Cellulose Ether Viskositetsendring på sementbasert gips

Fortykning er en viktig modifikasjonseffekt av celluloseeter på sementbaserte materialer. Effektene av celluloseeterinnhold, viskosimeterrotasjonshastighet og temperatur på viskositetsendringen av celluloseetermodifisert sementbasert gips ble studert. Resultatene viser at viskositeten til sementbasert gips øker kontinuerlig med økningen av celluloseeterinnholdet, og viskositeten til celluloseeterløsningen og sementbasert gips har en "sammensatt superposisjonseffekt"; pseudoplastisiteten til celluloseetermodifisert sementbasert gips er lavere enn for ren sementbasert gips, og viskositeten Jo lavere rotasjonshastigheten til instrumentet er, eller jo lavere er viskositeten til celluloseetermodifisert sementbasert gips, eller jo lavere innhold av celluloseeter, desto tydeligere er pseudoplastisiteten til celluloseetermodifisert sementbasert gips; Med den kombinerte effekten av hydrering, viskositeten til celluloseeter modifisert sementbasert gips vil øke eller redusere. Ulike typer celluloseeter har forskjellige endringer i viskositeten til den modifiserte sementenbasert gips.

Stikkord: cellulose eter; sementbasert gips; viskositet

0、Forord

Celluloseetere brukes ofte som vannretensjonsmidler og fortykningsmidler for sementbaserte materialer. I henhold til forskjellige substituenter inkluderer celluloseetere som brukes i sementbaserte materialer generelt metylcellulose (MC), hydroksyetylcellulose (HEC), hydroksyetylmetylcelluloseeter (hydroksyetylmetylcellulose, HEMC) og hydroksypropylmetylcellulose (hydroksypropylmetylcellulose, HPMC), blant hvilke HPMC og HEMC er de mest brukte.

Fortykning er en viktig modifikasjonseffekt av celluloseeter på sementbaserte materialer. Celluloseeter kan gi den våte mørtelen utmerket viskositet, øke bindingsevnen mellom den våte mørtelen og grunnlaget betydelig og forbedre mørtelens anti-sag ytelse. Det kan også øke homogeniteten og antispredningsevnen til nyblandede sementbaserte materialer, og forhindre delaminering, segregering og blødning av mørtel og betong.

Den fortykkende effekten av celluloseeter på sementbaserte materialer kan vurderes kvantitativt ved hjelp av den reologiske modellen av sementbaserte materialer. Sementbaserte materialer betraktes vanligvis som Bingham-væske, det vil si at når den påførte skjærspenningen r er mindre enn flytespenningen r0, forblir materialet i sin opprinnelige form og flyter ikke; når skjærspenningen r overstiger flytespenningen r0, gjennomgår objektet strømningsdeformasjon, og skjærspenningen Spenningen r har en lineær sammenheng med tøyningshastigheten y, det vil si r=r0+f·y, hvor f er den plastiske viskositeten. Celluloseetere øker generelt flytespenningen og plastisk viskositet til sementbaserte materialer, men lavere doser fører til lavere flytespenning og plastisk viskositet, hovedsakelig på grunn av den luftinndragende effekten av celluloseetere. Paturals forskning viser at molekylvekten til celluloseeter øker, flytespenningen til sementbasert gips avtar, og konsistensen øker.

Viskositeten til sementbasert gips er en viktig indeks for å evaluere den fortykkende effekten av celluloseeter på sementbaserte materialer. Noen litteratur har utforsket viskositetsendringsloven til celluloseeterløsning, men det er fortsatt mangel på relevant forskning på effekten av celluloseeter på viskositetsendring av sementbasert gips. Samtidig, i henhold til de forskjellige typene substituenter, er det mange typer celluloseetere. Virkningen av forskjellige typer og viskositeter av celluloseetere på endringen av sementbasert gips viskositet er også et svært bekymret problem ved bruk av celluloseetere. Dette arbeidet bruker et rotasjonsviskosimeter for å studere viskositetsendringene til celluloseetermodifiserte sementoppslemminger av forskjellige typer og viskositeter under forskjellige polyaskeforhold, rotasjonshastigheter og temperaturer.

