Целлюлоза эфирі модификацияланған цемент ерітіндісі

Цемент суспензиясының кеуекті құрылымына иондық емес целлюлоза эфирінің әртүрлі молекулалық құрылымының әсері өнімділік тығыздығы сынағы және кеуектер құрылымын макроскопиялық және микроскопиялық бақылау арқылы зерттелді. Нәтижелер иондық емес целлюлоза эфирі цемент суспензиясының кеуектілігін арттыра алатынын көрсетті. Иондық емес целлюлоза эфирі модификацияланған суспензияның тұтқырлығы ұқсас болғанда, кеуектілігігидроксиэтил целлюлоза эфирі(HEC) модификацияланған суспензия гидроксипропилметилцеллюлоза эфирі (HPMC) және метилцеллюлоза эфирі (MC) модификацияланған суспензияға қарағанда кішірек. Топтық құрамы ұқсас HPMC целлюлоза эфирінің тұтқырлығы/салыстырмалы молекулалық салмағы неғұрлым төмен болса, оның модификацияланған цемент суспензиясының кеуектілігі соғұрлым аз болады. Ионды емес целлюлоза эфирі сұйық фазаның беттік керілуін азайтады және цемент шламын көпіршіктер түзуді жеңілдетеді. Ионды емес целлюлоза эфирінің молекулалары көпіршіктердің газ-сұйықтық шекарасында бағытты түрде адсорбцияланады, бұл да цемент суспензиясының фазасының тұтқырлығын арттырады және цемент ерітіндісінің көпіршіктерді тұрақтандыру қабілетін арттырады.

Негізгі сөздер:иондық емес целлюлоза эфирі; Цемент шламы; Кеуек құрылымы; Молекулалық құрылым; Беттік керілу; тұтқырлық

Целлюлозаның иондық емес эфирі (бұдан әрі - целлюлоза эфирі) тамаша қоюландырғыш және суды сақтайды, құрғақ аралас ерітіндіде, өздігінен нығыздалатын бетонда және басқа цемент негізіндегі жаңа материалдарда кеңінен қолданылады. Цемент негізіндегі материалдарда қолданылатын целлюлоза эфирлері әдетте метил целлюлоза эфирін (MC), гидроксипропилметилцеллюлоза эфирін (HPMC), гидроксиэтилметилцеллюлоза эфирін (HEMC) және гидроксиэтил целлюлоза эфирін (HEC) қамтиды, олардың арасында HPMC және HEMC ең көп таралған қолданбалар болып табылады. .

Целлюлоза эфирі цемент суспензиясының кеуекті құрылымына айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Pourchez және т.б., көрінетін тығыздық сынағы, кеуек өлшемі сынағы (сынапты инъекция әдісі) және sEM кескін талдауы арқылы целлюлоза эфирі диаметрі шамамен 500 нм болатын және диаметрі шамамен 50-250 мкм болатын кеуектер санын көбейте алады деген қорытындыға келді. цемент ерітіндісі. Сонымен қатар, қатайтылған цемент суспензиясы үшін, төмен молекулалық массасы HEC модификацияланған цемент суспензиясының кеуек өлшемдерінің таралуы таза цемент суспензиясына ұқсас. Жоғары молекулалық массасы HEC модификацияланған цемент суспензиясының жалпы кеуек көлемі таза цемент суспензиясынан жоғары, бірақ шамамен бірдей консистенциясы бар HPMC модификацияланған цемент суспензиясынан төмен. SEM бақылауы арқылы Чжан және т.б. HEMC цемент ерітіндісінде диаметрі шамамен 0,1 мм болатын кеуектер санын айтарлықтай арттыра алатынын анықтады. Олар сондай-ақ сынапты айдау сынағы арқылы HEMC цемент суспензиясының жалпы кеуек көлемін және орташа тесік диаметрін айтарлықтай ұлғайта алатынын анықтады, нәтижесінде диаметрі 50нм ~ 1мкм үлкен кеуектер саны және диаметрі одан да көп үлкен кеуектер саны айтарлықтай артады. 1 мкм-ден астам. Дегенмен, диаметрі 50 нм-ден аз тесіктердің саны айтарлықтай қысқарды. Сарич-Корик және т.б. целлюлоза эфирі цемент суспензиясын кеуекті етеді және макрокеуектердің ұлғаюына әкеледі деп сенді. Дженни және т.б. өнімділік тығыздығын сынады және HEMC түрлендірілген цемент ерітіндісінің кеуек көлемінің үлесі шамамен 20% құрайтынын, ал таза цемент ерітіндісінде ауаның аз ғана мөлшерін анықтады. Silva және т.б. таза цемент ерітіндісі ретінде 3,9 нм және 40 ~ 75 нм екі шыңнан басқа, сынапты айдау сынағы арқылы 100 ~ 500 нм және 100 мкм-ден жоғары екі шыңы бар екенін анықтады. Ма Баогуо және т.б. целлюлоза эфирі сынапты айдау сынағы арқылы цемент ерітіндісінде диаметрі 1 мкм-ден аз ұсақ тесіктердің және диаметрі 2 мкм-ден асатын үлкен кеуектердің санын көбейтетінін анықтады. Целлюлоза эфирі цемент суспензиясының кеуектілігін арттыратын себебіне келетін болсақ, әдетте целлюлоза эфирі беттік белсенділікке ие, цемент ерітіндісіндегі көпіршіктерді тұрақтандыру үшін пленка түзе отырып, ауа мен су қабатында байытады деп есептеледі.

