Viscositeitsverandering van cellulose-ether op gips op cementbasis

Verdikking is een belangrijk modificerend effect van cellulose-ether op materialen op cementbasis. De effecten van het cellulose-ethergehalte, de rotatiesnelheid van de viscometer en de temperatuur op de viscositeitsverandering van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips werden bestudeerd. De resultaten laten zien dat de viscositeit van cementgebaseerde gips neemt voortdurend toe met de toename van het cellulose-ethergehalte en de viscositeit van de cellulose-etheroplossing en cementgebaseerde gips heeft een “samengesteld superpositie-effect”; de pseudoplasticiteit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips is lager dan die van puur cementgebaseerde gips, en de viscositeit Hoe lager de rotatiesnelheid van het instrument, of hoe lager de viscositeit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips, of hoe lager het gehalte aan cellulose-ether, hoe duidelijker de pseudoplasticiteit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips; Door het gecombineerde effect van hydratatie wordt het cement gemodificeerd door de viscositeit van cellulose-ethergebaseerde gips zal toenemen of afnemen. Verschillende soorten cellulose-ether hebben verschillende veranderingen in de viscositeit van het gemodificeerde cementgebaseerde gips.

Trefwoorden: cellulose-ether; cementgebaseerde gips; viscositeit

0、Voorwoord

Cellulose-ethers worden vaak gebruikt als waterretentiemiddelen en verdikkingsmiddelen voor materialen op cementbasis. Volgens verschillende substituenten omvatten cellulose-ethers die worden gebruikt in materialen op cementbasis over het algemeen methylcellulose (MC), hydroxyethylcellulose (HEC), hydroxyethylmethylcellulose-ether (Hydroxyethylmethylcellulose, HEMC) en hydroxypropylmethylcellulose (Hydroxypropylmethylcellulose, HPMC), waarvan HPMC en HEMC de meest gebruikte zijn.

Verdikking is een belangrijk modificerend effect van cellulose-ether op materialen op cementbasis. Cellulose-ether kan de natte mortel een uitstekende viscositeit geven, het hechtingsvermogen tussen de natte mortel en de basislaag aanzienlijk vergroten en de anti-uitzakprestaties van de mortel verbeteren. Het kan ook de homogeniteit en het anti-dispersievermogen van vers gemengde materialen op cementbasis vergroten en delaminatie, segregatie en uitbloeden van mortel en beton voorkomen.

Het verdikkende effect van cellulose-ether op materialen op cementbasis kan kwantitatief worden geëvalueerd door het reologische model van materialen op cementbasis. Materialen op cementbasis worden gewoonlijk beschouwd als Bingham-vloeistof, dat wil zeggen dat wanneer de uitgeoefende schuifspanning r kleiner is dan de vloeispanning r0, het materiaal in zijn oorspronkelijke vorm blijft en niet vloeit; wanneer de schuifspanning r de vloeispanning r0 overschrijdt, ondergaat het object stromingsvervorming, en de schuifspanning. De spanning r heeft een lineair verband met de reksnelheid y, dat wil zeggen r=r0+f·y, waarbij f de plastische viscositeit is. Cellulose-ethers verhogen over het algemeen de vloeispanning en plastische viscositeit van materialen op cementbasis, maar lagere doseringen leiden tot lagere vloeispanning en plastische viscositeit, voornamelijk als gevolg van het luchtmeeslepende effect van cellulose-ethers. Patural's onderzoek laat zien dat het molecuulgewicht van cellulose-ether toeneemt, de vloeispanning van cementgebaseerde gips neemt af en de consistentie neemt toe.

De viscositeit van cementgebaseerde gips is een belangrijke index om het verdikkende effect van cellulose-ether op cementgebaseerde materialen te evalueren. In sommige literatuur is de wet op de verandering van de viscositeit van cellulose-etheroplossingen onderzocht, maar er is nog steeds een gebrek aan relevant onderzoek naar het effect van cellulose-ether op de verandering van de viscositeit van cement.gebaseerde gips. Tegelijkertijd zijn er, afhankelijk van de verschillende soorten substituenten, veel soorten cellulose-ethers. De impact van verschillende soorten en viscositeiten van cellulose-ethers op de verandering van cementgebaseerde gips viscositeit is ook een zeer zorgwekkende kwestie bij het gebruik van cellulose-ethers. Dit werk maakt gebruik van een roterende viscometer om de viscositeitsveranderingen van met cellulose-ether gemodificeerde cementslurries van verschillende typen en viscositeiten te bestuderen onder verschillende poly-asverhoudingen, rotatiesnelheden en temperaturen.

