Nemionos cellulóz -éter polimer cementben

A polimer cementben nélkülözhetetlen adalékanyagként a nemionos cellulóz -éter nagy figyelmet és kutatást kapott. A releváns otthoni és külföldi irodalom alapján a nem-ionos cellulóz-éterrel módosított cementhabarcs törvényét és mechanizmusát a nem-ionos cellulóz-éter típusának és kiválasztásának aspektusai alapján tárgyaltuk, annak hatását a polimer cement fizikai tulajdonságaira, annak hatását a mikromorfológiára és a mechanikai tulajdonságokra, valamint a jelenlegi kutatás hiányosságait. Ez a munka elősegíti a cellulóz -éter alkalmazását a polimer cementben.

Kulcsszavak: nemionos cellulóz -éter, polimer cement, fizikai tulajdonságok, mechanikai tulajdonságok, mikroszerkezet

1. Áttekintés

Az építőiparban a polimer cement növekvő kereslet- és teljesítményigényének köszönhetően az adalékanyagok hozzáadása a módosításához kutatási hotspotmá vált, amelynek között a cellulóz -étereket széles körben használják, mivel a cementhabarcs -víz visszatartására, a retardálásra, a levegőre, a levegőre, a levegőre gyakorolt ​​hatása miatt. és így tovább. Ebben a cikkben a cellulóz -éter típusait, a polimer cement fizikai és mechanikai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásokat és a polimer cement mikromorfológiáját ismertetjük, amely elméleti referenciát ad a cellulóz -éter alkalmazásához a polimer cementben.

2. A nemionos cellulóz -éter típusai

A cellulóz -éter egyfajta polimer vegyület, amelynek cellulózból készült éter szerkezete van. Sokféle cellulóz-éter létezik, ami nagy hatással van a cement alapú anyagok tulajdonságaira, és ezt nehéz választani. A szubsztituensek kémiai szerkezete szerint anionos, kationos és nemionos éterekre oszthatók. Nonionic cellulose ether with side chain substituent of H, cH3, c2H5, (cH2cH20)nH, [cH2cH(cH3)0]nH and other non-dissociable groups is the most widely used in cement, typical representatives are methyl cellulose ether, hydroxypropyl methyl cellulóz -éter, hidroxi -etil -metil -cellulóz -éter, hidroxi -etil -cellulóz -éter és így tovább. Különböző típusú cellulóz -éterek eltérő hatással vannak a cement beállítási idejére. A korábbi irodalmi jelentések szerint a HEC a legerősebb retarding képességgel rendelkezik a cementhez, majd a HPMC és a HEMC, és az MC a legrosszabb. Ugyanazon típusú cellulóz -éter, molekulatömeg vagy viszkozitás, metil-, hidroxi -etil-, hidroxi -propil -tartalom ezen csoportok eltérőek, a késleltetési hatása szintén eltérő. Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb a viszkozitás és annál nagyobb a nem hibás csoportok tartalma, annál rosszabb a késleltetési képesség. Ezért a tényleges gyártási folyamatban a kereskedelmi habarcs koagulációjának követelményei szerint kiválasztható a cellulóz -éter megfelelő funkcionális csoporttartalma. Vagy a cellulóz -éter előállításában egyidejűleg állítsa be a funkcionális csoportok tartalmát, hogy megfeleljen a különböző habarcs követelményeinek.

3、A nemionos cellulóz -éter hatása a polimer cement fizikai tulajdonságaira

3.1 Lassú koaguláció

Annak érdekében, hogy meghosszabbítsák a cement hidratációs edzési idejét, hogy az újonnan kevert habarcs hosszú ideig műanyag maradjon, hogy az újonnan kevert habarcs beállítási idejét beállítsák, javítja annak működhetőségét, általában a habarcshoz, a nem Az ionos cellulóz -éter alkalmas a polimer cementre gyakori retarder.

A nemionos cellulóz -éternek a cementre gyakorolt ​​retardáló hatását elsősorban a saját típusa, viszkozitása, adagolása, a cement ásványok különböző összetétele és más tényezők befolyásolják. Pourchez J et al. kimutatták, hogy minél magasabb a cellulóz -éter -metilezés, annál rosszabb a késleltető hatás, míg a cellulóz -éter és a hidroxi -propoxi -tartalom molekulatömege gyenge hatással volt a cement hidratációjának késleltetésére. A nem-ionos cellulóz-éter viszkozitásának és dopping mennyiségének növekedésével a cementrészecskék felületén lévő adszorpciós réteg megvastagodik, és a cement kezdeti és végső beállítási ideje meghosszabbodik, és a késleltetési hatás nyilvánvalóbb. A tanulmányok kimutatták, hogy a különböző HEMC -tartalommal rendelkező cement -kagylók korai hőkibocsátása körülbelül 15% -kal alacsonyabb, mint a tiszta cement -iszapoknál, de a későbbi hidratációs folyamatban nincs szignifikáns különbség. Singh NK et al. kimutatták, hogy a HEC -dopping mennyiségének növekedésével a módosított cementhabarcs hidratációs hőkibocsátása az első növekedés tendenciáját mutatta, majd csökken, és a HEC tartalma a maximális hidratációs hőkibocsátás elérésekor a kikeményedési életkorhoz kapcsolódott.