1. Eksperiment

1.1 Råvarer

(1) Celluloseeter. Seks typer celluloseetere som vanligvis brukes i mitt land ble valgt, inkludert 1 type MC, 1 type HEC, 2 typer HPMC og 2 typer HEMC, blant hvilke viskositetene til 2 typer HPMC og 2 typer HEMC åpenbart var forskjellig. Viskositeten til celluloseeter ble testet med NDJ-1B rotasjonsviskosimeter (Shanghai Changji Company), konsentrasjonen av testløsningen var 1,0 % eller 2,0 %, temperaturen var 20°C, og rotasjonshastigheten var 12r/min.

(2) Sement. Vanlig Portland-sement produsert av Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. har en spesifikasjon av P·O 42,5 (GB 175-2007).

1.2 Viskositetsmålingsmetode for celluloseeterløsning

Ta en prøve av celluloseeter av spesifisert kvalitet og tilsett den i et 250 ml glassbeger, og tilsett deretter 250 g varmt vann ved ca.°C; rør helt med en glassstang for å få celluloseeteren til å danne et jevnt dispersjonssystem i det varme vannet, og sett samtidig begeret Cool i luften. Når løsningen begynner å generere viskositet og ikke vil utfelles igjen, slutt å røre umiddelbart; når løsningen er avkjølt i luften til fargen er jevn, sett begerglasset i et vannbad med konstant temperatur, og hold temperaturen til den angitte temperaturen. Feilen er± 0,1°C; etter 2 timer (beregnet fra kontakttiden for celluloseeter med varmt vann), mål temperaturen i midten av løsningen med et termometer. Produksjon)-rotoren satt inn i løsningen til spesifisert dybde, etter å ha stått i 5 minutter, mål dens viskositet.

1.3 Viskositetsmåling av celluloseetermodifisert sementbasert gips

Før eksperimentet, hold alle råvarene ved den angitte temperaturen, vei den angitte massen av celluloseeter og sement, bland dem grundig og tilsett vann fra springen ved den angitte temperaturen i et 250mL glassbeger med et vann-sementforhold på 0,65; tilsett deretter det tørre pulveret i begerglasset og vent i 3 minutter. Rør grundig med en glassstang i 300 ganger, sett inn rotoren til et rotasjonsviskosimeter (NDJ-1B type, produsert av Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) i løsning til en spesifisert dybde, og mål dens viskositet etter å ha stått i 2 minutter. For å unngå påvirkning av sementhydreringsvarme på viskositetstesten av sementbasert gips så mye som mulig, viskositeten til celluloseetermodifisert sementbasert gips må testes når sementen er i kontakt med vann i 5 minutter.

2. Resultater og analyse

2.1 Effekt av innhold av celluloseeter

Mengden celluloseeter refererer her til masseforholdet mellom celluloseeter og sement, det vil si polyaskeforholdet. Fra påvirkningen av P2, E2 og H1 tre typer celluloseetere på viskositetsendring av sementbasert gips ved forskjellige doser (0,1 %, 0,3 %, 0,6 % og 0,9 %), kan man se at etter tilsetning av celluloseeter, viskositeten til sementbasert gips Viskositeten øker; ettersom mengden celluloseeter øker, vil sementens viskositetbasert gips øker kontinuerlig, og området for økning i viskositeten til sementbasert gips blir også større.

