Celluloseeter modifisert sementoppslemming

Effekten av ulik molekylstruktur av ikke-ionisk celluloseeter på porestrukturen til sementslurry ble studert ved ytelsestetthetstest og makroskopisk og mikroskopisk porestrukturobservasjon. Resultatene viser at ikke-ionisk celluloseeter kan øke porøsiteten til sementslurry. Når viskositeten til ikke-ionisk celluloseetermodifisert slurry er lik, vil porøsiteten tilhydroksyetylcelluloseeter(HEC) modifisert slurry er mindre enn den for hydroksypropylmetylcelluloseeter (HPMC) og metylcelluloseeter (MC) modifisert slurry. Jo lavere viskositeten/relativ molekylvekt til HPMC-celluloseeter med lignende gruppeinnhold, jo mindre er porøsiteten til dens modifiserte sementoppslemming. Ikke-ionisk celluloseeter kan redusere overflatespenningen til væskefasen og gjøre sementoppslemmingen lett å danne bobler. Ikke-ioniske celluloseetermolekyler adsorberes retningsbestemt ved gass-væske-grensesnittet til boblene, noe som også øker viskositeten til sementslurryfasen og forbedrer sementslurryens evne til å stabilisere boblene.

Stikkord:ikke-ionisk celluloseeter; Sement slurry; Pore ​​struktur; Molekylær struktur; Overflatespenning; viskositet

Ikke-ionisk celluloseeter (heretter referert til som celluloseeter) har utmerket fortykning og vannretensjon, og er mye brukt i tørrblandet mørtel, selvkomprimerende betong og andre nye sementbaserte materialer. Celluloseetere som brukes i sementbaserte materialer inkluderer vanligvis metylcelluloseeter (MC), hydroksypropylmetylcelluloseeter (HPMC), hydroksyetylmetylcelluloseeter (HEMC) og hydroksyetylcelluloseeter (HEC), blant hvilke HPMC og HEMC er de vanligste bruksområdene .

Celluloseeter kan påvirke porestrukturen til sementslurry betydelig. Pourchez et al., gjennom tilsynelatende tetthetstest, porestørrelsestest (kvikksølvinjeksjonsmetode) og sEM-bildeanalyse, konkluderte med at celluloseeter kan øke antall porer med en diameter på ca. 500nm og porer med en diameter på ca. 50-250μm i sementslurry. Dessuten, for herdet sementslurry, er porestørrelsesfordelingen til lavmolekylær HEC-modifisert sementslurry lik den for ren sementslurry. Det totale porevolumet til HEC-modifisert sementslurry med høy molekylvekt er høyere enn for ren sementslurry, men lavere enn for HPMC-modifisert sementslurry med omtrent samme konsistens. Gjennom SEM-observasjon har Zhang et al. fant at HEMC kunne øke antallet porer med en diameter på ca. 0,1 mm betydelig i sementmørtel. De fant også gjennom kvikksølvinjeksjonstest at HEMC kunne øke det totale porevolumet og den gjennomsnittlige porediameteren til sementslurry betydelig, noe som resulterer i en betydelig økning i antall store porer med en diameter på 50nm ~ 1μm og store porer med en diameter på mer enn 1μm. Imidlertid ble antallet porer med diameter mindre enn 50nm betydelig redusert. Saric-Coric et al. mente at celluloseeter ville gjøre sementslurry mer porøs og føre til økning av makroporer. Jenni et al. testet ytelsestettheten og bestemte at porevolumfraksjonen av HEMC-modifisert sementmørtel var omtrent 20 %, mens ren sementmørtel bare inneholdt en liten mengde luft. Silva et al. fant at i tillegg til de to toppene ved 3,9 nm og 40 ~ 75 nm som ren sementslurry, var det også to topper ved 100 ~ 500 nm og større enn 100 μm gjennom kvikksølvinjeksjonstest. Ma Baoguo et al. fant at celluloseeter økte antall fine porer med diameter mindre enn 1μm og store porer med diameter større enn 2μm i sementmørtel gjennom kvikksølvinjeksjonstest. Når det gjelder grunnen til at celluloseeter øker porøsiteten til sementslurry, antas det vanligvis at celluloseeter har overflateaktivitet, vil anrike i luft- og vanngrenseflaten, danne en film, for å stabilisere boblene i sementslurry.