Ezenkívül kiderül, hogy a nemionos cellulóz -éter késleltetési hatása szorosan kapcsolódik a cement összetételéhez. Peschard et al. megállapította, hogy minél alacsonyabb a tricalcium aluminát (C3a) tartalma a cementben, annál nyilvánvalóbb a cellulóz -éter késleltető hatása. Schmitz L et al. Úgy vélte, hogy ezt a cellulóz -éter különféle módjai okozták a tricalcium -szilikát (C3S) és a tricalcium aluminát (C3A) hidratációs kinetikájához. A cellulóz -éter csökkentheti a reakciósebességet a C3S gyorsulási periódusában, míg a C3a esetében meghosszabbíthatja az indukciós időszakot, és végül késleltetheti a habarcs megszilárdulási és edzési folyamatát.

Különböző vélemények vannak a nemionos cellulóz-éter mechanizmusáról, amely késlelteti a cement hidratációt. Silva et al. Liu úgy vélte, hogy a cellulóz -éter bevezetése a pórus oldat viszkozitásának növekedését eredményezi, ezáltal megakadályozva az ionok mozgását és késleltetve a kondenzációt. Pourchez et al. Úgy vélte, hogy nyilvánvaló kapcsolat van a cellulóz -éter késleltetése és a cement hidratáció között és a cement -iszap viszkozitása között. Egy másik elmélet az, hogy a cellulóz -éter késleltetési hatása szorosan kapcsolódik az lúg lebomlásához. A poliszacharidok hajlamosak könnyen lebomolni, hogy hidroxil -karbonsavat termeljenek, ami késleltetheti a cement hidratálását lúgos körülmények között. A tanulmányok azonban azt mutatták, hogy a cellulóz -éter lúgos körülmények között nagyon stabil, és csak kissé lebomlik, és a lebomlásnak csekély hatása van a cement hidratációjának késleltetésére. Jelenleg a következetesebb nézet az, hogy a késleltető hatást elsősorban az adszorpció okozza. Pontosabban, a cellulóz -éter molekuláris felületén lévő hidroxilcsoport savas, a CA (0H) a hidratációs cementrendszerben, és más ásványi fázisok lúgok. A hidrogénkötés szinergetikus hatása alatt a komplexálás és a hidrofób, savas cellulóz -éter molekulák adszorbeálódnak az alkalikus cementrészecskék és a hidratációs termékek felületén. Ezenkívül vékony fóliát képeznek a felszínén, amely akadályozza ezen ásványi fázisú kristálymagok további növekedését, és késlelteti a cement hidratálását és beállítását. Minél erősebb az adszorpciós képesség a cementhidratáló termékek és a cellulóz -éter között, annál nyilvánvalóbb a cement hidratációs késleltetése. Egyrészt a sztérikus akadályok mérete döntő szerepet játszik az adszorpciós képességben, mint például a hidroxilcsoport kis sztérikus akadálya, erős savassága, adszorpció is erős. Másrészt az adszorpciós képesség a cement hidratációs termékeinek összetételétől is függ. Pourchez et al. megállapította, hogy a cellulóz -éter könnyen adszorbeálódik a hidratációs termékek, például a Ca (0H) 2, a CSH gél és a kalcium -aluminát hidrát felületéhez, de az ettringit és az unfidrált fázis adszorbeálható. Mullert tanulmánya azt is kimutatta, hogy a cellulóz -éter erőteljes adszorpcióval rendelkezik a C3S -en és annak hidratációs termékeiben, tehát a szilikát fázis hidratálása jelentősen késett. Az ettringit adszorpciója alacsony volt, de az ettringit képződése jelentősen késett. Ennek oka az volt, hogy az ettringit képződésének késleltetését a CA2+ egyensúly befolyásolta az oldatban, amely a cellulóz -éter késleltetésének folytatása a szilikát hidratációban.

