Variazione della viscosità dell'etere di cellulosa su intonaci a base di cemento

L'ispessimento è un importante effetto di modifica dell'etere di cellulosa sui materiali a base di cemento. Gli effetti del contenuto di etere di cellulosa, della velocità di rotazione del viscosimetro e della temperatura sulla variazione di viscosità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base sono stati studiati. I risultati mostrano che la viscosità del cementointonaco a base aumenta continuamente con l'aumento del contenuto di etere di cellulosa e della viscosità della soluzione di etere di cellulosa e del cementointonaco a base ha un “effetto di sovrapposizione composito”; la pseudoplasticità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base è inferiore a quello del cemento purointonaco a basee la viscosità Minore è la velocità di rotazione dello strumento o minore è la viscosità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base, ovvero minore è il contenuto di etere di cellulosa, più evidente è la pseudoplasticità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base; Con l'effetto combinato dell'idratazione, la viscosità del cemento modificato dall'etere di cellulosaintonaco a base aumenterà o diminuirà. Diversi tipi di etere di cellulosa presentano cambiamenti diversi nella viscosità del cemento modificatointonaco a base.

Parole chiave: etere di cellulosa; cementointonaco a base; viscosità

0、Prefazione

Gli eteri di cellulosa sono spesso usati come agenti di ritenzione idrica e addensanti per materiali a base di cemento. A seconda dei diversi sostituenti, gli eteri di cellulosa utilizzati nei materiali a base di cemento includono generalmente metilcellulosa (MC), idrossietilcellulosa (HEC), idrossietilmetilcellulosa etere (idrossietilmetilcellulosa, HEMC) e idrossipropilmetilcellulosa (idrossipropilmetilcellulosa, HPMC), tra i quali HPMC e HEMC sono i più comunemente utilizzati.

L'ispessimento è un importante effetto di modifica dell'etere di cellulosa sui materiali a base di cemento. L'etere di cellulosa può conferire alla malta bagnata un'eccellente viscosità, aumentare significativamente la capacità di legame tra la malta bagnata e lo strato di base e migliorare le prestazioni anti-cedimento della malta. Può inoltre aumentare l'omogeneità e la capacità antidisperdente dei materiali cementizi appena miscelati e prevenire la delaminazione, la segregazione e il sanguinamento di malta e calcestruzzo.

L'effetto addensante dell'etere di cellulosa sui materiali a base di cemento può essere valutato quantitativamente mediante il modello reologico dei materiali a base di cemento. I materiali a base di cemento sono solitamente considerati fluidi di Bingham, ovvero quando lo sforzo di taglio applicato r è inferiore allo sforzo di snervamento r0, il materiale rimane nella sua forma originale e non scorre; quando lo sforzo di taglio r supera lo sforzo di snervamento r0, l'oggetto subisce una deformazione di flusso e lo sforzo di taglio. Lo sforzo r ha una relazione lineare con la velocità di deformazione y, cioè r=r0+f·y, dove f è la viscosità plastica. Gli eteri di cellulosa generalmente aumentano il limite di snervamento e la viscosità plastica dei materiali a base di cemento, tuttavia, dosaggi inferiori portano a un minore limite di snervamento e viscosità plastica, principalmente a causa dell'effetto di trascinamento dell'aria degli eteri di cellulosa. La ricerca di Patural mostra che aumentando il peso molecolare dell'etere di cellulosa aumenta il limite di snervamento del cementointonaco a base diminuisce e la consistenza aumenta.

La viscosità del cementointonaco a base è un indice importante per valutare l'effetto addensante dell'etere di cellulosa sui materiali a base cementizia. Alcune letterature hanno esplorato la legge del cambiamento di viscosità della soluzione di etere di cellulosa, ma mancano ancora ricerche pertinenti sull'effetto dell'etere di cellulosa sul cambiamento di viscosità del cementointonaco a base. Allo stesso tempo, a seconda dei diversi tipi di sostituenti, esistono molti tipi di eteri di cellulosa. L'impatto di diversi tipi e viscosità degli eteri di cellulosa sul cambiamento del cementointonaco a base Anche la viscosità è un problema molto preoccupante nell'uso degli eteri di cellulosa. Questo lavoro utilizza un viscosimetro rotazionale per studiare i cambiamenti di viscosità dei fanghi di cemento modificati con etere di cellulosa di diversi tipi e viscosità in diversi rapporti poli-ceneri, velocità di rotazione e temperature.

