Celiuliozės eteris ant savaime išsilyginančio skiedinio

Poveikishidroksipropilmetilceliuliozės eterisbuvo tiriamas savaime išsilyginančio skiedinio takumas, vandens sulaikymas ir sukibimo stiprumas. Rezultatai rodo, kad HPMC gali efektyviai pagerinti savaime išsilyginančio skiedinio vandens sulaikymą ir sumažinti skiedinio konsistenciją. HPMC įvedimas gali pagerinti skiedinio sukibimo stiprumą, tačiau sumažėja atsparumas gniuždymui, stiprumas lenkimui ir sklandumas. Mėginiams buvo atliktas SEM kontrastinis testas, o HPMC įtaka stabdymui, vandens sulaikymo efektui ir skiedinio stiprumui buvo aiškinama iš cemento hidratacijos eigos 3 ir 28 dienomis.

Pagrindiniai žodžiai:savaime išsilyginantis skiedinys; Celiuliozės eteris; Skystumas; Vandens sulaikymas

0. Įvadas

Savaime išsilyginantis skiedinys gali pasikliauti savo svoriu, kad sudarytų plokščią, lygų ir tvirtą pagrindą ant pagrindo, kad būtų galima kloti arba suklijuoti kitas medžiagas, ir gali atlikti didelį didelio efektyvumo konstrukcijų plotą, todėl didelis likvidumas yra labai reikšminga savaime išsilyginančio skiedinio savybė; Ypač didelio tūrio, sustiprinto tankio arba mažesnio nei 10 mm tarpo užpildas arba sutvirtinantis injektavimo medžiagos naudojimas. Be gero sklandumo, savaime išsilyginantis skiedinys turi turėti tam tikrą vandens sulaikymą ir sukibimo stiprumą, be kraujavimo segregacijos reiškinio ir turėti adiabatinio ir žemos temperatūros kilimo ypatybes.

Paprastai savaime išsilyginantis skiedinys reikalauja gero sklandumo, tačiau tikrasis cemento srutos sklandumas paprastai yra tik 10–12 cm. Savaime išsilyginantis skiedinys gali būti savaime susitankinantis, o pradinis stingimo laikas yra ilgas, o galutinis – trumpas. Celiuliozės eteris yra vienas iš pagrindinių paruošto skiedinio priedų, nors pridedamas labai mažas kiekis, tačiau gali žymiai pagerinti skiedinio eksploatacines savybes, pagerinti skiedinio konsistenciją, darbo efektyvumą, sukibimą ir vandens sulaikymo savybes, labai svarbus vaidmuo paruošto skiedinio srityje.

1. Žaliavos ir tyrimo metodai

1.1 Žaliavos

(1) Įprastas P·O 42,5 klasės cementas.

(2) Smėlio medžiaga: Siameno išplautas jūros smėlis, dalelių dydis yra 0,3–0,6 mm, vandens kiekis yra 1% ~ 2%, dirbtinis džiovinimas.

(3) Celiuliozės eteris: hidroksipropilmetilceliuliozės eteris yra hidroksilo produktas, atitinkamai pakeistas metoksi ir hidroksipropilu, kurio klampumas yra 300 mpa·s. Šiuo metu dauguma naudojamo celiuliozės eterio yra hidroksipropilmetilceliuliozės eteris ir hidroksietilmetilceliuliozės eteris.

(4) superplastifikatorius: polikarboksirūgšties superplastifikatorius.

(5) Pakartotinai disperguojami latekso milteliai: HW5115 serija, kurią gamina Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd., yra pakartotinai disperguojami latekso milteliai, kopolimerizuoti VAC/VeoVa.

1.2 Bandymo metodai

Bandymas buvo atliktas pagal pramonės standartą JC/T 985-2005 „Cemento pagrindo savaime išsilyginantis skiedinys žemės naudojimui“. Kietėjimo laikas nustatytas pagal JC/T 727 cementinės pastos standartinę konsistenciją ir stingimo laiką. Savaime išsilyginančio skiedinio bandinių formavimo, lenkimo ir stiprio gniuždymui bandymas nurodytas GB/T 17671. Sukibimo stiprumo tyrimo metodas: 80mmx80mmx20mm skiedinio bandymo blokas paruošiamas iš anksto, jo amžius viršija 28 d. Paviršius šiurkštinamas, o ant paviršiaus esantis prisotintas vanduo nuvalomas po 10min sudrėkinimo. Skiedinio bandinys pilamas ant poliruoto paviršiaus, kurio dydis yra 40 mm x 40 mm x 10 mm. Sukibimo stiprumas išbandomas projektavimo amžiuje.

Cementuotų medžiagų morfologijai srutose analizuoti naudota skenuojanti elektroninė mikroskopija (SEM). Tyrimo metu visų miltelių medžiagų maišymo būdas yra toks: pirmiausia kiekvieno komponento miltelių medžiagos sumaišomos tolygiai, o po to įpilama į siūlomą vandenį, kad maišymas būtų vienodas. Celiuliozės eterio poveikis savaime išsilyginančiam skiediniui buvo analizuojamas stiprumo, vandens sulaikymo, takumo ir SEM mikroskopiniais bandymais.

2. Rezultatai ir analizė

2.1 Mobilumas

Celiuliozės eteris turi didelę įtaką savaime išsilyginančio skiedinio vandens sulaikymui, konsistencijai ir konstrukcinėms savybėms. Ypač kaip savaime išsilyginantis skiedinys, sklandumas yra vienas iš pagrindinių rodiklių vertinant savaime išsilyginančio skiedinio veikimą. Siekiant užtikrinti normalią skiedinio sudėtį, skiedinio skystumą galima reguliuoti keičiant celiuliozės eterio kiekį.

Didėjant celiuliozės eterio kiekiui. Skiedinio skystumas palaipsniui mažėja. Kai dozuojama 0,06%, skiedinio skystumas sumažėja daugiau nei 8%, o kai dozuojamas 0,08%, skystumas sumažėja daugiau nei 13,5%. Tuo pačiu metu, ilgėjant amžiui, didelė dozė rodo, kad celiuliozės eterio kiekis turi būti kontroliuojamas tam tikrose ribose, o per didelė dozė turės neigiamą poveikį skiedinio skystumui. Skiedinyje esantis vanduo ir cementas sudaro švarią suspensiją, kad užpildytų smėlio tarpą, ir apvynioja smėlį, kad atliktų tepimo vaidmenį, kad skiedinys būtų tam tikro sklandumo. Įvedus celiuliozės eterį, santykinai sumažėja laisvo vandens kiekis sistemoje, sumažėja dangos sluoksnis ant išorinės smėlio sienelės, todėl sumažėja skiedinio tekėjimas. Kadangi reikalingas savaime išsilyginantis didelio sklandumo skiedinys, celiuliozės eterio kiekis turi būti reguliuojamas protingu diapazonu.

2.2 Vandens sulaikymas

Skiedinio vandens sulaikymas yra svarbus rodiklis, matuojant komponentų stabilumą šviežiai sumaišytame cemento skiedinyje. Pridėjus atitinkamą kiekį celiuliozės eterio, skiedinio vanduo gali geriau sulaikyti. Kad cementuojančios medžiagos hidratacijos reakcija būtų pilna, pagrįstas celiuliozės eterio kiekis gali išlaikyti vandenį skiedinyje ilgą laiką, kad būtų užtikrinta, jog cementuojančios medžiagos hidratacijos reakcija būtų visiškai atlikta.

Celiuliozės eteris gali būti naudojamas kaip vandenį sulaikantis agentas, nes deguonies atomai ant hidroksilo ir eterio ryšių yra susieti su vandens molekulėmis ir sudaro vandenilio ryšius, todėl laisvas vanduo virsta sujungtu vandeniu. Iš celiuliozės eterio kiekio ir skiedinio vandens sulaikymo greičio ryšio matyti, kad, didėjant celiuliozės eterio kiekiui, skiedinio vandens sulaikymo greitis didėja. Vandenį sulaikantis celiuliozės eterio poveikis gali neleisti substratui sugerti per daug ir per greitai vandens, taip pat išvengti vandens išgaravimo, taip užtikrinant, kad srutų aplinkoje būtų pakankamai vandens cemento hidratacijai. Taip pat yra tyrimų, kurie rodo, kad be celiuliozės eterio kiekio didesnę įtaką skiedinio vandens sulaikymui turi ir jo klampumas (molekulinė masė), kuo didesnis klampumas, tuo geriau sulaiko vandenį. Celiuliozės eteris, kurio klampumas 400 MPa·S, paprastai naudojamas savaime išsilyginančiam skiediniui, kuris gali pagerinti skiedinio išlyginimo savybes ir pagerinti skiedinio kompaktiškumą. Kai klampumas viršija 40000 MPa·S, vandens sulaikymo charakteristikos nebepagerėja ir jis netinka savaime išsilyginančiam skiediniui.

Šio tyrimo metu buvo paimti skiedinio su celiuliozės eteriu ir skiedinio be celiuliozės eterio mėginiai. Dalis mėginių buvo 3d amžiaus mėginiai, o kita dalis 3d amžiaus mėginių buvo standartiškai kietinti 28 d., o vėliau cemento hidratacijos produktų susidarymas mėginiuose buvo patikrintas SEM.

Cemento hidratacijos produktų tuščiajame skiedinio mėginyje 3 d. amžiuje yra daugiau nei mėginyje su celiuliozės eteriu, o 28 d. amžiaus hidratacijos produktų mėginyje su celiuliozės eteriu yra daug daugiau nei tuščiajame mėginyje. Ankstyvas vandens hidratavimas vėluoja, nes ant cemento dalelių paviršiaus ankstyvoje stadijoje susidaro sudėtingas plėvelės sluoksnis, kurį sudaro celiuliozės eteris. Tačiau ilgėjant amžiui, hidratacijos procesas vyksta lėtai. Šiuo metu dėl celiuliozės eterio vandens sulaikymo srutose srutose yra pakankamai vandens, kad būtų patenkintas hidratacijos reakcijos poreikis, o tai skatina visišką hidratacijos reakcijos eigą. Todėl vėlesniame etape srutose yra daugiau hidratacijos produktų. Santykinai kalbant, tuščiajame mėginyje yra daugiau laisvo vandens, kuris gali patenkinti vandens poreikį ankstyvajai cemento reakcijai. Tačiau, vykstant hidratacijos procesui, dalis mėginyje esančio vandens sunaudojama ankstyvosios hidratacijos reakcijos metu, o kita dalis prarandama išgaruojant, todėl vėlesnėje suspensijoje vandens nepakanka. Todėl 3D hidratacijos produktų tuščiajame mėginyje yra santykinai daugiau. Hidratacijos produktų kiekis yra daug mažesnis nei hidratacijos produktų kiekis mėginyje, kuriame yra celiuliozės eterio. Todėl hidratacijos produktų požiūriu dar kartą paaiškinama, kad į skiedinį įpylus atitinkamą kiekį celiuliozės eterio, iš tiesų galima pagerinti srutų vandens sulaikymą.

2.3 Laiko nustatymas

Celiuliozės eteris turi tam tikrą sulėtinantį poveikį skiediniui, nes didėja celiuliozės eterio kiekis. Tada pailgėja skiedinio stingimo laikas. Sulėtinantis celiuliozės eterio poveikis yra tiesiogiai susijęs su jo struktūrinėmis savybėmis. Celiuliozės eteris turi dehidratuotą gliukozės žiedo struktūrą, kuri gali sudaryti cukraus kalcio molekulinio komplekso vartus su kalcio jonais cemento hidratacijos tirpale, sumažinti kalcio jonų koncentraciją cemento hidratacijos indukcijos laikotarpiu, užkirsti kelią Ca (OH) 2 ir kalcio druskos susidarymui ir nusodinimui. kristalai, kad būtų atidėtas cemento hidratacijos procesas. Sulėtinantis celiuliozės eterio poveikis cemento srutoms daugiausia priklauso nuo alkilo pakeitimo laipsnio ir mažai priklauso nuo jo molekulinės masės. Kuo mažesnis alkilo pakeitimo laipsnis, tuo didesnis hidroksilo kiekis, tuo akivaizdesnis sulėtinantis poveikis. L. Semitz ir kt. manė, kad celiuliozės eterio molekulės daugiausia adsorbuojamos ant hidratacijos produktų, tokių kaip C-S-H ir Ca(OH)2, ir retai adsorbuojamos ant pirminių klinkerio mineralų. Kartu su cemento hidratacijos proceso SEM analize nustatyta, kad celiuliozės eteris turi tam tikrą lėtinantį poveikį, ir kuo didesnis celiuliozės eterio kiekis, tuo akivaizdesnis sudėtingo plėvelės sluoksnio sulėtinantis poveikis ankstyvam cemento hidratavimui, todėl ryškesnis lėtinantis poveikis.

2.4 Stiprumas lenkimui ir gniuždymo stipris

Paprastai stiprumas yra vienas iš svarbių cementinių cementinių medžiagų mišinių kietėjimo poveikio vertinimo rodiklių. Be didelio srauto, savaime išsilyginantis skiedinys taip pat turi turėti tam tikrą gniuždymo ir lenkimo stiprumą. Šiame tyrime buvo išbandytas tuščiojo skiedinio, sumaišyto su celiuliozės eteriu, 7 ir 28 dienų stipris gniuždant ir lenkiamasis stipris.

Didėjant celiuliozės eterio kiekiui, skiedinio gniuždymo stipris ir lenkimo stipris mažėja skirtingomis amplitudėmis, kiekis mažas, įtaka stiprumui nėra akivaizdi, tačiau esant daugiau nei 0,02%, stiprumo praradimo greičio augimas yra akivaizdesnis. , todėl naudojant celiuliozės eterį, siekiant pagerinti skiedinio vandens sulaikymą, bet taip pat reikia atsižvelgti į stiprumo pokyčius.

Skiedinio gniuždymo ir lenkimo stiprumo mažėjimo priežastys. Ją galima analizuoti šiais aspektais. Visų pirma, tyrime nebuvo naudojamas ankstyvo stiprumo ir greitai kietėjantis cementas. Kai sausas skiedinys buvo sumaišytas su vandeniu, kai kurios celiuliozės eterio gumos miltelių dalelės pirmiausia buvo adsorbuotos ant cemento dalelių paviršiaus, kad susidarytų latekso plėvelė, kuri atitolino cemento hidrataciją ir sumažino ankstyvą skiedinio matricos stiprumą. Antra, siekiant imituoti darbo aplinką ruošiant savaime išsilyginantį skiedinį vietoje, visi tyrime dalyvavę bandiniai ruošimo ir formavimo procese nepatyrė vibracijos ir rėmėsi savaime išsilyginimu. Dėl stiprių celiuliozės eterio vandens sulaikymo savybių skiedinyje po skiedinio sukietėjimo matricoje liko daug porų. Skiedinio poringumo padidėjimas taip pat yra svarbi priežastis, dėl kurios mažėja skiedinio stiprumas gniuždant ir lenkiant. Be to, į skiedinį įpylus celiuliozės eterio, skiedinio porose padidėja lankstaus polimero kiekis. Kai matrica spaudžiama, lankstus polimeras sunkiai atlieka tvirtą atraminį vaidmenį, o tai tam tikru mastu taip pat turi įtakos matricos stiprumui.

2.5 Sukibimo stiprumas

Celiuliozės eteris turi didelę įtaką skiedinio sukibimo savybėms ir yra plačiai naudojamas tiriant ir ruošiant savaime išsilyginantį skiedinį.

Kai celiuliozės eterio kiekis yra nuo 0,02% iki 0,10%, skiedinio sukibimo stiprumas akivaizdžiai pagerėja, o sukibimo stiprumas po 28 dienų yra daug didesnis nei po 7 dienų. Celiuliozės eteris sudaro uždarą polimero plėvelę tarp cemento hidratacijos dalelių ir skystosios fazės sistemos, kuri skatina daugiau vandens polimero plėvelėje už cemento dalelių ribų, o tai skatina visišką cemento hidrataciją, kad būtų pagerintas pastos sukibimo stiprumas. po sukietėjimo. Tuo pačiu metu tinkamas celiuliozės eterio kiekis padidina skiedinio plastiškumą ir lankstumą, sumažina pereinamosios zonos tarp skiedinio ir pagrindo sąsajos standumą, sumažina slydimo įtempį tarp sąsajos ir sustiprina skiedinio ir pagrindo sukibimą. tam tikras laipsnis. Dėl celiuliozės eterio buvimo cemento suspensijoje tarp skiedinio dalelių ir hidratacijos produktų susidaro speciali tarpfazinė pereinamoji zona ir paviršinis sluoksnis. Šis paviršinis sluoksnis daro sąsajos pereinamąją zoną lankstesnę ir mažiau standžią, todėl skiedinys turi stiprų sukibimo stiprumą.

3. Išvada ir aptarimas

Celiuliozės eteris gali pagerinti savaime išsilyginančio skiedinio vandens sulaikymą. Didėjant celiuliozės eterio kiekiui, palaipsniui gerėja skiedinio vandens sulaikymas, tam tikru mastu sumažėja skiedinio skystumas ir stingimo laikas. Per didelis vandens sulaikymas padidins sukietėjusios srutos poringumą, todėl sukietėjusio skiedinio stiprumas gniuždant ir lenkiant gali akivaizdžiai sumažėti. Tyrimo metu stiprumas žymiai sumažėjo, kai dozė buvo nuo 0,02% iki 0,04%, ir kuo didesnis celiuliozės eterio kiekis, tuo ryškesnis stabdantis poveikis. Todėl naudojant celiuliozės eterį taip pat būtina visapusiškai įvertinti savaime išsilyginančio skiedinio mechanines savybes, pagrįstą dozavimo parinkimą ir sinergetinį poveikį tarp jo ir kitų cheminių medžiagų.

Celiuliozės eterio naudojimas gali sumažinti cemento suspensijos stiprumą gniuždant ir lenkimo stiprumą bei pagerinti skiedinio sukibimo stiprumą. Stiprumo pokyčio priežasčių, daugiausia nulemtų mikroproduktų ir struktūros pasikeitimo, analizė, viena vertus, celiuliozės eterio gumos miltelių dalelės, pirmiausia adsorbuotos ant cemento dalelių paviršiaus, latekso plėvelės susidarymas, vėluojantis hidratacija. cementas, dėl kurio prarandamas ankstyvas srutų stiprumas; Kita vertus, dėl plėvelės formavimo ir vandens sulaikymo efekto jis skatina visišką cemento hidrataciją ir pagerina sukibimo stiprumą. Autorius mano, kad šie dviejų tipų stiprumo pokyčiai daugiausia egzistuoja nustatymo periodo ribose, o šios ribos pažanga ir vėlavimas gali būti kritinis taškas, lemiantis abiejų rūšių stiprumo dydį. Išsamesnis ir sistemingesnis šio kritinio taško tyrimas padės geriau reguliuoti ir analizuoti suspensijoje esančios cementinės medžiagos hidratacijos procesą. Naudinga reguliuoti celiuliozės eterio kiekį ir kietėjimo laiką pagal skiedinio mechaninių savybių poreikį, kad būtų pagerintos skiedinio savybės.