Cellulose ether viscositeitsverandering op op cement gebaseerde gips

Verdikking is een belangrijk modificatie-effect van cellulose-ether op op cement gebaseerde materialen. De effecten van cellulose -ethergehalte, de rotatiesnelheid van viscometer en temperatuur op de viscositeitsverandering van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips werden bestudeerd. De resultaten laten zien dat de viscositeit van cementgebaseerd gips neemt continu toe met de toename van het cellulose -ethergehalte en de viscositeit van cellulose -etheroplossing en cementgebaseerd gips heeft een "samengesteld superpositie -effect"; De pseudoplasticiteit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips is lager dan die van puur cementgebaseerd gips, en de viscositeit hoe lager de rotatiesnelheid van het instrument, of hoe lager de viscositeit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips, of hoe lager het gehalte van cellulose -ether, hoe duidelijker de pseudoplasticiteit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips; Met het gecombineerde effect van hydratatie, de viscositeit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips zal toenemen of afnemen. Verschillende soorten cellulose -ether hebben verschillende veranderingen in de viscositeit van het gemodificeerde cementgebaseerd gips.

Sleutelwoorden: cellulose ether; cementgebaseerd gips; viscositeit

0、Voorrede

Cellulose-ethers worden vaak gebruikt als waterbehoudmiddelen en verdikkingsmiddelen voor op cement gebaseerde materialen. According to different substituents, cellulose ethers used in cement-based materials generally include methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxyethyl methyl cellulose Ether (Hydroxyethyl methyl cellulose, HEMC) and hydroxypropyl methyl cellulose (Hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC), waaronder HPMC en HEMC het meest worden gebruikt.

Verdikking is een belangrijk modificatie-effect van cellulose-ether op op cement gebaseerde materialen. Cellulose-ether kan de natte mortel met uitstekende viscositeit schenken, het bindingsvermogen tussen de natte mortel en de basislaag aanzienlijk verhogen en de antisagprestaties van de mortel verbeteren. Het kan ook de homogeniteits- en antidispersievermogen van vers gemengde op cement gebaseerde materialen vergroten en de delaminatie, segregatie en bloedingen van mortel en beton voorkomen.

Het verdikingseffect van cellulose-ether op op cement gebaseerde materialen kan kwantitatief worden geëvalueerd door het reologische model van op cement gebaseerde materialen. Op cement gebaseerde materialen worden meestal beschouwd als Bingham-vloeistof, dat wil zeggen wanneer de toegepaste afschuifspanning R minder is dan de rent stress R0, blijft het materiaal in zijn oorspronkelijke vorm en stroomt niet; Wanneer de schuifspanning R de rentestress R0 overschrijdt, ondergaat het object stroomvervorming en de afschuifspanning de stress R heeft een lineair verband met de reksnelheid y, dat wil zeggen r = r0+f·y, waar f de plastic viscositeit is. Cellulose-ethers verhogen over het algemeen de opbrengstspanning en plastic viscositeit van op cement gebaseerde materialen, maar lagere doseringen leiden tot lagere opbrengstspanning en plastic viscositeit, voornamelijk vanwege het lucht-intrekkende effect van cellulose-ethers. Het onderzoek van Patural toont aan dat het molecuulgewicht van cellulose -ether toeneemt, de opbrengstspanning van cementgebaseerd gips neemt af en de consistentie neemt toe.

De viscositeit van cementgebaseerd gips is een belangrijke index om het verdikingseffect van cellulose-ether op op cement gebaseerde materialen te evalueren. Sommige literatuur hebben de viscositeitsveranderingswet van cellulose ether -oplossing onderzocht, maar er is nog steeds een gebrek aan relevant onderzoek naar het effect van cellulose -ether op de viscositeitsverandering van cementgebaseerd gips. Volgens de verschillende soorten substituenten zijn er tegelijkertijd veel soorten cellulose -ethers. De impact van verschillende typen en viscositeiten van cellulose -ethers op de verandering van cementgebaseerd gips Viscositeit is ook een zeer bezorgd probleem bij het gebruik van cellulose -ethers. Dit werk maakt gebruik van een rotatie-viscometer om de viscositeitsveranderingen van cellulose-ether gemodificeerde cementlurries van verschillende typen en viscositeiten te bestuderen onder verschillende poly-asverhoudingen, rotatiesnelheden en temperaturen.