Når vann-sementforholdet er 0,65 og innholdet av celluloseeter er 0,6%, tatt i betraktning vannet som forbrukes ved den innledende hydratiseringen av sement, er konsentrasjonen av celluloseeter i forhold til vann ca. 1%. Når konsentrasjonen er 1 %, er P2, E2 og H1 vandige løsningene. Viskositetene er 4990mPa·S, 5070 mPa·S og 5250mPa·s henholdsvis; når vann-sementforholdet er 0,65, viskositeten til ren sementbasert gips er 836 mPa·S. Viskositetene til P2, E2 og H1 tre celluloseetermodifiserte sementoppslemminger er imidlertid 13800mPa·S, 12900mPa·S og 12700mPa·s henholdsvis. Tydeligvis modifiserte viskositeten til celluloseeter sementbasert gips er ikke viskositeten til celluloseeterløsningen og Den enkle tilsetningen av viskositeten til ren sementbasert gips er betydelig større enn summen av de to viskositetene, det vil si viskositeten til celluloseeterløsningen og viskositeten til sementenbasert gips ha en "sammensatt superposisjonseffekt". Viskositeten til celluloseeterløsningen kommer fra den sterke hydrofilisiteten til hydroksylgrupper og eterbindinger i celluloseetermolekyler og den tredimensjonale nettverksstrukturen dannet av celluloseetermolekyler i løsningen; viskositeten til ren sementbasert gips kommer fra nettverket dannet mellom sement hydrering produkter struktur. Siden polymer- og sementhydratiseringsproduktene ofte danner en gjennomtrengende nettverksstruktur, i den celluloseetermodifiserte sementenbasert gips, er den tredimensjonale nettverksstrukturen til celluloseeter og nettverksstrukturen til sementhydratiseringsprodukter sammenflettet, og celluloseetermolekylene Adsorpsjon med sementhydratiseringsprodukter produserer sammen en "sammensatt superposisjonseffekt", som øker den totale viskositeten til sement betydelig.basert gips; Siden ett celluloseetermolekyl kan veve seg sammen med flere celluloseetermolekyler og sementhydratiseringsprodukter, øker derfor tettheten til nettverksstrukturen mer enn økningen av celluloseetermolekyler og viskositeten til sement med økningen av celluloseeterinnholdetbasert gips øker kontinuerlig; i tillegg må den raske hydreringen av sement reagere en del av vannet. , som tilsvarer å øke konsentrasjonen av celluloseeter, som også er en årsak til den betydelige økningen i viskositeten til sementbasert gips.

Siden celluloseeter og sementbasert gips ha en "sammensatt superposisjonseffekt" i viskositet, under samme celluloseeterinnhold og vann-sementforhold, viskositeten til celluloseetermodifisert sementbasert gips med åpenbar forskjell når konsentrasjonen er 2 %. Viskositetsforskjellen er ikke stor, for eksempel er viskositetene til P2 og E2 48000mPa·s og 36700mPa·s i den vandige løsningen med en konsentrasjon på 2%. S, forskjellen er ikke åpenbar; viskositetene til E1 og E2 i 2 % vandig løsning er 12300mPa·S og 36700mPa·s er forskjellen veldig stor, men viskositetene til deres modifiserte sementpasta er 9800mPa·henholdsvis S og 12900mPa·S, forskjellen er sterkt redusert, så når du velger celluloseeter i ingeniørfag, er det ikke nødvendig å forfølge for høy celluloseeterviskositet. I praktiske tekniske anvendelser er dessuten konsentrasjonen av celluloseeter i forhold til vann vanligvis relativt lav. For eksempel, i vanlig pussmørtel er vann-sementforholdet vanligvis ca. 0,65, og innholdet av celluloseeter er 0,2% til 0,6%. Konsentrasjonen av vann er mellom 0,3 % og 1 %.

Det kan også ses av testresultatene at ulike typer celluloseetere har ulik effekt på sementens viskositetbasert gips. Når konsentrasjonen er 1 %, er viskositetene til P2, E2 og H1 tre typer vandige løsninger av celluloseeter 4990 mPa·s, 5070mPa·S og 5250mPa·S er henholdsvis viskositeten til H1-løsningen høyest, men viskositeten til P2, E2 og H1 tre typer celluloseeter. Viskositetene til de etermodifiserte sementoppslemmingene var 13800mPa·S, 12900mPa·S og 12700mPa·S, og viskositeten til de H1-modifiserte sementoppslemmingene var den laveste. Dette er fordi celluloseetere vanligvis har effekten av å forsinke sementhydrering. Blant de tre typene celluloseetere, HEC, HPMC og HEMC, har HEC den sterkeste evnen til å forsinke sementhydrering. Derfor, i H1 modifisert sementbasert gips, på grunn av den langsommere sementhydreringen, utvikler nettverksstrukturen til sementhydreringsprodukter langsommere, og viskositeten er den laveste.

