Гидроксипропилметилцеллюлоза эфирінің машинамен шашылатын цемент ерітіндісінің қасиеттеріне әсері

Целлюлоза эфирі машинамен жарылған ерітіндідегі маңызды қоспа болып табылады. Гидроксипропилметилцеллюлозаның төрт түрлі тұтқырлығының суды ұстауға, тығыздыққа, ауаның құрамына, механикалық қасиеттеріне және машинамен жарылған ерітіндінің кеуектерінің таралуына әсері зерттелді. Зерттеулер мынаны көрсетті: HPMC ерітіндінің суды ұстау өнімділігін айтарлықтай жақсарта алады және HPMC мөлшері 0,15% болғанда суды ұстау жылдамдығы 90% -дан асуы мүмкін. Ең айқын; ерітіндідегі ауа құрамы HPMC мөлшерінің жоғарылауымен артады: HPMC цемент ерітіндісінің механикалық қасиеттерін төмендететіні анық, бірақ ерітіндінің қатпарлану коэффициенті артады; HPMC қосқаннан кейін ерітіндінің кеуек өлшемі айтарлықтай артады, зиянды саңылаулар мен бірнеше зиянды тесіктердің үлесі айтарлықтай өсті.

Негізгі сөздер: ерітінді; гидроксипропилметилцеллюлоза эфирі; суды сақтау; кеуектер көлемінің таралуы

0. Алғы сөз

Соңғы жылдары саланың үздіксіз ілгерілеуімен және технологияның жетілдірілуімен, шетелдік ерітінді шашатын машиналарды енгізу және жетілдіру арқылы біздің елімізде механикалық бүрку және сылақ технологиясы айтарлықтай дамыды. Механикалық бүрку ерітіндісі қарапайым ерітіндіден ерекшеленеді, ол жоғары суды ұстап тұруды, қолайлы өтімділікті және белгілі бір салбырауға қарсы өнімділікті қажет етеді. Әдетте, ерітіндіге целлюлоза эфирі қосылады, оның ішінде гидроксипропилметилцеллюлоза қарапайым эфир (HPMC) ең көп қолданылады. Ерітіндідегі HPMC негізгі функциялары: тамаша суды сақтау қабілеті, қоюландыру және тұтқырлық және реологиялық реттеу. Дегенмен, HPMC кемшіліктерін елемеуге болмайды. HPMC ауаны сіңіретін әсерге ие, ол көбірек ішкі ақауларды тудырады және ерітіндінің механикалық қасиеттерін айтарлықтай төмендетеді. Бұл жұмыс макроскопиялық аспектіде HPMC ерітіндісінің суды ұстау жылдамдығына, тығыздығына, ауа құрамына және механикалық қасиеттеріне әсерін зерттейді және микроскопиялық аспектіде HPMC ерітіндінің кеуекті құрылымына әсерін зерттейді.

1. Тест

1.1 Шикізат

Цемент: коммерциялық қол жетімді P·O42,5 цемент, оның 28d иілу және қысу беріктігі сәйкесінше 6,9 және 48,2 МПа; құм: Чэндэ ұсақ өзен құмы, 40-100 тор; целлюлоза эфирі: Хэбэйдегі компания шығарған гидроксипропил спирті Метил целлюлоза эфирі, ақ ұнтақ, номиналды тұтқырлығы 40, 100, 150, 200 Па·S: Су: таза ағын су.

1.2 Тест әдісі

JGJ/T 105-2011 «Механикалық бүрку және сылақ салуға арналған құрылыс ережелеріне» сәйкес ерітіндінің консистенциясы 80~120мм, ал суды ұстау деңгейі 90%-дан жоғары. Бұл сынақта әк-құм қатынасы 1:5, консистенциясы (93) бақыланады.±2)мм, ал целлюлоза эфирі сырттан араластырылады және оның мөлшері цемент массасына сәйкес есептеледі. Ылғалды тығыздық, ауа мөлшері, суды ұстау жылдамдығы және консистенциясы сияқты ерітіндінің негізгі қасиеттері JGJ 70-2009 «Құрылыс ерітіндісінің негізгі қасиеттерін сынау әдістеріне» сілтеме жасай отырып сыналады, ал ауа құрамы сыналады және есептеледі: тығыздық әдісі. Үлгілерді дайындау, иілу және қысу беріктігі сынақтары GB/T 17671-1999 «Цемент ерітіндісінің құмының беріктігін сынау әдістері (ISO әдісі)» сілтемесі бойынша жүргізілді. Кеуектің мөлшері сынапты порозиметрия арқылы тексерілді. Сынапты порозиметрдің үлгісі AUTOPORE 9500 болды, ал өлшеу диапазоны 5,5 нм-ден 360-қа дейін болды.μм. Барлығы 4 сынақ жинағы өткізілді. 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (сандар A, B, C, D).

2. Нәтижелер және талдау

2.1 Цемент ерітіндісінің суды ұстау жылдамдығына HPMC әсері

Суды ұстау ерітіндінің суды ұстау қабілетін білдіреді. Машинамен шашылатын ерітіндіде целлюлоза эфирін қосу ылғалдылықты тиімді ұстап тұруға, қан кету жылдамдығын азайтуға және цемент негізіндегі материалдарды жеткілікті ылғалдандыру талаптарын қанағаттандыруға мүмкіндік береді.

HPMC ерітіндінің суды ұстау жылдамдығына әсерінен HPMC құрамының жоғарылауымен ерітіндінің суды ұстау жылдамдығы біртіндеп арта түсетінін көруге болады. Тұтқырлығы 100, 150 және 200 Па болатын целлюлоза эфирлерінің қисықтары·s негізінен бірдей. Құрамы 0,05% - 0,15% болғанда, суды ұстау жылдамдығы сызықты түрде артады. Құрамы 0,15% болғанда, суды ұстау жылдамдығы 93% -дан жоғары..20%-дан кейін суды ұстаудың өсу тенденциясы тегіс болады, бұл HPMC мөлшерінің қанығуға жақын екенін көрсетеді. Тұтқырлығы 40 Па болатын HPMC мөлшерінің әсер ету қисығы·s суды ұстау жылдамдығы шамамен түзу сызықты құрайды. Мөлшер 0,15%-дан асса, ерітіндінің суды ұстау жылдамдығы бірдей тұтқырлығы бар HPMC-тің басқа үш түрінен айтарлықтай төмен болады. Целлюлоза эфирінің суды ұстап тұру механизмі: целлюлоза эфирінің молекуласындағы гидроксил тобы және эфирлік байланыстағы оттегі атомы су молекуласымен байланысып, сутегі байланысын түзеді, осылайша бос су байланысқан суға айналады. , осылайша жақсы суды ұстау әсерін ойнайды; Сондай-ақ, су молекулалары мен целлюлоза эфирінің молекулалық тізбектері арасындағы интердиффузия су молекулаларының целлюлоза эфирінің макромолекулярлық тізбектерінің ішкі бөлігіне енуіне және күшті байланыстыру күштеріне ұшырауына мүмкіндік береді, осылайша цемент суспензиясының суды ұстауын жақсартады деп саналады. Суды тамаша ұстау ерітіндіні біртекті етіп, оңай бөлуге болмайды және жақсы араластыру өнімділігін қамтамасыз ете алады, сонымен бірге механикалық тозуды азайтады және ерітінді шашатын машинаның қызмет ету мерзімін арттырады.

2.2 Цемент ерітіндісінің тығыздығы мен ауа құрамына HPMC әсері

Әртүрлі тұтқырлықтардың және ГРМК дозаларының ерітіндінің тығыздығына әсерінен, HPMC мөлшерлемесі 0-0,20% болғанда, ерітіндінің тығыздығы 2050 кг/м-ден 2050 кг/м-ге дейін, HPMC дозасының жоғарылауымен күрт төмендейтінін көруге болады.³ шамамен 1650 кг/м дейін³ , шамамен 20%-ға төмендеді; HPMC мазмұны 0,20%-дан асқаннан кейін тығыздықтың төмендеуі тегіс болады. Әртүрлі тұтқырлығы бар HPMC төрт түрін салыстыра отырып, тұтқырлық неғұрлым жоғары болса, ерітіндінің тығыздығы соғұрлым төмен болатынын көруге болады; 150 және 200 Па с HPMC аралас тұтқырлығы бар ерітінділердің тығыздық қисықтары негізінен қабаттасады, бұл HPMC тұтқырлығы артқан сайын ерітіндінің тығыздығы төмендемейтінін көрсетеді.

Әртүрлі тұтқырлықтардың және ГРМК дозаларының ерітіндідегі ауа құрамына әсерінен ерітіндідегі ауа құрамының өзгеруі ерітіндінің тығыздығына қарама-қарсы болатынын көруге болады. Ауа көлемі дерлік түзу сызықта көтеріледі; HPMC құрамы 0,20% асқанда, ауа құрамы әрең өзгереді, бұл ерітіндінің ауаны сіңіру әсері қаныққанға жақын екенін көрсетеді. Тұтқырлығы 150 және 200 Па болатын HPMC ауаны тарту әсері·s тұтқырлығы 40 және 100 Па болатын HPMC-тен үлкен·s.

Целлюлоза эфирінің ауа жұту әсері негізінен оның молекулалық құрылымымен анықталады. Целлюлоза эфирі гидрофильді топтарға (гидроксил, эфир топтары) және гидрофобты топтарға (метил топтары, глюкоза сақиналары) ие және беттік белсенді зат болып табылады. , беттік белсенділікке ие, осылайша ауаны тарту әсері бар. Бір жағынан, енгізілген газ ерітіндіде шарикті подшипник рөлін атқара алады, ерітіндінің жұмыс өнімділігін жақсартады, көлемін ұлғайтады және өндірушіге тиімді. Бірақ екінші жағынан, ауа сіңіргіш әсері ерітіндінің ауа құрамын және қатайғаннан кейінгі кеуектілікті арттырады, нәтижесінде зиянды кеуектер көбейеді және механикалық қасиеттері айтарлықтай төмендейді. HPMC белгілі бір ауаны сіңіретін әсерге ие болғанымен, ол ауа сорғышты алмастыра алмайды. Бұған қоса, HPMC және ауа сіңіргіш агент бір уақытта пайдаланылғанда, ауа сорғыш агент істен шығуы мүмкін.

2.3 Цемент ерітіндісінің механикалық қасиеттеріне HPMC әсері

28d иілу беріктігі мен 28d қысу беріктігінен HPMC мөлшері бар болғаны 0,05% болғанда, ерітіндінің иілу беріктігі айтарлықтай төмендейтінін көруге болады, бұл HPMC жоқ дайын үлгіге қарағанда шамамен 25% төмен және қысу күші тек бос үлгінің 65% жетуі мүмкін. 80%. HPMC мөлшері 0,20% асқанда, ерітіндінің иілу және қысу беріктігінің төмендеу дәрежесі айқын емес. HPMC тұтқырлығы ерітіндінің механикалық қасиеттеріне аз әсер етеді. HPMC көптеген ұсақ ауа көпіршіктерін енгізеді, ал ерітіндіге ауа жұту әсері ерітіндінің ішкі кеуектілігін және зиянды кеуектерін арттырады, нәтижесінде қысу және иілу беріктігі айтарлықтай төмендейді. Ерітіндінің беріктігінің төмендеуінің тағы бір себебі - қатайтылған ерітіндіде суды ұстап тұратын целлюлоза эфирінің суды ұстап тұру әсері, ал су-байланыстырғыш қатынасының үлкен болуы сынақ блогының беріктігінің төмендеуіне әкеледі. Механикалық құрылыс ерітіндісі үшін целлюлоза эфирі ерітіндінің суды ұстау жылдамдығын айтарлықтай арттырып, оның жұмысқа қабілеттілігін жақсарта алады, бірақ мөлшері тым үлкен болса, ол ерітіндінің механикалық қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді, сондықтан екеуінің арасындағы қатынасты ақылға қонымды түрде өлшеу керек.

28 күндік бүктеу коэффициентінен HPMC мазмұнының ұлғаюымен ерітіндінің жалпы бүктеу коэффициенті өсу тенденциясын көрсететінін көруге болады, бұл негізінен сызықтық қатынас. Себебі, қосылған целлюлоза эфирі көп мөлшерде ауа көпіршіктерін енгізіп, ерітіндінің ішінде көбірек ақаулар тудырады, нәтижесінде ерітіндінің қысу беріктігі күрт төмендейді және иілу беріктігі де белгілі бір дәрежеде төмендегенімен; бірақ целлюлоза эфирі ерітіндінің икемділігін жақсарта алады және төтеп бере алады Бүктеу беріктігі қолайлы, бұл төмендеу жылдамдығын баяулатады. Жан-жақты қарастыратын болсақ, екеуінің бірлескен әсері бүктелу коэффициентінің жоғарылауына әкеледі.

2.4 HPMC ерітіндінің кеуек өлшеміне әсері

A, B, C және D үлгілерінің төрт тобының кеуек өлшемдерінің таралу қисықтары сынаптың интрузиялық порозиметриясы арқылы өлшенді.

Кеуек өлшемдерінің таралу қисығына, кеуек өлшемдерінің таралу деректеріне және AD үлгілерінің әртүрлі статистикалық параметрлеріне сәйкес HPMC цемент ерітіндісінің кеуек құрылымына үлкен әсер етеді:

(1) HPMC қосқаннан кейін цемент ерітіндісінің кеуек өлшемі айтарлықтай артады. Кеуек өлшемін бөлу қисығында кескіннің ауданы оңға жылжиды, ал ең жоғары мәнге сәйкес келетін кеуек мәні үлкенірек болады. Сондай-ақ, әртүрлі статистикалық параметрлердің сынақ нәтижелеріндегі кеуектер көлемінің таралуының статистикалық деректерінен және орташа кеуек өлшемінен HPMC қосқаннан кейін цемент ерітіндісінің орташа кеуек өлшемі бос үлгіге қарағанда айтарлықтай үлкен екенін көруге болады, және 0,3% дозасы бар үлгіде Мәндік апертура бос үлгідегіден 2 рет жоғары.

(2) Ву Чжунвэй және т.б. Бетондағы кеуектерді төрт түрге бөлді, олар зиянсыз кеуектер (≤20 нм), аздаған зиянды тесіктер (20–100 нм), зиянды тесіктер (100–200 нм) және көптеген зиянды тесіктер (≥200 нм). 200 нм). Кеуектер көлемінің таралуының статистикалық деректерінен және әртүрлі статистикалық параметрлердің сынақ нәтижелерінен зиянсыз немесе аз зиянды тері тесігінің саны айтарлықтай азайғанын, ал HPMC қосқаннан кейін зиянды немесе одан да көп зиянды кеуектер саны артқанын көруге болады. HPMC жоқ үлгінің зиянсыз немесе аз зиянды тесіктері шамамен 49,4% құрайды, ал зиянсыз немесе аз зиянды тесіктер HPMC қосқаннан кейін айтарлықтай азаяды. Мысал ретінде 0,1% дозасын алатын болсақ, зиянсыз немесе аз зиянды тесіктер шамамен 45% азаяды. , зиянды тесіктердің саны 10-нан жоғарыμм шамамен 9 есе өсті.

3) Орташа кеуек диаметрі, орташа кеуек диаметрі, меншікті кеуек көлемі және меншікті бетінің ауданы HPMC мазмұнының ұлғаюымен өте қатаң өзгерту ережесін сақтамайды, бұл сынапты айдау сынағы кезінде үлгі таңдауының үлкен дисперсиясымен байланысты болуы мүмкін. Бірақ тұтастай алғанда, орташа кеуек диаметрі, орташа кеуек диаметрі және HPMC араласқан үлгінің меншікті кеуек көлемі бос үлгімен салыстырғанда өседі, ал меншікті бетінің ауданы төмендейді.

3. Қорытынды

(1) Ерітіндінің суды ұстау жылдамдығы HPMC құрамының жоғарылауымен артады. Тұтқырлығы 100, 150 және 200 Па болатын целлюлоза эфирінің қисықтары·S негізінен бірдей, ал суды ұстау жылдамдығы 0,15% болғанда 93% жоғары. Қашан мазмұны 40 Па·целлюлоза эфирі 0,15%-дан жоғары, суды ұстау жылдамдығы HPMC тұтқырлығының басқа үш түріне қарағанда төмен.

(2) Ерітіндінің тығыздығы HPMC құрамының жоғарылауымен біртіндеп төмендейді, ал мазмұны 0,05% құрайды. Тығыздықтың төмендеуі ең айқын 0,20%, шамамен 20%; мазмұны 0,20% асқанда, тығыздық әрең өзгереді; ерітіндідегі ауа құрамы HPMC мөлшерінің жоғарылауымен артады.

(3) HPMC құрамының жоғарылауы цемент ерітіндісінің механикалық қасиеттерін төмендететіні анық, бірақ ерітіндінің сәйкес қатпарлану коэффициенті артады және ерітіндінің икемділігі жақсырақ болады.

(4) HPMC қосқаннан кейін ерітіндінің кеуек өлшемі айтарлықтай ұлғаяды, ал зиянды кеуектер мен бірнеше зиянды кеуектердің үлесі айтарлықтай артады. 0,1% HPMC мазмұны бар үлгі зиянды кеуектері жоқ немесе азырақ бос үлгімен салыстырғанда шамамен 45%-ға азайды және зияндырақ тері тесігінің саны 10-нан үлкен.μм шамамен 9 есе өсті.