1. Experiment

1.1 grondstoffen

(1) Cellulose ether. Zes soorten cellulose -ethers die vaak in mijn land werden gebruikt, werden geselecteerd, waaronder 1 soort MC, 1 soort HEC, 2 soorten HPMC en 2 soorten HEMC, waaronder de viscositeiten van 2 soorten HPMC en 2 soorten HEMC waren duidelijk verschillend. De viscositeit van celluloseether werd getest door NDJ-1B rotatieviscometer (Shanghai Changji Company), de concentratie van de testoplossing was 1,0% of 2,0%, de temperatuur was 20°C, en de rotatiesnelheid was 12R/min.

(2) Cement. Gewone Portland -cement geproduceerd door Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. heeft een specificatie van P·O 42.5 (GB 175-2007).

1.2 Viscositeitsmetingsmethode van cellulose ether -oplossing

Neem een ​​cellulose -ethermonster van gespecificeerde kwaliteit en voeg het toe aan een 250 ml glazen beker en voeg vervolgens 250 g heet water toe op ongeveer 90°C; Roer volledig met een glazen staaf om de cellulose -ether een uniform dispersiesysteem in het hete water te laten vormen en leg de beker tegelijkertijd koel in de lucht. Wanneer de oplossing viscositeit begint te genereren en niet opnieuw zal neerslaan, stop dan onmiddellijk met roeren; Wanneer de oplossing in de lucht wordt gekoeld totdat de kleur uniform is, plaats de beker in een waterbad met constant temperatuur en houd de temperatuur op de gespecificeerde temperatuur. De fout is± 0,1°C; Na 2H (berekend uit de contacttijd van cellulose -ether met heet water), meet de temperatuur van het midden van de oplossing met een thermometer. Productie) Rotor ingevoegd in de oplossing voor de gespecificeerde diepte, na 5 minuten staan, meet de viscositeit.

1.3 Viscositeitsmeting van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips

Bewaar alle grondstoffen bij de gespecificeerde temperatuur vóór het experiment, weeg de gespecificeerde massa cellulose-ether en cement, meng ze grondig en voeg leidingwater toe bij de gespecificeerde temperatuur in een 250 ml glazen beker met een watercementverhouding van 0,65; Voeg vervolgens het droge poeder toe in de beker en wacht 3 minuten 3 minuten grondig roer met een glazen staaf gedurende 300 keer, plaats de rotor van een rotatie-viscometer (NDJ-1B-type, geproduceerd door Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) in de Oplossing voor een gespecificeerde diepte en meet de viscositeit na 2 minuten staan. Om de invloed van cementhydratatiewarmte op de viscositeitstest van cement te voorkomengebaseerd gips zoveel mogelijk, de viscositeit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips Moet worden getest wanneer het cement 5 minuten in contact staat met water.

2. Resultaten en analyse

2.1 Effect van cellulose -ethergehalte

De hoeveelheid cellulose -ether verwijst hier naar de massaverhouding van cellulose -ether tot cement, dat wil zeggen de Polyash -verhouding. Uit de invloed van P2, E2 en H1 drie soorten cellulose -ethers op de viscositeitsverandering van cementgebaseerd gips Bij verschillende doseringen (0,1%, 0,3%, 0,6%en 0,9%) is te zien dat na het toevoegen van cellulose -ether de viscositeit van cementgebaseerd gips Viscositeit neemt toe; Naarmate de hoeveelheid cellulose -ether toeneemt, is de viscositeit van cementgebaseerd gips neemt continu toe en het bereik van toename van de viscositeit van cementgebaseerd gips wordt ook groter.