Жоғарыда келтірілген әдебиеттерді талдау арқылы цемент негізіндегі материалдардың кеуекті құрылымына целлюлоза эфирінің әсері үлкен назар аударғанын көруге болады. Дегенмен, целлюлоза эфирінің көптеген түрлері бар, целлюлоза эфирінің бірдей түрі, оның салыстырмалы молекулалық салмағы, топтық құрамы және басқа молекулалық құрылым параметрлері де өте әртүрлі және целлюлоза эфирін таңдау бойынша отандық және шетелдік зерттеушілер тек олардың сәйкес қолданылуымен шектеледі. өріс, өкілдіктің болмауы, қорытынды сөзсіз «шамадан тыс жалпылау» болып табылады, сондықтан целлюлоза эфирінің механизмін түсіндіру жеткілікті терең емес. Бұл жұмыста әртүрлі молекулалық құрылымы бар целлюлоза эфирінің цемент суспензиясының кеуек құрылымына әсері айқын тығыздық сынағы және кеуек құрылымын макроскопиялық және микроскопиялық бақылау арқылы зерттелді.

1. Тест

1.1 Шикізат

Цемент Huaxin Cement Co., LTD. шығарған P·O 42,5 кәдімгі портландцемент болды, оның химиялық құрамы AXIOS Ad-Vanced толқын ұзындығы дисперсиялық типті рентгендік флуоресцентті спектрометрмен (PANa — lytical, Нидерланды) өлшенді. және фазалық құрамы Богу әдісімен бағаланды.

Целлюлоза эфирі коммерциялық целлюлоза эфирінің төрт түрін таңдады, сәйкесінше метил целлюлоза эфирі (MC), гидроксипропилметилцеллюлоза эфирі (HPMC1, HPMC2) және гидроксиэтил целлюлоза эфирі (HEC), HPMC1 молекулалық құрылымы және HPMC2 ұқсас, бірақ тұтқырлығы HPMC2 қарағанда әлдеқайда аз. , Яғни, HPMC1 салыстырмалы молекулалық массасы HPMC2 массасынан әлдеқайда аз. Гидроксиэтилметилцеллюлоза эфирі (HEMc) және HPMC ұқсас қасиеттеріне байланысты бұл зерттеуде HEMC таңдалмады. Ылғалдылықтың сынақ нәтижелеріне әсерін болдырмау үшін барлық целлюлоза эфирлері қолданар алдында 98℃ температурада 2 сағат пісірілді.

Целлюлоза эфирінің тұтқырлығы NDJ-1B айналмалы вискозиметрімен (Shanghai Changji компаниясы) сыналған. Сынақ ерітіндісінің концентрациясы (целлюлоза эфирінің суға массалық қатынасы) 2,0%, температура 20℃, айналу жылдамдығы 12р/мин болды. Целлюлоза эфирінің беттік керілуі сақина әдісімен тексерілді. Сынақ құралы JK99A автоматты тензиометрі болды (Shanghai Zhongchen компаниясы). Сынақ ерітіндісінің концентрациясы 0,01% және температурасы 20°C болды. Целлюлоза эфир тобының құрамын өндіруші қамтамасыз етеді.

