セメント系石膏のセルロースエーテル粘度変化

増粘は、セメントベースの材料に対するセルロースエーテルの重要な改質効果です。セルロースエーテル改質セメントの粘度変化に及ぼすセルロースエーテル含有量、粘度計回転速度および温度の影響ベースの石膏 研究されました。結果は、セメントの粘度がベースの石膏 セルロースエーテル含有量の増加、およびセルロースエーテル溶液とセメントの粘度の増加に伴って連続的に増加しますベースの石膏 「複合重ね合わせ効果」がある。セルロースエーテル改質セメントの擬塑性ベースの石膏 純セメントよりも低いベースの石膏装置の回転速度が低いほど、またはセルロースエーテル改質セメントの粘度が低いほど、ベースの石膏、またはセルロースエーテルの含有量が低いほど、セルロースエーテル改質セメントの擬塑性はより明白になりますベースの石膏;水和の複合効果により、セルロースエーテル改質セメントの粘度はベースの石膏 増えたり減ったりします。セルロースエーテルの種類が異なると、改質セメントの粘度が異なります。ベースの石膏.

キーワード: セルロースエーテル；セメントベースの石膏;粘度

0、序文

セルロースエーテルは、セメントベースの材料の保水剤および増粘剤としてよく使用されます。さまざまな置換基に従って、セメントベースの材料に使用されるセルロースエーテルには、一般にメチルセルロース（MC）、ヒドロキシエチルセルロース（HEC）、ヒドロキシエチルメチルセルロースエーテル（ヒドロキシエチルメチルセルロース、HEMC）およびヒドロキシプロピルメチルセルロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース、HPMC）が含まれます。その中で、HPMC と HEMC が最もよく使用されます。

増粘は、セメントベースの材料に対するセルロースエーテルの重要な改質効果です。セルロースエーテルは、湿潤モルタルに優れた粘度を与え、湿潤モルタルと基層の間の接着能力を大幅に高め、モルタルの垂れ防止性能を向上させることができます。また、新たに混合したセメントベースの材料の均質性と分散防止能力を高め、モルタルやコンクリートの層間剥離、偏析、にじみを防止することもできます。

セメント系材料に対するセルロースエーテルの増粘効果は、セメント系材料のレオロジーモデルによって定量的に評価できます。セメントベースの材料は通常、ビンガム流体とみなされます。つまり、加えられたせん断応力 r が降伏応力 r0 より小さい場合、材料は元の形状を維持し、流動しません。せん断応力 r が降伏応力 r0 を超えると、物体は流動変形を受け、せん断応力 r はひずみ速度 y と線形の関係、つまり r=r0+f を持ちます。·y、ここで f は塑性粘度です。セルロースエーテルは一般にセメントベース材料の降伏応力と塑性粘度を増加させますが、主にセルロースエーテルの空気連行効果により、用量が少ないと降伏応力と塑性粘度が低下します。 Patural の研究は、セルロース エーテルの分子量が増加し、セメントの降伏応力が増加することを示しています。ベースの石膏 が減少し、一貫性が増加します。

セメントの粘度ベースの石膏 セルロースエーテルのセメント系材料に対する増粘効果を評価する重要な指標です。いくつかの文献ではセルロースエーテル溶液の粘度変化則を調査していますが、セメントの粘度変化に対するセルロースエーテルの影響に関する関連研究はまだ不足しています。ベースの石膏。同時に、置換基の種類に応じてセルロースエーテルにも多くの種類があります。セルロースエーテルの種類と粘度がセメントの変化に及ぼす影響ベースの石膏 粘度もセルロースエーテルの使用において非常に懸念される問題です。この研究では、回転粘度計を使用して、さまざまなタイプと粘度のセルロースエーテル改質セメントスラリーの、さまざまなポリアッシュ比、回転速度、温度下での粘度変化を研究します。

1. 実験

1.1 原材料

（１）セルロースエーテル。私の国で一般的に使用されている6種類のセルロースエーテルを選択しました。1種類のMC、1種類のHEC、2種類のHPMC、2種類のHEMCを含み、そのうち2種類のHPMCと2種類のHEMCの粘度は明らかに異なっていました。違う。セルロースエーテルの粘度はNDJ-1B回転粘度計(Shanghai Changji Company)で試験し、試験溶液の濃度は1.0%または2.0%、温度は20℃でした。°温度は１０℃、回転速度は１２ｒ／ｍｉｎであった。

