תאית צמנט שונה

ההשפעה של מבנה מולקולרי שונה של אתר תאית לא-יוני על מבנה הנקבוביות של תמיסת מלט נחקרה על ידי בדיקת צפיפות ביצועים ותצפית מקרוסקופית ומיקרוסקופית במבנה הנקבוביות. התוצאות מראות כי אתר תאית לא-יוני יכול להגביר את הנקבוביות של תמיסת מלט. כאשר הצמיגות של תמיסת תאית לא-יונית שונה דומה, הנקבוביות שלאתר תאית הידרוקסיאתיל(HEC) תרחיץ משתנה קטן יותר מזה של hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC) ו- methyl cellulose ether (MC) slurry שונה. ככל שהצמיגות/המשקל המולקולרי היחסי של אתר תאית HPMC עם תכולת קבוצה דומה נמוכה יותר, כך נקבוביות המלט המותאמים שלו קטנה יותר. אתר תאית לא-יוני יכול להפחית את מתח הפנים של הפאזה הנוזלית ולהפוך את המלט קל ליצור בועות. מולקולות אתר תאית לא-יוניות נספגות בצורה כיוונית בממשק הגז-נוזל של הבועות, מה שגם מגביר את הצמיגות של שלב תרחיץ המלט ומשפר את יכולת התרחיץ המלט לייצב את הבועות.

מילות מפתח:אתר תאית לא-יוני; מלט מלט; מבנה הנקבוביות; מבנה מולקולרי; מתח פני השטח; צְמִיגוּת

לאתר תאית לא-ניוני (להלן אתר תאית) יש עיבוי מעולה ואגירת מים, והוא נמצא בשימוש נרחב בטיט מעורב יבש, בטון דחיסה עצמית וחומרים חדשים המבוססים על מלט. אתרי תאית המשמשים בחומרים המבוססים על צמנט כוללים בדרך כלל אתתר מתיל תאית (MC), hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC), hydroxyethyl methyl cellulose ether (HEMC) ואתר הידרוקסיאתיל תאית (HEC), ביניהם HPMC ו-HEMC הם היישומים הנפוצים ביותר. .

אתר תאית יכול להשפיע באופן משמעותי על מבנה הנקבוביות של תמיסת מלט. Pourchez וחב', באמצעות בדיקת צפיפות לכאורה, בדיקת גודל נקבוביות (שיטת הזרקת כספית) וניתוח תמונה sEM, הגיעו למסקנה כי אתר תאית יכול להגדיל את מספר הנקבוביות בקוטר של כ-500 ננומטר ונקבוביות בקוטר של כ-50-250 מיקרומטר ב-. מלט מלט. יתרה מכך, עבור תמיסת מלט מוקשה, התפלגות גודל הנקבוביות של תרחית מלט שעברה משקל מולקולרי נמוך עם HEC דומה לזו של מלט טהור. נפח הנקבוביות הכולל של תרחית מלט מתוקנת במשקל מולקולרי גבוה גבוה יותר מזה של תרחית מלט טהורה, אך נמוך מזה של תרחית מלט שונה מסוג HPMC עם אותה עקביות בערך. באמצעות תצפית SEM, Zhang et al. מצא כי HEMC יכול להגדיל משמעותית את מספר הנקבוביות בקוטר של כ-0.1 מ"מ בטיט צמנט. הם גם גילו באמצעות בדיקת הזרקת כספית ש-HEMC יכול להגדיל באופן משמעותי את נפח הנקבוביות הכולל ואת קוטר הנקבוביות הממוצע של תמיסת מלט, וכתוצאה מכך לעלייה משמעותית במספר הנקבוביות הגדולות בקוטר של 50nm ~ 1μm ונקבוביות גדולות בקוטר של יותר. יותר מ-1 מיקרומטר. עם זאת, מספר הנקבוביות בקוטר של פחות מ-50 ננומטר הצטמצם באופן משמעותי. סריק-קוריק וחב'. האמין כי אתר תאית יהפוך את תרחית המלט לנקבוביה יותר ויוביל להגדלת המקרופוריות. ג'ני ועוד. בדק את צפיפות הביצועים וקבע שחלק נפח הנקבוביות של טיט צמנט שונה HEMC היה כ-20%, בעוד טיט מלט טהור מכיל רק כמות קטנה של אוויר. סילבה וחב'. מצא שבנוסף לשני הפסגות ב-3.9 ננומטר ו-40 ~ 75 ננומטר בתור תמיסת מלט טהורה, היו גם שני פסגות ב-100 ~ 500 ננומטר ויותר מ-100 מיקרומטר באמצעות בדיקת הזרקת כספית. Ma Baoguo et al. מצא כי אתר תאית הגדיל את מספר הנקבוביות העדינות בקטרים ​​של פחות מ-1 מיקרומטר ונקבוביות גדולות בקטרים ​​של יותר מ-2 מיקרומטר בטיט מלט באמצעות בדיקת הזרקת כספית. באשר לסיבה שאתר תאית מגביר את הנקבוביות של תרחית צמנט, בדרך כלל מאמינים שלאתר תאית יש פעילות פני השטח, יעשיר בממשק האוויר והמים, וייצור סרט, כדי לייצב את הבועות בתמיסת המלט.

