Cellulóz-éter viszkozitásváltozás cement alapú vakolaton

A sűrítés a cellulóz-éter fontos módosító hatása cement alapú anyagokon. A cellulóz-éter-tartalom, a viszkoziméter forgási sebessége és a hőmérséklet hatása a cellulóz-éterrel módosított cement viszkozitásváltozásáraalapú vakolat tanulmányozták. Az eredmények azt mutatják, hogy a cement viszkozitásaalapú vakolat folyamatosan növekszik a cellulóz-éter-tartalom, valamint a cellulóz-éter-oldat és a cement viszkozitása növekedésévelalapú vakolat „kompozit szuperpozíciós hatása” van; a cellulóz-éterrel módosított cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat alacsonyabb, mint a tiszta cementéalapú vakolat, és a viszkozitás Minél kisebb a műszer forgási sebessége, vagy annál kisebb a cellulóz-éterrel módosított cement viszkozitásaalapú vakolatvagy minél alacsonyabb a cellulóz-éter-tartalom, annál nyilvánvalóbb a cellulóz-éterrel módosított cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat; A hidratáció együttes hatásával a cellulóz-éter viszkozitása módosított cementetalapú vakolat növekedni vagy csökkenni fog. A különböző típusú cellulóz-éterek eltérő módon változtatják meg a módosított cement viszkozitásátalapú vakolat.

Kulcsszavak: cellulóz-éter; cementalapú vakolat; viszkozitás

0、Előszó

A cellulóz-étereket gyakran vízmegtartó szerként és sűrítőszerként használják cement alapú anyagokhoz. A cementalapú anyagokban használt cellulóz-éterek a különböző helyettesítők szerint általában a metil-cellulózt (MC), a hidroxi-etil-cellulózt (HEC), a hidroxi-etil-metil-cellulóz-étert (hidroxi-etil-metil-cellulóz, HEMC) és a hidroxi-propil-metil-cellulózt (Hydroxypropyl-metil-cellulóz, HPMC), amelyek közül a HPMC és a HEMC a leggyakrabban használt.

A sűrítés a cellulóz-éter fontos módosító hatása cement alapú anyagokon. A cellulóz-éter kiváló viszkozitással ruházza fel a nedves habarcsot, jelentősen növeli a nedves habarcs és az alapréteg közötti kötési képességet, és javítja a habarcs megereszkedését gátló tulajdonságát. Növelheti a frissen kevert cement alapú anyagok homogenitását és diszperziógátló képességét is, valamint megakadályozhatja a habarcs és beton leválását, szétválását és vérzését.

A cellulóz-éter cementalapú anyagokra gyakorolt ​​sűrítő hatása kvantitatívan értékelhető a cementalapú anyagok reológiai modelljével. A cementalapú anyagokat általában Bingham-folyadéknak tekintik, vagyis amikor az alkalmazott nyírófeszültség r kisebb, mint az r0 folyási feszültség, az anyag eredeti alakjában marad, és nem folyik; amikor az r nyírófeszültség meghaladja az r0 folyási feszültséget, a tárgy áramlási deformáción megy keresztül, és a nyírófeszültség Az r feszültség lineáris összefüggésben van az y alakváltozási sebességgel, azaz r=r0+f·y, ahol f a képlékeny viszkozitás. A cellulóz-éterek általában növelik a cement alapú anyagok folyáshatárát és képlékeny viszkozitását, azonban az alacsonyabb dózisok alacsonyabb folyáshatárhoz és plasztikus viszkozitáshoz vezetnek, elsősorban a cellulóz-éterek levegőelvezető hatása miatt. Patural kutatásai azt mutatják, hogy nő a cellulóz-éter molekulatömege, a cement folyási feszültségealapú vakolat csökken, és a konzisztencia nő.

A cement viszkozitásaalapú vakolat fontos mutató a cellulóz-éter cement alapú anyagokra gyakorolt ​​sűrítő hatásának értékelésére. Egyes irodalom foglalkozik a cellulóz-éter oldat viszkozitásváltozási törvényével, de még mindig hiányoznak releváns kutatások a cellulóz-éternek a cement viszkozitásváltozására gyakorolt ​​hatásáról.alapú vakolat. Ugyanakkor a szubsztituensek különböző típusai szerint sokféle cellulóz-éter létezik. Különböző típusú és viszkozitású cellulózéterek hatása a cement változásáraalapú vakolat A viszkozitás szintén nagyon fontos kérdés a cellulóz-éterek alkalmazása során. Ez a munka rotációs viszkoziméterrel vizsgálja a különböző típusú és viszkozitású cellulóz-éterrel módosított cementiszapok viszkozitásváltozásait különböző polihamu arányok, forgási sebességek és hőmérsékletek mellett.

