Zmiana lepkości eteru celulozy na tynku na bazie cementu

Zagęszczanie jest ważnym efektem modyfikującym eteru celulozy na materiałach na bazie cementu. Wpływ zawartości eteru celulozy, prędkości obrotowej i temperatury wiskozymetru na zmianę lepkości cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu byli studiowani. Wyniki pokazują, że lepkość cementuna bazie gipsu wzrasta w sposób ciągły wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy i lepkości roztworu eteru celulozy i cementuna bazie gipsu ma „złożony efekt superpozycji”; pseudoplastyczność cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu jest niższa niż w przypadku czystego cementuna bazie gipsui lepkość Im niższa prędkość obrotowa instrumentu lub im niższa lepkość cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsulub im niższa zawartość eteru celulozy, tym bardziej oczywista jest pseudoplastyczność cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu; Dzięki połączonemu efektowi hydratacji lepkość cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu wzrośnie lub zmniejszy się. Różne rodzaje eterów celulozy charakteryzują się różnymi zmianami lepkości modyfikowanego cementuna bazie gipsu.

Słowa kluczowe: eter celulozy; cementna bazie gipsu; lepkość

0、Przedmowa

Etery celulozy są często stosowane jako środki zatrzymujące wodę i zagęszczacze w materiałach na bazie cementu. Według różnych podstawników, etery celulozy stosowane w materiałach na bazie cementu obejmują na ogół metylocelulozę (MC), hydroksyetylocelulozę (HEC), eter hydroksyetylometylocelulozy (hydroksyetylometyloceluloza, HEMC) i hydroksypropylometylocelulozę (hydroksypropylometyloceluloza, HPMC), spośród których najczęściej stosowane są HPMC i HEMC.

Zagęszczanie jest ważnym efektem modyfikującym eteru celulozy na materiałach na bazie cementu. Eter celulozy może nadać mokrej zaprawie doskonałą lepkość, znacznie zwiększyć zdolność wiązania pomiędzy mokrą zaprawą a warstwą bazową i poprawić działanie przeciwzaciekowe zaprawy. Może również zwiększyć jednorodność i zdolność antydyspersyjną świeżo wymieszanych materiałów na bazie cementu oraz zapobiegać rozwarstwianiu, segregacji i krwawieniu zaprawy i betonu.

Zagęszczający wpływ eteru celulozy na materiały na bazie cementu można ilościowo ocenić za pomocą modelu reologicznego materiałów na bazie cementu. Materiały na bazie cementu są zwykle uważane za płyn Binghama, co oznacza, że ​​gdy zastosowane naprężenie ścinające r jest mniejsze niż granica plastyczności r0, materiał pozostaje w swoim pierwotnym kształcie i nie płynie; gdy naprężenie ścinające r przekracza granicę plastyczności r0, obiekt ulega odkształceniu płynięciu, a naprężenie ścinające Naprężenie r ma liniową zależność od szybkości odkształcania y, czyli r=r0+f·y, gdzie f jest lepkością plastyczną. Etery celulozy na ogół zwiększają granicę plastyczności i lepkość plastyczną materiałów na bazie cementu, jednak niższe dawki prowadzą do niższej granicy plastyczności i lepkości plastycznej, głównie ze względu na napowietrzające działanie eterów celulozy. Badania Paturala pokazują, że wzrasta masa cząsteczkowa eteru celulozy, czyli granica plastyczności cementuna bazie gipsu maleje, a konsystencja wzrasta.

Lepkość cementuna bazie gipsu jest ważnym wskaźnikiem do oceny zagęszczającego działania eteru celulozy na materiały na bazie cementu. W niektórych publikacjach badano prawo zmiany lepkości roztworu eteru celulozy, ale nadal brakuje odpowiednich badań na temat wpływu eteru celulozy na zmianę lepkości cementuna bazie gipsu. Jednocześnie, według różnych rodzajów podstawników, istnieje wiele rodzajów eterów celulozy. Wpływ różnych rodzajów i lepkości eterów celulozy na przemianę cementuna bazie gipsu lepkość jest również bardzo niepokojącą kwestią przy stosowaniu eterów celulozy. W tej pracy wykorzystano wiskozymetr rotacyjny do badania zmian lepkości zaczynów cementowych modyfikowanych eterem celulozy różnych typów i lepkości przy różnych stosunkach polipopiołów, prędkościach obrotowych i temperaturach.

