Celiuliozės eteriu modifikuota cemento suspensija

Nejoninio celiuliozės eterio skirtingos molekulinės struktūros įtaka cemento suspensijos porų struktūrai buvo tiriama atliekant efektyvumo tankio testą ir makroskopinį bei mikroskopinį porų struktūros stebėjimą. Rezultatai rodo, kad nejoninis celiuliozės eteris gali padidinti cemento srutos poringumą. Kai nejoninės celiuliozės eteriu modifikuotos srutos klampumas yra panašus,hidroksietilceliuliozės eteris(HEC) modifikuotos srutos yra mažesnės nei hidroksipropilmetilceliuliozės eterio (HPMC) ir metilceliuliozės eterio (MC) modifikuotos srutos. Kuo mažesnė HPMC celiuliozės eterio klampa / santykinė molekulinė masė su panašiu grupės kiekiu, tuo mažesnis jo modifikuoto cemento suspensijos poringumas. Nejoninis celiuliozės eteris gali sumažinti skystosios fazės paviršiaus įtempimą ir palengvinti cemento srutų susidarymą. Nejoninės celiuliozės eterio molekulės yra kryptingai adsorbuojamos burbuliukų dujų ir skysčio sąsajoje, o tai taip pat padidina cemento suspensijos fazės klampumą ir sustiprina cemento srutos gebėjimą stabilizuoti burbuliukus.

Pagrindiniai žodžiai:nejoninis celiuliozės eteris; Cemento srutos; Porų struktūra; Molekulinė struktūra; Paviršiaus įtempimas; klampumas

Nejoninis celiuliozės eteris (toliau – celiuliozės eteris) pasižymi puikiu tirštėjimu ir vandens sulaikymu, plačiai naudojamas sausame mišriajame skiedinyje, savaime sutankėjančiame betone ir kitose naujose cemento pagrindo medžiagose. Cemento pagrindo medžiagose naudojami celiuliozės eteriai paprastai yra metilceliuliozės eteris (MC), hidroksipropilmetilceliuliozės eteris (HPMC), hidroksietilmetilceliuliozės eteris (HEMC) ir hidroksietilceliuliozės eteris (HEC), tarp kurių HPMC ir HEMC yra dažniausiai naudojami. .

Celiuliozės eteris gali reikšmingai paveikti cemento srutos porų struktūrą. Pourchez ir kt., atlikę tariamojo tankio testą, porų dydžio testą (gyvsidabrio įpurškimo metodas) ir sEM vaizdo analizę, padarė išvadą, kad celiuliozės eteris gali padidinti porų, kurių skersmuo yra apie 500 nm, ir porų, kurių skersmuo yra apie 50–250 μm, skaičių. cemento srutos. Be to, sukietėjusios cemento suspensijos atveju mažos molekulinės masės HEC modifikuotos cemento srutos porų dydžio pasiskirstymas yra panašus į gryno cemento srutos porų dydį. Bendras didelės molekulinės masės HEC modifikuoto cemento srutos porų tūris yra didesnis nei gryno cemento suspensijos, bet mažesnis nei HPMC modifikuoto cemento srutos, kurios konsistencija yra maždaug tokia pati. Stebėdami SEM, Zhang ir kt. nustatė, kad HEMC gali žymiai padidinti porų, kurių skersmuo yra apie 0,1 mm, skaičių cemento skiedinyje. Jie taip pat nustatė gyvsidabrio įpurškimo testą, kad HEMC gali žymiai padidinti bendrą cemento suspensijos porų tūrį ir vidutinį porų skersmenį, todėl labai padidėtų didelių porų, kurių skersmuo 50 nm ~ 1 μm, ir didelių porų, kurių skersmuo didesnis, skaičius. nei 1 μm. Tačiau porų, kurių skersmuo mažesnis nei 50 nm, skaičius buvo žymiai sumažintas. Saric-Coric ir kt. tikėjo, kad celiuliozės eteris cemento srutą pavers poringesne ir padidins makroporas. Jenni ir kt. išbandė eksploatacinį tankį ir nustatė, kad HEMC modifikuoto cemento skiedinio porų tūrio dalis buvo apie 20%, o gryname cementiniame skiedinyje oro buvo tik nedaug. Silva ir kt. nustatė, kad be dviejų smailių ties 3,9 nm ir 40 ~ 75 nm kaip grynos cemento srutos, gyvsidabrio įpurškimo bandymo metu taip pat buvo dvi smailės ties 100 ~ 500 nm ir didesnės nei 100 nm. Ma Baoguo ir kt. nustatė, kad celiuliozės eteris padidino smulkių porų, kurių skersmuo mažesnis nei 1 μm, ir didelių porų, kurių skersmuo didesnis nei 2 μm, skaičių cemento skiedinyje, atlikus gyvsidabrio įpurškimo bandymą. Dėl priežasties, kad celiuliozės eteris padidina cemento suspensijos poringumą, paprastai manoma, kad celiuliozės eteris turi paviršiaus aktyvumą, praturtins oro ir vandens sąsają, sudarydamas plėvelę, kad stabilizuotų burbulus cemento srutoje.

Atlikus aukščiau pateiktą literatūros analizę, matyti, kad celiuliozės eterio poveikis cemento pagrindo medžiagų porų struktūrai sulaukė didelio dėmesio. Tačiau yra daug celiuliozės eterio rūšių, tos pačios rūšies celiuliozės eteris, jo santykinė molekulinė masė, grupės kiekis ir kiti molekulinės struktūros parametrai taip pat labai skiriasi, o vietiniai ir užsienio celiuliozės eterio atrankos tyrėjai apsiriboja jų atitinkamu pritaikymu. laukas, reprezentacijos stoka, išvada neišvengiama „pernelyg apibendrinimas“, todėl celiuliozės eterio mechanizmo paaiškinimas nėra pakankamai gilus. Šiame darbe skirtingos molekulinės struktūros celiuliozės eterio poveikis cemento srutos porų struktūrai buvo tiriamas tariamojo tankio testu ir makroskopiniu bei mikroskopiniu porų struktūros stebėjimu.

1. Testas

1.1 Žaliavos

Cementas buvo P·O 42,5 paprastas portlandcementis, pagamintas Huaxin Cement Co., LTD., kurio cheminė sudėtis buvo matuojama AXIOS Ad-Vanced bangos ilgio dispersijos tipo rentgeno fluorescenciniu spektrometru (PANa – lytical, Nyderlandai). o fazės sudėtis buvo įvertinta Bogue metodu.

Celiuliozės eteris atrinko keturias komercinio celiuliozės eterio rūšis, atitinkamai metilceliuliozės eterį (MC), hidroksipropilmetilceliuliozės eterį (HPMC1, HPMC2) ir hidroksietilceliuliozės eterį (HEC), HPMC1 molekulinė struktūra ir HPMC2 panašios, tačiau klampumas yra daug mažesnis nei HPMC2. , Tai yra, santykinė HPMC1 molekulinė masė yra daug mažesnė nei HPMC2. Dėl panašių hidroksietilmetilceliuliozės eterio (HEMc) ir HPMC savybių šiame tyrime HEMC nebuvo pasirinkti. Siekiant išvengti drėgmės įtakos bandymo rezultatams, visi celiuliozės eteriai prieš naudojimą buvo kepami 98 ℃ temperatūroje 2 valandas.

Celiuliozės eterio klampumas buvo patikrintas sukamuoju viskozimetru NDJ-1B (Shanghai Changji Company). Tirpalo koncentracija (celiuliozės eterio ir vandens masės santykis) buvo 2,0%, temperatūra 20 ℃, sukimosi greitis 12r/min. Celiuliozės eterio paviršiaus įtempis buvo patikrintas žiediniu metodu. Bandymo prietaisas buvo JK99A automatinis tenziometras (Shanghai Zhongchen Company). Bandomojo tirpalo koncentracija buvo 0,01%, o temperatūra - 20 ℃. Celiuliozės eterio grupės turinį pateikia gamintojas.

Pagal celiuliozės eterio klampumą, paviršiaus įtempimą ir grupės kiekį, kai tirpalo koncentracija yra 2,0%, HEC ir HPMC2 tirpalo klampos santykis yra 1:1,6, o HEC ir MC tirpalo klampos santykis yra 1: 0,4, tačiau Šiame bandyme vandens ir cemento santykis yra 0,35, didžiausias cemento santykis yra 0,6%, celiuliozės eterio ir vandens masės santykis yra apie 1,7%, mažesnis nei 2,0%, o cemento srutos sinerginis poveikis klampumui, todėl HEC, HPMC2 arba MC modifikuoto cemento srutos klampumo skirtumas yra mažas.

Pagal celiuliozės eterio klampumą, paviršiaus įtempimą ir grupės kiekį kiekvieno celiuliozės eterio paviršiaus įtempis skiriasi. Celiuliozės eteris turi ir hidrofilines grupes (hidroksilo ir eterio grupes), ir hidrofobines grupes (metilo ir gliukozės anglies žiedas), yra paviršinio aktyvumo medžiaga. Skiriasi celiuliozės eteris, skiriasi hidrofilinių ir hidrofobinių grupių tipas ir kiekis, todėl skiriasi paviršiaus įtempimas.

1.2 Bandymo metodai

Buvo paruoštos šešių rūšių cemento srutos, įskaitant gryno cemento suspensiją, keturias celiuliozės eteriu (MC, HPMCl, HPMC2 ir HEC) modifikuotą cemento srutą su 0,60% cemento santykiu ir HPMC2 modifikuotą cemento srutą su 0,05% cemento santykiu. Nuoroda, MC - 0,60, HPMCl - 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 ir hpMC2-0,05 rodo, kad vandens ir cemento santykis yra 0,35.

Pirmiausia cemento suspensija pagal GB/T 17671 1999 „cemento skiedinio stiprumo bandymo metodą (ISO metodas)“, pagaminta iš 40 mm × 40 mm × 160 mm prizmių bandymo bloko, esant 20 ℃ sandariam kietėjimui 28d. Pasvėrus ir apskaičiavus jo tariamąjį tankį, jis buvo atplėštas nedideliu plaktuku, stebima ir skaitmeniniu fotoaparatu nufotografuota bandomojo bloko centrinės dalies makro skylės būklė. Tuo pačiu metu optiniu mikroskopu (HIROX trimačiu vaizdo mikroskopu) ir skenuojančiu elektroniniu mikroskopu (JSM-5610LV) buvo paimti nedideli 2,5–5,0 mm gabalėliai.

2. Testo rezultatai

2.1 Tariamasis tankis

Pagal tariamąjį cemento srutų, modifikuotų skirtingais celiuliozės eteriais, tankį, (1) grynos cemento suspensijos tariamasis tankis yra didžiausias, kuris yra 2044 kg/m³; Keturių rūšių celiuliozės eteriu modifikuotų srutų, kurių cemento santykis yra 0,60 %, tariamasis tankis buvo 74–88 % grynos cemento srutos, o tai rodo, kad celiuliozės eteris padidino cemento srutos poringumą. (2) Kai cemento ir cemento santykis yra 0,60%, skirtingų celiuliozės eterių poveikis cemento srutos poringumui yra labai skirtingas. HEC, HPMC2 ir MC modifikuoto cemento srutos klampumas yra panašus, tačiau HEC modifikuoto cemento srutos tariamasis tankis yra didžiausias, o tai rodo, kad HEC modifikuoto cemento srutos poringumas yra mažesnis nei HPMc2 ir Mc modifikuoto cemento suspensijos, kurios klampumas yra panašus. . HPMc1 ir HPMC2 turi panašų grupių turinį, tačiau HPMCl klampumas yra daug mažesnis nei HPMC2, o tariamasis HPMCl modifikuoto cemento suspensijos tankis yra žymiai didesnis nei HPMC2 modifikuoto cemento srutos, o tai rodo, kad kai grupės turinys yra panašus , kuo mažesnis celiuliozės eterio klampumas, tuo mažesnis modifikuoto cemento srutos poringumas. (3) Kai cemento ir cemento santykis yra labai mažas (0,05 %), HPMC2 modifikuotos cemento srutos tariamasis tankis iš esmės yra artimas grynos cemento srutos tankiui, o tai rodo, kad celiuliozės eterio poveikis cemento poringumui srutos labai mažos.

2.2 Makroskopinės poros

Pagal skaitmeniniu fotoaparatu darytas celiuliozės eteriu modifikuoto cemento suspensijos nuotraukas, gryna cemento srutos yra labai tankios, porų beveik nesimato; Visos keturių rūšių celiuliozės eteriu modifikuotos srutos su 0,60% cemento santykiu turi daugiau makroskopinių porų, o tai rodo, kad celiuliozės eteris padidina cemento srutos poringumą. Panašiai kaip ir tariamojo tankio bandymo rezultatai, skirtingų celiuliozės eterio tipų ir kiekių poveikis cemento srutos poringumui yra gana skirtingas. HEC, HPMC2 ir MC modifikuotų srutų klampumas yra panašus, tačiau HEC modifikuotų srutų poringumas yra mažesnis nei HPMC2 ir MC modifikuotų srutų. Nors HPMC1 ir HPMC2 turi panašų grupių turinį, HPMC1 modifikuotos mažesnės klampos srutos turi mažesnį poringumą. Kai HPMc2 modifikuotos srutos cemento ir cemento santykis yra labai mažas (0,05 %), makroskopinių porų skaičius šiek tiek padidėja nei gryno cemento suspensijos, bet žymiai sumažėja nei HPMC2 modifikuotose srutose, kuriose yra 0,60 % cemento suspensijos. -cemento santykis.

2.3 Mikroskopinės poros

4. Išvada

(1) Celiuliozės eteris gali padidinti cemento srutos poringumą.

(2) Celiuliozės eterio poveikis skirtingų molekulinės struktūros parametrų cemento suspensijos poringumui yra skirtingas: kai celiuliozės eteriu modifikuoto cemento suspensijos klampumas yra panašus, HEC modifikuoto cemento srutos poringumas yra mažesnis nei HPMC ir MC modifikuoto cemento srutos poringumas. cemento srutos; Kuo mažesnė HPMC celiuliozės eterio klampa / santykinė molekulinė masė su panašiu grupės kiekiu, tuo mažesnis jo modifikuotos cemento suspensijos poringumas.

(3) Į cemento suspensiją įdėjus celiuliozės eterio, skystos fazės paviršiaus įtempis sumažėja, todėl cemento suspensijoje lengvai susidaro burbuliukai, o celiuliozės eterio molekulės kryptingai adsorbuojasi burbulo dujų ir skysčio sąsajoje, pagerina jo stiprumą ir kietumą. burbulinės skysčio plėvelės adsorbcija burbulo dujų ir skysčio sąsajoje, pagerina burbulinės skysčio plėvelės stiprumą ir sustiprina kieto purvo gebėjimą stabilizuoti burbulą.