(2) セメント。武漢華新セメント有限公司が製造する普通ポルトランドセメントの仕様はPです。·O 42.5 (GB 175-2007)。

1.2 セルロースエーテル溶液の粘度測定方法

指定された品質のセルロース エーテル サンプルを採取し、250 mL ガラス ビーカーに加え、約 90 ℃の熱湯 250 g を加えます。°C;熱湯中でセルロースエーテルが均一な分散系となるようにガラス棒でよくかき混ぜ、同時にビーカーを空気中で冷却します。溶液が粘性を持ち始め、再び沈殿しなくなったら、すぐに撹拌を止めてください。溶液の色が均一になるまで空冷した後、ビーカーを恒温水槽に入れ、規定の温度に保ちます。エラーは± 0.1°C; ２時間後（セルロースエーテルと熱水の接触時間から計算）、溶液の中心の温度を温度計で測定する。製造）ローターを溶液中に規定の深さまで挿入し、5分間放置した後、粘度を測定します。

1.3 セルロースエーテル改質セメントの粘度測定ベースの石膏

実験前に、すべての原料を指定温度に保ち、指定質量のセルロースエーテルとセメントを秤量し、それらをよく混合し、指​​定温度の水道水を水セメント比 0.65 の 250 mL ガラスビーカーに加えます。乾燥粉末をビーカーに加え、3 分間待ちます。 ガラス棒で 300 回よくかき混ぜ、回転粘度計 (NDJ-1B 型、上海長吉地質計器有限公司製) のローターをビーカーに挿入します。溶液を所定の深さまで入れ、2分間放置後の粘度を測定します。セメントの粘度試験におけるセメント水和熱の影響を避けるためベースの石膏 セルロースエーテル改質セメントの粘度をできる限り高くするベースの石膏 セメントが水と5分間接触したときにテストする必要があります。

2. 結果と分析

2.1 セルロースエーテル含有量の影響

ここでセルロースエーテルの量とは、セメントに対するセルロースエーテルの質量比、すなわちポリアッシュ比を意味する。 P2、E2、H1の3種類のセルロースエーテルがセメントの粘度変化に及ぼす影響からベースの石膏 異なる用量 (0.1%、0.3%、0.6%、0.9%) で、セルロースエーテルを添加した後のセメントの粘度が変化することがわかります。ベースの石膏 粘度が増加します。セルロースエーテルの量が増加すると、セメントの粘度が増加しますベースの石膏 連続的に増加し、セメントの粘度の増加範囲ベースの石膏 も大きくなります。

水セメント比が０．６５、セルロースエーテル含有量が０．６％の場合、セメントの初期水和により消費される水を考慮すると、水に対するセルロースエーテルの濃度は約１％となる。濃度1%の場合、P2、E2、H1水溶液の粘度は4990mPa·S、5070mPa·Sおよび5250mPa·それぞれ。水セメント比が0.65のとき、純粋なセメントの粘度はベースの石膏 836mPaです·S. ただし、P2、E2、および H1 の 3 つのセルロースエーテル改質セメントスラリーの粘度は 13800mPa です。·S、12900mPa·Sと12700mPa·それぞれ。明らかに、セルロースエーテル改質セメントの粘度はベースの石膏 セルロースエーテル溶液の粘度ではなく、純粋なセメントの粘度を単純に加算したものです。ベースの石膏 2 つの粘度、つまりセルロース エーテル溶液の粘度とセメントの粘度の合計よりも大幅に大きいベースの石膏 「合成重ね合わせ効果」があります。セルロースエーテル溶液の粘度は、セルロースエーテル分子の水酸基とエーテル結合による強い親水性と、溶液中でセルロースエーテル分子が形成する三次元網目構造によって決まります。純粋なセメントの粘度ベースの石膏 セメント水和生成物の構造間に形成されるネットワークに由来します。ポリマーとセメントの水和生成物は相互侵入ネットワーク構造を形成することが多いため、セルロースエーテル改質セメントではベースの石膏セルロースエーテルの三次元網目構造とセメント水和物の網目構造が絡み合い、セルロースエーテル分子同士がセメント水和物と吸着する「複合重ね合わせ効果」が生じ、セメント全体の粘度が大幅に上昇します。ベースの石膏; 1つのセルロースエーテル分子は複数のセルロースエーテル分子およびセメント水和生成物と絡み合うことができるため、セルロースエーテル含有量の増加に伴い、網目構造の密度はセルロースエーテル分子の増加よりも増加し、セメントの粘度は増加しますベースの石膏 継続的に増加します。さらに、セメントを急速に水和するには、水の一部を反応させる必要があります。これはセルロースエーテルの濃度を増加させることに相当し、これがセメントの粘度を大幅に増加させる理由でもあります。ベースの石膏.