Wanneer de watercementverhouding 0,65 is en het cellulose-ethergehalte 0,6%is, gezien het water dat wordt verbruikt door de initiële hydratatie van cement, is de concentratie van cellulose-ether ten opzichte van water ongeveer 1%. Wanneer de concentratie 1%is, zijn de P2-, E2- en H1 -waterige oplossingen de viscositeiten 4990 mpa·S, 5070MPa·S en 5250MPa·s respectievelijk; Wanneer de watercementverhouding 0,65 is, is de viscositeit van puur cementgebaseerd gips is 836 MPA·S. De viscositeiten van P2, E2 en H1 drie cellulose ether gemodificeerde cementlurries zijn echter 13800mpa·S, 12900mpa·S en 12700mpa·s respectievelijk. Het is duidelijk dat de viscositeit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips is niet de viscositeit van cellulose -etheroplossing en de eenvoudige toevoeging van de viscositeit van zuiver cementgebaseerd gips is aanzienlijk groter dan de som van de twee viscositeiten, dat wil zeggen de viscositeit van de cellulose -etheroplossing en de viscositeit van het cementgebaseerd gips Heb een "samengesteld superpositie -effect". De viscositeit van cellulose-etheroplossing komt van de sterke hydrofiliciteit van hydroxylgroepen en etherbindingen in celluloseethermoleculen en de driedimensionale netwerkstructuur gevormd door cellulose-ethermoleculen in de oplossing; De viscositeit van puur cementgebaseerd gips komt van het netwerk gevormd tussen de structuur van cementhydratatieproducten. Aangezien de polymeer- en cementhydratatieproducten vaak een interpenetrerende netwerkstructuur vormen, in het gemodificeerde cement van de cellulose -ethergebaseerd gips, de driedimensionale netwerkstructuur van cellulose-ether en de netwerkstructuur van cementhydratatieproducten zijn met elkaar verweven en de cellulose-ethermoleculen adsorptie met cementhydratatieproducten produceert samen een "composiet superpositie-effect", wat de algehele viscositeit van cement aanzienlijk verhoogtgebaseerd gips; Aangezien één cellulose -ethermolecuul kan verweven met meerdere cellulose -ethermoleculen en cementhydratatieproducten, neemt daarom met de toename van cellulose ethergehalte de dichtheid van de netwerkstructuur meer toe dan de toename van cellulose -ethermoleculen en de viscositeit van cementgebaseerd gips neemt continu toe; Bovendien moet de snelle hydratatie van cement een deel van het water reageren. , wat gelijk is aan het verhogen van de concentratie van cellulose -ether, wat ook een reden is voor de significante toename van de viscositeit van cementgebaseerd gips.

Sinds cellulose ether en cementgebaseerd gips hebben een "samengesteld superpositie-effect" in viscositeit, onder hetzelfde cellulose ethergehalte en watercementverhouding omstandigheden, de viscositeit van cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerd gips Met duidelijk verschil wanneer de concentratie 2% is, is het viscositeitsverschil niet groot, bijvoorbeeld, de viscositeiten van P2 en E2 zijn 48000MPA·S en 36700mpa·S respectievelijk in de waterige oplossing met concentratie van 2%. S, het verschil is niet duidelijk; De viscositeiten van E1 en E2 in 2% waterige oplossing zijn 12300mpa·S en 36700mpa·S respectievelijk is het verschil erg groot, maar de viscositeiten van hun gemodificeerde cementpasta zijn 9800MPa·S en 12900mpa respectievelijk·S is het verschil sterk verminderd, dus bij het kiezen van cellulose -ether in engineering is het niet nodig om overmatig hoge cellulose ether viscositeit na te streven. Bovendien is in praktische technische toepassingen de concentratie van cellulose -ether ten opzichte van water meestal relatief laag. In de gewone pleisterwerk is de watercementverhouding bijvoorbeeld meestal ongeveer 0,65 en is het gehalte van cellulose-ether 0,2% tot 0,6%. De waterconcentratie ligt tussen 0,3% en 1%.

Uit de testresultaten kan ook worden gezien dat verschillende soorten cellulose -ethers verschillende effecten hebben op de viscositeit van cementgebaseerd gips. Wanneer de concentratie 1%is, zijn de viscositeiten van P2, E2 en H1 drie soorten cellulose ether waterige oplossingen 4990 mpa·S, 5070MPa·S en 5250MPa·S respectievelijk de viscositeit van de H1-oplossing is de hoogste, maar de viscositeit van P2, E2 en H1 drie soorten cellulose-ether De viscositeiten van de ether-gemodificeerde cementslurries waren 13800MPA·S, 12900mpa·S en 12700mpa·S respectievelijk, en de viscositeit van de H1 -gemodificeerde cementlurries was de laagste. Dit komt omdat cellulose -ethers meestal het effect hebben van het uitstellen van cementhydratatie. Van de drie soorten cellulose -ethers, HEC, HPMC en HEMC, heeft HEC het sterkste vermogen om cementhydratatie uit te stellen. Daarom in het H1 -gemodificeerde cementgebaseerd gips, vanwege de langzamere cementhydratatie, ontwikkelt de netwerkstructuur van cementhydratatieproducten langzamer en is de viscositeit het laagst.

