Focus on Cellulose ethers

Цемент ерітіндісіне гидроксиэтилметилцеллюлозаның әсері

Гидроксиэтилметилцеллюлозаның (ГЭМЦ) тұтқырлығының өзгеруі, оның модификацияланған немесе өзгертілмегендігі және құрамының өзгеруі сияқты факторлардың жаңа цемент ерітіндісінің шығымдылық кернеуі мен пластикалық тұтқырлығына әсері зерттелді. Модификацияланбаған HEMC үшін тұтқырлық неғұрлым жоғары болса, ерітіндінің аққыштық кернеуі және пластикалық тұтқырлығы төмен болады; модификацияланған HEMC тұтқырлығының өзгеруінің ерітіндінің реологиялық қасиеттеріне әсері әлсірейді; модификацияланған немесе өзгертілмегеніне қарамастан, HEMC тұтқырлығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым төмен болады. Ерітіндінің шығымдылық кернеуі мен пластикалық тұтқырлығының дамуының баяулау әсері айқынырақ. HEMC мөлшері 0,3%-дан жоғары болған кезде ерітіндінің шығымдылық кернеуі және пластикалық тұтқырлығы құрамның жоғарылауымен жоғарылайды; HEMC мөлшері көп болғанда, ерітіндінің аққыштық кернеуі уақыт бойынша төмендейді, ал пластикалық тұтқырлық диапазоны уақыт бойынша артады.

Негізгі сөздер: гидроксиэтилметилцеллюлоза, балғын ерітінді, реологиялық қасиеттер, шығымдылық кернеуі, пластикалық тұтқырлық

I. Кіріспе

Ерітінді құрылыс технологиясының дамуымен механикаландырылған құрылысқа көбірек көңіл бөлінді. Ұзақ қашықтыққа тік тасымалдау айдалатын ерітіндіге жаңа талаптар қояды: айдау процесінде жақсы өтімділік сақталуы керек. Бұл үшін ерітіндінің ағындылығының әсер етуші факторлары мен шектеу жағдайларын зерттеу қажет, ал жалпы әдіс ерітіндінің реологиялық көрсеткіштерін байқау болып табылады.

Ерітіндінің реологиялық қасиеттері негізінен шикізаттың табиғаты мен мөлшеріне байланысты. Целлюлоза эфирі өнеркәсіптік ерітінділерде кеңінен қолданылатын қоспа, ерітіндінің реологиялық қасиеттеріне үлкен әсер етеді, сондықтан отандық және шетел ғалымдары бұл туралы біршама зерттеулер жүргізді. Қорытындылай келе, келесі қорытынды жасауға болады: целлюлоза эфирінің мөлшерінің артуы ерітіндінің бастапқы айналу моментінің жоғарылауына әкеледі, бірақ араластыру кезеңінен кейін оның орнына ерітіндінің ағынының кедергісі төмендейді (1). ; бастапқы аққыштық негізінен бірдей болғанда, ерітіндінің сұйықтығы алдымен жоғалады. төмендегеннен кейін өсті (2); ерітіндінің аққыштығы мен пластикалық тұтқырлығы алдымен төмендеу, содан кейін жоғарылау тенденциясын көрсетті, ал целлюлоза эфирі ерітінді құрылымының бұзылуына ықпал етті және бұзылудан қалпына келтіруге дейінгі уақытты ұзартты (3); Эфир мен қоюландырылған ұнтақ жоғары тұтқырлық пен тұрақтылыққа ие және т.б. (4). Дегенмен, жоғарыда аталған зерттеулерде әлі де кемшіліктер бар:

Әртүрлі ғалымдардың өлшеу стандарттары мен процедуралары біркелкі емес және сынақ нәтижелерін дәл салыстыруға болмайды; аспаптың сынау диапазоны шектеулі, ал өлшенетін ерітіндінің реологиялық параметрлері кең репрезентативті емес вариация диапазоны аз; әртүрлі тұтқырлығы бар целлюлоза эфирлері бойынша салыстырмалы сынақтардың болмауы; Көптеген әсер ететін факторлар бар және қайталану жақсы емес. Соңғы жылдары Viskomat XL миномет реометрінің пайда болуы ерітіндінің реологиялық қасиеттерін дәл анықтауға үлкен ыңғайлылық берді. Оның жоғары автоматты басқару деңгейінің, үлкен сыйымдылықтың, кең сынақ диапазонының және сынақ нәтижелерінің нақты жағдайларға көбірек сәйкестігінің артықшылықтары бар. Бұл жұмыста аспаптың осы түрін пайдалану негізінде бар ғалымдардың зерттеу нәтижелері синтезделіп, гидроксиэтилметилцеллюлозаның (ГЭМЦ) әртүрлі типтері мен тұтқырлығының ерітіндінің реологиясына әсерін зерттеу үшін сынақ бағдарламасы құрастырылған. үлкенірек доза диапазоны. өнімділікке әсері.

