שינוי צמיגות אתר תאית על טיח מבוסס צמנט

עיבוי הוא אפקט שינוי חשוב של אתר תאית על חומרים מבוססי צמנט. ההשפעות של תכולת אתר תאית, מהירות סיבוב וטמפרטורה של מד הצמיג על השינוי בצמיגות של מלט שעבר שינוי תאית.טיח מבוסס נחקרו. התוצאות מראות כי צמיגות המלטטיח מבוסס עולה ברציפות עם עליית תכולת האתר של תאית, והצמיגות של תמיסת אתר תאית ומלטטיח מבוסס יש "אפקט סופרפוזיציה מורכבת"; הפסאודו-פלסטיות של מלט מתוקתק עם אתר תאיתטיח מבוסס נמוך מזה של מלט טהורטיח מבוסס, והצמיגות ככל שמהירות הסיבוב של המכשיר נמוכה יותר, או כך הצמיגות נמוכה יותר של צמנט שונה עם אתר תאיתטיח מבוסס, או ככל שתכולת האתר תאית נמוכה יותר, כך הפסאודו-פלסטיות ברורה יותר של מלט שונה עם אתר תאיתטיח מבוסס; עם ההשפעה המשולבת של הידרציה, הצמיגות של אתר תאית שונה מלטטיח מבוסס יגדל או יקטן. לסוגים שונים של אתר תאית יש שינויים שונים בצמיגות המלט המשתנהטיח מבוסס.

מילות מפתח: אתר תאית; מֶלֶטטיח מבוסס; צְמִיגוּת

0、הַקדָמָה

אתרים של תאית משמשים לעתים קרובות כחומרי שמירת מים ומעבים לחומרים מבוססי צמנט. על פי תחליפים שונים, אתרי תאית המשמשים בחומרים מבוססי צמנט כוללים בדרך כלל מתיל תאית (MC), תאית הידרוקסיאתיל (HEC), את'ר הידרוקסיאתיל מתיל תאית (Hydroxyethyl methyl cellulose, HEMC) ו-hydroxypropyl methyl cellulose (Hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC), ביניהם HPMC ו-HEMC הם הנפוצים ביותר.

עיבוי הוא אפקט שינוי חשוב של אתר תאית על חומרים מבוססי צמנט. אתר תאית יכול להעניק לטיט הרטוב צמיגות מעולה, להגביר משמעותית את יכולת ההדבקה בין הטיט הרטוב לשכבת הבסיס ולשפר את ביצועי המרגמה נגד שקיעה. זה יכול גם להגביר את ההומוגניות ויכולת האנטי-פיזור של חומרים טריים המבוססים על צמנט מעורבבים, ולמנוע דה למינציה, הפרדה ודימום של טיט ובטון.

ניתן להעריך כמותית את השפעת העיבוי של אתר תאית על חומרים מבוססי מלט על ידי המודל הראוולוגי של חומרים מבוססי מלט. חומרים המבוססים על צמנט נחשבים בדרך כלל לנוזל בינגהם, כלומר, כאשר מתח הגזירה המופעל r קטן ממתח התנובה r0, החומר נשאר בצורתו המקורית ואינו זורם; כאשר מתח הגזירה r חורג ממתח הניבה r0, האובייקט עובר עיוות זרימה ומתח הגזירה למתח r יש קשר ליניארי עם קצב המתח y, כלומר r=r0+f·y, כאשר f היא הצמיגות הפלסטית. אתרי תאית בדרך כלל מגבירים את מתח התפוקה ואת הצמיגות הפלסטית של חומרים מבוססי צמנט, עם זאת, מינונים נמוכים יותר מובילים ללחץ תפוקה וצמיגות פלסטית נמוכים יותר, בעיקר בשל ההשפעה הסוחפת באוויר של אתרי תאית. המחקר של פאטורל מראה שהמשקל המולקולרי של אתר תאית עולה, מתח התשואה של מלטטיח מבוסס יורד, והעקביות עולה.