1. Eksperymentuj

1.1 Surowce

(1) Eter celulozy. Wybrano sześć rodzajów eterów celulozy powszechnie stosowanych w moim kraju, w tym 1 rodzaj MC, 1 rodzaj HEC, 2 rodzaje HPMC i 2 rodzaje HEMC, spośród których lepkości 2 rodzajów HPMC i 2 rodzajów HEMC były oczywiście różny. Lepkość eteru celulozy badano wiskozymetrem rotacyjnym NDJ-1B (Shanghai Changji Company), stężenie badanego roztworu wynosiło 1,0% lub 2,0%, temperatura 20°C°C, a prędkość obrotowa wynosiła 12r/min.

(2) Cement. Zwykły cement portlandzki produkowany przez Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. ma specyfikację P·O 42,5 (GB 175-2007).

1.2 Metoda pomiaru lepkości roztworu eteru celulozy

Pobrać próbkę eteru celulozy o określonej jakości i dodać ją do szklanej zlewki o pojemności 250 ml, następnie dodać 250 g gorącej wody o temperaturze około 90°C.°C; dokładnie wymieszać szklaną laską tak, aby eter celulozy utworzył jednorodny układ dyspersyjny w gorącej wodzie, jednocześnie umieszczając zlewkę Cool w powietrzu. Gdy roztwór zacznie generować lepkość i nie będzie już się wytrącał, natychmiast przerwij mieszanie; po ochłodzeniu roztworu na powietrzu do uzyskania jednolitej barwy, umieścić zlewkę w łaźni wodnej o stałej temperaturze i utrzymywać temperaturę na wymaganym poziomie. Błąd jest± 0,1°C; po 2h (liczonym na podstawie czasu kontaktu eteru celulozy z gorącą wodą) zmierzyć termometrem temperaturę środka roztworu. Produkcyjny) należy włożyć rotor do roztworu na określoną głębokość, po odstaniu na 5 min zmierzyć jego lepkość.

1.3 Pomiar lepkości cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu

Przed doświadczeniem należy wszystkie surowce utrzymywać w określonej temperaturze, odważyć określoną masę eteru celulozy i cementu, dokładnie wymieszać i dodać wodę wodociągową o określonej temperaturze do 250 ml zlewki szklanej o stosunku wodno-cementowym 0,65; następnie dodać suchy proszek do zlewki i odczekać 3 minuty Dokładnie wymieszać szklanym prętem 300 razy, włożyć rotor wiskozymetru rotacyjnego (typu NDJ-1B, produkcji Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) do zlewki roztwór na określoną głębokość i po odstaniu na 2 minuty zmierzyć jego lepkość. Aby uniknąć wpływu ciepła hydratacji cementu na badanie lepkości cementuna bazie gipsu w miarę możliwości lepkość cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu należy badać w kontakcie cementu z wodą przez 5 minut.

2. Wyniki i analiza

2.1 Wpływ zawartości eteru celulozy

Ilość eteru celulozy odnosi się tutaj do stosunku masowego eteru celulozy do cementu, to znaczy do stosunku polipopiołów. Z wpływu P2, E2 i H1 trzech rodzajów eterów celulozy na zmianę lepkości cementuna bazie gipsu przy różnych dawkach (0,1%, 0,3%, 0,6% i 0,9%) można zauważyć, że po dodaniu eteru celulozy lepkość cementuna bazie gipsu Zwiększa się lepkość; wraz ze wzrostem ilości eteru celulozy lepkość cementuna bazie gipsu wzrasta w sposób ciągły, a zakres wzrostu lepkości cementuna bazie gipsu staje się również większy.