1. Experimenteer

1.1 Grondstoffen

(1) Cellulose-ether. Er werden zes soorten cellulose-ethers geselecteerd die gewoonlijk in mijn land worden gebruikt, waaronder 1 soort MC, 1 soort HEC, 2 soorten HPMC en 2 soorten HEMC, waarvan de viscositeiten van 2 soorten HPMC en 2 soorten HEMC duidelijk waren verschillend. De viscositeit van cellulose-ether werd getest met een roterende viscometer NDJ-1B (Shanghai Changji Company), de concentratie van de testoplossing was 1,0% of 2,0%, de temperatuur was 20 graden Celsius.°C, en de rotatiesnelheid was 12 omw/min.

(2) Cement. Gewoon Portland-cement geproduceerd door Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. heeft een specificatie van P·O 42,5 (GB 175-2007).

1.2 Viscositeitsmeetmethode van cellulose-etheroplossing

Neem een ​​monster cellulose-ether van een gespecificeerde kwaliteit en voeg dit toe aan een bekerglas van 250 ml. Voeg vervolgens 250 g heet water toe van ongeveer 90°C.°C; roer volledig met een glazen staaf om de cellulose-ether een uniform dispersiesysteem in het hete water te laten vormen, en plaats tegelijkertijd het bekerglas Cool in de lucht. Wanneer de oplossing viscositeit begint te ontwikkelen en niet meer neerslaat, stop dan onmiddellijk met roeren; Wanneer de oplossing aan de lucht wordt afgekoeld totdat de kleur uniform is, plaatst u het bekerglas in een waterbad met constante temperatuur en houdt u de temperatuur op de aangegeven temperatuur. De fout is± 0,1°C; meet na 2 uur (berekend op basis van de contacttijd van cellulose-ether met heet water) de temperatuur van het midden van de oplossing met een thermometer. Productie) rotor ingebracht in de oplossing tot de gespecificeerde diepte, meet na 5 minuten staan ​​de viscositeit ervan.

1.3 Viscositeitsmeting van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips

Bewaar vóór het experiment alle grondstoffen op de gespecificeerde temperatuur, weeg de gespecificeerde massa cellulose-ether en cement, meng ze grondig en voeg leidingwater van de gespecificeerde temperatuur toe aan een bekerglas van 250 ml met een water-cementverhouding van 0,65; voeg vervolgens het droge poeder toe aan het bekerglas en wacht 3 minuten. Roer 300 keer grondig met een glazen staaf, steek de rotor van een roterende viscometer (type NDJ-1B, geproduceerd door Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) in de oplossing tot een bepaalde diepte, en meet de viscositeit ervan na 2 minuten staan. Om de invloed van cementhydratatiewarmte op de viscositeitstest van cement te vermijdengebaseerde gips zoveel mogelijk de viscositeit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips moet worden getest wanneer het cement gedurende 5 minuten in contact is met water.

2. Resultaten en analyse

2.1 Effect van het gehalte aan cellulose-ether

De hoeveelheid cellulose-ether heeft hier betrekking op de massaverhouding van cellulose-ether tot cement, dat wil zeggen de polyas-verhouding. Uit de invloed van P2, E2 en H1 drie soorten cellulose-ethers op de viscositeitsverandering van cementgebaseerde gips bij verschillende doseringen (0,1%, 0,3%, 0,6% en 0,9%) is te zien dat na toevoeging van cellulose-ether de viscositeit van cementgebaseerde gips Viscositeit neemt toe; naarmate de hoeveelheid cellulose-ether toeneemt, neemt de viscositeit van cement toegebaseerde gips neemt voortdurend toe, en het bereik van de toename van de viscositeit van cementgebaseerde gips wordt ook groter.

