Buburan simen yang diubah suai eter selulosa

Kesan struktur molekul berbeza eter selulosa bukan ionik pada struktur liang buburan simen telah dikaji melalui ujian ketumpatan prestasi dan pemerhatian struktur liang makroskopik dan mikroskopik. Keputusan menunjukkan bahawa eter selulosa bukan ionik boleh meningkatkan keliangan buburan simen. Apabila kelikatan buburan ubah suai eter selulosa bukan ionik adalah serupa, kelianganhidroksietil selulosa eter(HEC) buburan diubah suai adalah lebih kecil daripada buburan diubah suai hidroksipropil metil selulosa eter (HPMC) dan metil selulosa eter (MC). Semakin rendah kelikatan/berat molekul relatif eter selulosa HPMC dengan kandungan kumpulan yang serupa, semakin kecil keliangan buburan simennya yang diubah suai. Eter selulosa bukan ionik boleh mengurangkan ketegangan permukaan fasa cecair dan menjadikan buburan simen mudah membentuk buih. Molekul eter selulosa bukan ionik diserap secara berarah pada antara muka gas-cecair gelembung, yang juga meningkatkan kelikatan fasa buburan simen dan meningkatkan keupayaan buburan simen untuk menstabilkan buih.

Kata kunci:eter selulosa bukan ionik; Buburan simen; Struktur liang; Struktur molekul; Ketegangan permukaan; kelikatan

Eter selulosa bukan ionik (selepas ini dirujuk sebagai eter selulosa) mempunyai penebalan dan pengekalan air yang sangat baik, dan digunakan secara meluas dalam mortar campuran kering, konkrit pemadat sendiri dan bahan berasaskan simen baharu yang lain. Eter selulosa yang digunakan dalam bahan berasaskan simen biasanya termasuk eter metil selulosa (MC), eter hidroksipropil metil selulosa (HPMC), eter hidroksietil metil selulosa (HEMC) dan eter selulosa hidroksietil (HEC), antaranya HPMC dan HEMC adalah aplikasi yang paling biasa. .

Eter selulosa boleh menjejaskan struktur liang buburan simen dengan ketara. Pourchez et al., melalui ujian ketumpatan ketara, ujian saiz liang (kaedah suntikan merkuri) dan analisis imej sEM, membuat kesimpulan bahawa eter selulosa boleh meningkatkan bilangan liang dengan diameter kira-kira 500nm dan liang dengan diameter kira-kira 50-250μm dalam buburan simen. Selain itu, untuk buburan simen yang dikeraskan, Taburan saiz liang bagi buburan simen diubahsuai HEC berat molekul rendah adalah serupa dengan buburan simen tulen. Jumlah isipadu liang bagi buburan simen diubah suai HEC berat molekul tinggi adalah lebih tinggi daripada buburan simen tulen, tetapi lebih rendah daripada buburan simen diubah suai HPMC dengan konsistensi yang hampir sama. Melalui pemerhatian SEM, Zhang et al. mendapati bahawa HEMC boleh meningkatkan dengan ketara bilangan liang dengan diameter kira-kira 0.1mm dalam mortar simen. Mereka juga mendapati melalui ujian suntikan merkuri bahawa HEMC boleh meningkatkan jumlah isipadu liang dan purata diameter liang buburan simen dengan ketara, mengakibatkan peningkatan ketara dalam bilangan liang besar dengan diameter 50nm ~ 1μm dan liang besar dengan diameter lebih daripada 1μm. Walau bagaimanapun, bilangan liang dengan diameter kurang daripada 50nm telah berkurangan dengan ketara. Saric-Coric et al. percaya bahawa eter selulosa akan menjadikan buburan simen lebih berliang dan membawa kepada peningkatan liang makro. Jenni et al. menguji ketumpatan prestasi dan menentukan bahawa pecahan isipadu liang mortar simen diubah suai HEMC adalah kira-kira 20%, manakala mortar simen tulen hanya mengandungi sedikit udara. Silva et al. mendapati bahawa sebagai tambahan kepada dua puncak pada 3.9 nm dan 40 ~ 75nm sebagai buburan simen tulen, terdapat juga dua puncak pada 100 ~ 500nm dan lebih besar daripada 100μm melalui ujian suntikan merkuri. Ma Baoguo et al. mendapati bahawa selulosa eter meningkatkan bilangan liang halus dengan diameter kurang daripada 1μm dan liang besar dengan diameter lebih besar daripada 2μm dalam mortar simen melalui ujian suntikan merkuri. Bagi sebab selulosa eter meningkatkan keliangan buburan simen, biasanya dipercayai bahawa selulosa eter mempunyai aktiviti permukaan, akan memperkaya antara muka udara dan air, membentuk filem, supaya dapat menstabilkan buih dalam buburan simen.