Gdy stosunek wody do cementu wynosi 0,65, a zawartość eteru celulozy wynosi 0,6%, biorąc pod uwagę wodę zużytą podczas początkowej hydratacji cementu, stężenie eteru celulozy w stosunku do wody wynosi około 1%. Gdy stężenie wynosi 1%, roztwory wodne P2, E2 i H1. Lepkość wynosi 4990 mPa·S, 5070 mPa·S i 5250mPa·s odpowiednio; gdy stosunek wody do cementu wynosi 0,65, lepkość czystego cementuna bazie gipsu wynosi 836 mPa·S. Jednakże lepkości trzech zaczynów cementowych modyfikowanych eterem celulozy P2, E2 i H1 wynoszą 13800 mPa·S, 12900mPa·S i 12700mPa·odpowiednio. Oczywiście lepkość cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu nie jest lepkość roztworu eteru celulozy i proste dodanie lepkości czystego cementuna bazie gipsu jest znacznie większa niż suma obu lepkości, to znaczy lepkości roztworu eteru celulozy i lepkości cementuna bazie gipsu mają „złożony efekt superpozycji”. Lepkość roztworu eteru celulozy wynika z silnej hydrofilowości grup hydroksylowych i wiązań eterowych w cząsteczkach eteru celulozy oraz trójwymiarowej struktury sieci utworzonej przez cząsteczki eteru celulozy w roztworze; lepkość czystego cementuna bazie gipsu pochodzi z sieci utworzonej pomiędzy strukturą produktów hydratacji cementu. Ponieważ produkty hydratacji polimeru i cementu często tworzą wzajemnie przenikającą się strukturę sieciową, w cemencie modyfikowanym eterem celulozyna bazie gipsu, trójwymiarowa struktura sieciowa eteru celulozy i struktura sieciowa produktów hydratacji cementu są ze sobą powiązane, a cząsteczki eteru celulozy Adsorpcja razem z produktami hydratacji cementu daje „kompozytowy efekt superpozycji”, który znacznie zwiększa ogólną lepkość cementuna bazie gipsu; ponieważ jedna cząsteczka eteru celulozy może przeplatać się z wieloma cząsteczkami eteru celulozy i produktami hydratacji cementu, dlatego wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy gęstość struktury sieciowej wzrasta bardziej niż wzrost cząsteczek eteru celulozy i lepkość cementuna bazie gipsu stale wzrasta; ponadto na szybką hydratację cementu musi zareagować część wody. , co jest równoznaczne ze zwiększeniem stężenia eteru celulozy, co jest również przyczyną znacznego wzrostu lepkości cementuna bazie gipsu.

Od eteru celulozy i cementuna bazie gipsu mają „efekt superpozycji kompozytu” pod względem lepkości, przy tej samej zawartości eteru celulozy i warunkach stosunku wody do cementu, lepkość cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu z oczywistą różnicą, gdy stężenie wynosi 2% Różnica lepkości nie jest duża, na przykład lepkości P2 i E2 wynoszą 48000mPa·si 36700 mPa·odpowiednio w roztworze wodnym o stężeniu 2%. S, różnica nie jest oczywista; lepkości E1 i E2 w 2% roztworze wodnym wynoszą 12300 mPa·S i 36700mPa·s, różnica jest bardzo duża, ale lepkości ich modyfikowanego zaczynu cementowego wynoszą 9800mPa·Odpowiednio S i 12900 mPa·S różnica została znacznie zmniejszona, więc wybierając eter celulozy w inżynierii, nie jest konieczne dążenie do nadmiernie wysokiej lepkości eteru celulozy. Ponadto w praktycznych zastosowaniach inżynieryjnych stężenie eteru celulozy w stosunku do wody jest zwykle stosunkowo niskie. Na przykład w zwykłej zaprawie tynkarskiej stosunek wody do cementu wynosi zwykle około 0,65, a zawartość eteru celulozy wynosi od 0,2% do 0,6%. Stężenie wody wynosi od 0,3% do 1%.

Z wyników badań wynika także, że różne rodzaje eterów celulozy w różny sposób wpływają na lepkość cementuna bazie gipsu. Gdy stężenie wynosi 1%, lepkość trzech rodzajów wodnych roztworów eteru celulozy P2, E2 i H1 wynosi 4990 mPa·s, 5070 mPa·S i 5250mPa·S, odpowiednio, lepkość roztworu H1 jest najwyższa, ale lepkość P2, E2 i H1 trzech rodzajów eteru celulozy. Lepkość zaczynów cementowych modyfikowanych eterem wynosiła 13800mPa·S, 12900mPa·S i 12700mPa·S, a lepkość zaczynów cementowych modyfikowanych H1 była najniższa. Dzieje się tak dlatego, że etery celulozy zwykle opóźniają hydratację cementu. Spośród trzech rodzajów eterów celulozy, HEC, HPMC i HEMC, HEC ma najsilniejszą zdolność opóźniania hydratacji cementu. Dlatego w cemencie modyfikowanym H1na bazie gipsu, ze względu na wolniejszą hydratację cementu, struktura sieciowa produktów hydratacji cementu rozwija się wolniej, a lepkość jest najniższa.