2.2 Effect van rotatiesnelheid

Van de invloed van de rotatiesnelheid van de viscometer op de viscositeit van puur cementgebaseerd gips en cellulose ether gemodificeerd cementgebaseerd gips, het is te zien dat naarmate de rotatiesnelheid toeneemt, de viscositeit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips en puur cementgebaseerd gips Daalt in verschillende mate, dat wil zeggen dat ze allemaal de eigenschap van afschuifdunning hebben en tot pseudoplastische vloeistof behoren. Hoe kleiner de rotatiesnelheid, hoe groter de afname van de viscositeit van alle cementgebaseerd gips Met de rotatiesnelheid, dat wil zeggen, hoe duidelijker de pseudoplasticiteit van het cementgebaseerd gips. Met de toename van de rotatiesnelheid, de curve van viscositeit afname van het cementgebaseerd gips Geleidelijk wordt platter en de pseudoplasticiteit verzwakt. Vergeleken met puur cementgebaseerd gips, de pseudoplasticiteit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips is zwakker, dat wil zeggen, de opname van cellulose -ether vermindert de pseudoplasticiteit van cementgebaseerd gips.

Van de invloed van rotatiesnelheid op de viscositeit van cementgebaseerd gips Onder verschillende cellulose -ether -typen en viscositeiten kan bekend zijn dat cementgebaseerd gips Gemodificeerd met verschillende cellulose -ethers heeft verschillende pseudoplastische sterkte en hoe kleiner de viscositeit van cellulose -ether, hoe hoger de viscositeit van het gemodificeerde cementgebaseerd gips. Hoe duidelijker de pseudoplasticiteit van het cementgebaseerd gips is; de pseudoplasticiteit van het gemodificeerde cementgebaseerd gips heeft geen duidelijk verschil met verschillende soorten cellulose -ethers met vergelijkbare viscositeiten. Van P2, E2 en H1 drie soorten cellulose ether gemodificeerd cementgebaseerd gips In verschillende dosering (0,1%, 0,3%, 0,6%en 0,9%) kan de invloed van rotatiesnelheid op de viscositeit bekend zijn, P2, E2 en H1 drie soorten vezels de cementslurries gemodificeerd met gewone ether hebben dezelfde testresultaten : Wanneer de hoeveelheid cellulose -ether anders is, is hun pseudoplasticiteit anders. Hoe kleiner de hoeveelheid cellulose -ether, hoe sterker de pseudoplasticiteit van het gemodificeerde cementgebaseerd gips.

Nadat het cement in contact is met water, worden de cementdeeltjes op het oppervlak snel gehydrateerd en vormen de hydratatieproducten (vooral CSH -gel) een agglomeratiestructuur. Wanneer er een directionele afschuifkracht in de oplossing is, wordt de agglomeratiestructuur geopend, zodat de richting van de afschuifkracht de directionele stroomweerstand wordt verminderd, waardoor de eigenschap van afschuifdunner wordt vertoond. Cellulose -ether is een soort macromolecuul met een asymmetrische structuur. Wanneer de oplossing nog steeds is, kunnen de cellulose -ethermoleculen verschillende oriëntaties hebben. Wanneer er een directionele afschuifkracht in de oplossing is, zal de lange keten van het molecuul draaien en verder gaan. De richting van de afschuifkracht wordt verminderd, wat resulteert in een afname van de stroomweerstand, en vertoont ook de eigenschap van afschuifdunning. In vergelijking met cementhydratatieproducten zijn cellulose -ethermoleculen flexibeler en hebben ze een bepaald buffercapaciteit voor afschuifkracht. Daarom, vergeleken met puur cementgebaseerd gips, de pseudoplasticiteit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips is zwakker en naarmate de viscositeit of inhoud van cellulose -ether toeneemt, is het bufferende effect van cellulose -ethermoleculen op afschuifkracht duidelijker. Plasticiteit wordt zwak.

2.3 De invloed van temperatuur

Uit het effect van temperatuurveranderingen (20°C, 27°C en 35°C) Over de viscositeit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips, het is te zien dat wanneer het gehalte van cellulose -ether 0,6%is, naarmate de temperatuur toeneemt, het zuivere cementgebaseerd gips en M1 de viscositeit van het gemodificeerde cementgebaseerd gips verhoogd, en de viscositeit van andere cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips nam af, maar de afname was niet groot en de viscositeit van het H1 -gemodificeerde cementgebaseerd gips het meest afgenomen. Voor zover het E2 gemodificeerde cementgebaseerd gips betreft het, wanneer de Polyash -verhouding 0,6%is, de viscositeit van het cementgebaseerd gips neemt af met de temperatuurstijging en wanneer de polyash -verhouding 0,3%is, is de viscositeit van het cementgebaseerd gips neemt toe met de toename van de temperatuur.