Wanneer de water-cementverhouding 0,65 is en het cellulose-ethergehalte 0,6% is, rekening houdend met het water dat wordt verbruikt bij de initiële hydratatie van cement, bedraagt ​​de concentratie cellulose-ether ten opzichte van water ongeveer 1%. Wanneer de concentratie 1% is, zijn de waterige oplossingen P2, E2 en H1. De viscositeiten zijn 4990 mPa·S, 5070 mPa·S en 5250 mPa·respectievelijk; wanneer de water-cementverhouding 0,65 is, de viscositeit van puur cementgebaseerde gips bedraagt ​​836 mPa·S. De viscositeiten van P2, E2 en H1 drie met cellulose-ether gemodificeerde cementslurries zijn echter 13800 mPa·S, 12900 mPa·S en 12700 mPa·respectievelijk. Uiteraard is de viscositeit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips is niet de viscositeit van een cellulose-etheroplossing en de eenvoudige toevoeging van de viscositeit van puur cementgebaseerde 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 cementgebaseerde gips een “samengesteld superpositie-effect” hebben. De viscositeit van een cellulose-etheroplossing komt voort uit de sterke hydrofiliciteit van hydroxylgroepen en etherbindingen in cellulose-ethermoleculen en de driedimensionale netwerkstructuur gevormd door cellulose-ethermoleculen in de oplossing; de viscositeit van puur cementgebaseerde gips komt uit het netwerk gevormd tussen de structuur van cementhydratatieproducten. Omdat de hydratatieproducten van polymeer en cement vaak een interpenetrerende netwerkstructuur vormen, wordt in cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gipsDe driedimensionale netwerkstructuur van cellulose-ether en de netwerkstructuur van cementhydratatieproducten zijn met elkaar verweven, en de cellulose-ethermoleculen. Adsorptie met cementhydratatieproducten produceert samen een “samengesteld superpositie-effect”, dat de algehele viscositeit van cement aanzienlijk verhoogtgebaseerde gips; omdat één cellulose-ethermolecuul zich kan verweven met meerdere cellulose-ethermoleculen en cementhydratatieproducten. Daarom neemt met de toename van het cellulose-ethergehalte de dichtheid van de netwerkstructuur meer toe dan de toename van cellulose-ethermoleculen, en de viscositeit van cementgebaseerde gips neemt voortdurend toe; bovendien moet de snelle hydratatie van cement een deel van het water laten reageren. , wat overeenkomt met het verhogen van de concentratie cellulose-ether, wat ook een reden is voor de aanzienlijke toename van de viscositeit van cementgebaseerde gips.

Sinds cellulose-ether en cementgebaseerde gips hebben een “samengesteld superpositie-effect” in viscositeit, onder hetzelfde cellulose-ethergehalte en dezelfde water-cementverhoudingsomstandigheden, als de viscositeit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips met duidelijk verschil wanneer de concentratie 2% is. Het viscositeitsverschil is niet groot, de viscositeiten van P2 en E2 zijn bijvoorbeeld 48.000 mPa·s en 36700 mPa·s respectievelijk in de waterige oplossing met een concentratie van 2%. S, het verschil is niet duidelijk; de viscositeiten van E1 en E2 in een waterige oplossing van 2% zijn 12300 mPa·S en 36700 mPa·s respectievelijk is het verschil erg groot, maar de viscositeit van hun gemodificeerde cementpasta is 9800 mPa·S en 12900 mPa respectievelijk·S is het verschil aanzienlijk verkleind, dus bij het kiezen van cellulose-ether in de techniek is het niet nodig om een ​​te hoge viscositeit van cellulose-ether na te streven. Bovendien is bij praktische technische toepassingen de concentratie cellulose-ether ten opzichte van water gewoonlijk relatief laag. In gewone pleistermortel is de water-cementverhouding bijvoorbeeld gewoonlijk ongeveer 0,65 en het gehalte aan cellulose-ether 0,2% tot 0,6%. De concentratie water ligt tussen 0,3% en 1%.