1. Esperimento

1.1 Materie prime

(1) Etere di cellulosa. Sono stati selezionati sei tipi di eteri di cellulosa comunemente usati nel mio paese, tra cui 1 tipo di MC, 1 tipo di HEC, 2 tipi di HPMC e 2 tipi di HEMC, tra cui ovviamente le viscosità di 2 tipi di HPMC e 2 tipi di HEMC diverso. La viscosità dell'etere di cellulosa è stata testata dal viscosimetro rotazionale NDJ-1B (Shanghai Changji Company), la concentrazione della soluzione di prova era 1,0% o 2,0%, la temperatura era 20°C e la velocità di rotazione era di 12 giri/min.

(2) Cemento. Il cemento Portland ordinario prodotto da Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. ha una specifica di P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Metodo di misurazione della viscosità della soluzione di etere di cellulosa

Prendere un campione di etere di cellulosa della qualità specificata e aggiungerlo a un bicchiere di vetro da 250 ml, quindi aggiungere 250 g di acqua calda a circa 90°C; mescolare bene con una bacchetta di vetro per fare in modo che l'etere di cellulosa formi un sistema di dispersione uniforme nell'acqua calda, e contemporaneamente mettere il bicchiere fresco all'aria. Quando la soluzione comincia a generare viscosità e non precipita più, interrompere immediatamente l'agitazione; quando la soluzione si è raffreddata all'aria fino a quando il colore è uniforme, mettere il bicchiere in un bagnomaria a temperatura costante e mantenere la temperatura alla temperatura specificata. L'errore è± 0,1°C; dopo 2h (calcolate dal tempo di contatto dell'etere di cellulosa con l'acqua calda), misurare con un termometro la temperatura al centro della soluzione. Produzione) rotore inserito nella soluzione alla profondità specificata, dopo averlo lasciato riposare per 5 minuti, misurarne la viscosità.

1.3 Misurazione della viscosità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base

Prima dell'esperimento, mantenere tutte le materie prime alla temperatura specificata, pesare la massa specificata di etere di cellulosa e cemento, mescolarli accuratamente e aggiungere acqua di rubinetto alla temperatura specificata in un bicchiere di vetro da 250 ml con un rapporto acqua-cemento di 0,65; quindi aggiungere la polvere secca nel bicchiere e attendere 3 minuti Mescolare accuratamente con una bacchetta di vetro per 300 volte, inserire il rotore di un viscosimetro rotazionale (tipo NDJ-1B, prodotto da Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) nel soluzione ad una profondità specificata e misurarne la viscosità dopo averla lasciata riposare per 2 minuti. Per evitare l'influenza del calore di idratazione del cemento sul test di viscosità del cementointonaco a base per quanto possibile, la viscosità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base deve essere testato quando il cemento rimane a contatto con l'acqua per 5 minuti.

2. Risultati e analisi

2.1 Effetto del contenuto di etere di cellulosa

La quantità di etere di cellulosa qui si riferisce al rapporto in massa tra etere di cellulosa e cemento, ovvero al rapporto di policeneri. Dall'influenza di P2, E2 e H1 tre tipi di eteri di cellulosa sul cambiamento di viscosità del cementointonaco a base a diversi dosaggi (0,1%, 0,3%, 0,6% e 0,9%) si può osservare che dopo l'aggiunta di etere di cellulosa la viscosità del cementointonaco a base La viscosità aumenta; all'aumentare della quantità di etere di cellulosa aumenta la viscosità del cementointonaco a base aumenta continuamente e l'intervallo di aumento della viscosità del cementointonaco a base diventa anche più grande.