1. Kísérlet

1.1 Nyersanyagok

(1) Cellulóz-éter. Hat féle, az országomban általánosan használt cellulóz-étert választottak ki, köztük 1 fajta MC-t, 1 fajta HEC-t, 2 féle HPMC-t és 2 féle HEMC-t, amelyek között nyilvánvalóan 2 féle HPMC és 2 féle HEMC viszkozitása szerepelt. különböző. A cellulóz-éter viszkozitását NDJ-1B rotációs viszkoziméterrel (Shanghai Changji Company) vizsgáltuk, a tesztoldat koncentrációja 1,0% vagy 2,0%, a hőmérséklet 20 °C volt.°C-on, és a forgási sebesség 12r/perc volt.

(2) Cement. A Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. által gyártott közönséges portlandcement P specifikációval rendelkezik·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Cellulóz-éter oldat viszkozitásmérési módszere

Vegyünk egy meghatározott minőségű cellulóz-éter mintát, és öntsük egy 250 ml-es üvegpohárba, majd adjunk hozzá 250 g forró vizet körülbelül 90 °C-on.°C; üvegrúddal teljesen keverje meg, hogy a cellulóz-éter egyenletes diszperziós rendszert képezzen a forró vízben, és ezzel egyidejűleg helyezze a Cool főzőpoharat a levegőbe. Amikor az oldat viszkozitást generál, és nem válik ki újra, azonnal hagyja abba a keverést; Amikor az oldatot levegőn lehűtjük, amíg a szín egyenletessé nem válik, helyezzük a főzőpoharat állandó hőmérsékletű vízfürdőbe, és tartsuk a hőmérsékletet a megadott hőmérsékleten. A hiba az± 0.1°C; 2 óra elteltével (a cellulóz-éter forró vízzel való érintkezési idejéből számítva) mérjük meg hőmérővel az oldat középpontjának hőmérsékletét. Gyártási) rotort helyezünk az oldatba a megadott mélységig, 5 perc állás után mérjük meg annak viszkozitását.

1.3 Cellulóz-éterrel módosított cement viszkozitásának mérésealapú vakolat

A kísérlet előtt tartsa az összes nyersanyagot a megadott hőmérsékleten, mérje le a megadott tömegű cellulóz-étert és cementet, alaposan keverje össze, és a megadott hőmérsékletű csapvizet öntse egy 250 ml-es üvegpohárba 0,65 víz-cement arányban; majd hozzáadjuk a száraz port a főzőpohárba, és várunk 3 percet. Üvegrúddal alaposan keverjük meg 300-szor, majd helyezzük be a forgó viszkoziméter (NDJ-1B típusú, a Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd. által gyártott) rotorját a Az oldatot meghatározott mélységig, és 2 perces állás után mérjük meg a viszkozitását. A cement hidratációs hőjének a cement viszkozitási vizsgálatára gyakorolt ​​hatásának elkerülése érdekébenalapú vakolat amennyire lehetséges, a cellulóz-éterrel módosított cement viszkozitásaalapú vakolat meg kell vizsgálni, ha a cement 5 percig vízzel érintkezik.

2. Eredmények és elemzés

2.1 A cellulóz-éter tartalom hatása

A cellulóz-éter mennyisége itt a cellulóz-éter cementhez viszonyított tömegarányára vonatkozik, vagyis a polihamu arányára. A P2, E2 és H1 háromféle cellulóz-éter hatása a cement viszkozitásváltozásáraalapú vakolat különböző dózisoknál (0,1%, 0,3%, 0,6% és 0,9%) látható, hogy cellulóz-éter hozzáadása után a cement viszkozitásaalapú vakolat A viszkozitás nő; a cellulóz-éter mennyiségének növekedésével a cement viszkozitásaalapú vakolat folyamatosan növekszik, és a cement viszkozitásának növekedési tartományaalapú vakolat is nagyobb lesz.