Тұтқырлық, беттік керілу және целлюлоза эфирінің топтық құрамы бойынша ерітінді концентрациясы 2,0% болғанда, HEC және HPMC2 ерітіндісінің тұтқырлық қатынасы 1:1,6, ал HEC және MC ерітінділерінің тұтқырлық қатынасы 1:0,4, бірақ бұл сынақта су-цемент қатынасы 0,35, цементтің максималды қатынасы 0,6%, целлюлоза эфирінің суға массалық қатынасы шамамен 1,7%, 2,0%-дан аз және цемент суспензиясының тұтқырлыққа синергетикалық әсері, сондықтан HEC, HPMC2 немесе MC модификацияланған цемент суспензиясының тұтқырлық айырмашылығы аз.

Целлюлоза эфирінің тұтқырлығына, беттік керілуіне және топтық құрамына сәйкес әрбір целлюлоза эфирінің беттік керілуі әртүрлі. Целлюлоза эфирі гидрофильді топтарға (гидроксил және эфир топтары) және гидрофобты топтарға (метил және глюкоза көміртегі сақинасы) ие, беттік белсенді зат болып табылады. Целлюлоза эфирі әртүрлі, гидрофильді және гидрофобты топтардың түрі мен құрамы әртүрлі, нәтижесінде беттік керілу әртүрлі болады.

1.2 Сынақ әдістері

Цемент ерітіндісінің алты түрі дайындалды, оның ішінде таза цемент суспензиясы, төрт целлюлоза эфирі (MC, HPMCl, HPMC2 және HEC) 0,60% цемент қатынасы бар модификацияланған цемент суспензиясы және 0,05% цемент қатынасы бар HPMC2 модификацияланған цемент ерітіндісі. Ref, MC — 0,60, HPMCl — 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 және hpMC2-0,05 су-цемент қатынасының екеуі де 0,35 екенін көрсетеді.

Алдымен GB/T 17671 1999 «цемент ерітіндісінің беріктігін сынау әдісі (ISO әдісі)» сәйкес цемент шламы 40мм×40мм×160мм призмалар сынау блогына, 20℃ герметикалық қатаю 28d шартында жасалған. Оның көрінетін тығыздығын өлшеп, есептегеннен кейін оны кішкентай балғамен жарып ашты, ал сынақ блогының орталық бөлігінің макротесік жағдайы бақыланып, сандық камерамен суретке түсірілді. Бұл ретте оптикалық микроскоппен (HIROX үш өлшемді бейне микроскоп) және сканерлеуші ​​электрондық микроскоппен (JSM-5610LV) бақылау үшін 2,5 ~ 5,0 мм кішкене бөліктер алынды.

2. Тест нәтижелері

2.1 Көрінетін тығыздық

Әртүрлі целлюлоза эфирлерімен модификацияланған цемент ерітіндісінің көрінетін тығыздығына сәйкес, (1) таза цемент суспензиясының көрінетін тығыздығы ең жоғары, ол 2044 кг/м³; Цемент қатынасы 0,60% болатын төрт түрлі целлюлоза эфирі модификацияланған суспензияның көрінетін тығыздығы таза цемент суспензиясының 74% ~ 88% құрады, бұл целлюлоза эфирі цемент ерітіндісінің кеуектілігінің жоғарылауына себеп болғанын көрсетеді. (2) Цемент пен цементтің қатынасы 0,60% болғанда, цемент ерітіндісінің кеуектілігіне әртүрлі целлюлоза эфирлерінің әсері өте әртүрлі. HEC, HPMC2 және MC модификацияланған цемент суспензиясының тұтқырлығы ұқсас, бірақ HEC модификацияланған цемент суспензиясының көрінетін тығыздығы ең жоғары болып табылады, бұл HEC модификацияланған цемент суспензиясының кеуектілігі ұқсас тұтқырлығы бар HPMc2 және Mc модификацияланған цемент суспензиясына қарағанда кішірек екенін көрсетеді. . HPMC1 және HPMC2 топтық мазмұнға ұқсас, бірақ HPMCl тұтқырлығы HPMC2 тұтқырлығымен салыстырғанда әлдеқайда төмен және HPMCl түрлендірілген цемент суспензиясының көрінетін тығыздығы HPMC2 түрлендірілген цемент суспензиясынан айтарлықтай жоғары, бұл топ құрамы ұқсас болған кезде екенін көрсетеді. , целлюлоза эфирінің тұтқырлығы неғұрлым төмен болса, модификацияланған цемент ерітіндісінің кеуектілігі соғұрлым төмен болады. (3) Цемент-цемент қатынасы өте аз (0,05%) болғанда, HPMC2 түрлендірілген цемент суспензиясының көрінетін тығыздығы негізінен таза цемент суспензиясына жақын болады, бұл цементтің кеуектілігіне целлюлоза эфирінің әсерін көрсетеді. суспензия өте аз.