Gjennom ovenstående litteraturanalyse kan man se at effekten av celluloseeter på porestrukturen til sementbaserte materialer har fått stor oppmerksomhet. Imidlertid er det mange typer celluloseeter, samme type celluloseeter, dens relative molekylvekt, gruppeinnhold og andre molekylære strukturparametere er også svært forskjellige, og innenlandske og utenlandske forskere på celluloseetervalg er bare begrenset til deres respektive anvendelse. felt, mangel på representasjon, konklusjonen er uunngåelig "overgeneralisering", slik at forklaringen av celluloseetermekanismen ikke er dyp nok. I denne artikkelen ble effekten av celluloseeter med forskjellig molekylstruktur på porestrukturen til sementoppslemming studert ved tilsynelatende tetthetstest og makroskopisk og mikroskopisk porestrukturobservasjon.

1. Test

1.1 Råvarer

Sementen var en P·O 42.5 vanlig Portland-sement produsert av Huaxin Cement Co., LTD., hvor den kjemiske sammensetningen ble målt med AXIOS Ad-Vanced bølgelengdedispersjonstype røntgenfluorescensspektrometer (PANa - lytical, Nederland), og fasesammensetningen ble estimert ved Bogue-metoden.

Celluloseeter valgte fire typer kommersiell celluloseeter, henholdsvis metylcelluloseeter (MC), hydroksypropylmetylcelluloseeter (HPMC1, HPMC2) og hydroksyetylcelluloseeter (HEC), HPMC1 molekylstruktur og HPMC2 lignende, men viskositeten er mye mindre enn HPMC2 , Det vil si at den relative molekylmassen til HPMC1 er mye mindre enn den til HPMC2. På grunn av de lignende egenskapene til hydroksyetylmetylcelluloseeter (HEMc) og HPMC, ble ikke HEMC-er valgt i denne studien. For å unngå påvirkning av fuktighetsinnhold på testresultatene ble alle celluloseetere bakt ved 98 ℃ i 2 timer før bruk.

Viskositeten til celluloseeter ble testet med NDJ-1B roterende viskosimeter (Shanghai Changji Company). Konsentrasjonen av testløsningen (masseforholdet mellom celluloseeter og vann) var 2,0 %, temperaturen var 20 ℃, og rotasjonshastigheten var 12 r/min. Overflatespenningen til celluloseeter ble testet ved ringmetoden. Testinstrumentet var JK99A automatisk tensiometer (Shanghai Zhongchen Company). Konsentrasjonen av testløsningen var 0,01 % og temperaturen var 20 ℃. Innhold av celluloseetergruppe er levert av produsenten.

I henhold til viskositeten, overflatespenningen og gruppeinnholdet til celluloseeter, når løsningskonsentrasjonen er 2,0 %, er viskositetsforholdet til HEC og HPMC2 løsning 1:1,6, og viskositetsforholdet til HEC og MC løsning er 1:0,4, men i denne testen er vann-sement-forholdet 0,35, det maksimale sementforholdet er 0,6 %, masseforholdet mellom celluloseeter og vann er ca. 1,7 %, mindre enn 2,0 %, og den synergistiske effekten av sementslurry på viskositeten, slik at Viskositetsforskjellen til HEC, HPMC2 eller MC modifisert sementslurry er liten.

I henhold til viskositeten, overflatespenningen og gruppeinnholdet til celluloseeter, er overflatespenningen til hver celluloseeter forskjellig. Celluloseeter har både hydrofile grupper (hydroksyl- og etergrupper) og hydrofobe grupper (metyl- og glukosekarbonring), er et overflateaktivt middel. Celluloseeter er forskjellig, typen og innholdet av hydrofile og hydrofobe grupper er forskjellige, noe som resulterer i forskjellig overflatespenning.

1.2 Testmetoder

Seks typer sementslurry ble fremstilt, inkludert ren sementslurry, fire celluloseeter (MC, HPMCl, HPMC2 og HEC) modifisert sementslurry med 0,60 % sementforhold og HPMC2 modifisert sementoppslemming med 0,05 % sementforhold. Ref, MC - 0,60, HPMCl - 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 og hpMC2-0,05 indikerer at vann-sement-forholdet begge er 0,35.