2. Жаңа цемент ерітіндісінің реологиялық моделі

Реология цемент және бетон ғылымына енгізілгеннен бері көптеген зерттеулер жаңа бетон мен ерітіндіні Бингем сұйықтығы ретінде қарастыруға болатынын көрсетті, ал Банфилл ерітіндінің реологиялық қасиеттерін сипаттау үшін Бингем моделін қолданудың орындылығын одан әрі әзірледі (5). Бингем моделінің τ=τ0+μγ реологиялық теңдеуінде τ – ығысу кернеуі, τ0 – аққыштық кернеу, μ – пластикалық тұтқырлық, γ – ығысу жылдамдығы. Олардың ішінде τ0 және μ екі маңызды параметр болып табылады: τ0 цемент ерітіндісінің ағуын қамтамасыз ете алатын ең аз ығысу кернеуі және ерітіндіге τ>τ0 әсер еткенде ғана ерітінді ағып кетуі мүмкін; μ ерітінді ағу кезінде тұтқыр кедергіні көрсетеді μ неғұрлым үлкен болса, ерітіндінің ағуы соғұрлым баяу болады [3]. τ0 және μ екеуі де белгісіз болған жағдайда, ығысу кернеуін есептеу алдында кем дегенде екі түрлі ығысу жылдамдығын өлшеу керек (6).

Берілген ерітінді реометрінде қалақтың айналу жылдамдығын N орнату және ерітіндінің ығысу кедергісі нәтижесінде пайда болатын моментті T өлшеу арқылы алынған NT қисығын Bingham моделіне сәйкес келетін басқа T=g+ теңдеуін есептеу үшін де пайдалануға болады. Екі параметр. g және h Nh. g аққыш кернеуіне пропорционал τ0, h пластикалық тұтқырлыққа μ пропорционал және τ0 = (K/G)g, μ = ( l / G ) h , мұндағы G - аспапқа қатысты тұрақты шама, ал K мүмкін Белгілі ағын арқылы өтуге болады Ол сипаттамалары ығысу жылдамдығымен өзгеретін сұйықтықты түзету арқылы алынады[7]. Ыңғайлы болу үшін бұл жұмыс тікелей g және h мәселелерін қарастырады және ерітіндінің аққыштық кернеуі мен пластикалық тұтқырлығының өзгеретін заңын көрсету үшін g және h өзгеретін заңын пайдаланады.

3. Тест

3.1 Шикізат

3,2 құм

Кварц құмы: ірі құм 20-40 тор, орташа құм 40-70 тор, ұсақ құм 70-100 тор, үшеуі 2:2:1 қатынасында араласады.

3.3 Целлюлоза эфирі

Гидроксиэтилметилцеллюлоза HEMC20 (тұтқырлығы 20000 мПа с), HEMC25 (тұтқырлығы 25000 мПа с), HEMC40 (тұтқырлығы 40000 мПа с) және HEMC45 (тұтқырлығы 45000 мПа с) және HEMC5 HE2 модификацияланған, сонда.

3.4 Суды араластыру

ағын су.

3.5 Тест жоспары

Әк-құм қатынасы 1:2,5, су шығыны цемент шығынының 60%, ал HEMC мөлшері цемент шығынының 0-1,2% құрайды.

Алдымен дәл өлшенген цементті, HEMC және кварц құмын біркелкі араластырыңыз, содан кейін GB/T17671-1999 сәйкес араластырғыш суды қосып, араластырыңыз, содан кейін сынау үшін Viskomat XL ерітіндісінің реометрін пайдаланыңыз. Сынақ процедурасы: жылдамдық 0~5 минутта 0-ден 80 айн/мин, 5~7 минутта 60 айн/мин, 7~9 минутта 40 айн/мин, 9~11 минутта 20 айн/мин, 11 ~ 13 минутта 10 айн/мин және 13 ~ 15 минутта 5 айн/мин жылдам артады, 15~30 мин, жылдамдық 0 айн/мин, содан кейін жоғарыдағы процедураға сәйкес 30 минут сайын бір рет айналдырыңыз және жалпы сынақ уақыты 120 мин.

