Alteração da viscosidade do éter de celulose em gesso à base de cimento

O espessamento é um importante efeito de modificação do éter de celulose em materiais à base de cimento. Os efeitos do teor de éter de celulose, velocidade de rotação do viscosímetro e temperatura na mudança de viscosidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base foram estudados. Os resultados mostram que a viscosidade do cimentogesso à base aumenta continuamente com o aumento do teor de éter de celulose e a viscosidade da solução de éter de celulose e do cimentogesso à base tem um “efeito de superposição composta”; a pseudoplasticidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base é inferior ao do cimento purogesso à base, e a viscosidade Quanto menor a velocidade de rotação do instrumento, ou menor a viscosidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base, ou quanto menor o teor de éter de celulose, mais óbvia será a pseudoplasticidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base; Com o efeito combinado da hidratação, a viscosidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base aumentará ou diminuirá. Diferentes tipos de éter de celulose apresentam diferentes alterações na viscosidade do cimento modificadogesso à base.

Palavras-chave: éter de celulose; cimentogesso à base; viscosidade

0、Prefácio

Os éteres de celulose são frequentemente usados ​​como agentes de retenção de água e espessantes para materiais à base de cimento. De acordo com diferentes substituintes, os éteres de celulose usados ​​em materiais à base de cimento geralmente incluem metil celulose (MC), hidroxietil celulose (HEC), éter de hidroxietil metil celulose (Hidroxietil metil celulose, HEMC) e hidroxipropil metil celulose (Hidroxipropil metil celulose, HPMC), entre os quais HPMC e HEMC são os mais comumente usados.

O espessamento é um importante efeito de modificação do éter de celulose em materiais à base de cimento. O éter de celulose pode dotar a argamassa úmida de excelente viscosidade, aumentar significativamente a capacidade de ligação entre a argamassa úmida e a camada de base e melhorar o desempenho anti-afundamento da argamassa. Também pode aumentar a homogeneidade e a capacidade antidispersão de materiais à base de cimento recém-misturados e prevenir a delaminação, segregação e sangramento de argamassa e concreto.

O efeito espessante do éter de celulose em materiais à base de cimento pode ser avaliado quantitativamente pelo modelo reológico de materiais à base de cimento. Os materiais à base de cimento são geralmente considerados fluidos de Bingham, ou seja, quando a tensão de cisalhamento aplicada r é menor que a tensão de escoamento r0, o material permanece em sua forma original e não flui; quando a tensão de cisalhamento r excede a tensão de escoamento r0, o objeto sofre deformação de fluxo, e a tensão de cisalhamento A tensão r tem uma relação linear com a taxa de deformação y, ou seja, r=r0+f·y, onde f é a viscosidade plástica. Os éteres de celulose geralmente aumentam o limite de escoamento e a viscosidade plástica dos materiais à base de cimento, no entanto, dosagens mais baixas levam a menores limites de escoamento e viscosidade plástica, principalmente devido ao efeito de incorporação de ar dos éteres de celulose. A pesquisa de Patural mostra que o peso molecular do éter de celulose aumenta, a tensão de escoamento do cimentogesso à base diminui e a consistência aumenta.

A viscosidade do cimentogesso à base é um índice importante para avaliar o efeito espessante do éter de celulose em materiais à base de cimento. Algumas literaturas exploraram a lei de mudança de viscosidade da solução de éter de celulose, mas ainda faltam pesquisas relevantes sobre o efeito do éter de celulose na mudança de viscosidade do cimento.gesso à base. Ao mesmo tempo, de acordo com os diferentes tipos de substituintes, existem muitos tipos de éteres de celulose. O impacto de diferentes tipos e viscosidades de éteres de celulose na mudança do cimentogesso à base a viscosidade também é uma questão muito preocupante no uso de éteres de celulose. Este trabalho utiliza um viscosímetro rotacional para estudar as alterações de viscosidade de pastas de cimento modificadas com éter de celulose de diferentes tipos e viscosidades sob diferentes proporções de poli-cinzas, velocidades de rotação e temperaturas.