Quando il rapporto acqua-cemento è 0,65 e il contenuto di etere di cellulosa è 0,6%, considerando l'acqua consumata dall'idratazione iniziale del cemento, la concentrazione di etere di cellulosa rispetto all'acqua è circa 1%. Quando la concentrazione è dell'1%, le soluzioni acquose P2, E2 e H1 Le viscosità sono 4990 mPa·S, 5070mPa·S e 5250mPa·s rispettivamente; quando il rapporto acqua-cemento è 0,65, la viscosità del cemento purointonaco a base è 836 mPa·S. Tuttavia, le viscosità dei liquami di cemento modificati con tre eteri di cellulosa P2, E2 e H1 sono 13800 mPa·S, 12900mPa·S e 12700mPa·s rispettivamente. Ovviamente, la viscosità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base non è la viscosità della soluzione di etere di cellulosa e la semplice aggiunta della viscosità del cemento purointonaco a base è significativamente maggiore della somma delle due viscosità, cioè la viscosità della soluzione di etere di cellulosa e la viscosità del cementointonaco a base hanno un “effetto di sovrapposizione composito”. La viscosità della soluzione di etere di cellulosa deriva dalla forte idrofilicità dei gruppi idrossilici e dei legami eterei nelle molecole di etere di cellulosa e dalla struttura di rete tridimensionale formata dalle molecole di etere di cellulosa nella soluzione; la viscosità del cemento purointonaco a base proviene dalla rete formata tra la struttura dei prodotti di idratazione del cemento. Poiché i prodotti di idratazione del polimero e del cemento spesso formano una struttura a rete compenetrata, nel cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base, la struttura a rete tridimensionale dell'etere di cellulosa e la struttura a rete dei prodotti di idratazione del cemento sono intrecciate e le molecole di etere di cellulosa L'adsorbimento con i prodotti di idratazione del cemento insieme produce un "effetto di sovrapposizione composita", che aumenta significativamente la viscosità complessiva del cementointonaco a base; poiché una molecola di etere di cellulosa può intrecciarsi con più molecole di etere di cellulosa e prodotti di idratazione del cemento, pertanto, con l'aumento del contenuto di etere di cellulosa, la densità della struttura della rete aumenta più dell'aumento delle molecole di etere di cellulosa e la viscosità del cementointonaco a base aumenta continuamente; inoltre la rapida idratazione del cemento necessita di far reagire parte dell'acqua. , che equivale ad aumentare la concentrazione di etere di cellulosa, che è anche una ragione per il significativo aumento della viscosità del cementointonaco a base.

Poiché l'etere di cellulosa e il cementointonaco a base hanno un "effetto di sovrapposizione composito" in termini di viscosità, a parità di contenuto di etere di cellulosa e di rapporto acqua-cemento, la viscosità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base con evidente differenza quando la concentrazione è del 2% La differenza di viscosità non è grande, ad esempio, le viscosità di P2 ed E2 sono 48000mPa·s e 36700mPa·s rispettivamente nella soluzione acquosa con concentrazione del 2%. S, la differenza non è evidente; le viscosità di E1 ed E2 in soluzione acquosa al 2% sono 12300mPa·S e 36700mPa·s rispettivamente, la differenza è molto grande, ma la viscosità della loro pasta di cemento modificata è di 9800 mPa·S e 12900mPa rispettivamente·S, la differenza è stata notevolmente ridotta, quindi quando si sceglie l'etere di cellulosa in ingegneria, non è necessario perseguire una viscosità dell'etere di cellulosa eccessivamente elevata. Inoltre, nelle applicazioni pratiche di ingegneria, la concentrazione di etere di cellulosa rispetto all'acqua è solitamente relativamente bassa. Ad esempio, nella normale malta per intonaco, il rapporto acqua-cemento è solitamente di circa 0,65 e il contenuto di etere di cellulosa va dallo 0,2% allo 0,6%. La concentrazione dell'acqua è compresa tra lo 0,3% e l'1%.

Dai risultati dei test si può anche vedere che diversi tipi di eteri di cellulosa hanno effetti diversi sulla viscosità del cementointonaco a base. Quando la concentrazione è dell'1%, la viscosità dei tre tipi di soluzioni acquose di etere di cellulosa P2, E2 e H1 è 4990 mPa·s, 5070mPa·S e 5250mPa·S rispettivamente, la viscosità della soluzione H1 è la più alta, ma la viscosità dei tre tipi di etere di cellulosa P2, E2 e H1. Le viscosità delle sospensioni di cemento modificate con etere erano 13800 mPa·S, 12900mPa·S e 12700mPa·S rispettivamente, e la viscosità delle sospensioni di cemento modificate H1 era la più bassa. Questo perché gli eteri di cellulosa solitamente hanno l'effetto di ritardare l'idratazione del cemento. Tra i tre tipi di eteri di cellulosa, HEC, HPMC e HEMC, l'HEC ha la più forte capacità di ritardare l'idratazione del cemento. Pertanto, nel cemento modificato H1intonaco a base, a causa dell'idratazione più lenta del cemento, la struttura a rete dei prodotti di idratazione del cemento si sviluppa più lentamente e la viscosità è minima.