2.2 Effekt av rotasjonshastighet

Fra påvirkningen av rotasjonshastigheten til viskosimeteret på viskositeten til ren sementbasert gips og celluloseetermodifisert sementbasert gips, kan det sees at når rotasjonshastigheten øker, vil viskositeten til celluloseetermodifisert sementbasert gips og ren sementbasert gips avtar i varierende grad , det vil si at de alle har egenskapen til skjærfortynning og tilhører pseudoplastisk væske. Jo mindre rotasjonshastigheten er, desto større reduksjon av viskositeten til all sementbasert gips med rotasjonshastigheten, det vil si jo mer åpenbar er pseudoplastisiteten til sementenbasert gips. Med økningen av rotasjonshastigheten reduseres kurven for viskositet av sementenbasert gips blir gradvis flatere, og pseudoplastisiteten svekkes. Sammenlignet med ren sementbasert gips, pseudoplastisiteten til celluloseetermodifisert sementbasert gips er svakere, det vil si at inkorporering av celluloseeter reduserer pseudoplastisiteten til sementbasert gips.

Fra påvirkningen av rotasjonshastighet på sementens viskositetbasert gips under forskjellige celluloseetertyper og viskositeter kan det være kjent at sementbasert gips modifisert med forskjellige celluloseetere har forskjellig pseudoplastisk styrke, og jo mindre viskositeten til celluloseeteren er, desto høyere er viskositeten til den modifiserte sementenbasert gips. Jo mer åpenbar er pseudoplastisiteten til sementenbasert gips er; pseudoplastisiteten til den modifiserte sementenbasert gips har ingen åpenbar forskjell med forskjellige typer celluloseetere med lignende viskositeter. Fra P2, E2 og H1 tre typer celluloseetermodifisert sementbasert gips i forskjellig dosering (0,1 %, 0,3 %, 0,6 % og 0,9 %) kan påvirkningen av rotasjonshastigheten på viskositeten være kjent, P2, E2 og H1 tre typer fiber. Sementoppslemmingene modifisert med ren eter har samme testresultater : når mengden av celluloseeter er forskjellig, er deres pseudoplastisitet forskjellig. Jo mindre mengde celluloseeter, jo sterkere er pseudoplastisiteten til den modifiserte sementenbasert gips.

Etter at sementen er i kontakt med vann, blir sementpartiklene på overflaten raskt hydrert, og hydratiseringsproduktene (spesielt CSH gel) danner en agglomerasjonsstruktur. Når det er en retningsbestemt skjærkraft i løsningen, vil agglomerasjonsstrukturen åpne seg, slik at langs skjærkraftens retning Den retningsbestemte strømningsmotstanden reduseres, og viser derved egenskapen til skjærtynning. Celluloseeter er et slags makromolekyl med en asymmetrisk struktur. Når løsningen er stille, kan celluloseetermolekylene ha forskjellige orienteringer. Når det er en retningsbestemt skjærkraft i løsningen, vil den lange kjeden til molekylet snu og gå langs. Retningen til skjærkraften reduseres, noe som resulterer i en reduksjon i strømningsmotstanden, og har også egenskapen til skjærtynning. Sammenlignet med sementhydratiseringsprodukter er celluloseetermolekyler mer fleksible og har en viss bufferkapasitet for skjærkraft. Derfor sammenlignet med ren sementbasert gips, pseudoplastisiteten til celluloseetermodifisert sementbasert gips er svakere, og når viskositeten eller innholdet av celluloseeter øker, er buffereffekten av celluloseetermolekyler på skjærkraften mer åpenbar. Plastisiteten blir svak.

2.3 Temperaturens påvirkning

Fra effekten av temperaturendringer (20°C, 27°C og 35°C) på viskositeten til celluloseetermodifisert sementbasert gips, kan det sees at når innholdet av celluloseeter er 0,6 %, når temperaturen øker, vil den rene sementenbasert gips og M1 Viskositeten til den modifiserte sementenbasert gips økt, og viskositeten til annen celluloseetermodifisert sementbasert gips redusert, men nedgangen var ikke stor, og viskositeten til den H1-modifiserte sementenbasert gips redusert mest. Så langt som E2-modifisert sementbasert gips er bekymret når polyaskeforholdet er 0,6 %, viskositeten til sementenbasert gips synker med økningen av temperaturen, og når polyaskeforholdet er 0,3 %, viskositeten til sementenbasert gips øker med økningen i temperaturen.