2.2 Wpływ prędkości obrotowej

Z wpływu prędkości obrotowej wiskozymetru na lepkość czystego cementuna bazie gipsu i cement modyfikowany eterem celulozyna bazie gipsumożna zauważyć, że wraz ze wzrostem prędkości obrotowej lepkość cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu i czysty cementna bazie gipsu maleje w różnym stopniu, czyli wszystkie mają właściwość rozrzedzania pod wpływem ścinania i należą do cieczy pseudoplastycznej. Im mniejsza prędkość obrotowa, tym większy spadek lepkości całego cementuna bazie gipsu z prędkością obrotową, czyli tym bardziej oczywista jest pseudoplastyczność cementuna bazie gipsu. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej krzywa lepkości cementu malejena bazie gipsu stopniowo staje się bardziej płaska, a pseudoplastyczność słabnie. W porównaniu z czystym cementemna bazie gipsu, pseudoplastyczność cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu jest słabszy, to znaczy dodatek eteru celulozy zmniejsza pseudoplastyczność cementuna bazie gipsu.

Z wpływu prędkości obrotowej na lepkość cementuna bazie gipsu przy różnych typach eterów celulozy i lepkościach można wiedzieć, że cementna bazie gipsu modyfikowany różnymi eterami celulozy ma różną wytrzymałość pseudoplastyczną, a im mniejsza jest lepkość eteru celulozy, tym większa jest lepkość modyfikowanego cementuna bazie gipsu. Tym bardziej oczywista jest pseudoplastyczność cementuna bazie gipsu Jest; pseudoplastyczność modyfikowanego cementuna bazie gipsu nie ma oczywistej różnicy z różnymi typami eterów celulozy o podobnych lepkościach. Z P2, E2 i H1 trzy rodzaje cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu w różnych dawkach (0,1%, 0,3%, 0,6% i 0,9%) można poznać wpływ prędkości obrotowej na lepkość, P2, E2 i H1, trzy rodzaje włókien. Zaczyny cementowe modyfikowane zwykłym eterem mają te same wyniki testów : przy różnej ilości eteru celulozy inna jest ich pseudoplastyczność. Im mniejsza ilość eteru celulozy, tym silniejsza pseudoplastyczność modyfikowanego cementuna bazie gipsu.

Po kontakcie cementu z wodą cząsteczki cementu znajdujące się na powierzchni ulegają szybkiemu uwodnieniu, a produkty hydratacji (zwłaszcza żel CSH) tworzą strukturę aglomeracyjną. Gdy w roztworze występuje kierunkowa siła ścinająca, struktura aglomeracyjna otworzy się tak, że wzdłuż kierunku siły ścinającej opór przepływu kierunkowego zmniejsza się, wykazując w ten sposób właściwość rozrzedzania pod wpływem ścinania. Eter celulozy jest rodzajem makrocząsteczki o asymetrycznej strukturze. Gdy roztwór jest nieruchomy, cząsteczki eteru celulozy mogą mieć różną orientację. Kiedy w roztworze działa kierunkowa siła ścinająca, długi łańcuch cząsteczki będzie się obracał i poruszał. Kierunek siły ścinającej ulega zmniejszeniu, co powoduje zmniejszenie oporów przepływu, a także wykazuje właściwość rozrzedzania pod wpływem ścinania. W porównaniu z produktami hydratacji cementu cząsteczki eteru celulozy są bardziej elastyczne i mają pewną zdolność buforowania siły ścinającej. Dlatego w porównaniu z czystym cementemna bazie gipsu, pseudoplastyczność cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu jest słabszy, a wraz ze wzrostem lepkości lub zawartości eteru celulozy buforujący wpływ cząsteczek eteru celulozy na siłę ścinającą jest bardziej oczywisty. Plastyczność staje się słaba.