דרך ניתוח הספרות לעיל, ניתן לראות כי השפעת אתר תאית על מבנה הנקבוביות של חומרים מבוססי צמנט זכתה לתשומת לב רבה. עם זאת, ישנם סוגים רבים של אתר תאית, אותו סוג של אתר תאית, משקלו המולקולרי היחסי, תכולת הקבוצה ופרמטרים אחרים של מבנה מולקולרי שונים מאוד, וחוקרים מקומיים וזרים על בחירת אתר תאית מוגבלת רק ליישום שלהם. שדה, חוסר ייצוג, המסקנה היא "הכללת יתר" בלתי נמנעת, כך שההסבר של מנגנון אתר תאית אינו עמוק מספיק. במאמר זה, נחקרה ההשפעה של אתר תאית בעל מבנה מולקולרי שונה על מבנה הנקבוביות של תרחית מלט על ידי בדיקת צפיפות לכאורה ותצפית מקרוסקופית ומיקרוסקופית במבנה הנקבוביות.

1. מבחן

1.1 חומרי גלם

המלט היה צמנט פורטלנד רגיל P·O 42.5 המיוצר על ידי Huaxin Cement Co., LTD., שבו ההרכב הכימי נמדד על ידי AXIOS Ad-Vanced ב-AXIOS Ad-Vanced dispersion spectrometer fluorescence (PANa - lytical, הולנד), והרכב הפאזה הוערך בשיטת Bogue.

אתר תאית בחר בארבעה סוגים של אתר תאית מסחרי, בהתאמה אתר מתיל תאית (MC), אתר מתיל תאית (HPMC1, HPMC2) ואתר הידרוקסיאתיל תאית (HEC), מבנה מולקולרי HPMC1 ו- HPMC2 דומה, אך הצמיגות נמוכה בהרבה מ-HPMC2 , כלומר, המסה המולקולרית היחסית של HPMC1 קטנה בהרבה מזו של HPMC2. בגלל התכונות הדומות של hydroxyethyl methyl cellulose ether (HEMc) ו- HPMC, HEMCs לא נבחרו במחקר זה. כדי להימנע מהשפעה של תכולת הלחות על תוצאות הבדיקה, כל אתרי התאית נאפו ב-98℃ במשך שעתיים לפני השימוש.

הצמיגות של אתר תאית נבדקה על ידי NDJ-1B צמיגות סיבוביות (Shanghai Changji Company). ריכוז תמיסת הבדיקה (יחס מסה של אתר תאית למים) היה 2.0%, הטמפרטורה הייתה 20℃, וקצב הסיבוב היה 12 ר/דקה. מתח הפנים של אתר תאית נבדק בשיטת הטבעת. מכשיר הבדיקה היה JK99A טנסיומטר אוטומטי (Shanghai Zhongchen Company). ריכוז תמיסת הבדיקה היה 0.01% והטמפרטורה הייתה 20℃. תכולת קבוצת אתר תאית מסופקת על ידי היצרן.