4. Нәтижелер және талқылау

4.1 Цемент ерітіндісінің реологиялық қасиеттеріне HEMC тұтқырлығының өзгеруінің әсері

(ГЭМС мөлшері цемент массасының 0,5% құрайды), сәйкесінше ерітіндінің аққыштық кернеуі мен пластикалық тұтқырлығының өзгеру заңын көрсетеді. HEMC40 тұтқырлығы HEMC20-дан жоғары болса да, HEMC40 араласқан ерітіндінің шығымдылық кернеуі мен пластикалық тұтқырлығы HEMC20 араласқан ерітіндіге қарағанда төмен екенін көруге болады; HEMC45 тұтқырлығы HEMC25-тен 80% жоғары болса да, ерітіндінің шығымдылық кернеуі сәл төмен, ал пластикалық тұтқырлық арасында 90 минуттан кейін өсу байқалды. Өйткені целлюлоза эфирінің тұтқырлығы неғұрлым жоғары болса, еру жылдамдығы соғұрлым баяу болады және онымен дайындалған ерітіндінің соңғы тұтқырлыққа жетуі үшін соғұрлым ұзақ уақыт қажет [8]. Сонымен қатар, сынақта дәл сол сәтте HEMC40 араласқан ерітіндінің көлемдік тығыздығы HEMC20 араласқан ерітіндіге қарағанда төмен болды, ал HEMC45 араласқан ерітіндінің массасы HEMC25 араласқан ерітіндіге қарағанда төмен болды, бұл HEMC40 және HEMC45 көбірек ауа көпіршіктерін енгізгенін және ерітіндідегі ауа көпіршіктерінің » «Шар» әсері бар екенін көрсетеді, бұл сонымен қатар ерітінді ағынының кедергісін төмендетеді.

HEMC40 қосқаннан кейін ерітіндінің аққыштық кернеуі 60 минуттан кейін тепе-теңдікте болды, ал пластикалық тұтқырлық жоғарылады; HEMC20 қосқаннан кейін ерітіндінің аққыштық кернеуі 30 минуттан кейін тепе-теңдікке жетті және пластикалық тұтқырлық жоғарылады. Ол HEMC20-ге қарағанда HEMC40 ерітіндінің шығымдылығының кернеуі мен пластикалық тұтқырлықтың дамуын баяулататын әсерін көрсетеді және соңғы тұтқырлыққа жету үшін ұзағырақ уақыт қажет.

HEMC45 араласқан ерітіндінің аққыштық кернеуі 0-ден 120 минутқа дейін төмендеді, ал пластикалық тұтқырлығы 90 минуттан кейін жоғарылады; ал HEMC25 араласқан ерітіндінің аққыштық кернеуі 90 минуттан кейін, ал пластикалық тұтқырлығы 60 минуттан кейін жоғарылады. Ол HEMC25-ке қарағанда HEMC45 ерітіндінің шығымдылығы мен пластикалық тұтқырлығының дамуына үлкен баяулататын әсер ететінін және соңғы тұтқырлыққа жетуге кететін уақыттың да ұзағырақ екенін көрсетеді.

4.2 Цемент ерітіндісінің аққыштық кернеуіне HEMC құрамының әсері

Сынақ кезінде ерітіндінің аққыштық кернеуіне әсер ететін факторлар: ерітіндінің қабаттануы және қан кетуі, араластыру арқылы құрылымның бұзылуы, гидратация өнімдерінің пайда болуы, ерітіндідегі бос ылғалдың төмендеуі және целлюлоза эфирінің баяу әсері. Целлюлоза эфирінің бәсеңдететін әсері үшін оны қоспалардың адсорбциясымен түсіндіру жалпы қабылданған көзқарас болып табылады.

HEMC40 қосылғанда және оның мөлшері 0,3%-дан аз болса, HEMC40 мөлшерінің жоғарылауымен ерітіндінің шығымдылық кернеуі бірте-бірте төмендейтінін көруге болады; HEMC40 мөлшері 0,3%-дан жоғары болғанда, ерітіндінің шығымдылығының кернеуі біртіндеп артады. Целлюлоза эфирі жоқ ерітіндінің қан кетуіне және қабатталуына байланысты толтырғыштар арасында майлау үшін жеткілікті цемент пастасы болмайды, нәтижесінде шығымдылық кернеуі жоғарылайды және ағу қиындайды. Целлюлоза эфирін дұрыс қосу ерітіндінің қабаттасу құбылысын тиімді жақсартуға мүмкіндік береді, ал енгізілген ауа көпіршіктері ұсақ «шарларға» тең, бұл ерітіндінің шығымдылығын төмендетеді және оның ағуын жеңілдетеді. Целлюлоза эфирінің мөлшері артқан сайын оның бекітілген ылғалдылығы да біртіндеп артады. Целлюлоза эфирінің мөлшері белгілі бір мәннен асқанда бос ылғалдың азаюының әсері жетекші рөл атқара бастайды, ал ерітіндінің шығымдылық кернеуі бірте-бірте артады.