2.2 Макроскопиялық кеуек

Цифрлық камерамен түсірілген целлюлоза эфирі модификацияланған цемент суспензиясының бөлім фотосуреттеріне сәйкес, таза цемент суспензиясы өте тығыз, көзге көрінетін тесіктер жоқ дерлік; 0,60% цемент қатынасы бар целлюлоза эфирі модификацияланған суспензияның төрт түрінің барлығында макроскопиялық кеуектері көбірек болады, бұл целлюлоза эфирі цемент суспензиясының кеуектілігінің жоғарылауына әкелетінін көрсетеді. Көрінетін тығыздық сынағының нәтижелеріне ұқсас, целлюлоза эфирінің әртүрлі түрлері мен мазмұнының цемент ерітіндісінің кеуектілігіне әсері мүлдем басқаша. HEC, HPMC2 және MC модификацияланған суспензияның тұтқырлығы ұқсас, бірақ HEC модификацияланған суспензияның кеуектілігі HPMC2 және MC модификацияланған суспензияға қарағанда азырақ. HPMC1 және HPMC2 топ құрамы ұқсас болғанымен, тұтқырлығы төмен HPMC1 модификацияланған суспензияның кеуектілігі азырақ болады. HPMc2 модификацияланған суспензияның цементке цементке қатынасы өте аз болған кезде (0,05%), макроскопиялық кеуектер саны таза цемент суспензиясына қарағанда аздап артады, бірақ 0,60% цемент-цемент қосылған HPMC2 модификацияланған суспензияға қарағанда айтарлықтай азаяды. -цемент қатынасы.

2.3 Микроскопиялық кеуек

4. Қорытынды

(1) Целлюлоза эфирі цемент суспензиясының кеуектілігін арттыруы мүмкін.

(2) Молекулярлық құрылымы әртүрлі параметрлері бар цемент суспензиясының кеуектілігіне целлюлоза эфирінің әсері әртүрлі: целлюлоза эфирі модификацияланған цемент суспензиясының тұтқырлығы ұқсас болғанда, HEC модификацияланған цемент суспензиясының кеуектілігі HPMC және MC модификацияланған цемент ерітінділеріне қарағанда аз болады. цемент ерітіндісі; Топтық құрамы ұқсас HPMC целлюлоза эфирінің тұтқырлығы/салыстырмалы молекулалық салмағы неғұрлым төмен болса, оның модификацияланған цемент ерітіндісінің кеуектілігі соғұрлым төмен болады.

(3) Целлюлоза эфирін цемент суспензиясына қосқаннан кейін сұйық фазаның беттік керілуі төмендейді, осылайша цемент суспензиясы көпіршіктер түзеді i целлюлоза эфирі молекулалары көпіршікті газ-сұйықтық интерфейсінде бағытталған адсорбция, беріктігі мен қаттылығын жақсартады. көпіршікті газ-сұйықтық интерфейсіндегі көпіршікті сұйықтық қабықшасының адсорбциясы, көпіршікті сұйық пленканың беріктігін жақсартады және қатты лайдың көпіршікті тұрақтандыру қабілетін күшейтеді.