על פי הצמיגות, מתח הפנים ותכולת הקבוצות של אתר תאית, כאשר ריכוז התמיסה הוא 2.0%, יחס הצמיגות של תמיסת HEC ו- HPMC2 הוא 1:1.6, ויחס הצמיגות של תמיסת HEC ו-MC הוא 1: 0.4, אך בבדיקה זו, יחס המים-צמנט הוא 0.35, יחס המלט המרבי הוא 0.6%, יחס המסה של אתר תאית למים הוא כ-1.7%, פחות מ-2.0%, וההשפעה הסינרגטית של תרחית מלט על הצמיגות, כך הבדל בצמיגות של תרחיץ מלט שונה מסוג HEC, HPMC2 או MC קטן.

על פי הצמיגות, מתח הפנים ותכולת הקבוצה של אתר תאית, מתח הפנים של כל אתר תאית שונה. לאתר תאית יש גם קבוצות הידרופיליות (קבוצות הידרוקסיל ואתר) וגם קבוצות הידרופוביות (טבעת פחמן מתיל וגלוקוז), הוא חומר פעיל שטח. אתר התאית שונה, הסוג והתכולה של קבוצות הידרופיליות והידרופוביות שונים, וכתוצאה מכך מתח פנים שונה.

1.2 שיטות בדיקה

הוכנו שישה סוגים של תמיסת מלט, לרבות תרחית מלט טהורה, תרחית מלט שונה עם ארבעה תאית-אתר (MC, HPMCl, HPMC2 ו-HEC) עם יחס צמנט של 0.60% ותרחית מלט שונה מסוג HPMC2 עם יחס צמנט של 0.05%. Ref, MC - 0.60, HPMCl - 0.60, Hpmc2-0.60. HEC 1-0.60 ו-hpMC2-0.05 מצביעים על כך שיחס המים-צמנט הוא שניהם 0.35.

תמיסת מלט תחילה בהתאם ל-GB/T 17671 1999 "שיטת בדיקת חוזק מרגמה מלט (שיטת ISO)" עשויה לבלוק בדיקה של מנסרות בגודל 40 מ"מ × 40 מ"מ × 160 מ"מ, בתנאי אשפרה אטומה של 20℃ 28d. לאחר שקילה וחישוב צפיפותו הנראית לעין, הוא נפצח בפטיש קטן, ומצב חור המאקרו של החלק המרכזי של בלוק הבדיקה נצפה וצולם במצלמה דיגיטלית. במקביל, חתיכות קטנות של 2.5 ~ 5.0 מ"מ נלקחו לתצפית על ידי מיקרוסקופ אופטי (HIROX מיקרוסקופ וידאו תלת מימדי) ומיקרוסקופ אלקטרוני סורק (JSM-5610LV).