Melalui analisis literatur di atas, dapat dilihat bahawa kesan selulosa eter terhadap struktur liang bahan berasaskan simen telah mendapat perhatian yang besar. Walau bagaimanapun, terdapat banyak jenis eter selulosa, jenis eter selulosa yang sama, berat molekul relatifnya, kandungan kumpulan dan parameter struktur molekul lain juga sangat berbeza, dan penyelidik domestik dan asing mengenai pemilihan eter selulosa hanya terhad kepada aplikasi masing-masing. bidang, kekurangan perwakilan, kesimpulan tidak dapat dielakkan "overgeneralisasi", supaya penjelasan mekanisme eter selulosa tidak cukup mendalam. Dalam kertas kerja ini, kesan selulosa eter dengan struktur molekul berbeza ke atas struktur liang buburan simen telah dikaji melalui ujian ketumpatan ketara dan pemerhatian struktur liang makroskopik dan mikroskopik.

1. Ujian

1.1 Bahan Mentah

Simen itu ialah simen Portland biasa P·O 42.5 yang dikeluarkan oleh Huaxin Cement Co., LTD., di mana komposisi kimianya diukur dengan spektrometer pendarfluor sinar-X jenis penyebaran panjang gelombang AXIOS Ad-Vanced (PANa — litik, Belanda), dan komposisi fasa dianggarkan dengan kaedah Bogue.

Eter selulosa memilih empat jenis eter selulosa komersial, masing-masing metil selulosa eter (MC), hidroksipropil metil selulosa eter (HPMC1, HPMC2) dan hidroksietil selulosa eter (HEC), struktur molekul HPMC1 dan HPMC2 serupa, tetapi kelikatannya jauh lebih rendah daripada HPMC2 , Iaitu, jisim molekul relatif HPMC1 adalah jauh lebih kecil daripada HPMC2. Oleh kerana sifat hidroksietil metil selulosa eter (HEMc) dan HPMC yang serupa, HEMC tidak dipilih dalam kajian ini. Untuk mengelakkan pengaruh kandungan lembapan pada keputusan ujian, semua eter selulosa dibakar pada suhu 98 ℃ selama 2 jam sebelum digunakan.

Kelikatan eter selulosa telah diuji oleh viscosimeter berputar NDJ-1B (Shanghai Changji Company). Kepekatan larutan ujian (nisbah jisim selulosa eter kepada air) ialah 2.0%, suhu ialah 20℃, dan kadar putaran ialah 12r/min. Ketegangan permukaan eter selulosa telah diuji dengan kaedah cincin. Instrumen ujian ialah tensiometer automatik JK99A (Shanghai Zhongchen Company). Kepekatan larutan ujian ialah 0.01% dan suhu ialah 20 ℃. Kandungan kumpulan eter selulosa disediakan oleh pengilang.

Mengikut kelikatan, ketegangan permukaan dan kandungan kumpulan selulosa eter, apabila kepekatan larutan ialah 2.0%, nisbah kelikatan larutan HEC dan HPMC2 ialah 1:1.6, dan nisbah kelikatan larutan HEC dan MC ialah 1: 0.4, tetapi dalam ujian ini, nisbah air-simen ialah 0.35, nisbah simen maksimum ialah 0.6%, nisbah jisim eter selulosa kepada air adalah kira-kira 1.7%, kurang daripada 2.0%, dan kesan sinergistik buburan simen pada kelikatan, jadi perbezaan kelikatan buburan simen diubah suai HEC, HPMC2 atau MC adalah kecil.

Mengikut kelikatan, ketegangan permukaan dan kandungan kumpulan selulosa eter, tegangan permukaan setiap selulosa eter adalah berbeza. Eter selulosa mempunyai kedua-dua kumpulan hidrofilik (kumpulan hidroksil dan eter) dan kumpulan hidrofobik (cincin karbon metil dan glukosa), adalah surfaktan. Eter selulosa adalah berbeza, jenis dan kandungan kumpulan hidrofilik dan hidrofobik adalah berbeza, mengakibatkan ketegangan permukaan yang berbeza.

1.2 Kaedah ujian

Enam jenis buburan simen telah disediakan, termasuk buburan simen tulen, empat buburan simen terubah suai (MC, HPMCl, HPMC2 dan HEC) dengan nisbah simen 0.60% dan buburan simen terubahsuai HPMC2 dengan nisbah simen 0.05%. Ruj, MC — 0.60, HPMCl — 0.60, Hpmc2-0.60. HEC 1-0.60 dan hpMC2-0.05 menunjukkan bahawa nisbah air-simen adalah kedua-duanya 0.35.

