Ցելյուլոզային եթերով ձևափոխված ցեմենտի փոշի

Ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերի տարբեր մոլեկուլային կառուցվածքի ազդեցությունը ցեմենտի ցեխի ծակոտկեն կառուցվածքի վրա ուսումնասիրվել է կատարողականի խտության թեստի և ծակոտիների կառուցվածքի մակրոսկոպիկ և մանրադիտակային դիտարկման միջոցով: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերը կարող է մեծացնել ցեմենտի ցեխի ծակոտկենությունը: Երբ ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերի ձևափոխված լուծույթի մածուցիկությունը նման է, ծակոտկենությունը.հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզային եթեր(HEC) մոդիֆիկացված ցեխն ավելի փոքր է, քան հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային եթերի (HPMC) և մեթիլցելյուլոզային եթերի (MC) ձևափոխված լուծույթը: Որքան ցածր է HPMC ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը/հարաբերական մոլեկուլային քաշը նմանատիպ խմբի պարունակությամբ, այնքան փոքր է նրա փոփոխված ցեմենտի ցեխի ծակոտկենությունը: Ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերը կարող է նվազեցնել հեղուկ փուլի մակերևութային լարվածությունը և հեշտացնել ցեմենտի փոշին փուչիկների ձևավորումը: Ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերի մոլեկուլները ուղղորդված ներծծվում են փուչիկների գազ-հեղուկ միջերեսում, ինչը նաև մեծացնում է ցեմենտի լուծույթի փուլի մածուցիկությունը և ուժեղացնում է ցեմենտի ցեխի կարողությունը կայունացնելու փուչիկները:

Բանալի բառեր:ոչ իոնային ցելյուլոզային եթեր; Ցեմենտի փոշի; Ծակոտի կառուցվածքը; Մոլեկուլային կառուցվածքը; Մակերեւութային լարվածություն; մածուցիկություն

Ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերը (այսուհետ՝ ցելյուլոզային եթեր) ունի գերազանց խտացում և ջրի պահպանում և լայնորեն օգտագործվում է չոր խառը շաղախի, ինքնախտացող բետոնի և ցեմենտի վրա հիմնված այլ նոր նյութերի մեջ: Ցեմենտի վրա հիմնված նյութերում օգտագործվող ցելյուլոզային եթերները սովորաբար ներառում են մեթիլցելյուլոզային եթեր (MC), հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզային եթեր (HPMC), հիդրօքսիէթիլ մեթիլ ցելյուլոզային եթեր (HEMC) և հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզային եթեր (HEC), որոնց թվում HPMC և HEMC ամենատարածված կիրառություններն են։ .