1. Experimente

1.1 Matérias-primas

(1) Éter de celulose. Foram selecionados seis tipos de éteres de celulose comumente usados ​​em meu país, incluindo 1 tipo de MC, 1 tipo de HEC, 2 tipos de HPMC e 2 tipos de HEMC, entre os quais as viscosidades de 2 tipos de HPMC e 2 tipos de HEMC eram obviamente diferente. A viscosidade do éter de celulose foi testada pelo viscosímetro rotacional NDJ-1B (Shanghai Changji Company), a concentração da solução de teste foi de 1,0% ou 2,0%, a temperatura foi de 20°C, e a velocidade de rotação foi de 12 r/min.

(2) Cimento. O cimento Portland comum produzido pela Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. tem uma especificação de P·O 42,5 (GB 175-2007).

1.2 Método de medição de viscosidade da solução de éter de celulose

Pegue uma amostra de éter de celulose de qualidade especificada e adicione-a a um copo de vidro de 250mL, em seguida adicione 250g de água quente a cerca de 90ºC.°C; mexa bem com uma vareta de vidro para fazer com que o éter de celulose forme um sistema de dispersão uniforme na água quente e, ao mesmo tempo, coloque o copo para esfriar no ar. Quando a solução começar a gerar viscosidade e não precipitar novamente, pare imediatamente de agitar; quando a solução for resfriada ao ar até que a cor fique uniforme, coloque o béquer em banho-maria com temperatura constante e mantenha a temperatura na temperatura especificada. O erro é± 0,1°C; após 2h (calculado a partir do tempo de contato do éter de celulose com a água quente), medir a temperatura do centro da solução com um termômetro. Produção) rotor inserido na solução até a profundidade especificada, após repousar por 5min, medir sua viscosidade.

1.3 Medição de viscosidade de cimento modificado com éter de celulosegesso à base

Antes do experimento, mantenha todas as matérias-primas na temperatura especificada, pese a massa especificada de éter de celulose e cimento, misture bem e adicione água da torneira na temperatura especificada em um copo de vidro de 250mL com proporção água-cimento de 0,65; em seguida, adicione o pó seco no béquer e espere 3 minutos. Mexa bem com uma vareta de vidro por 300 vezes, insira o rotor de um viscosímetro rotacional (tipo NDJ-1B, produzido por Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) no solução até uma profundidade especificada e medir sua viscosidade após repouso por 2 minutos. A fim de evitar a influência do calor de hidratação do cimento no teste de viscosidade do cimentogesso à base tanto quanto possível, a viscosidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base deve ser testado quando o cimento estiver em contato com água por 5 minutos.

2. Resultados e análises

2.1 Efeito do teor de éter de celulose

A quantidade de éter de celulose aqui se refere à proporção em massa de éter de celulose para cimento, ou seja, a proporção de poliash. Da influência de três tipos de éteres de celulose P2, E2 e H1 na alteração da viscosidade do cimentogesso à base em diferentes dosagens (0,1%, 0,3%, 0,6% e 0,9%), verifica-se que após a adição de éter de celulose, a viscosidade do cimentogesso à base A viscosidade aumenta; à medida que a quantidade de éter de celulose aumenta, a viscosidade do cimentogesso à base aumenta continuamente, e a faixa de aumento na viscosidade do cimentogesso à base também se torna maior.

Quando a relação água-cimento é de 0,65 e o teor de éter de celulose é de 0,6%, considerando a água consumida na hidratação inicial do cimento, a concentração de éter de celulose em relação à água é de cerca de 1%. Quando a concentração é de 1%, as soluções aquosas P2, E2 e H1 As viscosidades são 4990mPa·S, 5070mPa·S e 5250mPa·respectivamente; quando a relação água-cimento é 0,65, a viscosidade do cimento purogesso à base é 836 mpa·S. No entanto, as viscosidades das três pastas de cimento modificadas com éter de celulose P2, E2 e H1 são 13800mPa·S, 12900mPa·S e 12700mPa·respectivamente. Obviamente, a viscosidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base não é a viscosidade da solução de éter de celulose e A simples adição da viscosidade do cimento purogesso à base é significativamente maior que a soma das duas viscosidades, ou seja, a viscosidade da solução de éter de celulose e a viscosidade do cimentogesso à base têm um “efeito de superposição composta”. A viscosidade da solução de éter de celulose vem da forte hidrofilicidade dos grupos hidroxila e das ligações de éter nas moléculas de éter de celulose e da estrutura de rede tridimensional formada pelas moléculas de éter de celulose na solução; a viscosidade do cimento purogesso à base vem da rede formada entre a estrutura dos produtos de hidratação do cimento. Como os produtos de hidratação do polímero e do cimento frequentemente formam uma estrutura de rede interpenetrante, no cimento modificado com éter de celulosegesso à base, a estrutura da rede tridimensional do éter de celulose e a estrutura da rede dos produtos de hidratação do cimento estão interligadas, e as moléculas de éter de celulose A adsorção com os produtos de hidratação do cimento juntos produz um “efeito de superposição composta”, que aumenta significativamente a viscosidade geral do cimentogesso à base; uma vez que uma molécula de éter de celulose pode se entrelaçar com múltiplas moléculas de éter de celulose e produtos de hidratação de cimento, portanto, com o aumento do teor de éter de celulose, a densidade da estrutura da rede aumenta mais do que o aumento das moléculas de éter de celulose, e a viscosidade do cimentogesso à base aumenta continuamente; além disso, a rápida hidratação do cimento necessita da reação de parte da água. , o que equivale a aumentar a concentração de éter de celulose, o que também é motivo para o aumento significativo da viscosidade do cimentogesso à base.