צמיגות המלטטיח מבוסס הוא מדד חשוב להערכת השפעת העיבוי של אתר תאית על חומרים מבוססי מלט. ספרות מסויימת חקרה את חוק שינוי הצמיגות של תמיסת אתר תאית, אך עדיין חסר מחקר רלוונטי על השפעת אתר תאית על שינוי הצמיגות של מלטטיח מבוסס. יחד עם זאת, על פי סוגי התחליפים השונים, ישנם סוגים רבים של אתרי תאית. ההשפעה של סוגים וצמיגות שונים של אתרי תאית על שינוי המלטטיח מבוסס צמיגות היא גם נושא מודאג מאוד בשימוש באתרי תאית. עבודה זו משתמשת במד ויסקומטר סיבובי כדי לחקור את השינויים בצמיגות של תמיסות צמנט שעברו תאית-אתר מסוגים שונים וצמיגות תחת יחסי אפר, מהירויות סיבוב וטמפרטורות שונות.

1. ניסוי

1.1 חומרי גלם

(1) אתר תאית. נבחרו שישה סוגים של אתרי תאית הנפוצים במדינה שלי, כולל סוג אחד של MC, סוג אחד של HEC, 2 סוגים של HPMC ו-2 סוגים של HEMC, ביניהם ברור שהצמיגות של 2 סוגים של HPMC ו-2 סוגים של HEMC היו. שׁוֹנֶה. הצמיגות של אתר תאית נבדקה על ידי NDJ-1B ויסקומטר סיבובי (Shanghai Changji Company), ריכוז תמיסת הבדיקה היה 1.0% או 2.0%, הטמפרטורה הייתה 20°C, ומהירות הסיבוב הייתה 12r/min.

(2) מלט. למלט פורטלנד רגיל המיוצר על ידי Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. יש מפרט של P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 שיטת מדידת צמיגות של תמיסת אתר תאית

קח דגימת אתר תאית באיכות שצוינה והוסף אותה לכוס זכוכית של 250 מ"ל, ולאחר מכן הוסף 250 גרם מים חמים בערך 90°ג; מערבבים היטב בעזרת מוט זכוכית כדי לגרום לאתר התאית ליצור מערכת פיזור אחידה במים החמים, ובמקביל לשים את הכוס מגניבה באוויר. כאשר התמיסה מתחילה ליצור צמיגות ולא תשקע שוב, הפסק מיד לערבב; כאשר התמיסה מתקררת באוויר עד לצבע אחיד, הכניסו את הכוס לאמבט מים בטמפרטורה קבועה, ושמרו על הטמפרטורה לטמפרטורה שצוינה. השגיאה היא± 0.1°ג; לאחר 2 שעות (מחושב מזמן המגע של אתר תאית עם מים חמים), מדוד את הטמפרטורה של מרכז התמיסה בעזרת מדחום. ייצור) רוטור שהוכנס לתמיסה לעומק שצוין, לאחר עמידה של 5 דקות, למדוד את הצמיגות שלו.

1.3 מדידת צמיגות של צמנט שונה באתר תאיתטיח מבוסס

לפני הניסוי, שמור את כל חומרי הגלם בטמפרטורה שצוינה, שקלו את המסה המצוינת של אתר תאית ומלט, ערבבו אותם היטב והוסיפו מי ברז בטמפרטורה שצוינה לתוך כוס זכוכית של 250 מ"ל עם יחס מים-צמנט של 0.65; לאחר מכן הוסיפו את האבקה היבשה לכוס והמתינו 3 דקות. ערבבו היטב עם מוט זכוכית במשך 300 פעמים, הכנס את הרוטור של מד ויסקומטר סיבובי (סוג NDJ-1B, מיוצר על ידי Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) תמיסה לעומק מוגדר, ומדדו את צמיגותו לאחר עמידה של 2 דקות. על מנת להימנע מהשפעת חום הידרציה של המלט על מבחן הצמיגות של המלטטיח מבוסס ככל האפשר, הצמיגות של מלט שונה באתר תאיתטיח מבוסס יש לבדוק כאשר המלט נמצא במגע עם מים למשך 5 דקות.