Ցելյուլոզային եթերը կարող է զգալիորեն ազդել ցեմենտի ցեխի ծակոտիների կառուցվածքի վրա: Պուրչեզը և այլոք, ակնհայտ խտության թեստի, ծակոտիների չափի թեստի (սնդիկի ներարկման մեթոդ) և sEM պատկերի վերլուծության միջոցով եզրակացրեցին, որ ցելյուլոզային եթերը կարող է մեծացնել մոտ 500 նմ տրամագծով ծակոտիների և մոտ 50-250 մկմ տրամագծով ծակոտիների քանակը։ ցեմենտի փոշի: Ավելին, կարծրացած ցեմենտի ցեխի համար ցածր մոլեկուլային քաշի HEC փոփոխված ցեմենտի ցեխի ծակոտիների չափի բաշխումը նման է մաքուր ցեմենտի ցեխի բաշխմանը: Բարձր մոլեկուլային քաշով HEC մոդիֆիկացված ցեմենտի ցեխի ընդհանուր ծակոտիների ծավալն ավելի բարձր է, քան մաքուր ցեմենտի ցեխի, բայց ավելի ցածր է, քան HPMC փոփոխված ցեմենտի ցեխի ծավալը մոտավորապես նույն հետևողականությամբ: SEM դիտարկման միջոցով Zhang et al. պարզել է, որ HEMC-ը կարող է զգալիորեն մեծացնել մոտ 0,1 մմ տրամագծով ծակոտիների քանակը ցեմենտի շաղախի մեջ: Նրանք նաև հայտնաբերել են սնդիկի ներարկման թեստի միջոցով, որ HEMC-ը կարող է զգալիորեն մեծացնել ծակոտիների ընդհանուր ծավալը և ցեմենտի ցեխի միջին ծակոտի տրամագիծը, ինչը հանգեցնում է 50 նմ ~ 1 մկմ տրամագծով մեծ ծակոտիների և ավելի մեծ տրամագծով մեծ ծակոտիների քանակի զգալի աճի։ քան 1 մկմ: Այնուամենայնիվ, 50 նմ-ից պակաս տրամագծով ծակոտիների թիվը զգալիորեն կրճատվել է: Սարիչ-Կորիկ և այլք: կարծում էր, որ ցելյուլոզային եթերը ցեմենտի ցեխն ավելի ծակոտկեն կդարձնի և կհանգեցնի մակրածակերի ավելացմանը: Ջեննին և այլք. փորձարկվել է կատարողականի խտությունը և որոշել, որ HEMC փոփոխված ցեմենտի շաղախի ծակոտիների ծավալը մոտավորապես 20% է, մինչդեռ մաքուր ցեմենտի հավանգը պարունակում է միայն փոքր քանակությամբ օդ: Սիլվան և այլք: պարզվել է, որ բացի երկու գագաթներից 3,9 նմ և 40 ~ 75 նմ՝ որպես մաքուր ցեմենտի փոշի, կային նաև երկու գագաթներ՝ 100 ~ 500 նմ և ավելի քան 100 մկմ սնդիկի ներարկման փորձարկման միջոցով: Ma Baoguo et al. պարզվել է, որ ցելյուլոզային եթերը սնդիկի ներարկման փորձարկման միջոցով ավելացրել է 1 մկմ-ից պակաս տրամագծով բարակ ծակոտիների և 2 մկմ-ից ավելի տրամագծով մեծ ծակոտիների քանակը ցեմենտի հավանգում: Ինչ վերաբերում է այն պատճառով, որ ցելյուլոզային եթերը մեծացնում է ցեմենտի ցեխի ծակոտկենությունը, սովորաբար ենթադրվում է, որ ցելյուլոզային եթերն ունի մակերևութային ակտիվություն, հարստացնում է օդի և ջրի միջերեսը, ձևավորելով թաղանթ, որպեսզի կայունացնի փուչիկները ցեմենտի լուծույթում:

Վերոնշյալ գրականության վերլուծության միջոցով կարելի է տեսնել, որ ցեմենտի հիմքով նյութերի ծակոտկեն կառուցվածքի վրա ցելյուլոզային եթերի ազդեցությունը մեծ ուշադրության է արժանացել: Այնուամենայնիվ, կան ցելյուլոզային եթերի բազմաթիվ տեսակներ, նույն տեսակի ցելյուլոզային եթեր, դրա հարաբերական մոլեկուլային քաշը, խմբի պարունակությունը և մոլեկուլային կառուցվածքի այլ պարամետրերը նույնպես շատ տարբեր են, և ցելյուլոզային եթերի ընտրության վերաբերյալ տեղական և օտարերկրյա հետազոտողները սահմանափակվում են միայն իրենց համապատասխան կիրառմամբ: դաշտը, ներկայացուցչության բացակայությունը, եզրակացությունն անխուսափելի է «գերընդհանրացում», այնպես որ ցելյուլոզային եթերի մեխանիզմի բացատրությունը բավականաչափ խորը չէ: Այս հոդվածում տարբեր մոլեկուլային կառուցվածք ունեցող ցելյուլոզային եթերի ազդեցությունը ցեմենտի ցեխի ծակոտի կառուցվածքի վրա ուսումնասիրվել է ակնհայտ խտության փորձարկման և ծակոտիների կառուցվածքի մակրոսկոպիկ և մանրադիտակային դիտարկման միջոցով:

1. Թեստ

1.1 Հումք

Ցեմենտը P·O 42.5 սովորական պորտլանդական ցեմենտ էր՝ արտադրված Huaxin Cement Co., LTD.-ի կողմից, որի քիմիական բաղադրությունը չափվել է AXIOS Ad-Vanced ալիքի երկարության դիսպերսիոն տիպի ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային սպեկտրոմետրով (PANa — lytical, Նիդեռլանդներ), իսկ փուլային կազմը գնահատվել է Bogue մեթոդով։

Ցելյուլոզային եթերն ընտրել է առևտրային ցելյուլոզային եթերի չորս տեսակ՝ համապատասխանաբար մեթիլցելյուլոզային եթեր (MC), հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային եթեր (HPMC1, HPMC2) և հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզային եթեր (HEC), HPMC1 մոլեկուլային կառուցվածք և HPMC2 նման, բայց մածուցիկությունը շատ ավելի քիչ է, քան HPMC2-ը։ , Այսինքն՝ HPMC1-ի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը շատ ավելի փոքր է, քան HPMC2-ը։ Հիդրօքսիէթիլ մեթիլցելյուլոզային եթերի (HEMc) և HPMC-ի նման հատկությունների պատճառով HEMC-ները չեն ընտրվել այս հետազոտության մեջ: Փորձարկման արդյունքների վրա խոնավության պարունակության ազդեցությունից խուսափելու համար բոլոր ցելյուլոզային եթերները թխվել են 98℃ ջերմաստիճանում, օգտագործելուց առաջ 2 ժամ:

Ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը ստուգվել է NDJ-1B պտտվող մածուցիկաչափով (Shanghai Changji Company): Փորձարկման լուծույթի կոնցենտրացիան (ցելյուլոզային եթերի և ջրի զանգվածային հարաբերակցությունը) եղել է 2,0%, ջերմաստիճանը՝ 20℃, իսկ պտույտի արագությունը՝ 12r/min: Ցելյուլոզային եթերի մակերեւութային լարվածությունը փորձարկվել է օղակի մեթոդով։ Փորձարկման գործիքը եղել է JK99A ավտոմատ տենզիոմետրը (Shanghai Zhongchen Company): Փորձարկման լուծույթի կոնցենտրացիան 0,01% էր, իսկ ջերմաստիճանը՝ 20℃: Ցելյուլոզային եթերի խմբի պարունակությունը տրամադրվում է արտադրողի կողմից:

Ըստ ցելյուլոզային եթերի մածուցիկության, մակերևութային լարվածության և խմբի պարունակության, երբ լուծույթի կոնցենտրացիան 2,0%, HEC և HPMC2 լուծույթի մածուցիկության հարաբերակցությունը 1:1,6 է, իսկ HEC և MC լուծույթի մածուցիկության հարաբերակցությունը 1:0,4 է, սակայն. Այս թեստում ջուր-ցեմենտի հարաբերակցությունը 0,35 է, ցեմենտի առավելագույն հարաբերակցությունը՝ 0,6%, ցելյուլոզային եթերի և ջրի զանգվածային հարաբերակցությունը մոտ 1,7%, 2,0%-ից պակաս է, և ցեմենտի ցեխի սիներգետիկ ազդեցությունը մածուցիկության վրա, ուստի HEC, HPMC2 կամ MC փոփոխված ցեմենտի ցեխի մածուցիկության տարբերությունը փոքր է:

Ըստ մածուցիկության, մակերևութային լարվածության և ցելյուլոզային եթերի խմբային պարունակության՝ յուրաքանչյուր ցելյուլոզային եթերի մակերեսային լարվածությունը տարբեր է։ Ցելյուլոզային եթերն ունի ինչպես հիդրոֆիլ խմբեր (հիդրոքսիլ և եթերային խմբեր), այնպես էլ հիդրոֆոբ խմբեր (մեթիլ և գլյուկոզա ածխածնային օղակ), հանդիսանում է մակերեսային ակտիվ նյութ։ Ցելյուլոզային եթերը տարբեր է, հիդրոֆիլ և հիդրոֆոբ խմբերի տեսակը և պարունակությունը տարբեր են, ինչի արդյունքում առաջանում է տարբեր մակերեսային լարվածություն։

