékok cement iszapban stabilizálják.

A fenti irodalmi elemzés révén látható, hogy a cellulóz-éternek a cement alapú anyagok pórusszerkezetére gyakorolt ​​hatása nagy figyelmet kapott. Ennek ellenére sokféle cellulóz -éter létezik, ugyanolyan típusú cellulóz -éter, relatív molekulatömege, csoporttartalma és más molekuláris szerkezeti paraméterek szintén nagyon különböznek, és a háztartási és külföldi kutatók a cellulóz -éter szelekciójáról csak a megfelelő alkalmazásukra korlátozódnak. A mező, a reprezentáció hiánya, a következtetés elkerülhetetlen a „túlzott generalizáció”, így a cellulóz -éter mechanizmusának magyarázata nem elég mély. Ebben a cikkben a különböző molekuláris szerkezetű cellulóz -éter hatását a cement -iszap pórusszerkezetére látszólagos sűrűség -teszttel, valamint makroszkopikus és mikroszkopikus pórusszerkezet -megfigyeléssel vizsgáltuk.

1. tesztelés

1.1 nyersanyagok

A cement egy P · O 42,5 szokásos portlandcement volt, amelyet a Huaxin Cement Co., Ltd. gyártott, amelyben a kémiai összetételt az Axios AD-Vened Wavelshing-diszperziós típusú röntgen-fluoreszcencia spektrumivel (Pana-Lytical, Hollandia) mértük. és a fázisösszetétet Bogue módszerrel becsültük meg.

A cellulóz -éterrel négyféle kereskedelmi cellulóz -éter, illetve metil -cellulóz -éter (MC), hidroxi -propil -metil -cellulóz -éter (HPMC1, HPMC2) és hidroxi -etil -cellulóz -éter (HEC), HPMC1 molekuláris szerkezete és HPMC2 hasonló, de a visicozitás, de a visicozitás, de a visicozitás, de a visicozitás, de a visicozitás sokkal kevésbé, mint a visicositás, de a visicozitás sokkal kevesebb, mint , Azaz a HPMC1 relatív molekulatömege sokkal kisebb, mint a HPMC2é. A hidroxi -etil -metil -cellulóz -éter (HEMC) és a HPMC hasonló tulajdonságai miatt a HEMC -ket nem választották ki ebben a vizsgálatban. Annak elkerülése érdekében, hogy a nedvességtartalomnak a teszteredményekre gyakorolt ​​hatása, az összes cellulóz -éter 2 órán át 98 ℃ -en sütött.

A cellulóz-éter viszkozitását az NDJ-1B Rotary Viscosimeter (Shanghai Changji Company) tesztelte. A vizsgálati oldat koncentrációja (a cellulóz -éter és a víz tömeg aránya) 2,0%, a hőmérséklet 20 ℃ volt, a forgási sebesség pedig 12R/perc. A cellulóz -éter felületi feszültségét gyűrű módszerrel teszteltük. A tesztműszer JK99A automatikus tenziométer (Shanghai Zhongchen Company) volt. A vizsgálati oldat koncentrációja 0,01%, a hőmérséklet 20 ℃ volt. A cellulóz -étercsoport tartalmát a gyártó biztosítja.

A cellulóz -éter felületi feszültsége és csoportos tartalma szerint, ha az oldatkoncentráció 2,0%, a HEC és a HPMC2 oldat viszkozitási aránya 1: 1,6, és a HEC és MC oldat viszkozitási aránya 1: 0,4, de de de a HEC és az MC oldat aránya, de de de Ebben a tesztben a víz-cement arány 0,35, a maximális cement arány 0,6%, a cellulóz-éter és a víz tömeg arány A HEC, a HPMC2 vagy az MC módosított cement iszap viszkozitási különbsége kicsi.

A cellulóz -éter viszkozitása, felületi feszültsége és csoportos tartalma szerint az egyes cellulóz -éter felületi feszültsége eltérő. A cellulóz -éternek mind hidrofil csoportja (hidroxil- és étercsoportjai), és a hidrofób csoportok (metil- és glükóz -széngyűrű) felületaktív anyag. A cellulóz -éter eltérő, a hidrofil és hidrofób csoportok típusa és tartalma eltérő, eltérő felületi feszültséget eredményez.

1.2 Tesztelési módszerek

Hat típusú cement -iszapot készítettünk, köztük tiszta cement -iszapot, négy cellulóz -éter (MC, HPMCL, HPMC2 és HEC) módosított cement iszapot 0,60% cementarány és HPMC2 módosított cement hüvelyes 0,05% cementarány mellett. Ref, MC-0,60, HPMCL-0,60, HPMC2-0.60. A HEC 1-0.60 és a HPMC2-0.05 azt jelzi, hogy a víz-cement arány egyaránt 0,35.