セルロースエーテルとセメントなのでベースの石膏 同じセルロースエーテル含有量と水セメント比の条件下で、セルロースエーテル改質セメントの粘度は、粘度に「複合重ね合わせ効果」をもたらします。ベースの石膏 濃度が2%の場合、明らかな違いがあります。 粘度の差は大きくありません。たとえば、P2とE2の粘度は48000mPaです。·sおよび36700mPa·それぞれ、濃度２％の水溶液中である。 S、違いは明らかではありません。 2%水溶液中のE1とE2の粘度は12300mPaです·Sと36700mPa·それぞれ、その差は非常に大きいですが、それらの改質セメントペーストの粘度は9800mPaです·それぞれSと12900mPa·S、その差は大幅に減少しているため、エンジニアリングにおいてセルロースエーテルを選択する際に、過度に高いセルロースエーテル粘度を追求する必要はありません。さらに、実際の工学用途では、水に対するセルロースエーテルの濃度は通常比較的低くなります。例えば、通常の左官モルタルでは、水セメント比は通常０．６５程度であり、セルロースエーテルの含有量は０．２％〜０．６％である。水の濃度は0.3%から1%の間です。

試験結果から、セルロースエーテルの種類が異なるとセメントの粘度に異なる影響を与えることもわかります。ベースの石膏。濃度1%の場合、P2、E2、H1の3種類のセルロースエーテル水溶液の粘度は4990mPa·秒、5070mPa·Sおよび5250mPa·Sそれぞれ、H1溶液の粘度が最も高いが、P2、E2、H1の3種類のセルロースエーテルの粘度は、エーテル変性セメントスラリーの粘度が13800mPaであった。·S、12900mPa·Sと12700mPa·それぞれＳであり、Ｈ１改質セメントスラリーの粘度が最も低かった。これは、セルロースエーテルには通常、セメントの水和を遅らせる効果があるためです。 HEC、HPMC、HEMC の 3 種類のセルロース エーテルの中で、HEC はセメントの水和を遅らせる作用が最も強いです。したがって、H1改質セメントではベースの石膏、セメント水和が遅いため、セメント水和生成物のネットワーク構造の発達が遅くなり、粘度が最も低くなります。

2.2 回転速度の影響

純セメントの粘度に及ぼす粘度計の回転速度の影響からベースの石膏 およびセルロースエーテル改質セメントベースの石膏、回転速度が増加するにつれて、セルロースエーテル改質セメントの粘度が上昇することがわかります。ベースの石膏 そして純粋なセメントベースの石膏 つまり、それらはすべてずり減粘の特性を持ち、擬塑性流体に属します。回転速度が小さいほど、セメント全体の粘度の低下が大きくなります。ベースの石膏 回転速度が大きいほど、つまりセメントの擬塑性がより明白になりますベースの石膏。回転速度の増加に伴って、セメントの粘度が減少する曲線ベースの石膏 徐々に平坦になり、擬塑性が弱まります。純セメントとの比較ベースの石膏、セルロースエーテル改質セメントの擬塑性ベースの石膏 つまり、セルロースエーテルを組み込むとセメントの擬塑性が低下します。ベースの石膏.

回転速度がセメントの粘度に及ぼす影響からベースの石膏 異なるセルロースエーテルの種類と粘度の下で、セメントがベースの石膏 異なるセルロースエーテルで変性されたセメントは異なる擬塑性強度を持ち、セルロースエーテルの粘度が小さいほど、変性セメントの粘度は高くなります。ベースの石膏。セメントの擬塑性がより明らかになるベースの石膏 は;改質セメントの擬塑性ベースの石膏 同様の粘度を持つさまざまな種類のセルロース エーテルとの明らかな違いはありません。 P2、E2、H1の3種類のセルロースエーテル改質セメントからベースの石膏 異なる投与量 (0.1%、0.3%、0.6%、0.9%) で、粘度に対する回転速度の影響を知ることができます。P2、E2、および H1 の 3 種類の繊維です。普通のエーテルで改質されたセメントスラリーは、同じ試験結果を示します。 ：セルロースエーテルの量が異なると、それらの擬塑性は異なります。セルロースエーテルの量が少ないほど、改質セメントの擬塑性は強くなります。ベースの石膏.

セメントが水と接触すると、表面のセメント粒子は急速に水和し、水和生成物（特に CSH ゲル）が凝集構造を形成します。溶液中に方向性のせん断力が作用すると凝集構造が開き、せん断力の方向に沿って方向の流れ抵抗が減少し、せん断減粘性を発揮します。セルロースエーテルは、非対称構造を持つ高分子の一種です。溶液が静止しているとき、セルロースエーテル分子はさまざまな方向を向くことができます。溶液中に方向性のあるせん断力がかかると、分子の長い鎖が向きを変えて進みます。せん断力の方向が小さくなり、流動抵抗が減少し、せん断減粘性も発現します。セメント水和製品と比較して、セルロースエーテル分子はより柔軟であり、せん断力に対して一定の緩衝能力を持っています。したがって、純粋なセメントと比較すると、ベースの石膏、セルロースエーテル改質セメントの擬塑性ベースの石膏 は弱くなり、セルロースエーテルの粘度または含有量が増加するにつれて、せん断力に対するセルロースエーテル分子の緩衝効果がより明白になります。可塑性が弱くなる。