2. תוצאות וניתוח

2.1 השפעת תכולת אתר תאית

כמות האתר תאית מתייחסת כאן ליחס המסה של אתר תאית למלט, כלומר יחס הפוליאש. מהשפעת P2, E2 ו-H1 שלושה סוגים של אתרי תאית על שינוי הצמיגות של מלטטיח מבוסס במינונים שונים (0.1%, 0.3%, 0.6% ו-0.9%), ניתן לראות כי לאחר הוספת אתר תאית, צמיגות המלטטיח מבוסס צמיגות עולה; ככל שכמות האתר תאית עולה, צמיגות המלטטיח מבוסס עולה ברציפות, וטווח העלייה בצמיגות המלטטיח מבוסס גם הופך גדול יותר.

כאשר יחס המים-צמנט הוא 0.65 ותכולת האתר התאית היא 0.6%, בהתחשב במים הנצרכים בהידרציה הראשונית של המלט, ריכוז האתר התאית ביחס למים הוא כ-1%. כאשר הריכוז הוא 1%, התמיסות המימיות P2, E2 ו-H1. הצמיגות היא 4990mPa·S, 5070mPa·S ו-5250mPa·s בהתאמה; כאשר יחס המים-צמנט הוא 0.65, הצמיגות של מלט טהורטיח מבוסס הוא 836 mPa·S. עם זאת, הצמיגות של P2, E2 ו-H1 שלושת תאית תרמית מלט מלט היא 13800mPa·S, 12900mPa·S ו-12700mPa·s בהתאמה. ברור, הצמיגות של אתר תאית שונה מלטטיח מבוסס אינה הצמיגות של תמיסת אתר תאית והתוספת הפשוטה של ​​הצמיגות של מלט טהורטיח מבוסס גדול משמעותית מסכום שתי הצמיגות, כלומר, הצמיגות של תמיסת האתר התאית והצמיגות של המלטטיח מבוסס יש "אפקט סופרפוזיציה מורכבת". הצמיגות של תמיסת אתר תאית נובעת מהידרופיליות החזקה של קבוצות הידרוקסיל וקשרי אתר במולקולות אתר תאית וממבנה הרשת התלת מימדי שנוצר על ידי מולקולות אתר תאית בתמיסה; הצמיגות של מלט טהורטיח מבוסס מגיע מהרשת שנוצרה בין מבנה מוצרי הידרציה המלט. מאחר שתוצרי הידרציה של פולימר ומלט יוצרים לעתים קרובות מבנה רשת חודר זה לזה, במלט שונה באתר תאיתטיח מבוסס, מבנה הרשת התלת מימדי של אתר תאית ומבנה הרשת של מוצרי הידרציה של צמנט שלובים זה בזה, ומולקולות האתר של תאית ספיחה עם מוצרי הידרציה של מלט יחד מייצרת "אפקט סופרפוזיציה מורכבת", אשר מגבירה באופן משמעותי את הצמיגות הכוללת של המלט.טיח מבוסס; מכיוון שמולקולת אתר תאית אחת יכולה להשתלב עם מולקולות אתר מרובות של תאית ומוצרי הידרציה של מלט, לכן, עם העלייה בתכולת האתר של תאית, צפיפות מבנה הרשת עולה יותר מהעלייה של מולקולות אתר תאית, והצמיגות של המלט.טיח מבוסס עולה ברציפות; בנוסף, ההידרציה המהירה של המלט צריכה להגיב לחלק מהמים. , אשר שווה ערך להגדלת ריכוז האתר תאית, וזו גם סיבה לעלייה המשמעותית בצמיגות המלטטיח מבוסס.