Cement -iszap először a GB/T 17671 1999 -es „Cement habarcs szilárdsági vizsgálati módszerének (ISO módszer) megfelelően”, 40 mm × 40 mm × 160 mm -es prizmák tesztblokkjává, 20 ℃ lezárt 28D -es körülmények között. A látszólagos sűrűség mérlegelése és kiszámítása után egy kis kalapáccsal repedtek, és a tesztblokk központi szakaszának makró lyuk -állapotát megfigyelték és digitális fényképezőgéppel fényképezték. Ugyanakkor 2,5 ~ 5,0 mm-es kis darabokat vettünk optikai mikroszkóppal (Hirox háromdimenziós videómikroszkóppal) és pásztázó elektronmikroszkóppal (JSM-5610LV).

2. Vizsgálati eredmények

2.1 látszólagos sűrűség

A különféle cellulóz -éterek által módosított cement -iszap látszólagos sűrűsége szerint (1) a tiszta cement -iszap látszólagos sűrűsége a legmagasabb, amely 2044 kg/m³; A négyféle cellulóz -éterrel módosított iszap látszólagos sűrűsége, a cement arány 0,60% volt, a tiszta cement -iszap 74% ~ 88% -a volt, jelezve, hogy a cellulóz -éter a cement iszap porozitása növekedését okozta. (2) Ha a cement és a cement aránya 0,60%, akkor a különféle cellulóz -éterek hatása a cement -iszap porozitására nagyon eltérő. A HEC, a HPMC2 és az MC -vel módosított cement iszap viszkozitása hasonló, de a HEC módosított cement iszap látszólagos sűrűsége a legmagasabb, jelezve, hogy a HEC módosított cement iszapok porozitása kisebb, mint a HPMC2 és az MC módosított cement -iszapja, hasonló viszkozitással. - A HPMC1 és a HPMC2 hasonló csoporttartalommal rendelkezik, de a HPMCL viszkozitása jóval alacsonyabb, mint a HPMC2, és a HPMCL módosított cement sűrűségének látszólagos sűrűsége szignifikánsan magasabb, mint , Minél alacsonyabb a cellulóz -éter viszkozitása, annál alacsonyabb a módosított cement iszap porozitása. (3) Ha a cement-cement arány nagyon kicsi (0,05%), akkor a HPMC2-módosított cement iszap látszólagos sűrűsége alapvetően közel áll a tiszta cement iszaphoz, jelezve, hogy a cellulóz-éternek a cement porozitására gyakorolt ​​hatása a cement porozitására. A iszap nagyon kicsi.

2.2 Makroszkopikus pórus

A digitális fényképezőgép által készített cellulóz -éterrel módosított cement -szuszpenzió fotói szerint a tiszta cement iszap nagyon sűrű, szinte nincs látható pórus; A négyfajta cellulóz -éterrel módosított iszap 0,60% -os cementarányban több makroszkopikus pórus van, ami azt jelzi, hogy a cellulóz -éter a cement iszap porozitásának növekedéséhez vezet. A látszólagos sűrűség -teszt eredményeihez hasonlóan a különféle cellulóz -éter típusok és tartalom hatása a cement -iszap porozitására meglehetősen eltérő. A HEC, a HPMC2 és az MC módosított iszap viszkozitása hasonló, de a HEC módosított iszap porozitása kisebb, mint a HPMC2 és az MC módosított iszapja. Noha a HPMC1 és a HPMC2 hasonló csoporttartalommal rendelkezik, a HPMC1 módosított iszap alacsony viszkozitású porozitású. Ha a HPMC2 módosított iszap cement-cement aránya nagyon kicsi (0,05%), a makroszkopikus pórusok száma kissé megnövekszik, mint a tiszta cement iszapoknál, de jelentősen csökkent, mint a HPMC2 módosított iszapjával 0,60% cementhez. -Abetegség arány.

2.3 Mikroszkopikus pórus

4. Következtetés

(1) A cellulóz -éter növelheti a cement iszap porozitását.

(2) A cellulóz -éternek a különféle molekuláris szerkezetű paraméterekkel rendelkező cement -szuszpendánus porozitására gyakorolt ​​hatása eltérő: ha a cellulóz -éterrel módosított cement -iszapok viszkozitása hasonló, a HEC módosított cement -iszap porozitása kisebb, mint a HPMC és az MC módosított. cement iszap; Minél alacsonyabb a HPMC cellulóz -éter viszkozitása/relatív molekulatömege hasonló csoporttartalommal, annál alacsonyabb a módosított cement iszap porozitása.

(3) A cellulóz-éter hozzáadása után a cement iszaphoz a folyékony fázis felületi feszültsége csökken, így a cement-iszap könnyen buborékok képződése I cellulóz-éter molekulák irányított adszorpciója a buborék-gáz-folyadék felületen, javíthatja az erősségét és a szilárdságát A buborék folyékony film adszorpciója a buborék-gáz-folyadék interfészben javítja a buborék folyékony film szilárdságát, és erősíti a kemény iszap képességét a buborék stabilizálására.