2.3 温度の影響

温度変化の影響から (20°C、27°Cと35°C) セルロースエーテル改質セメントの粘度についてベースの石膏セルロースエーテルの含有量が 0.6% の場合、温度が上昇するにつれて純粋なセメントが増加することがわかります。ベースの石膏 および M1 改質セメントの粘度ベースの石膏 増加し、他のセルロースエーテル改質セメントの粘度が上昇するベースの石膏 は減少したが、減少は大きくなく、H1 改質セメントの粘度は低下したベースの石膏 が一番減りました。 E2改質セメントに関してはベースの石膏 ポリアッシュ比率が0.6%の場合、セメントの粘度が気になります。ベースの石膏 温度の上昇とともにセメントの粘度は低下し、ポリアッシュ比率が0.3%の場合、セメントの粘度は低下します。ベースの石膏 温度の上昇とともに増加します。

一般に、セルロースエーテル溶液の場合のように、温度が上昇すると分子間相互作用力が減少するため、流体の粘度は低下します。しかし、温度が上昇し、セメントと水の接触時間が増加すると、セメントの水和速度が大幅に加速され、水和度が増加するため、純粋なセメントの粘度は増加します。ベースの石膏 代わりに増えます。

セルロースエーテル改質セメント中ベースの石膏、セルロースエーテルはセメント水和生成物の表面に吸着され、それによってセメント水和を阻害しますが、セルロースエーテルの種類と量が異なるとセメント水和を阻害する能力も異なります。MC（M1など）はセメント水和を阻害する能力が弱いため、温度が上昇すると、セメントの水和率は上昇します。ベースの石膏 速度はさらに速いため、温度が上昇すると粘度は一般に増加します。 HEC、HPMC、および HEMC は、温度が上昇するにつれてセメントの水和速度を著しく阻害する可能性があります。ベースの石膏 の速度が遅いため、温度が上昇すると、HEC、HPMC、および HEMC 改質セメントの粘度が増加します。ベースの石膏 （ポリアッシュ比0.6％）は一般的に低下しており、HECはセメント水和を遅らせる能力がHPMCやHEMCよりも大きいため、温度変化によるセルロースエーテルの変化（20°C、27°Cと35°C) H1改質セメントの粘度ベースの石膏 気温の上昇とともに最も減少しました。ただし、温度が高くなるとセメントの水和は依然として存在するため、セルロースエーテル改質セメントの還元度合いは低くなります。ベースの石膏 温度の上昇は明らかではありません。 E2改質セメントに関してはベースの石膏 懸念されるのは、投与量が高い場合（灰分率が 0.6%）、セメント水和を阻害する効果が明らかであり、温度の上昇とともに粘度が低下します。添加量が低い場合（灰分率0.3％）、セメント水和抑制効果は顕著ではなく、温度の上昇とともに粘度が増加します。

3. 結論

(1) セルロースエーテル含有量の継続的な増加に伴い、セメントの粘度および粘度増加率は増加しますベースの石膏 増加し続けます。セルロースエーテルの分子網目構造とセメント水和生成物の網目構造は絡み合っており、セメントの初期水和により間接的にセルロースエーテルの濃度が増加し、セルロースエーテル溶液とセメントの粘度が上昇します。ベースの石膏 「複合重ね合わせ効果」がある、つまりセルロースエーテル 改質セメントの粘度ベースの石膏 それぞれの粘度の合計よりもはるかに大きくなります。 HPMC および HEMC 改質セメント スラリーと比較して、HEC 改質セメント スラリーは水和の進行が遅いため、粘度試験値が低くなります。

(2) 両セルロースエーテル改質セメントベースの石膏 そして純粋なセメントベースの石膏 せん断減粘性または擬塑性の特性を持っています。セルロースエーテル改質セメントの擬塑性ベースの石膏 純セメントよりも低いベースの石膏;回転速度が低いほど、またはセルロースが減少し、エーテル変性セメントの粘度が低くなりますベースの石膏、またはセルロースエーテルの含有量が低いほど、セルロースエーテル改質セメントの擬塑性はより明白になりますベースの石膏.

(3) 温度が上昇し続けると、セメント水和の速度と程度が増加し、純粋なセメントの粘度が増加します。ベースの石膏 徐々に増えていきます。セルロースエーテルの種類と量が異なると、セメントの水和を阻害する能力が異なるため、改質セメントペーストの粘度は温度によって変化します。