2.3 Wpływ temperatury

Z efektu zmian temperatury (20°C, 27°C i 35°C) na lepkość cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsumożna zauważyć, że gdy zawartość eteru celulozy wynosi 0,6%, wraz ze wzrostem temperatury czysty cementna bazie gipsu i M1 Lepkość modyfikowanego cementuna bazie gipsu zwiększona, a lepkość innego cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu spadła, ale spadek nie był duży, a lepkość cementu modyfikowanego H1na bazie gipsu spadł najbardziej. Jeśli chodzi o cement modyfikowany E2na bazie gipsu dotyczy lepkości cementu, gdy zawartość polipopiołów wynosi 0,6%.na bazie gipsu zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury, a gdy zawartość polipopiołów wynosi 0,3%, lepkość cementuna bazie gipsu wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

Ogólnie rzecz ujmując, w związku ze spadkiem siły oddziaływania międzycząsteczkowego, lepkość płynu będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem temperatury, co ma miejsce w przypadku roztworu eteru celulozy. Jednak wraz ze wzrostem temperatury i wzrostem czasu kontaktu cementu z wodą prędkość hydratacji cementu znacznie wzrośnie, a stopień hydratacji wzrośnie, a więc lepkość czystego cementuna bazie gipsu zamiast tego wzrośnie.

W cemencie modyfikowanym eterem celulozyna bazie gipsueter celulozy będzie adsorbowany na powierzchni produktów hydratacji cementu, hamując w ten sposób hydratację cementu, ale różne rodzaje i ilości eterów celulozy mają różne zdolności do hamowania hydratacji cementu, MC (takie jak M1) ma słabą zdolność do hamowania hydratacji cementu, a wraz ze wzrostem temperatury szybkość hydratacji cementuna bazie gipsu jest jeszcze szybszy, więc wraz ze wzrostem temperatury lepkość Na ogół wzrasta; HEC, HPMC i HEMC mogą znacząco hamować hydratację cementu, wraz ze wzrostem temperatury, szybkość hydratacji cementuna bazie gipsu jest wolniejszy, więc wraz ze wzrostem temperatury cement modyfikowany HEC, HPMC i HEMC Lepkośćna bazie gipsu (0,6% stosunek polipopiołów) jest ogólnie zmniejszony, a ponieważ zdolność HEC do opóźniania hydratacji cementu jest większa niż HPMC i HEMC, zmiana eteru celulozy pod wpływem zmian temperatury (20°C, 27°C i 35°C) Lepkość cementu modyfikowanego H1na bazie gipsu najbardziej spada wraz ze wzrostem temperatury. Jednakże hydratacja cementu nadal występuje, gdy temperatura jest wyższa, a więc stopień redukcji cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu wraz ze wzrostem temperatury nie jest oczywiste. Jeśli chodzi o cement modyfikowany E2na bazie gipsu obawia się, że przy dużej dawce (zawartość popiołu wynosi 0,6%) efekt hamowania hydratacji cementu jest oczywisty, a lepkość maleje wraz ze wzrostem temperatury; przy niskim dozowaniu (zawartość popiołu 0,3%) efekt hamowania hydratacji cementu nie jest oczywisty, a lepkość wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

3. Wniosek

(1) Wraz ze ciągłym wzrostem zawartości eteru celulozy lepkość i szybkość wzrostu lepkości cementuna bazie gipsu nadal rosnąć. Molekularna struktura sieciowa eteru celulozy i struktura sieciowa produktów hydratacji cementu są ze sobą powiązane, a początkowa hydratacja cementu pośrednio zwiększa stężenie eteru celulozy, tak że lepkość roztworu eteru celulozy i cementuna bazie gipsu ma „efekt superpozycji kompozytu”, czyli eter celulozy. Lepkość modyfikowanego cementuna bazie gipsu jest znacznie większa niż suma ich odpowiednich lepkości. W porównaniu z zaczynami cementowymi modyfikowanymi HPMC i HEMC, zaczyny cementowe modyfikowane HEC mają niższe wartości testowe lepkości ze względu na wolniejszy rozwój hydratacji.

(2) Obydwa cementy modyfikowane eterem celulozyna bazie gipsu i czysty cementna bazie gipsu mają właściwość rozrzedzania przy ścinaniu lub pseudoplastyczności; pseudoplastyczność cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu jest niższa niż w przypadku czystego cementuna bazie gipsu; im niższa prędkość obrotowa, albo celuloza, tym niższa lepkość cementu modyfikowanego eteremna bazie gipsulub im niższa zawartość eteru celulozy, tym bardziej oczywista jest pseudoplastyczność cementu modyfikowanego eterem celulozyna bazie gipsu.

(3) Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta prędkość i stopień hydratacji cementu, tak że lepkość czystego cementuna bazie gipsu stopniowo wzrasta. Ze względu na różne rodzaje i ilości eterów celulozy mają różną zdolność hamowania hydratacji cementu, lepkość modyfikowanego zaczynu cementowego zmienia się w zależności od temperatury.