מאז אתר תאית ומלטטיח מבוסס בעלי "אפקט סופרפוזיציה מורכבת" בצמיגות, באותם תנאים של תכולת אתר תאית ויחס מים-צמנט, הצמיגות של מלט שונה עם אתר תאיתטיח מבוסס עם הבדל ברור כאשר הריכוז הוא 2% הפרש הצמיגות אינו גדול, למשל, הצמיגות של P2 ו-E2 הן 48000mPa·s ו-36700mPa·s בהתאמה בתמיסה המימית עם ריכוז של 2%. ס, ההבדל אינו ברור; הצמיגות של E1 ו-E2 בתמיסה מימית של 2% היא 12300mPa·S ו-36700mPa·בהתאמה, ההבדל גדול מאוד, אבל הצמיגות של משחת המלט המותאמת שלהם היא 9800mPa·S ו-12900mPa בהתאמה·S, ההבדל הצטמצם מאוד, ולכן בעת ​​בחירת אתר תאית בהנדסה, אין צורך לשאוף אחר צמיגות אתר תאית גבוהה מדי. יתרה מכך, ביישומים הנדסיים מעשיים, הריכוז של אתר תאית ביחס למים בדרך כלל נמוך יחסית. לדוגמה, בטיט טיח רגיל, יחס המים-צמנט הוא בדרך כלל כ-0.65, ותכולת האתר תאית היא 0.2% עד 0.6%. ריכוז המים נע בין 0.3% ל-1%.

ניתן גם לראות מתוצאות הבדיקה שלסוגים שונים של אתרים תאית יש השפעות שונות על צמיגות המלטטיח מבוסס. כאשר הריכוז הוא 1%, הצמיגות של P2, E2 ו-H1 שלושה סוגים של תמיסות מימיות אתר תאית הן 4990mPa·s, 5070mPa·S ו-5250mPa·S בהתאמה, הצמיגות של תמיסת H1 היא הגבוהה ביותר, אך הצמיגות של P2, E2 ו-H1 שלושה סוגים של אתר תאית.·S, 12900mPa·S ו-12700mPa·S בהתאמה, והצמיגות של תמיסות המלט שעברו שינוי H1 הייתה הנמוכה ביותר. הסיבה לכך היא שלאתרים תאית בדרך כלל יש השפעה של עיכוב הידרציה של צמנט. מבין שלושת הסוגים של אתרי תאית, HEC, HPMC ו-HEMC, ל-HEC יש את היכולת החזקה ביותר לעכב הידרציה של צמנט. לכן, במלט H1 שונהטיח מבוסס, בשל הידרציה המלט האיטית יותר, מבנה הרשת של מוצרי הידרציה המלט מתפתח לאט יותר, והצמיגות היא הנמוכה ביותר.

2.2 השפעת קצב הסיבוב

מהשפעת מהירות הסיבוב של הוויסקומטר על הצמיגות של מלט טהורטיח מבוסס ומלט מותאם באתר תאיתטיח מבוסס, ניתן לראות שככל שמהירות הסיבוב עולה, הצמיגות של צמנט שונה עם אתר תאיתטיח מבוסס ומלט טהורטיח מבוסס יורד בדרגות שונות, כלומר לכולם יש את התכונה של דילול גזירה ושייכים לנוזל פסאודופלסטי. ככל שקצב הסיבוב קטן יותר, כך גדלה הירידה בצמיגות של כל המלטטיח מבוסס עם קצב הסיבוב, כלומר, ככל שהפסאודו-פלסטיות של המלט ברורה יותרטיח מבוסס. עם עליית קצב הסיבוב, עקומת הירידה בצמיגות של המלטטיח מבוסס בהדרגה הופך שטוח יותר, והפסאודו-פלסטיות נחלשת. בהשוואה למלט טהורטיח מבוסס, הפסאודו-פלסטיות של מלט שונה באתר תאיתטיח מבוסס הוא חלש יותר, כלומר, שילוב של אתר תאית מפחית את הפסאודו-פלסטיות של המלטטיח מבוסס.