Over het algemeen zal de viscositeit van de vloeistof door de afname van de intermoleculaire interactiekracht afnemen met de temperatuurstijging, wat het geval is voor cellulose -etheroplossing. Naarmate de temperatuur stijgt en de contacttijd tussen cement en water toeneemt, zal de snelheid van cementhydratatie aanzienlijk worden versneld en zal de mate van hydratatie toenemen, dus de viscositeit van puur cementgebaseerd gips zal in plaats daarvan toenemen.

In cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips, cellulose -ether zal worden geadsorbeerd aan het oppervlak van cementhydratatieproducten, waardoor cementhydratatie wordt geremd, maar verschillende typen en hoeveelheden cellulose -ethers hebben verschillende vaardigheden om cementhydratatie te remmen, MC (zoals M1) heeft een zwak vermogen om cementhydratatie te remmen, en naarmate de temperatuur stijgt, is de hydratatiesnelheid van het cementgebaseerd gips is nog steeds sneller, dus naarmate de temperatuur toeneemt, wordt de viscositeit over het algemeen verhoogd; HEC, HPMC en HEMC kunnen cementhydratatie aanzienlijk remmen, naarmate de temperatuur toeneemt, de hydratatiesnelheid van cementgebaseerd gips is langzamer, dus naarmate de temperatuur toeneemt, gemodificeerd HEC, HPMC en HEMC de viscositeit vangebaseerd gips (0,6% Polyash -verhouding) wordt in het algemeen verminderd en omdat het vermogen van HEC om cementhydratatie te vertragen groter is dan dat van HPMC en HEMC, de verandering van cellulose -ether in temperatuurveranderingen (20°C, 27°C en 35°C) De viscositeit van H1 gemodificeerd cementgebaseerd gips het meest afgenomen met de toename van de temperatuur. Cementhydratatie bestaat echter nog steeds wanneer de temperatuur hoger is, dus de mate van reductie van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips Met de toename van de temperatuur is niet duidelijk. Voor zover het E2 gemodificeerde cementgebaseerd gips houdt zich zorgen, wanneer de dosering hoog is (de asverhouding is 0,6%), is het effect van het remmen van cementhydratatie duidelijk en neemt de viscositeit af met de temperatuurstijging; Wanneer de dosering laag is (de asverhouding is 0,3%)), is het effect van het remmen van cementhydratatie niet duidelijk en neemt de viscositeit toe met de temperatuurstijging.

3. Conclusie

(1) Met de continue toename van het cellulose -ethergehalte, de viscositeit en de viscositeitsverhoging van het cementverhoginggebaseerd gips blijf toenemen. De moleculaire netwerkstructuur van cellulose -ether en de netwerkstructuur van cementhydratatieproducten zijn met elkaar verweven en de initiële hydratatie van cement verhoogt indirect de concentratie van cellulose -ether, zodat de viscositeit van cellulose -etheroplossing en cementgebaseerd gips heeft een "samengesteld superpositie -effect", dat wil zeggen cellulose -ether de viscositeit van het gemodificeerde cementgebaseerd gips is veel groter dan de som van hun respectieve viscositeiten. Vergeleken met HPMC- en HEMC -gemodificeerde cementslurries hebben HEC gemodificeerde cementslurries lagere viscositeitstestwaarden als gevolg van langzamere hydratatieontwikkeling.

(2) beide cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips en puur cementgebaseerd gips de eigenschap van afschuiving of pseudoplasticiteit hebben; De pseudoplasticiteit van cellulose -ether gemodificeerd cementgebaseerd gips is lager dan die van puur cementgebaseerd gips; Hoe lager de rotatiesnelheid, of de cellulose hoe lager de viscositeit van ether-gemodificeerd cementgebaseerd gips, of hoe lager het gehalte van cellulose-ether, hoe duidelijker de pseudoplasticiteit van cellulose-ether-gemodificeerd cementgebaseerd gips.

(3) Naarmate de temperatuur blijft stijgen, nemen de snelheid en mate van cementhydratatie toe, zodat de viscositeit van zuiver cementgebaseerd gips Geleidelijk neemt toe. Vanwege verschillende typen en hoeveelheden cellulose -ethers hebben verschillende mogelijkheden om cementhydratatie te remmen, varieert de viscositeit van de gemodificeerde cementpasta met temperatuur.