2.2 Effetto della velocità di rotazione

Dall'influenza della velocità di rotazione del viscosimetro sulla viscosità del cemento purointonaco a base e cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base, si può vedere che all'aumentare della velocità di rotazione, la viscosità del cemento modificato dall'etere di cellulosaintonaco a base e cemento purointonaco a base diminuisce in varia misura, cioè hanno tutti la proprietà di assottigliamento al taglio e appartengono al fluido pseudoplastico. Minore è la velocità di rotazione, maggiore è la diminuzione della viscosità di tutto il cementointonaco a base con la velocità di rotazione, cioè, tanto più evidente è la pseudoplasticità del cementointonaco a base. All'aumentare della velocità di rotazione diminuisce la curva di viscosità del cementointonaco a base diventa gradualmente più piatto e la pseudoplasticità si indebolisce. Rispetto al cemento purointonaco a base, la pseudoplasticità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base è più debole, vale a dire che l'incorporazione di etere di cellulosa riduce la pseudoplasticità del cementointonaco a base.

Dall'influenza della velocità di rotazione sulla viscosità del cementointonaco a base sotto diversi tipi e viscosità di etere di cellulosa, si può sapere che il cementointonaco a base modificato con diversi eteri di cellulosa ha una diversa resistenza pseudoplastica e minore è la viscosità dell'etere di cellulosa, maggiore è la viscosità del cemento modificatointonaco a base. Tanto più evidente è la pseudoplasticità del cementointonaco a base È; la pseudoplasticità del cemento modificatointonaco a base non ha alcuna differenza evidente con diversi tipi di eteri di cellulosa con viscosità simili. Da P2, E2 e H1 tre tipi di cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base in dosaggi diversi (0,1%, 0,3%, 0,6% e 0,9%), è possibile conoscere l'influenza della velocità di rotazione sulla viscosità, P2, E2 e H1 tre tipi di fibre I fanghi di cemento modificati con etere semplice hanno gli stessi risultati dei test : quando la quantità di etere di cellulosa è diversa, la loro pseudoplasticità è diversa. Minore è la quantità di etere di cellulosa, maggiore è la pseudoplasticità del cemento modificatointonaco a base.

Dopo che il cemento è entrato in contatto con l'acqua, le particelle di cemento sulla superficie vengono rapidamente idratate e i prodotti di idratazione (in particolare il gel CSH) formano una struttura di agglomerazione. Quando è presente una forza di taglio direzionale nella soluzione, la struttura di agglomerazione si aprirà, in modo che lungo la direzione della forza di taglio la resistenza al flusso direzionale venga ridotta, mostrando così la proprietà di assottigliamento del taglio. L'etere di cellulosa è un tipo di macromolecola con una struttura asimmetrica. Quando la soluzione è ferma, le molecole dell'etere di cellulosa possono avere diversi orientamenti. Quando c'è una forza di taglio direzionale nella soluzione, la lunga catena della molecola girerà e andrà avanti. La direzione della forza di taglio viene ridotta, con conseguente diminuzione della resistenza al flusso e presenta anche la proprietà di assottigliamento del taglio. Rispetto ai prodotti per l'idratazione del cemento, le molecole di etere di cellulosa sono più flessibili e hanno una certa capacità tampone per la forza di taglio. Pertanto, rispetto al cemento purointonaco a base, la pseudoplasticità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base è più debole e, all'aumentare della viscosità o del contenuto di etere di cellulosa, l'effetto tampone delle molecole di etere di cellulosa sulla forza di taglio è più evidente. La plasticità diventa debole.

2.3 L'influenza della temperatura

Dall'effetto delle variazioni di temperatura (20°C,27°C e 35°C) sulla viscosità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base, si vede che quando il contenuto di etere di cellulosa è dello 0,6%, all'aumentare della temperatura, il cemento purointonaco a base e M1 La viscosità del cemento modificatointonaco a base aumentato e la viscosità di altri cementi modificati con etere di cellulosaintonaco a base è diminuita, ma la diminuzione non è stata grande, e la viscosità del cemento modificato H1intonaco a base diminuito di più. Per quanto riguarda il cemento modificato E2intonaco a base riguarda, quando il rapporto policeneri è dello 0,6%, la viscosità del cementointonaco a base diminuisce con l'aumento della temperatura, e quando il rapporto policeneri è dello 0,3%, la viscosità del cementointonaco a base aumenta con l'aumento della temperatura.