Buburan simen terlebih dahulu mengikut GB/T 17671 1999 "kaedah ujian kekuatan mortar simen (kaedah ISO)" dijadikan blok ujian prisma 40mm×40mm×160mm, di bawah keadaan pengawetan 20℃ dimeterai 28d. Selepas menimbang dan mengira ketumpatan ketaranya, ia dipecahkan dengan tukul kecil, dan keadaan lubang makro bahagian tengah blok ujian diperhatikan dan difoto dengan kamera digital. Pada masa yang sama, kepingan kecil 2.5 ~ 5.0mm telah diambil untuk pemerhatian oleh mikroskop optik (mikroskop video tiga dimensi HIROX) dan mikroskop elektron pengimbasan (JSM-5610LV).

2. Keputusan ujian

2.1 Ketumpatan ketara

Mengikut ketumpatan ketara buburan simen yang diubah suai oleh eter selulosa yang berbeza, (1) ketumpatan ketara buburan simen tulen adalah yang tertinggi, iaitu 2044 kg/m³; Ketumpatan ketara bagi empat jenis buburan diubah suai eter selulosa dengan nisbah simen 0.60% ialah 74% ~ 88% daripada buburan simen tulen, menunjukkan bahawa eter selulosa menyebabkan peningkatan keliangan buburan simen. (2) Apabila nisbah simen kepada simen ialah 0.60%, kesan eter selulosa yang berbeza terhadap keliangan buburan simen adalah sangat berbeza. Kelikatan buburan simen diubah suai HEC, HPMC2 dan MC adalah serupa, tetapi ketumpatan ketara buburan simen diubah suai HEC adalah yang tertinggi, menunjukkan bahawa keliangan buburan simen diubah suai HEC adalah lebih kecil daripada buburan simen diubah suai HPMc2 dan Mc dengan kelikatan yang sama. . HPMc1 dan HPMC2 mempunyai kandungan kumpulan yang serupa, tetapi kelikatan HPMCl jauh lebih rendah daripada HPMC2, dan ketumpatan ketara bagi buburan simen diubah suai HPMCl adalah lebih tinggi daripada buburan simen diubah suai HPMC2, yang menunjukkan bahawa apabila kandungan kumpulan adalah serupa , semakin rendah kelikatan selulosa eter, semakin rendah keliangan buburan simen yang diubah suai. (3) Apabila nisbah simen-ke-simen adalah sangat kecil (0.05%), ketumpatan ketara buburan simen yang diubah suai HPMC2 pada asasnya hampir dengan buburan simen tulen, menunjukkan bahawa kesan selulosa eter pada keliangan simen buburan sangat kecil.

2.2 Liang makroskopik

Menurut gambar bahagian buburan simen selulosa eter diubah suai yang diambil oleh kamera digital, buburan simen tulen adalah sangat padat, hampir tiada liang yang kelihatan; Empat jenis buburan diubah suai eter selulosa dengan nisbah simen 0.60% semuanya mempunyai lebih banyak liang makroskopik, menunjukkan bahawa eter selulosa membawa kepada peningkatan keliangan buburan simen. Sama seperti keputusan ujian ketumpatan ketara, kesan jenis dan kandungan selulosa eter yang berbeza terhadap keliangan buburan simen adalah agak berbeza. Kelikatan buburan diubah suai HEC, HPMC2 dan MC adalah serupa, tetapi keliangan buburan diubah suai HEC adalah lebih kecil daripada buburan diubah suai HPMC2 dan MC. Walaupun HPMC1 dan HPMC2 mempunyai kandungan kumpulan yang serupa, buburan diubah suai HPMC1 dengan kelikatan yang lebih rendah mempunyai keliangan yang lebih kecil. Apabila nisbah simen-ke-simen buburan diubah suai HPMc2 adalah sangat kecil (0.05%), bilangan liang makroskopik meningkat sedikit berbanding buburan simen tulen, tetapi sangat berkurangan berbanding buburan diubah suai HPMC2 dengan 0.60% simen kepada. -nisbah simen.

2.3 Liang mikroskopik

4. Kesimpulan

(1) Eter selulosa boleh meningkatkan keliangan buburan simen.

(2) Kesan eter selulosa pada keliangan buburan simen dengan parameter struktur molekul berbeza adalah berbeza: apabila kelikatan buburan simen diubah suai selulosa eter adalah serupa, keliangan buburan simen diubah suai HEC adalah lebih kecil daripada kelikatan suai simen yang diubah suai oleh HPMC dan MC. buburan simen; Semakin rendah kelikatan/berat molekul relatif eter selulosa HPMC dengan kandungan kumpulan yang serupa, semakin rendah keliangan buburan simennya yang diubah suai.

(3) Selepas menambah selulosa eter ke dalam buburan simen, tegangan permukaan fasa cecair dikurangkan, supaya buburan simen mudah untuk membentuk gelembung i selulosa molekul eter penjerapan arah dalam antara muka gas-cecair gelembung, meningkatkan kekuatan dan keliatan penjerapan filem cecair gelembung dalam antara muka gelembung gas-cecair, meningkatkan kekuatan filem cecair gelembung dan mengukuhkan keupayaan lumpur yang sukar untuk menstabilkan gelembung.