Ha a víz-cement arány 0,65 és a cellulóz-éter tartalom 0,6%, a cement kezdeti hidratálása során elfogyasztott vizet figyelembe véve, a cellulóz-éter vízhez viszonyított koncentrációja körülbelül 1%. Ha a koncentráció 1%, a P2, E2 és H1 vizes oldatok viszkozitása 4990 mPa·S, 5070 mPa·S és 5250mPa·s rendre; ha a víz-cement arány 0,65, akkor a tiszta cement viszkozitásaalapú vakolat 836 mPa·S. A P2, E2 és H1 három cellulóz-éterrel módosított cementiszap viszkozitása azonban 13800 mPa·S, 12900 mPa·S és 12700mPa·s ill. Nyilvánvaló, hogy a cellulóz-éter viszkozitása módosított cementetalapú vakolat nem a cellulóz-éter oldat viszkozitása és a tiszta cement viszkozitásának egyszerű hozzáadásaalapú vakolat lényegesen nagyobb, mint a két viszkozitás összege, azaz a cellulóz-éter oldat viszkozitása és a cement viszkozitásaalapú vakolat „kompozit szuperpozíciós hatásuk” van. A cellulóz-éter-oldat viszkozitása a cellulóz-éter-molekulákban lévő hidroxilcsoportok és éterkötések erős hidrofilitásából, valamint az oldatban lévő cellulóz-éter-molekulák által kialakított háromdimenziós hálózati szerkezetből adódik; a tiszta cement viszkozitásaalapú vakolat között kialakuló hálózatból származik a cementhidratációs termékek szerkezete. Mivel a polimer és cement hidratációs termékek gyakran áthatoló hálószerkezetet alkotnak, a cellulóz-éterben módosított cementalapú vakolat, a cellulóz-éter háromdimenziós hálózati szerkezete és a cementhidratációs termékek hálózati szerkezete összefonódik, és a cellulóz-éter molekulák A cementhidratációs termékekkel való adszorpció együttesen „kompozit szuperpozíciós hatást” eredményez, amely jelentősen növeli a cement általános viszkozitását.alapú vakolat; mivel egy cellulóz-éter-molekula több cellulóz-éter-molekulával és cementhidratációs termékkel is összefonódhat, ezért a cellulóz-éter-tartalom növekedésével a hálószerkezet sűrűsége jobban megnő, mint a cellulóz-éter-molekulák növekedése, és a cement viszkozitásaalapú vakolat folyamatosan növekszik; emellett a cement gyors hidratációjának reagálnia kell a víz egy részének. , ami egyenértékű a cellulóz-éter koncentrációjának növelésével, ami szintén a cement viszkozitásának jelentős növekedésének okaalapú vakolat.

Mivel a cellulóz-éter és a cementalapú vakolat „kompozit szuperpozíciós hatást” mutatnak viszkozitásban, azonos cellulóz-éter-tartalom és víz-cement arány mellett a cellulóz-éterrel módosított cement viszkozitásaalapú vakolat nyilvánvaló különbséggel, ha a koncentráció 2% A viszkozitás különbség nem nagy, például a P2 és E2 viszkozitása 48000mPa·s és 36700mPa·s, illetve 2%-os koncentrációjú vizes oldatban. S, a különbség nem nyilvánvaló; az E1 és E2 viszkozitása 2%-os vizes oldatban 12300mPa·S és 36700mPa·s, illetve a különbség igen nagy, de a módosított cementpasztájuk viszkozitása 9800mPa·S és 12900mPa·S, a különbség nagymértékben lecsökkent, így a cellulóz-éter tervezésénél nem szükséges túlzottan magas cellulóz-éter viszkozitásra törekedni. Ezenkívül a gyakorlati mérnöki alkalmazásokban a cellulóz-éter vízhez viszonyított koncentrációja általában viszonylag alacsony. Például a közönséges vakolóhabarcsban a víz-cement arány általában körülbelül 0,65, a cellulóz-éter-tartalom pedig 0,2-0,6%. A víz koncentrációja 0,3% és 1% között van.

A vizsgálati eredményekből az is látható, hogy a különböző típusú cellulóz-éterek eltérő hatással vannak a cement viszkozitásáraalapú vakolat. Ha a koncentráció 1%, a P2, E2 és H1 háromféle cellulóz-éter vizes oldatának viszkozitása 4990 mPa·s, 5070 mPa·S és 5250mPa·S, illetve a H1 oldat viszkozitása a legnagyobb, de a P2, E2 és H1 viszkozitása háromféle cellulóz-éter. Az éterrel módosított cementiszapok viszkozitása 13800 mPa volt.·S, 12900 mPa·S és 12700mPa·S, illetve a H1 módosított cementiszap viszkozitása volt a legalacsonyabb. Ennek az az oka, hogy a cellulóz-éterek általában késleltetik a cement hidratációját. A háromféle cellulóz-éter, a HEC, a HPMC és a HEMC közül a HEC rendelkezik a legerősebb képességgel a cement hidratációjának késleltetésére. Ezért a H1 módosított cementbenalapú vakolat, a lassabb cementhidratáció miatt a cementhidratáló termékek hálószerkezete lassabban alakul ki, a viszkozitása a legalacsonyabb.