In generale, a causa della diminuzione della forza di interazione intermolecolare, la viscosità del fluido diminuirà con l'aumento della temperatura, come nel caso della soluzione di etere di cellulosa. Tuttavia, all'aumentare della temperatura e all'aumento del tempo di contatto tra cemento e acqua, la velocità di idratazione del cemento sarà notevolmente accelerata e il grado di idratazione aumenterà, quindi la viscosità del cemento purointonaco a base aumenterà invece.

Nel cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base, l'etere di cellulosa verrà adsorbito sulla superficie dei prodotti di idratazione del cemento, inibendo così l'idratazione del cemento, ma diversi tipi e quantità di eteri di cellulosa hanno capacità diverse di inibire l'idratazione del cemento, MC (come M1) ha una debole capacità di inibire l'idratazione del cemento, e all'aumentare della temperatura, il tasso di idratazione del cementointonaco a base è ancora più veloce, per cui all'aumentare della temperatura la viscosità generalmente aumenta; HEC, HPMC e HEMC possono inibire significativamente l'idratazione del cemento, poiché la temperatura aumenta, il tasso di idratazione del cementointonaco a base è più lento, quindi all'aumentare della temperatura, HEC, HPMC e cemento modificato HEMC La viscosità diintonaco a base (rapporto policeneri 0,6%) è generalmente ridotto e poiché la capacità dell'HEC di ritardare l'idratazione del cemento è maggiore di quella di HPMC e HEMC, la variazione dell'etere di cellulosa al variare della temperatura (20°C,27°C e 35°C) La viscosità del cemento modificato H1intonaco a base diminuisce maggiormente con l’aumento della temperatura. Tuttavia, l'idratazione del cemento esiste ancora quando la temperatura è più elevata, quindi il grado di riduzione del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base con l'aumento della temperatura non è evidente. Per quanto riguarda il cemento modificato E2intonaco a base si tratta, quando il dosaggio è elevato (il rapporto ceneri è dello 0,6%), l'effetto di inibizione dell'idratazione del cemento è evidente e la viscosità diminuisce con l'aumento della temperatura; quando il dosaggio è basso (il rapporto ceneri è 0,3%) l'effetto di inibizione dell'idratazione del cemento non è evidente e la viscosità aumenta con l'aumento della temperatura.

3. Conclusione

(1) Con il continuo aumento del contenuto di etere di cellulosa, la viscosità e il tasso di aumento della viscosità del cementointonaco a base continuare ad aumentare. La struttura della rete molecolare dell'etere di cellulosa e la struttura della rete dei prodotti di idratazione del cemento sono intrecciate e l'idratazione iniziale del cemento aumenta indirettamente la concentrazione dell'etere di cellulosa, in modo che la viscosità della soluzione di etere di cellulosa e del cementointonaco a base ha un “effetto di sovrapposizione composito”, cioè etere di cellulosa La viscosità del cemento modificatointonaco a base è molto maggiore della somma delle rispettive viscosità. Rispetto ai fanghi di cemento modificati HPMC e HEMC, i fanghi di cemento modificati HEC hanno valori di test di viscosità inferiori a causa dello sviluppo di idratazione più lento.

(2) Entrambi i cementi modificati con etere di cellulosaintonaco a base e cemento purointonaco a base avere la proprietà di assottigliamento al taglio o pseudoplasticità; la pseudoplasticità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base è inferiore a quello del cemento purointonaco a base; minore è la velocità di rotazione o la cellulosa, minore è la viscosità del cemento modificato con etereintonaco a base, ovvero minore è il contenuto di etere di cellulosa, più evidente è la pseudoplasticità del cemento modificato con etere di cellulosaintonaco a base.

(3) Man mano che la temperatura continua a salire, la velocità e il grado di idratazione del cemento aumentano, così che la viscosità del cemento purointonaco a base aumenta gradualmente. A causa dei diversi tipi e quantità di eteri di cellulosa che hanno diverse capacità di inibire l'idratazione del cemento, la viscosità della pasta di cemento modificata varia con la temperatura.