3.2 Vízmegőrzés

A cellulóz-éter egy másik fontos módosítási hatása a cementhabarcsban, hogy víz-visszakülső szerként jelenjen meg, amely megakadályozhatja a nedves habarcs nedvességtartalmát, hogy idő előtt elpárologjon, vagy az alapja elnyelje, és késleltesse a cement hidratálását, miközben meghosszabbítja a működési idejét. A nedves habarcs, annak biztosítása érdekében, hogy a vékony habarcs fésülhető legyen, a vakolatú habarcs elterjedhet, és a könnyen felszívható habarcsnak nem kell, hogy nedves legyen.

A cellulóz-éter víztartási képessége szorosan kapcsolódik viszkozitásához, adagolásához, típusához és környezeti hőmérsékletéhez. Egyéb körülmények ugyanazok, minél nagyobb a cellulóz -éter viszkozitása, annál jobb a víz -visszatartási hatás, egy kis mennyiségű cellulóz -éter javíthatja a habarcs vízvisszatartási sebességét; Ugyanazon cellulóz -éternél, minél magasabb a hozzáadott mennyiség, annál magasabb a módosított habarcs víz -visszatartási sebessége, de van egy optimális érték, amelyen túl a víz visszatartási aránya lassan növekszik. Különböző típusú cellulóz -éter esetében különbségek vannak a vízmegtartásban is, például a HPMC -ben ugyanolyan körülmények között, mint az MC jobb víztartás. Ezenkívül a cellulóz -éter víztartási teljesítménye csökken a környezeti hőmérséklet növekedésével.

Általánosságban úgy gondolják, hogy a cellulóz -éternek a víztartás funkciója elsősorban a molekulán lévő 0 órásnak köszönhető, és az éter -kötés 0 atomja a vízmolekulákhoz kapcsolódik a hidrogénkötés szintetizálásához, hogy a szabad víz kötődjön. víz, hogy jó szerepet játsszon a víz visszatartásában; Úgy gondolják azt is, hogy a cellulóz -éter makromolekuláris lánc korlátozó szerepet játszik a vízmolekulák diffúziójában, hogy a víz elpárologtatásának hatékony ellenőrzése, a magas víztartás elérése érdekében; A Pourchez J azzal érvelt, hogy a cellulóz -éter a víz -visszatartási hatást éri el az újonnan kevert cement iszap reológiai tulajdonságainak, a porózus hálózat szerkezetének és a cellulóz -éter -fólia kialakulásának javításával, amely akadályozta a víz diffúzióját. Laetitia P et al. Úgy gondolja azt is, hogy a habarcs reológiai tulajdonsága kulcsfontosságú tényező, de úgy véli, hogy a viszkozitás nem az egyetlen tényező, amely meghatározza a habarcs kiváló vízmegtartási teljesítményét. Érdemes megjegyezni, hogy bár a cellulóz -éternek jó a vízmegtartási teljesítménye, de módosított edzett cementhabarcs -vízelnyelése csökken, ennek oka az, hogy a cellulóz -éter a habarcsfilmben, és a habarcsban nagyszámú kis zárt pórus, blokkolás, blokkolás, blokkolás, blokkolás A habarcs a kapilláris belsejében.

3.3 Sűrítés

A habarcs konzisztenciája az egyik fontos index a működési teljesítmény méréséhez. A cellulóz -éter gyakran bevezetésre kerül a következetesség növelése érdekében. A „konzisztencia” a frissen vegyes habarcs azon képességét képviseli, hogy áramlhasson és deformálódjon a gravitáció vagy a külső erők hatására. A vastagodás és a vízvisszatartás két tulajdonsága kiegészíti egymást. A megfelelő mennyiségű cellulóz-éter hozzáadása nemcsak javíthatja a habarcs vízmegtartási teljesítményét, biztosíthatja a sima felépítést, hanem a habarcs konzisztenciáját is növeli, jelentősen növeli a cement antidiszperációs képességét, javítja a habarcs és a mátrix közötti kötés teljesítményét, és Csökkentse a habarcs megereszkedő jelenségét.

A cellulóz -éter sűrítő hatása elsősorban a saját viszkozitásából származik, annál nagyobb a viszkozitás, annál jobb a vastagító hatás, de ha a viszkozitás túl nagy, akkor csökkenti a habarcs folyékonyságát, befolyásolva a konstrukciót. A viszkozitás változást befolyásoló tényezők, például a molekulatömeg (vagy a polimerizáció foka) és a cellulóz -éter koncentrációja, az oldat hőmérséklete, a nyírási sebesség, befolyásolják a végső vastagodási hatást.