Generelt sett, på grunn av reduksjonen av den intermolekylære interaksjonskraften, vil viskositeten til væsken avta med økningen i temperaturen, som er tilfellet for celluloseeterløsning. Men når temperaturen stiger, og kontakttiden mellom sement og vann øker, vil hastigheten på sementhydratisering bli betydelig akselerert, og graden av hydratisering vil øke, så viskositeten til ren sementbasert gips vil øke i stedet.

I celluloseeter modifisert sementbasert gips, celluloseeter vil bli adsorbert til overflaten av sementhydratiseringsprodukter, og dermed hemme sementhydrering, men forskjellige typer og mengder celluloseetere har forskjellige evner til å hemme sementhydrering, MC (som M1 ) har en svak evne til å hemme sementhydrering, og når temperaturen øker, hydratiseringshastigheten til sementenbasert gips er fortsatt raskere, så når temperaturen øker, økes viskositeten generelt; HEC, HPMC og HEMC kan hemme sementhydrering betydelig, ettersom temperaturen øker, hydratiseringshastigheten til sementbasert gips er langsommere, slik at når temperaturen øker, HEC, HPMC og HEMC modifisert sement Viskositeten tilbasert gips (0,6 % polyaskeforhold) er generelt redusert, og fordi evnen til HEC til å forsinke sementhydrering er større enn for HPMC og HEMC, vil endringen av celluloseeter i temperaturendringer (20)°C, 27°C og 35°C) Viskositeten til H1-modifisert sementbasert gips minket mest med økningen i temperaturen. Imidlertid eksisterer sementhydrering fortsatt når temperaturen er høyere, så graden av reduksjon av celluloseetermodifisert sementbasert gips med økningen av temperaturen er ikke åpenbart. Så langt som E2-modifisert sementbasert gips er bekymret, når dosen er høy (askeforholdet er 0,6%), er effekten av å hemme sementhydrering åpenbar, og viskositeten avtar med økningen i temperaturen; når doseringen er lav (askeforholdet er 0,3%), er effekten av å hemme sementhydrering ikke åpenbar, og viskositeten øker med temperaturøkningen.

3. Konklusjon

(1) Med den kontinuerlige økningen av celluloseeterinnholdet, øker viskositeten og viskositeten til sementbasert gips fortsette å øke. Den molekylære nettverksstrukturen til celluloseeter og nettverksstrukturen til sementhydratiseringsprodukter er sammenvevd, og den første hydratiseringen av sement øker indirekte konsentrasjonen av celluloseeter, slik at viskositeten til celluloseeterløsning og sementbasert gips har en "sammensatt superposisjonseffekt", det vil si celluloseeter. Viskositeten til den modifiserte sementenbasert gips er mye større enn summen av deres respektive viskositeter. Sammenlignet med HPMC og HEMC modifiserte sementoppslemminger, har HEC modifiserte sementoppslemminger lavere viskositetstestverdier på grunn av langsommere hydreringsutvikling.

(2) Begge celluloseetermodifisert sementbasert gips og ren sementbasert gips har egenskapen til skjærfortynning eller pseudoplastisitet; pseudoplastisiteten til celluloseetermodifisert sementbasert gips er lavere enn for ren sementbasert gips; jo lavere rotasjonshastighet, eller cellulose, jo lavere er viskositeten til etermodifisert sementbasert gips, eller jo lavere innhold av celluloseeter, desto tydeligere er pseudoplastisiteten til celluloseetermodifisert sementbasert gips.

(3) Når temperaturen fortsetter å stige, øker hastigheten og graden av sementhydratisering, slik at viskositeten til ren sementbasert gips øker gradvis. På grunn av forskjellige typer og mengder celluloseetere har forskjellige evner til å hemme sementhydrering, varierer viskositeten til den modifiserte sementpastaen med temperaturen.