מהשפעת מהירות הסיבוב על צמיגות המלטטיח מבוסס תחת סוגים שונים של אתר תאית וצמיגות, ניתן לדעת שמלטטיח מבוסס שונה עם אתרי תאית שונים יש חוזק פסאודו-פלסטי שונה, וככל שהצמיגות של אתר תאית קטנה יותר, כך הצמיגות של המלט המותאם גבוהה יותרטיח מבוסס. ככל שהפסאודו-פלסטיות של המלט ברורה יותרטיח מבוסס הוא; הפסאודו-פלסטיות של המלט המותאםטיח מבוסס אין הבדל ברור עם סוגים שונים של אתרים תאית עם צמיגות דומה. מ-P2, E2 ו-H1 שלושה סוגים של צמנט שונה באתר תאיתטיח מבוסס במינונים שונים (0.1%, 0.3%, 0.6% ו-0.9%), ניתן לדעת את השפעת מהירות הסיבוב על הצמיגות, P2, E2 ו-H1 שלושה סוגים של סיבים. : כאשר כמות האתר תאית שונה, הפסאודו-פלסטיות שלהם שונה. ככל שכמות האתר תאית קטנה יותר, כך הפסאודו-פלסטיות של המלט המשתנה חזקה יותרטיח מבוסס.

לאחר שהצמנט נמצא במגע עם מים, חלקיקי המלט על פני השטח מוזגים במהירות, ותוצרי ההידרציה (במיוחד ג'ל CSH) יוצרים מבנה צבירה. כאשר יש כוח גזירה כיוונית בתמיסה, מבנה הצבירה ייפתח, כך שלאורך כיוון כוח הגזירה התנגדות הזרימה הכיוונית מצטמצמת, ובכך מציגה את התכונה של דילול גזירה. אתר תאית הוא סוג של מקרומולקולה בעלת מבנה א-סימטרי. כאשר התמיסה דוממת, למולקולות האתר התאית יכולות להיות כיוונים שונים. כאשר יש כוח גזירה כיוונית בתמיסה, השרשרת הארוכה של המולקולה תסתובב ותלך. כיוון כוח הגזירה מופחת, וכתוצאה מכך ירידה בהתנגדות הזרימה, וגם מציג את התכונה של דילול גזירה. בהשוואה למוצרי הידרציה של מלט, מולקולות אתר תאית גמישות יותר ובעלות יכולת חציצה מסוימת לכוח גזירה. לכן, לעומת מלט טהורטיח מבוסס, הפסאודו-פלסטיות של מלט שונה באתר תאיתטיח מבוסס הוא חלש יותר, וככל שהצמיגות או התוכן של אתר תאית עולה, השפעת החציצה של מולקולות אתר תאית על כוח הגזירה ברורה יותר. הפלסטיות הופכת חלשה.

2.3 השפעת הטמפרטורה

מהשפעת שינויי טמפרטורה (20°ג, 27°C ו-35°ג) על צמיגות של מלט שונה באתר תאיתטיח מבוסס, ניתן לראות שכאשר התוכן של אתר תאית הוא 0.6%, ככל שהטמפרטורה עולה, המלט הטהורטיח מבוסס ו-M1 הצמיגות של המלט המשתנהטיח מבוסס גדל, והצמיגות של מלט שונה אתר תאית אחרטיח מבוסס ירד, אך הירידה לא הייתה גדולה, והצמיגות של המלט המותאם H1טיח מבוסס ירד הכי הרבה. לגבי המלט המותאם E2טיח מבוסס מודאג, כאשר יחס הפוליאש הוא 0.6%, הצמיגות של המלטטיח מבוסס יורדת עם עליית הטמפרטורה, וכאשר יחס הפוליאש הוא 0.3%, הצמיגות של המלטטיח מבוסס עולה עם עליית הטמפרטורה.

באופן כללי, עקב הירידה בכוח האינטראקציה הבין-מולקולרית, צמיגות הנוזל תפחת עם עליית הטמפרטורה, וזה המקרה של תמיסת אתר תאית. עם זאת, ככל שהטמפרטורה עולה, וזמן המגע בין מלט למים גדל, מהירות הידרציה של המלט תואץ משמעותית, ומידת ההידרציה תגדל, כך שהצמיגות של מלט טהור.טיח מבוסס יגדל במקום.