Sementoppslemming først i samsvar med GB/T 17671 1999 "sementmørtelstyrketestmetode (ISO-metode)" laget til 40mm×40mm×160mm prismertestblokk, under betingelse av 20℃ forseglet herding 28d. Etter å ha veid og beregnet dens tilsynelatende tetthet, ble den åpnet med en liten hammer, og makrohulltilstanden til den sentrale delen av testblokken ble observert og fotografert med et digitalkamera. Samtidig ble små biter på 2,5 ~ 5,0 mm tatt for observasjon med optisk mikroskop (HIROX tredimensjonalt videomikroskop) og skanningselektronmikroskop (JSM-5610LV).

2. Testresultater

2.1 Tilsynelatende tetthet

I henhold til den tilsynelatende tettheten til sementslurry modifisert av forskjellige celluloseetere, (1) er den tilsynelatende tettheten til ren sementslurry den høyeste, som er 2044 kg/m³; Den tilsynelatende tettheten til de fire typene celluloseetermodifisert slurry med sementforholdet 0,60 % var 74 % ~ 88 % av den for ren sementslurry, noe som indikerer at celluloseeter forårsaket økningen i porøsiteten til sementslurry. (2) Når forholdet mellom sement og sement er 0,60 %, er effekten av forskjellige celluloseetere på porøsiteten til sementoppslemming svært forskjellig. Viskositeten til HEC, HPMC2 og MC modifisert sementslurry er lik, men den tilsynelatende tettheten til HEC modifisert sementslurry er den høyeste, noe som indikerer at porøsiteten til HEC modifisert sementslurry er mindre enn den for HPMc2 og Mc modifisert sementslurry med lignende viskositet . HPMc1 og HPMC2 har lignende gruppeinnhold, men viskositeten til HPMCl er mye lavere enn for HPMC2, og den tilsynelatende tettheten til HPMCl modifisert sementslurry er betydelig høyere enn for HPMC2 modifisert sementslurry, noe som indikerer at når gruppeinnholdet er likt Jo lavere viskositeten til celluloseeter, jo lavere er porøsiteten til den modifiserte sementoppslemmingen. (3) Når sement-til-sement-forholdet er svært lite (0,05 %), er den tilsynelatende tettheten til HPMC2-modifisert sementoppslemming i utgangspunktet nær den for ren sementoppslemming, noe som indikerer at effekten av celluloseeter på sementporøsiteten slurry er svært liten.

2.2 Makroskopisk pore

I følge seksjonsbildene av celluloseetermodifisert sementslurry tatt med digitalkamera, er ren sementslurry veldig tett, nesten ingen synlige porer; De fire typene celluloseetermodifisert slurry med 0,60 % sementforhold har alle flere makroskopiske porer, noe som indikerer at celluloseeter fører til økning av sementslurryporøsitet. I likhet med resultatene av den tilsynelatende tetthetstesten, er effekten av forskjellige celluloseetertyper og innhold på porøsiteten til sementoppslemming ganske forskjellig. Viskositeten til HEC-, HPMC2- og MC-modifisert slurry er lik, men porøsiteten til HEC-modifisert slurry er mindre enn for HPMC2 og MC-modifisert slurry. Selv om HPMC1 og HPMC2 har lignende gruppeinnhold, har HPMC1-modifisert slurry med lavere viskositet mindre porøsitet. Når sement-til-sement-forholdet til HPMc2-modifisert slurry er svært lite (0,05 %), økes antallet makroskopiske porer litt enn for ren sementslurry, men sterkt redusert enn for HPMC2-modifisert slurry med 0,60 % sement-til-slurry. -sementforhold.

2.3 Mikroskopisk pore

4. Konklusjon

(1) Celluloseeter kan øke porøsiteten til sementslurry.

(2) Effekten av celluloseeter på porøsiteten til sementslurry med forskjellige molekylstrukturparametere er forskjellig: når viskositeten til celluloseetermodifisert sementslurry er lik, er porøsiteten til HEC-modifisert sementslurry mindre enn for HPMC og MC-modifisert sement slurry; Jo lavere viskositet/relativ molekylvekt til HPMC-celluloseeter med lignende gruppeinnhold, desto lavere er porøsiteten til dens modifiserte sementoppslemming.

(3) Etter tilsetning av celluloseeter i sementslurry, reduseres overflatespenningen til væskefasen, slik at sementslurryen er lett å danne bobler i celluloseetermolekyler retningsbestemt adsorpsjon i boblegass-væske-grensesnittet, forbedrer styrken og seigheten til boblevæskefilmadsorpsjonen i boblegass-væske-grensesnittet, forbedrer styrken til boblevæskefilmen og styrker evnen til den seige gjørmen til å stabilisere boblen.