Uit de testresultaten blijkt ook dat verschillende soorten cellulose-ethers verschillende effecten hebben op de viscositeit van cementgebaseerde gips. Wanneer de concentratie 1% is, zijn de viscositeiten van P2, E2 en H1 drie soorten waterige cellulose-etheroplossingen 4990 mPa·s, 5070 mPa·S en 5250 mPa·S respectievelijk, de viscositeit van de H1-oplossing is het hoogst, maar de viscositeit van P2, E2 en H1 drie soorten cellulose-ether. De viscositeiten van de met ether gemodificeerde cementslurries waren 13800 mPa·S, 12900 mPa·S en 12700 mPa·S, en de viscositeit van de met H1 gemodificeerde cementslurries was het laagst. Dit komt omdat cellulose-ethers gewoonlijk het effect hebben dat ze de hydratatie van cement vertragen. Van de drie soorten cellulose-ethers, HEC, HPMC en HEMC, heeft HEC het sterkste vermogen om de hydratatie van cement te vertragen. Daarom is in de H1 gemodificeerd cementgebaseerde gipsDoor de langzamere cementhydratatie ontwikkelt de netwerkstructuur van cementhydratatieproducten zich 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 cementgebaseerde gips en met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gipskan worden gezien dat naarmate de rotatiesnelheid toeneemt, de viscositeit van het met cellulose-ether gemodificeerde cement toeneemtgebaseerde gips en puur cementgebaseerde gips neemt in verschillende mate af, dat wil zeggen, ze hebben allemaal de eigenschap van afschuifverdunning en behoren tot pseudoplastische vloeistof. Hoe kleiner de rotatiesnelheid, hoe groter de afname van de viscositeit van al het cementgebaseerde gips met de rotatiesnelheid, dat wil zeggen, hoe duidelijker de pseudoplasticiteit van het cementgebaseerde gips. Met de toename van de rotatiesnelheid neemt de viscositeitscurve van het cement afgebaseerde gips wordt geleidelijk platter en de pseudoplasticiteit verzwakt. Vergeleken met puur cementgebaseerde gips, de pseudoplasticiteit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips is zwakker, dat wil zeggen dat de opname van cellulose-ether de pseudoplasticiteit van cement vermindertgebaseerde gips.

Van de invloed van de rotatiesnelheid op de viscositeit van cementgebaseerde gips onder verschillende cellulose-ethertypen en viscositeiten kan bekend zijn dat cementgebaseerde 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 cementgebaseerde gips. Des te duidelijker is de pseudoplasticiteit van het cementgebaseerde gips is; de pseudoplasticiteit van het gemodificeerde cementgebaseerde gips heeft geen duidelijk verschil met verschillende soorten cellulose-ethers met vergelijkbare viscositeiten. Uit P2, E2 en H1 drie soorten cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips in verschillende doseringen (0,1%, 0,3%, 0,6% en 0,9%) kan de invloed van de 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 cementgebaseerde gips.

Nadat het cement in contact is gekomen 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 aanwezig is, zal de agglomeratiestructuur openen, zodat langs de richting van de afschuifkracht de directionele stromingsweerstand wordt verminderd, waardoor de eigenschap van afschuifverdunning wordt vertoond. Cellulose-ether is een soort macromolecuul met een asymmetrische structuur. Als de oplossing stil is, kunnen de cellulose-ethermoleculen verschillende oriëntaties hebben. Wanneer er een directionele afschuifkracht in de oplossing aanwezig is, zal de lange keten van het molecuul draaien en meegaan. De richting van de afschuifkracht wordt verminderd, wat resulteert in een afname van de stromingsweerstand, en vertoont ook de eigenschap van afschuifverdunning. Vergeleken met cementhydratatieproducten zijn cellulose-ethermoleculen flexibeler en hebben ze een bepaald buffervermogen voor afschuifkracht. Daarom vergeleken met puur cementgebaseerde gips, de pseudoplasticiteit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips is zwakker, en naarmate de viscositeit of het gehalte aan cellulose-ether toeneemt, wordt het bufferende effect van cellulose-ethermoleculen op de schuifkracht duidelijker. Plasticiteit wordt zwak.