2. תוצאות הבדיקה

2.1 צפיפות לכאורה

על פי הצפיפות הנראית לעין של תרחית מלט ששונתה על ידי אתרי תאית שונים, (1) הצפיפות הנראית של מלט טהור היא הגבוהה ביותר, שהיא 2044 ק"ג/מ"ר; הצפיפות הנראית לעין של ארבעת הסוגים של תמיסת אתר תאית עם יחס מלט של 0.60% הייתה 74% ~ 88% מזו של תמיסת מלט טהורה, מה שמעיד על כך שאתר תאית גרם לעלייה בנקבוביות של תמיסת מלט. (2) כאשר היחס בין מלט למלט הוא 0.60%, ההשפעה של אתרי תאית שונים על נקבוביות המלט שונה מאוד. הצמיגות של תרחית מלט שונה מסוג HEC, HPMC2 ו-MC דומה, אך הצפיפות הנראית לעין של תרחית מלט שעברה שינוי ב-HEC היא הגבוהה ביותר, מה שמעיד על כך שהנקבוביות של תרחית מלט שעברה שינוי ב-HEC קטנה מזו של תרחית מלט שעברה שינוי ב-HPMc2 ו-Mc עם צמיגות דומה. . ל-HPMc1 ול-HPMC2 יש תכולת קבוצה דומה, אך הצמיגות של HPMCl נמוכה בהרבה מזו של HPMC2, והצפיפות הנראית של תרחיץ מלט שונה עם HPMCl גבוהה משמעותית מזו של תמיסת מלט שונה מסוג HPMC2, מה שמצביע על כך שכאשר תכולת הקבוצה דומה , ככל שהצמיגות של אתר תאית נמוכה יותר, כך הנקבוביות של תרחית המלט המותאמת נמוכה יותר. (3) כאשר יחס המלט למלט קטן מאוד (0.05%), הצפיפות הנראית לעין של תרחית מלט שעברה שינוי HPMC2 קרובה בעצם לזו של תרחיץ מלט טהור, מה שמעיד על כך שהשפעת אתר תאית על נקבוביות המלט הרחצה קטנה מאוד.

2.2 נקבובית מאקרוסקופית

על פי התמונות של הסעיף של תרחיץ מלט שעבר שינוי תאית שצולמו על ידי מצלמה דיגיטלית, תרחיץ מלט טהור הוא צפוף מאוד, כמעט ללא נקבוביות גלויות; ארבעת הסוגים של תאי תאית שעברו שינוי עם יחס צמנט של 0.60% לכולם יש נקבוביות מקרוסקופיות יותר, מה שמעיד על כך שאתר תאית מוביל לעלייה של נקבוביות המלט. בדומה לתוצאות של בדיקת הצפיפות לכאורה, ההשפעה של סוגים ותכולות שונות של אתר תאית על הנקבוביות של תרחיץ מלט שונה בתכלית. הצמיגות של תרחיץ שעבר שינוי ב-HEC, HPMC2 ו-MC דומה, אך הנקבוביות של תרחיץ שעבר שינוי ב-HEC קטן יותר מזו של תרחיץ שעבר שינוי ב-HEC2 ו-MC. למרות של- HPMC1 ו- HPMC2 יש תכולת קבוצה דומה, ל- HPMC1 משתנה עם צמיגות נמוכה יותר יש נקבוביות קטנה יותר. כאשר היחס בין מלט למלט של תרחיץ שעבר שינוי ב-HPMc2 הוא קטן מאוד (0.05%), מספר הנקבוביות המקרוסקופיות גדל מעט מזה של תמיסת מלט טהורה, אך מופחת מאוד מזה של תרחיץ שעבר שינוי HPMC2 עם 0.60% מלט למלט. -יחס מלט.

2.3 נקבוביות מיקרוסקופיות

4. מסקנה

(1) אתר תאית יכול להגביר את נקבוביות המלט.

(2) ההשפעה של אתר תאית על הנקבוביות של תרחית מלט עם פרמטרים שונים של מבנה מולקולרי שונה: כאשר הצמיגות של תמיסת מלט שעברה תאית דומה דומה, הנקבוביות של תרחית מלט שעברה שינוי ב-HEC קטנה מזו של תמיסת מלט מסוג HEC ו-MC. מלט מלט; ככל שהצמיגות/המשקל המולקולרי היחסי של אתר תאית HPMC עם תכולת קבוצה דומה נמוכה יותר, כך הנקבוביות של תמיסת המלט המשתנה שלו נמוכה יותר.

(3) לאחר הוספת אתר תאית לתוך המלט, מתח הפנים של השלב הנוזלי מופחת, כך שקל ליצור את התרחיץ המלט בועות i מולקולות אתר תאית ספיחה כיוונית בממשק הבועות גז-נוזל, לשפר את החוזק והקשיחות של ספיחת סרט נוזל הבועות בממשק הבועות גז-נוזל, משפרת את חוזק סרט הנוזל הבועתי ומחזקת את יכולת הבוץ הקשה לייצב את הבועה.