A cellulóz -éter sűrítő mechanizmusa elsősorban a molekulák hidratálásából és összefonódásából származik. Egyrészt a cellulóz -éter polimer lánca könnyen hidrogénkötést képez a vízben, a hidrogénkötés miatt nagy hidratációval rendelkezik; Másrészt, amikor a cellulóz -éter hozzáadódik a habarcshoz, akkor sok vizet fog felszívni, így a saját térfogata jelentősen kibővül, csökkentve a részecskék szabad teret, ugyanakkor a cellulóz -molekuláris láncok egymással összefonódnak egymással Háromdimenziós hálózati struktúra kialakításához a habarcsrészecskéket veszik körül, nem szabad áramlásban. Más szavakkal, e két művelet szerint a rendszer viszkozitása javul, ezáltal elérve a kívánt sűrítő hatást.

4. A nemionos cellulóz -éter hatása a polimer cement morfológiájára és pórusszerkezetére

Amint a fentiekből látható, a nem-ionos cellulóz-éter létfontosságú szerepet játszik a polimer cementben, és hozzáadása minden bizonnyal befolyásolja a teljes cementhabarcs mikroszerkezetét. Az eredmények azt mutatják, hogy a nemionos cellulóz-éter általában növeli a cementhabarcs porozitását, és a 3nm ~ 350um méretű pórusok száma növekszik, amelyek között a pórusok száma a 100 nm ~ 500 nm tartományban növekszik a legjobban. A cementhabarcs pórusszerkezetére gyakorolt ​​hatása szorosan kapcsolódik a hozzáadott nemionos cellulóz-éter típusához és viszkozitásához. Ou Zhihua et al. Úgy vélte, hogy ha a viszkozitás megegyezik, a HEC által módosított cementhabarcs porozitása kisebb, mint a HPMC és az MC módosítóként. Ugyanazon cellulóz -éternél, minél kisebb a viszkozitás, annál kisebb a módosított cementhabarcs porozitása. Wang Yanru et al. megállapította, hogy a HPMC hozzáadása nem változtatja meg szignifikánsan a porozitást, hanem jelentősen csökkenti a rekeszet. Zhang Guodian et al. megállapította, hogy minél nagyobb a HEMC tartalom, annál nyilvánvalóbb a cement -iszap pórusszerkezetére gyakorolt ​​hatása. A HEMC hozzáadása jelentősen növeli a porozitást, a teljes pórusmennyiséget és az átlagos cement -iszap pórus sugarat, de a pórus fajlagos felülete csökken, és az átmérőjű nagy kapilláris pórusok száma jelentősen növekszik, és a bevezetett pórusok száma, és a bevezetett pórusok száma, és a bevezetett pórusok száma, és a bevezetett pórusok száma, és a bevezetett pórusok száma, és elsősorban zárt pórusok.

A nemionos cellulóz -éternek a cement -iszap pórusszerkezet kialakulására gyakorolt ​​hatását elemeztük. Megállapítást nyert, hogy a cellulóz -éter hozzáadása elsősorban a folyékony fázis tulajdonságait változtatta meg. Egyrészt a folyékony fázisú felületi feszültség csökken, megkönnyítve a buborékok kialakítását a cementhabarcsban, és lelassítja a folyékony fázis elvezetését és a buborék diffúzióját, így a kis buborékok nehéz összegyűjteni a nagy buborékokba és a kisülést, tehát az üreg jelentősen megnőtt; Másrészt a folyadékfázis viszkozitása növekszik, ami szintén gátolja a vízelvezetést, a buborék diffúziót és a buborék egyesülését, és javítja a buborékok stabilizálásának képességét. Ezért a cellulóz -éter befolyásolási módját a cementhabarcs pórusméret -eloszlására lehet elérni: a több mint 100 nm -nél nagyobb pórusmérettartományban a buborékok bevezethetők a folyékony fázis felületi feszültségének csökkentésével, és a buborékdiffúziót gátolhatják. a folyékony viszkozitás növelése; 30 nm ~ 60 nm régióban a régió pórusainak számát befolyásolhatja a kisebb buborékok egyesülésének gátlása.