2.3 De invloed van temperatuur

Van het effect van temperatuurveranderingen (20°C, 27°C en 35°C) over de viscositeit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gipskan worden gezien dat wanneer het gehalte aan cellulose-ether 0,6% bedraagt, naarmate de temperatuur stijgt, het zuivere cementgebaseerde gips en M1 De viscositeit van het gemodificeerde cementgebaseerde gips nam toe, en de viscositeit van ander met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips nam af, maar de afname was niet groot, en de viscositeit van het H1-gemodificeerde cementgebaseerde gips het meest gedaald. Wat het E2-gemodificeerde cement betreftgebaseerde gips betreft, wanneer de polyasverhouding 0,6% bedraagt, de viscositeit van het cementgebaseerde gips neemt af met de stijging van de temperatuur, en wanneer de polyash-verhouding 0,3% is, neemt de viscositeit van het cement afgebaseerde gips neemt toe met de stijging van de temperatuur.

Over het algemeen zal, als gevolg van de afname van de intermoleculaire interactiekracht, de viscositeit van de vloeistof afnemen naarmate de temperatuur stijgt, wat het geval is voor een cellulose-etheroplossing. Naarmate de temperatuur echter stijgt en de contacttijd tussen cement en water toeneemt, zal de snelheid van cementhydratatie aanzienlijk worden versneld en zal de mate van hydratatie toenemen, waardoor de viscositeit van puur cement toeneemt.gebaseerde gips zal in plaats daarvan toenemen.

In cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gipscellulose-ether zal worden geadsorbeerd aan het oppervlak van cementhydratatieproducten, waardoor de cementhydratatie wordt geremd, maar verschillende soorten en hoeveelheden cellulose-ethers hebben verschillende capaciteiten om cementhydratatie te remmen, MC (zoals M1) heeft een zwak vermogen om cementhydratatie te remmen, en naarmate de temperatuur stijgt, de hydratatiesnelheid van het cementgebaseerde gips is nog steeds sneller, dus naarmate de temperatuur stijgt, neemt de viscositeit over het algemeen toe; HEC, HPMC en HEMC kunnen de hydratatie van cement aanzienlijk remmen; naarmate de temperatuur stijgt, neemt de hydratatiesnelheid van cement toe.gebaseerde gips is langzamer, dus naarmate de temperatuur stijgt, modificeerden HEC, HPMC en HEMC cement De viscositeit vangebaseerde gips (0,6% polyash-verhouding) is over het algemeen verminderd, en omdat het vermogen van HEC om de hydratatie van cement te vertragen groter is dan dat van HPMC en HEMC, verandert de verandering van cellulose-ether in temperatuurveranderingen (20°C, 27°C en 35°C) De viscositeit van H1-gemodificeerd cementgebaseerde gips daalde het meest met de stijging van de temperatuur. Cementhydratatie bestaat echter nog steeds als de temperatuur hoger is, dus de mate van reductie van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips met de stijging van de temperatuur is niet duidelijk. Wat het E2-gemodificeerde cement betreftgebaseerde gips is bezorgd: wanneer de dosering hoog is (de asverhouding is 0,6%), is het effect van het remmen van de cementhydratatie duidelijk en neemt de viscositeit af naarmate de temperatuur stijgt; 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 stijging van de temperatuur.

3. Conclusie

(1) Met de voortdurende toename van het gehalte aan cellulose-ether nemen de viscositeit en de viscositeit van cement toegebaseerde gips blijven stijgen. 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 de cellulose-etheroplossing en cementgebaseerde gips heeft een “composiet superpositie-effect”, dat wil zeggen cellulose-ether. De viscositeit van het gemodificeerde cementgebaseerde 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 met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips en puur cementgebaseerde gips de eigenschap hebben van afschuifverdunning of pseudoplasticiteit; de pseudoplasticiteit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips is lager dan die van puur cementgebaseerde gips; hoe lager de rotatiesnelheid, of hoe lager de viscositeit van met ether gemodificeerd cementgebaseerde gips, of hoe lager het gehalte aan cellulose-ether, hoe duidelijker de pseudoplasticiteit van met cellulose-ether gemodificeerd cementgebaseerde gips.

(3) Naarmate de temperatuur blijft stijgen, nemen de snelheid en de mate van cementhydratatie toe, zodat de viscositeit van puur cementgebaseerde gips geleidelijk toeneemt. Omdat verschillende soorten en hoeveelheden cellulose-ethers verschillende capaciteiten hebben om de hydratatie van cement te remmen, varieert de viscositeit van de gemodificeerde cementpasta met de temperatuur.