2.2 A forgási sebesség hatása

A viszkoziméter forgási sebességének a tiszta cement viszkozitására gyakorolt ​​hatásátólalapú vakolat és cellulóz-éterrel módosított cementalapú vakolat, látható, hogy a forgási sebesség növekedésével a cellulóz-éterrel módosított cement viszkozitásaalapú vakolat és tiszta cementalapú vakolat változó mértékben csökken, vagyis mindegyiknek van nyírási elvékonyodása és a pszeudoplasztikus folyadékhoz tartozik. Minél kisebb a forgási sebesség, annál nagyobb mértékben csökken az összes cement viszkozitásaalapú vakolat a forgási sebességgel, vagyis minél nyilvánvalóbb a cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat. A forgási sebesség növekedésével a cement viszkozitási görbéje csökkenalapú vakolat fokozatosan laposabbá válik, és a pszeudoplaszticitás gyengül. A tiszta cementhez képestalapú vakolat, a cellulóz-éterrel módosított cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat gyengébb, vagyis a cellulóz-éter beépítése csökkenti a cement pszeudoplaszticitásátalapú vakolat.

A forgási sebességnek a cement viszkozitására gyakorolt ​​hatásátólalapú vakolat különböző cellulóz-éter típusok és viszkozitások mellett tudható, hogy a cementalapú vakolat különböző cellulóz-éterekkel módosított pszeudoplasztikus szilárdsága eltérő, és minél kisebb a cellulóz-éter viszkozitása, annál nagyobb a módosított cement viszkozitásaalapú vakolat. Minél nyilvánvalóbb a cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat van; a módosított cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat nincs nyilvánvaló különbség a különböző típusú, hasonló viszkozitású cellulóz-éterekhez képest. P2-ből, E2-ből és H1-ből háromféle cellulóz-éterrel módosított cementalapú vakolat különböző adagolásban (0,1%, 0,3%, 0,6% és 0,9%) a forgási sebesség viszkozitásra gyakorolt ​​hatása ismert, P2, E2 és H1 háromféle szál A sima éterrel módosított cementiszapok vizsgálati eredményei megegyeznek : ha a cellulóz-éter mennyisége eltérő, akkor eltérő a pszeudoplaszticitásuk. Minél kisebb a cellulóz-éter mennyisége, annál erősebb a módosított cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat.

A cement vízzel való érintkezése után a felületen lévő cementszemcsék gyorsan hidratálódnak, és a hidratációs termékek (különösen a CSH gél) agglomerációs szerkezetet alkotnak. Ha az oldatban irányított nyíróerő van, akkor az agglomerációs szerkezet megnyílik, így a nyíróerő iránya mentén csökken az irányított áramlási ellenállás, ezáltal nyírási elvékonyodást mutat. A cellulóz-éter egyfajta aszimmetrikus szerkezetű makromolekula. Amikor az oldat áll, a cellulóz-éter molekulák különböző orientációjúak lehetnek. Ha az oldatban irányított nyíróerő van, akkor a molekula hosszú lánca megfordul és megy. A nyíróerő iránya lecsökken, ami az áramlási ellenállás csökkenését eredményezi, és a nyírási elvékonyodás tulajdonságát is mutatja. A cementhidratációs termékekhez képest a cellulóz-éter molekulák rugalmasabbak, és bizonyos pufferkapacitásuk van a nyíróerő tekintetében. Ezért a tiszta cementhez képestalapú vakolat, a cellulóz-éterrel módosított cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat gyengébb, és a viszkozitás vagy a cellulóz-éter-tartalom növekedésével a cellulóz-éter-molekulák pufferoló hatása a nyíróerőre nyilvánvalóbb. A plaszticitás gyengül.

2.3 A hőmérséklet hatása

A hőmérséklet-változások hatására (20°C, 27°C és 35°C) a cellulóz-éterrel módosított cement viszkozitásáraalapú vakolat, látható, hogy ha a cellulóz-éter tartalom 0,6%, a hőmérséklet emelkedésével a tiszta cementalapú vakolat és M1 A módosított cement viszkozitásaalapú vakolat megnövekedett, és más cellulóz-éterrel módosított cement viszkozitásaalapú vakolat csökkent, de a csökkenés nem volt nagy, és a H1 módosított cement viszkozitásaalapú vakolat csökkent a leginkább. Ami az E2-vel módosított cementet illetialapú vakolat A cement viszkozitása a 0,6%-os poliash arányt érintialapú vakolat csökken a hőmérséklet emelkedésével, és ha a poliash arány 0,3%, akkor a cement viszkozitásaalapú vakolat növekszik a hőmérséklet emelkedésével.