1.2 Փորձարկման մեթոդներ

Պատրաստվել է ցեմենտի ցեխի վեց տեսակ, այդ թվում՝ մաքուր ցեմենտի ցեխ, չորս ցելյուլոզային եթեր (MC, HPMCl, HPMC2 և HEC) մոդիֆիկացված ցեմենտի փոշի՝ 0,60% ցեմենտի հարաբերակցությամբ և HPMC2 փոփոխված ցեմենտի փոշի՝ 0,05% ցեմենտի հարաբերակցությամբ: Ref, MC - 0.60, HPMCl - 0.60, Hpmc2-0.60: HEC 1-0.60 և hpMC2-0.05 ցույց են տալիս, որ ջուր-ցեմենտի հարաբերակցությունը երկուսն էլ 0.35 է:

Ցեմենտի փոշին նախ՝ GB/T 17671 1999 «ցեմենտի հավանգի ամրության փորձարկման մեթոդի (ISO մեթոդ)» համաձայն, պատրաստված է 40 մմ × 40 մմ × 160 մմ պրիզմայի փորձարկման բլոկի մեջ, 20 ℃ կնքված ամրացման 28 դ պայմաններում: Կշռելուց և նրա ակնհայտ խտությունը հաշվարկելուց հետո այն բացվել է փոքրիկ մուրճով, և դիտարկվել է փորձարկման բլոկի կենտրոնական հատվածի մակրո անցքի վիճակը և լուսանկարվել թվային տեսախցիկով։ Միևնույն ժամանակ, 2,5 ~ 5,0 մմ չափսերով փոքր կտորներ են վերցվել դիտարկման համար օպտիկական մանրադիտակով (HIROX եռաչափ վիդեո մանրադիտակ) և սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով (JSM-5610LV):

2. Փորձարկման արդյունքներ

2.1 Տեսանելի խտություն

Ըստ տարբեր ցելյուլոզային եթերների կողմից ձևափոխված ցեմենտի ցեխի տեսանելի խտության, (1) մաքուր ցեմենտի ցեխի տեսանելի խտությունը ամենաբարձրն է, որը կազմում է 2044 կգ/մ³; Չորս տեսակի ցելյուլոզային եթերի փոփոխված ցեխի ակնհայտ խտությունը ցեմենտի 0,60% հարաբերակցությամբ կազմում էր 74% ~ 88% մաքուր ցեմենտի ցեխի խտությունը, ինչը ցույց է տալիս, որ բջջանյութի եթերը առաջացրել է ցեմենտի ցեխի ծակոտկենության բարձրացում: (2) Երբ ցեմենտի և ցեմենտի հարաբերակցությունը 0,60% է, տարբեր ցելյուլոզային եթերների ազդեցությունը ցեմենտի ցեխի ծակոտկենության վրա շատ տարբեր է: HEC, HPMC2 և MC մոդիֆիկացված ցեմենտի ցեխի մածուցիկությունը նման է, բայց HEC փոփոխված ցեմենտի ցեխի ակնհայտ խտությունը ամենաբարձրն է, ինչը ցույց է տալիս, որ HEC փոփոխված ցեմենտի ցեխի ծակոտկենությունը ավելի փոքր է, քան նմանատիպ մածուցիկությամբ HPMc2 և Mc մոդիֆիկացված ցեմենտի փոշին: . HPMc1-ը և HPMC2-ն ունեն նմանատիպ խմբի պարունակություն, սակայն HPMCl-ի մածուցիկությունը շատ ավելի ցածր է, քան HPMC2-ը, և HPMCl փոփոխված ցեմենտի ցեխի ակնհայտ խտությունը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան HPMC2 փոփոխված ցեմենտի ցեխի պարունակությունը, ինչը ցույց է տալիս, որ երբ խմբի պարունակությունը նման է. , որքան ցածր է ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը, այնքան ցածր է փոփոխված ցեմենտի ցեխի ծակոտկենությունը: (3) Երբ ցեմենտի և ցեմենտի հարաբերակցությունը շատ փոքր է (0,05%), HPMC2-ով ձևափոխված ցեմենտի ցեխի ակնհայտ խտությունը հիմնականում մոտ է մաքուր ցեմենտի ցեխի խտությանը, ինչը ցույց է տալիս, որ բջջանյութի եթերի ազդեցությունը ցեմենտի ծակոտկենության վրա ցեխը շատ փոքր է:

2.2 Մակրոսկոպիկ ծակոտի

Համաձայն ցելյուլոզային եթերի ձևափոխված ցեմենտի լուծույթի լուսանկարների, որոնք արվել են թվային ֆոտոխցիկով, մաքուր ցեմենտի ցեխը շատ խիտ է, գրեթե տեսանելի ծակոտիներ չկան. Ցեմենտի 0,60% հարաբերակցությամբ ցելյուլոզային եթերի ձևափոխված լուծույթի չորս տեսակներն ունեն ավելի շատ մակրոսկոպիկ ծակոտիներ, ինչը ցույց է տալիս, որ ցելյուլոզային եթերը հանգեցնում է ցեմենտի ցեխի ծակոտկենության ավելացմանը: Ակնհայտ խտության փորձարկման արդյունքների նման, բջջանյութի եթերի տարբեր տեսակների և բովանդակության ազդեցությունը ցեմենտի ցեխի ծակոտկենության վրա միանգամայն տարբեր է: HEC, HPMC2 և MC մոդիֆիկացված ցեխի մածուցիկությունը նման է, բայց HEC փոփոխված ցեխի ծակոտկենությունը ավելի փոքր է, քան HPMC2 և MC ձևափոխված ցեխի ծակոտկենությունը: Չնայած HPMC1-ը և HPMC2-ն ունեն նմանատիպ խմբերի պարունակություն, HPMC1 փոփոխված ցեխը ավելի ցածր մածուցիկությամբ ունի ավելի փոքր ծակոտկենություն: Երբ HPMc2 մոդիֆիկացված ցեխի ցեմենտ-ցեմենտ հարաբերակցությունը շատ փոքր է (0,05%), մակրոսկոպիկ ծակոտիների քանակը փոքր-ինչ ավելանում է, քան մաքուր ցեմենտի ցեխի, բայց զգալիորեն նվազում է, քան HPMC2 փոփոխված ցեմենտից մինչև 0,60% ցեխոտը: - ցեմենտի հարաբերակցությունը.

2.3 Մանրադիտակային ծակոտի

4. Եզրակացություն

(1) Ցելյուլոզային եթերը կարող է մեծացնել ցեմենտի ցեխի ծակոտկենությունը:

(2) Ցելյուլոզային եթերի ազդեցությունը ցեմենտի ցեխի ծակոտկենության վրա տարբեր մոլեկուլային կառուցվածքի պարամետրերով տարբեր է․ ցեմենտի փոշի; Որքան ցածր է HPMC ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը/հարաբերական մոլեկուլային քաշը նմանատիպ խմբի պարունակությամբ, այնքան ցածր է նրա փոփոխված ցեմենտի ցեխի ծակոտկենությունը:

(3) Ցեմենտի ցեխի մեջ ցելյուլոզային եթեր ավելացնելուց հետո հեղուկ փուլի մակերևութային լարվածությունը նվազում է, այնպես որ ցեմենտի ցեխի մեջ հեշտ է ձևավորվել փուչիկներ և բջջանյութի եթերի մոլեկուլների ուղղորդված կլանումը պղպջակների գազ-հեղուկ միջերեսում, բարելավելու ամրությունն ու ամրությունը: պղպջակների հեղուկ ֆիլմի կլանումը պղպջակների գազ-հեղուկ միջերեսում, բարելավում է պղպջակների հեղուկ թաղանթի ամրությունը և ուժեղացնում է կոշտ ցեխի կարողությունը կայունացնելու պղպջակը: