Ar celulozes ēteri modificēta cementa virca

Nejonu celulozes ētera dažādu molekulāro struktūru ietekme uz cementa vircas poru struktūru tika pētīta ar veiktspējas blīvuma testu un makroskopisku un mikroskopisku poru struktūras novērošanu. Rezultāti liecina, ka nejonu celulozes ēteris var palielināt cementa vircas porainību. Ja nejonu celulozes ētera modificētās suspensijas viskozitāte ir līdzīga, porainībahidroksietilcelulozes ēteris(HEC) modificētā virca ir mazāka nekā hidroksipropilmetilcelulozes ētera (HPMC) un metilcelulozes ētera (MC) modificētā virca. Jo zemāka ir HPMC celulozes ētera ar līdzīgu grupas saturu viskozitāte/relatīvā molekulmasa, jo mazāka ir tā modificētās cementa vircas porainība. Nejonu celulozes ēteris var samazināt šķidrās fāzes virsmas spraigumu un atvieglot cementa vircas burbuļu veidošanos. Nejonu celulozes ētera molekulas tiek virzīti adsorbētas burbuļu gāzes un šķidruma saskarnē, kas arī palielina cementa vircas fāzes viskozitāti un uzlabo cementa vircas spēju stabilizēt burbuļus.

Atslēgas vārdi:nejonu celulozes ēteris; Cementa virca; Poru struktūra; Molekulārā struktūra; Virsmas spraigums; viskozitāte

Nejonu celulozes ēteris (turpmāk tekstā – celulozes ēteris) lieliski sabiezē un spēj aizturēt ūdeni, un to plaši izmanto sausā jauktā javā, pašblīvējošā betonā un citos jaunos cementa bāzes materiālos. Celulozes ēteri, ko izmanto cementa bāzes materiālos, parasti ietver metilcelulozes ēteri (MC), hidroksipropilmetilcelulozes ēteri (HPMC), hidroksietilmetilcelulozes ēteri (HEMC) un hidroksietilcelulozes ēteri (HEC), starp kuriem HPMC un HEMC ir visizplatītākie lietojumi. .

Celulozes ēteris var būtiski ietekmēt cementa vircas poru struktūru. Pourchez et al., izmantojot šķietamā blīvuma testu, poru lieluma testu (dzīvsudraba injekcijas metode) un sEM attēla analīzi, secināja, ka celulozes ēteris var palielināt poru skaitu, kuru diametrs ir aptuveni 500 nm, un poru skaitu, kuru diametrs ir aptuveni 50–250 μm. cementa virca. Turklāt cietinātai cementa vircai zemas molekulmasas HEC modificētās cementa vircas poru lieluma sadalījums ir līdzīgs tīra cementa vircai. Augstas molekulmasas HEC modificētās cementa suspensijas kopējais poru tilpums ir lielāks nekā tīrā cementa vircai, bet mazāks nekā HPMC modificētajai cementa vircai ar aptuveni tādu pašu konsistenci. Izmantojot SEM novērojumus, Zhang et al. atklāja, ka HEMC var ievērojami palielināt poru skaitu ar aptuveni 0,1 mm diametru cementa javā. Viņi arī atklāja dzīvsudraba injekcijas testu, ka HEMC var ievērojami palielināt cementa vircas kopējo poru tilpumu un vidējo poru diametru, kā rezultātā ievērojami palielinās lielo poru skaits ar diametru no 50 nm ~ 1 μm un lielām porām ar lielāku diametru. nekā 1 μm. Tomēr to poru skaits, kuru diametrs ir mazāks par 50 nm, tika ievērojami samazināts. Saric-Coric et al. uzskatīja, ka celulozes ēteris padarīs cementa vircu poraināku un novedīs pie makroporu palielināšanās. Jenni et al. pārbaudīja veiktspējas blīvumu un noteica, ka HEMC modificētās cementa javas poru tilpuma daļa bija aptuveni 20%, bet tīrā cementa java satur tikai nelielu daudzumu gaisa. Silva et al. atklāja, ka papildus diviem pīķiem pie 3,9 nm un 40 ~ 75 nm kā tīra cementa vircai dzīvsudraba injekcijas testā bija arī divi maksimumi pie 100 ~ 500 nm un lielāki par 100 nm. Ma Baoguo et al. atklāja, ka celulozes ēteris palielināja smalko poru skaitu, kuru diametrs ir mazāks par 1 μm, un lielu poru skaitu, kuru diametrs pārsniedz 2 μm, izmantojot dzīvsudraba injekcijas testu. Tā kā celulozes ēteris palielina cementa vircas porainību, parasti tiek uzskatīts, ka celulozes ēteris ir virsmas aktivitāte, tas bagātinās gaisa un ūdens saskarni, veidojot plēvi, lai stabilizētu burbuļus cementa vircā.

Izmantojot iepriekš minēto literatūras analīzi, var redzēt, ka liela uzmanība ir pievērsta celulozes ētera ietekmei uz cementa bāzes materiālu poru struktūru. Tomēr ir daudz veidu celulozes ētera, tāda paša veida celulozes ētera, tā relatīvā molekulmasa, grupas saturs un citi molekulārās struktūras parametri arī ir ļoti atšķirīgi, un vietējie un ārvalstu pētnieki par celulozes ētera izvēli ir ierobežoti tikai ar to attiecīgo pielietojumu. lauks, reprezentācijas trūkums, secinājums ir neizbēgams "pārmērīga vispārināšana", tā ka celulozes ētera mehānisma skaidrojums nav pietiekami dziļš. Šajā rakstā tika pētīta celulozes ētera ar atšķirīgu molekulāro struktūru ietekme uz cementa vircas poru struktūru, izmantojot šķietamā blīvuma testu un makroskopisku un mikroskopisku poru struktūras novērošanu.

1. Pārbaude

1.1. Izejvielas

Cements bija parasts P·O 42,5 portlandcements, ko ražoja Huaxin Cement Co., LTD., kura ķīmiskais sastāvs tika mērīts ar AXIOS Ad-Vanced viļņa garuma dispersijas tipa rentgena fluorescences spektrometru (PANa — lytical, Nīderlande), un fāzes sastāvs tika novērtēts ar Bogue metodi.

Celulozes ēteris izvēlējās četru veidu komerciālo celulozes ēteri, attiecīgi metilcelulozes ēteri (MC), hidroksipropilmetilcelulozes ēteri (HPMC1, HPMC2) un hidroksietilcelulozes ēteri (HEC), HPMC1 molekulārā struktūra un HPMC2 ir līdzīgas, taču viskozitāte ir daudz mazāka nekā HPMC2. Tas ir, HPMC1 relatīvā molekulmasa ir daudz mazāka nekā HPMC2. Hidroksietilmetilcelulozes ētera (HEMc) un HPMC līdzīgo īpašību dēļ HEMC šajā pētījumā netika atlasīti. Lai izvairītos no mitruma satura ietekmes uz testa rezultātiem, visi celulozes ēteri pirms lietošanas tika cepti 98℃ temperatūrā 2h.

Celulozes ētera viskozitāte tika pārbaudīta ar NDJ-1B rotējošo viskozimetru (Shanghai Changji Company). Testa šķīduma koncentrācija (celulozes ētera un ūdens masas attiecība) bija 2,0%, temperatūra bija 20 ℃, un rotācijas ātrums bija 12 r/min. Celulozes ētera virsmas spraigums tika pārbaudīts ar gredzena metodi. Testa instruments bija JK99A automātiskais tensiometrs (Shanghai Zhongchen Company). Testa šķīduma koncentrācija bija 0,01%, un temperatūra bija 20 ℃. Celulozes ētera grupas saturu nodrošina ražotājs.

Atbilstoši celulozes ētera viskozitātei, virsmas spraigumam un grupas saturam, kad šķīduma koncentrācija ir 2,0%, HEC un HPMC2 šķīduma viskozitātes attiecība ir 1:1,6, bet HEC un MC šķīduma viskozitātes attiecība ir 1: 0,4, bet šajā testā ūdens un cementa attiecība ir 0,35, maksimālā cementa attiecība ir 0,6%, celulozes ētera masas attiecība pret ūdeni ir aptuveni 1,7%, mazāka par 2,0%, un cementa vircas sinerģiskā ietekme uz viskozitāti, tāpēc HEC, HPMC2 vai MC modificētās cementa vircas viskozitātes atšķirība ir neliela.

Atkarībā no celulozes ētera viskozitātes, virsmas spraiguma un grupas satura katra celulozes ētera virsmas spraigums ir atšķirīgs. Celulozes ēteris satur gan hidrofilas grupas (hidroksilgrupas un ētera grupas), gan hidrofobas grupas (metil- un glikozes oglekļa gredzens), ir virsmaktīvā viela. Celulozes ēteris ir atšķirīgs, atšķiras hidrofilo un hidrofobo grupu veids un saturs, kā rezultātā atšķiras virsmas spraigums.

1.2 Pārbaudes metodes

Tika sagatavota sešu veidu cementa virca, tai skaitā tīra cementa virca, četri celulozes ētera (MC, HPMCl, HPMC2 un HEC) modificētā cementa virca ar 0,60% cementa attiecību un HPMC2 modificētā cementa virca ar 0,05% cementa attiecību. Atsauce, MC — 0,60, HPMCl — 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 un hpMC2-0,05 norāda, ka ūdens un cementa attiecība abi ir 0,35.

Vispirms cementa suspensija saskaņā ar GB/T 17671 1999 “cementa javas stiprības pārbaudes metodi (ISO metode)”, kas izgatavota 40 mm × 40 mm × 160 mm prizmu testa blokā, ar nosacījumu, ka 20 ℃ hermētiski sacietē 28d. Pēc nosvēršanas un šķietamā blīvuma aprēķināšanas tas tika atšķetināts ar nelielu āmuru, un tika novērots testa bloka centrālās daļas makro cauruma stāvoklis un nofotografēts ar digitālo kameru. Vienlaikus ar optisko mikroskopu (HIROX trīsdimensiju videomikroskopu) un skenējošo elektronu mikroskopu (JSM-5610LV) novērošanai tika ņemti nelieli gabali, kuru izmērs ir 2,5–5,0 mm.

2. Pārbaudes rezultāti

2.1 Šķietamais blīvums

Atbilstoši dažādiem celulozes ēteriem modificētās cementa suspensijas šķietamajam blīvumam (1) tīras cementa vircas šķietamais blīvums ir visaugstākais, kas ir 2044 kg/m³; Četru veidu celulozes ētera modificētās suspensijas šķietamais blīvums ar cementa attiecību 0,60% bija 74% ~ 88% no tīra cementa vircas blīvuma, kas norāda, ka celulozes ēteris izraisīja cementa vircas porainības palielināšanos. (2) Ja cementa attiecība pret cementu ir 0,60%, dažādu celulozes ēteru ietekme uz cementa vircas porainību ir ļoti atšķirīga. HEC, HPMC2 un MC modificētā cementa vircas viskozitāte ir līdzīga, bet HEC modificētā cementa vircas šķietamais blīvums ir visaugstākais, kas liecina, ka HEC modificētā cementa vircas porainība ir mazāka nekā HPMc2 un Mc modificētā cementa vircai ar līdzīgu viskozitāti. . HPMc1 un HPMC2 ir līdzīgs grupu saturs, taču HPMCl viskozitāte ir daudz zemāka nekā HPMC2, un šķietamais blīvums HPMCl modificētajai cementa vircai ir ievērojami augstāks nekā HPMC2 modificētās cementa vircas, kas norāda, ka, ja grupas saturs ir līdzīgs. , jo zemāka ir celulozes ētera viskozitāte, jo mazāka ir modificētā cementa vircas porainība. (3) Ja cementa un cementa attiecība ir ļoti maza (0,05%), ar HPMC2 modificētās cementa vircas šķietamais blīvums būtībā ir tuvu tīras cementa vircas blīvumam, kas norāda, ka celulozes ētera ietekme uz cementa porainību. virca ir ļoti maza.

2.2 Makroskopiskās poras

Saskaņā ar celulozes ētera modificētās cementa vircas sadaļas fotoattēliem, kas uzņemti ar digitālo kameru, tīra cementa virca ir ļoti blīva, tajā gandrīz nav redzamu poru; Visiem četru veidu celulozes ētera modificētajām vircām ar 0,60% cementa attiecību ir makroskopiskākas poras, kas norāda, ka celulozes ēteris palielina cementa vircas porainību. Līdzīgi kā šķietamā blīvuma testa rezultātiem, dažādu celulozes ētera veidu un satura ietekme uz cementa vircas porainību ir diezgan atšķirīga. HEC, HPMC2 un MC modificētās vircas viskozitāte ir līdzīga, bet HEC modificētās vircas porainība ir mazāka nekā HPMC2 un MC modificētajai vircai. Lai gan HPMC1 un HPMC2 ir līdzīgs grupu saturs, HPMC1 modificētajai vircai ar zemāku viskozitāti ir mazāka porainība. Ja HPMc2 modificētās suspensijas cementa un cementa attiecība ir ļoti maza (0,05%), makroskopisko poru skaits ir nedaudz palielināts nekā tīrā cementa vircai, bet ievērojami mazāks nekā HPMC2 modificētajai vircai ar 0,60% cementa attiecību. -cementa attiecība.

2.3 Mikroskopiskas poras

4. Secinājums

(1) Celulozes ēteris var palielināt cementa vircas porainību.

(2) Celulozes ētera ietekme uz cementa vircas porainību ar dažādiem molekulārās struktūras parametriem ir atšķirīga: ja celulozes ētera modificētās cementa vircas viskozitāte ir līdzīga, HEC modificētās cementa vircas porainība ir mazāka nekā HPMC un MC modificētās cementa vircas porainība. cementa virca; Jo zemāka ir HPMC celulozes ētera ar līdzīgu grupas saturu viskozitāte/relatīvā molekulmasa, jo mazāka ir tā modificētās cementa vircas porainība.

(3) Pēc celulozes ētera pievienošanas cementa vircai tiek samazināts šķidrās fāzes virsmas spraigums, lai cementa suspensijā būtu viegli veidot burbuļus, i celulozes ētera molekulu virziena adsorbcija burbuļa gāzes un šķidruma saskarnē, uzlabo slāņa stiprību un stingrību. burbuļu šķidruma plēves adsorbcija burbuļu gāzes un šķidruma saskarnē, uzlabo burbuļu šķidruma plēves izturību un stiprina cieto dubļu spēju stabilizēt burbuļu.