Általánosságban elmondható, hogy az intermolekuláris kölcsönhatási erő csökkenése miatt a folyadék viszkozitása a hőmérséklet emelkedésével csökken, ami a cellulóz-éteres oldat esetében történik. Azonban a hőmérséklet emelkedésével, valamint a cement és a víz érintkezési idejének növekedésével a cement hidratálási sebessége jelentősen felgyorsul, és a hidratáció mértéke nő, így a tiszta cement viszkozitásaalapú vakolat helyette növekedni fog.

Cellulóz-éterrel módosított cementbenalapú vakolat, a cellulóz-éter adszorbeálódik a cementhidratáló termékek felületén, ezáltal gátolja a cement hidratációját, de a különböző típusú és mennyiségű cellulóz-éterek különböző mértékben gátolják a cement hidratációját, az MC (például M1 ) gyengén gátolja a cement hidratációját, és a hőmérséklet emelkedésével a cement hidratációs sebességealapú vakolat még mindig gyorsabb, így a hőmérséklet növekedésével a viszkozitás általában nő; A HEC, a HPMC és a HEMC jelentősen gátolhatja a cement hidratációját, mivel a hőmérséklet emelkedésével a cement hidratációs sebességealapú vakolat lassabb, így a hőmérséklet emelkedésével HEC, HPMC és HEMC módosított cement A viszkozitásalapú vakolat (0,6% poliash arány) általában csökken, és mivel a HEC képessége a cement hidratációjának késleltetésére nagyobb, mint a HPMC-é és a HEMC-é, a cellulóz-éter változása a hőmérséklet-változásokban (20°C, 27°C és 35°C) A H1 módosított cement viszkozitásaalapú vakolat leginkább a hőmérséklet emelkedésével csökkent. A cementhidratáció azonban magasabb hőmérsékleten is fennáll, így a cellulóz-éterrel módosított cement redukciós fokaalapú vakolat a hőmérséklet emelkedésével nem nyilvánvaló. Ami az E2-vel módosított cementet illetialapú vakolat aggodalmát fejezi ki amiatt, hogy magas adagolásnál (a hamuarány 0,6%) nyilvánvaló a cementhidratációt gátló hatás, és a viszkozitás a hőmérséklet emelkedésével csökken; alacsony adagolásnál (a hamuarány 0,3%), a cementhidratációt gátló hatás nem nyilvánvaló, a viszkozitás a hőmérséklet emelkedésével nő.

3. Következtetés

(1) A cellulóz-éter-tartalom folyamatos növekedésével a cement viszkozitása és viszkozitása nő.alapú vakolat tovább növekszik. A cellulóz-éter molekuláris hálószerkezete és a cementhidratáló termékek hálózati szerkezete összefonódik, és a cement kezdeti hidratálása közvetve növeli a cellulóz-éter koncentrációját, így a cellulóz-éter oldat és a cement viszkozitásaalapú vakolat „kompozit szuperpozíciós hatása”, azaz cellulóz-éter A módosított cement viszkozitásaalapú vakolat sokkal nagyobb, mint a megfelelő viszkozitásuk összege. A HPMC és HEMC módosított cementiszapokhoz képest a HEC módosított cementiszapok viszkozitásvizsgálati értékei alacsonyabbak a lassabb hidratációfejlődés miatt.

(2) Mindkettő cellulóz-éterrel módosított cementalapú vakolat és tiszta cementalapú vakolat nyírási elvékonyodás vagy pszeudoplaszticitás tulajdonsága; a cellulóz-éterrel módosított cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat alacsonyabb, mint a tiszta cementéalapú vakolat; minél kisebb a forgási sebesség, vagy a cellulóz Minél kisebb az éterrel módosított cement viszkozitásaalapú vakolatvagy minél alacsonyabb a cellulóz-éter-tartalom, annál nyilvánvalóbb a cellulóz-éterrel módosított cement pszeudoplaszticitásaalapú vakolat.

(3) Ahogy a hőmérséklet tovább emelkedik, a cementhidratáció sebessége és mértéke nő, így a tiszta cement viszkozitásaalapú vakolat fokozatosan növekszik. A cellulóz-éterek különböző típusai és mennyiségei miatt eltérően gátolják a cement hidratációját, ezért a módosított cementpaszta viszkozitása a hőmérséklet függvényében változik.