HEMC40 мөлшері 0,3%-дан аз болғанда, ерітіндінің шығымдылық кернеуі 0-120 минут ішінде біртіндеп төмендейді, бұл негізінен ерітіндінің барған сайын күрделі деламминациясына байланысты, өйткені қалақ пен оның түбі арасында белгілі бір қашықтық бар. аспап, ал толтырғыш қабаттасудан кейін түбіне шөгіп, жоғарғы кедергі кішірейеді; HEMC40 мөлшері 0,3% болғанда, ерітінді әрең қабаттанады, целлюлоза эфирінің адсорбциясы шектеледі, гидратация басым болады және шығымдылық кернеуі белгілі бір жоғарылайды; HEMC40 құрамы Целлюлоза эфирінің мөлшері 0,5%-0,7% болғанда, целлюлоза эфирінің адсорбциясы бірте-бірте артады, гидратация жылдамдығы төмендейді және ерітіндінің шығымдылық кернеуінің даму тенденциясы өзгере бастайды; Беткейде гидратация жылдамдығы төмен және ерітіндінің шығымдылығы уақыт өте келе азаяды.

4.3 Цемент ерітіндісінің пластикалық тұтқырлығына HEMC құрамының әсері

HEMC40 қосылғаннан кейін ерітіндінің пластикалық тұтқырлығы HEMC40 мөлшерінің жоғарылауымен бірте-бірте өсетінін көруге болады. Өйткені целлюлоза эфирі қоюландырғыш әсерге ие, ол сұйықтықтың тұтқырлығын арттыруы мүмкін, ал дозасы неғұрлым көп болса, ерітіндінің тұтқырлығы соғұрлым жоғары болады. 0,1% HEMC40 қоспасын қосқаннан кейін ерітіндінің пластикалық тұтқырлығының төмендеуінің себебі де ауа көпіршіктерін енгізудің «шар» әсеріне және ерітіндінің қан кетуінің және деламиминациясының төмендеуіне байланысты.

Целлюлоза эфирін қоспай қарапайым ерітіндінің пластикалық тұтқырлығы уақыт өте келе бірте-бірте төмендейді, бұл сонымен қатар ерітіндінің қабатталуынан туындаған жоғарғы бөліктің төменгі тығыздығына байланысты; HEMC40 мөлшері 0,1%-0,5% болғанда, ерітінді құрылымы салыстырмалы түрде біркелкі, ал ерітінді құрылымы 30 минуттан кейін салыстырмалы түрде біркелкі болады. Пластикалық тұтқырлық көп өзгермейді. Бұл уақытта ол негізінен целлюлоза эфирінің өзінің тұтқырлық әсерін көрсетеді; HEMC40 мөлшері 0,7%-дан жоғары болғаннан кейін ерітіндінің пластикалық тұтқырлығы уақыттың ұлғаюымен біртіндеп артады, өйткені ерітіндінің тұтқырлығы целлюлоза эфирімен де байланысты. Целлюлоза эфирінің ерітіндісінің тұтқырлығы араластыру басталғаннан кейін белгілі бір уақыт аралығында біртіндеп артады. Доза неғұрлым көп болса, уақыт өте келе ұлғаюдың әсері соғұрлым маңызды болады.

V. Қорытынды

HEMC тұтқырлығының өзгеруі, оның модификацияланған немесе өзгертілмегендігі және дозаның өзгеруі сияқты факторлар ерітіндінің реологиялық қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді, бұл шығымдылық кернеуі мен пластикалық тұтқырлықтың екі параметрімен көрінуі мүмкін.

Модификацияланбаған HEMC үшін тұтқырлық неғұрлым үлкен болса, 0-120 мин ішінде ерітіндінің шығымдылық кернеуі және пластикалық тұтқырлығы төмен болады; модификацияланған HEMC тұтқырлығының өзгеруінің ерітіндінің реологиялық қасиеттеріне әсері модификацияланбаған HEMC-ке қарағанда әлсіз; түрлендіруге қарамастан Ол тұрақты ма, жоқ па, HEMC тұтқырлығы неғұрлым жоғары болса, ерітіндінің шығымдылығы мен пластикалық тұтқырлықтың дамуына соғұрлым кідірткіш әсері соғұрлым маңызды болады.

Тұтқырлығы 40000мПа·с және оның мөлшері 0,3% жоғары HEMC40 қосу кезінде ерітіндінің аққыштық кернеуі біртіндеп артады; құрамы 0,9% асқанда, ерітіндінің аққыштық кернеуі уақыт өте келе біртіндеп төмендеу үрдісін көрсете бастайды; Пластикалық тұтқырлық HEMC40 құрамының жоғарылауымен артады. Құрамы 0,7%-дан жоғары болған кезде ерітіндінің пластикалық тұтқырлығы уақыт өте келе біртіндеп өсу тенденциясын көрсете бастайды.


Жіберу уақыты: 24 қараша 2022 ж
WhatsApp онлайн чаты!