5. A nemionos cellulóz -éter hatása a polimer cement mechanikai tulajdonságaira

A polimer cement mechanikai tulajdonságai szorosan kapcsolódnak morfológiájához. Nemionos cellulóz -éter hozzáadásával a porozitás növekszik, amely káros hatással van annak szilárdságára, különös tekintettel a nyomószilárdságra és a hajlítószilárdságra. A cementhabarcs nyomószilárdságának csökkentése szignifikánsan nagyobb, mint a hajlítószilárdság. Ou Zhihua et al. megvizsgálta a nemionos cellulóz-éter különféle típusainak hatását a cementhabarcs mechanikai tulajdonságaira, és megállapította, hogy a cellulóz-éterrel módosított cementhabarcs szilárdsága alacsonyabb volt, mint a tiszta cement iszapé. A HPMC, HEMC és MC cellulóz -éter nyomószilárdsága és hajlító szilárdsága hasonló, míg a HEC módosított cement -iszapok nyomószilárdsága és hajlítószilárdsága minden korban szignifikánsan magasabb. Ez szorosan kapcsolódik viszkozitásukhoz vagy molekulatömegükhöz, annál magasabb a cellulóz -éter viszkozitása vagy molekulatömege, vagy annál nagyobb a felületi aktivitás, annál alacsonyabb a módosított cementhabarcs szilárdsága.

Azt is kimutatták, hogy a nemionos cellulóz -éter javíthatja a cementhabarcs szakítószilárdságát, rugalmasságát és kanyargosságát. Huang Liangen et al. Megállapította, hogy a nyomószilárdság változási törvényével ellentétben a nyírószilárdság és a szuszpenzió szakítószilárdsága növekedett a cellulóz -éter tartalmának növekedésével a cementhabarcsban. Az ok elemzése, a cellulóz -éter hozzáadása és a polimer emulzió együttes elemzése, hogy nagyszámú sűrű polimer fóliát képezzenek, jelentősen javítják a iszapok rugalmasságát, és a cement hidratációs termékek, a nem hidratált cement, a filmben kitöltött anyagok és egyéb anyagok kitöltöttek ebben a filmben , a bevonórendszer szakítószilárdságának biztosítása érdekében.

A nemionos cellulóz-éterrel módosított polimer cement teljesítményének javítása érdekében a cementhabarcs fizikai tulajdonságainak javítása egyidejűleg nem csökkenti jelentősen annak mechanikai tulajdonságait, a szokásos gyakorlat a cellulóz-éter és más adalékok megegyezése, hozzáadva, hozzáadva A cementhabarcs. Li Tao-Wen et al. megállapította, hogy a cellulóz -éterből és a polimer ragasztóporból álló kompozit additív nemcsak kissé javította a habarcs hajlítószilárdságát és nyomószilárdságát, így a cementhabarcs kohéziós képessége és viszkozitása alkalmasabb a bevonat felépítésére, de jelentősen javította a víz visszatartását is. A habarcs kapacitása az egyetlen cellulóz -éterhez képest. Xu Qi et al. Hozzáadott salakpor, vízcsökkentő szer és HEMC, és megállapította, hogy a vízcsökkentő szer és az ásványi por növeli a habarcs sűrűségét, csökkentheti a lyukak számát, hogy javítsa a habarcs szilárdságát és rugalmas modulusát. A HEMC növelheti a habarcs húzókötési szilárdságát, de ez nem jó a nyomószilárdsághoz és a habarcs rugalmas modulusához. Yang Xiaojie et al. megállapította, hogy a cementhabarcs műanyag zsugorodási repedése szignifikánsan csökkenthető a HEMC és a PP rost keverése után.

6. Következtetés

A nemionos cellulóz -éter fontos szerepet játszik a polimer cementben, amely jelentősen javíthatja a fizikai tulajdonságokat (ideértve a koagulációt, a víz visszatartását, a vastagodást), a mikroszkopikus morfológiát és a cementhabarcs mechanikai tulajdonságait. Sok munkát végeztek a cement alapú anyagok cellulóz-éterrel történő módosításával kapcsolatban, de még mindig vannak olyan problémák, amelyek további vizsgálatot igényelnek. Például a gyakorlati mérnöki alkalmazásokban kevés figyelmet fordítanak a módosított cement alapú anyagok reológiájára, deformációs tulajdonságaira, a mennyiség stabilitására és tartósságára, és a hozzáadott cellulóz-éterrel nem állapítottak meg rendszeres megfelelő kapcsolatot. A cellulóz -éter polimer és a cement hidratációs termékek migrációs mechanizmusának kutatása a hidratációs reakcióban továbbra sem elegendő. A cellulóz -éterből és más keverékekből álló összetett adalékanyagok cselekvési folyamata és mechanizmusa nem elég egyértelmű. A cellulóz -éter és a szervetlen megerősített anyagok, például az üvegszál kompozit hozzáadása nem volt tökéletes. Mindez a jövőbeli kutatások középpontjában áll, hogy elméleti útmutatást nyújtson a polimer cement teljesítményének további javításához.