בצמנט שונה באתר תאיתטיח מבוסס, אתר תאית ייספג על פני השטח של מוצרי הידרציה של צמנט, ובכך יעכב הידרציה של צמנט, אך לסוגים וכמויות שונות של אתרי תאית יש יכולות שונות לעכב הידרציה של צמנט, ל-MC (כגון M1 ) יש יכולת חלשה לעכב הידרציה של צמנט, וככל שהטמפרטורה עולה, קצב ההידרציה של המלטטיח מבוסס הוא עדיין מהיר יותר, כך שככל שהטמפרטורה עולה, הצמיגות היא בדרך כלל מוגברת; HEC, HPMC ו-HEMC יכולים לעכב באופן משמעותי את הידרציה של המלט, ככל שהטמפרטורה עולה, קצב ההידרציה של המלטטיח מבוסס הוא איטי יותר, כך שככל שהטמפרטורה עולה, מלט שונה ב-HEC, HPMC ו-HEMC.טיח מבוסס (יחס פוליאש של 0.6%) מופחת בדרך כלל, ומכיוון שהיכולת של HEC לעכב הידרציה בצמנט גדולה מזו של HPMC ו-HEMC, השינוי של אתר תאית בשינויי טמפרטורה (20°ג, 27°C ו-35°ג) הצמיגות של מלט שונה מסוג H1טיח מבוסס ירד הכי הרבה עם עליית הטמפרטורה. עם זאת, הידרציה של מלט עדיין קיימת כאשר הטמפרטורה גבוהה יותר, כך שמידת ההפחתה של מלט שונה עם אתר תאיתטיח מבוסס עם עליית הטמפרטורה לא ברור. לגבי המלט המותאם E2טיח מבוסס מודאג, כאשר המינון גבוה (יחס האפר הוא 0.6%), ההשפעה של עיכוב הידרציה של המלט ברורה, והצמיגות יורדת עם עליית הטמפרטורה; כאשר המינון נמוך (יחס האפר הוא 0.3%), ההשפעה של עיכוב הידרציה בצמנט אינה ברורה, והצמיגות עולה עם עליית הטמפרטורה.

3. מסקנה

(1) עם עלייה מתמשכת של תכולת אתר תאית, קצב הגדלת הצמיגות והצמיגות של המלטטיח מבוסס להמשיך לגדול. מבנה הרשת המולקולרית של אתר תאית ומבנה הרשת של מוצרי הידרציה מלט שלובים זה בזה, והידרציה הראשונית של מלט מגדילה בעקיפין את ריכוז האתר התאית, כך שהצמיגות של תמיסת אתר תאית ומלטטיח מבוסס יש "אפקט סופרפוזיציה מורכבת", כלומר, אתר תאית. הצמיגות של המלט המשתנהטיח מבוסס גדול בהרבה מסכום הצמיגות שלהם. בהשוואה לתרחפי מלט עם שינויי HPMC ו-HEMC, לתרחפי מלט שעברו שינוי ב-HEC יש ערכי בדיקת צמיגות נמוכים יותר עקב התפתחות הידרציה איטית יותר.

(2) שניהם מלט שונה באתר תאיתטיח מבוסס ומלט טהורטיח מבוסס יש את המאפיין של דילול גזירה או פסאודופלסטיות; הפסאודו-פלסטיות של מלט מתוקתק עם אתר תאיתטיח מבוסס נמוך מזה של מלט טהורטיח מבוסס; ככל שקצב הסיבוב נמוך יותר, או תאית נמוכה יותר. הצמיגות של מלט שעבר שינויים באתר נמוכה יותרטיח מבוסס, או ככל שתכולת האתר תאית נמוכה יותר, כך הפסאודו-פלסטיות ברורה יותר של מלט שעבר אתטר תאיתטיח מבוסס.

(3) ככל שהטמפרטורה ממשיכה לעלות, המהירות ומידת הידרציה של המלט גדלות, כך שהצמיגות של מלט טהורטיח מבוסס עולה בהדרגה. בשל סוגים וכמויות שונות של אתרי תאית יש יכולות שונות לעכב הידרציה של צמנט, הצמיגות של משחת המלט המשתנה משתנה בהתאם לטמפרטורה.