Como o éter de celulose e o cimentogesso à base têm um “efeito de superposição composta” na viscosidade, sob as mesmas condições de teor de éter de celulose e relação água-cimento, a viscosidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base com diferença óbvia quando a concentração é de 2% A diferença de viscosidade não é grande, por exemplo, as viscosidades de P2 e E2 são 48000mPa·se 36700mPa·s respectivamente na solução aquosa com concentração de 2%. S, a diferença não é óbvia; as viscosidades de E1 e E2 em solução aquosa a 2% são 12300mPa·S e 36700mPa·respectivamente, a diferença é muito grande, mas as viscosidades de sua pasta de cimento modificada são 9800mPa·S e 12900mPa respectivamente·S, a diferença foi bastante reduzida, portanto, ao escolher o éter de celulose na engenharia, não é necessário buscar uma viscosidade excessivamente alta do éter de celulose. Além disso, em aplicações práticas de engenharia, a concentração de éter de celulose em relação à água é geralmente relativamente baixa. Por exemplo, em argamassas de gesso comuns, a proporção água-cimento é geralmente de cerca de 0,65 e o teor de éter de celulose é de 0,2% a 0,6%. A concentração de água está entre 0,3% e 1%.

Também pode ser observado pelos resultados dos testes que diferentes tipos de éteres de celulose têm efeitos diferentes na viscosidade do cimento.gesso à base. Quando a concentração é de 1%, as viscosidades dos três tipos de soluções aquosas de éter de celulose P2, E2 e H1 são 4990mPa·s, 5070mPa·S e 5250mPa·S respectivamente, a viscosidade da solução H1 é a mais alta, mas a viscosidade de P2, E2 e H1 três tipos de éter de celulose. As viscosidades das pastas de cimento modificadas com éter foram de 13800mPa·S, 12900mPa·S e 12700mPa·S respectivamente, e a viscosidade das pastas de cimento modificadas H1 foi a mais baixa. Isto ocorre porque os éteres de celulose geralmente têm o efeito de retardar a hidratação do cimento. Entre os três tipos de éteres de celulose, HEC, HPMC e HEMC, o HEC tem a maior capacidade de retardar a hidratação do cimento. Portanto, no cimento modificado H1gesso à base, devido à hidratação mais lenta do cimento, a estrutura da rede dos produtos de hidratação do cimento se desenvolve mais lentamente e a viscosidade é a mais baixa.

2.2 Efeito da taxa de rotação

Da influência da velocidade de rotação do viscosímetro na viscosidade do cimento purogesso à base e cimento modificado com éter de celulosegesso à base, pode-se observar que à medida que a velocidade de rotação aumenta, a viscosidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base e cimento purogesso à base diminui em graus variados, ou seja, todos eles têm a propriedade de afinamento por cisalhamento e pertencem ao fluido pseudoplástico. Quanto menor a taxa de rotação, maior será a diminuição da viscosidade de todo o cimentogesso à base com a taxa de rotação, ou seja, mais evidente será a pseudoplasticidade do cimentogesso à base. Com o aumento da taxa de rotação, a curva de viscosidade do cimento diminuigesso à base gradualmente torna-se mais achatado e a pseudoplasticidade enfraquece. Comparado com cimento purogesso à base, a pseudoplasticidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base é mais fraco, ou seja, a incorporação de éter de celulose reduz a pseudoplasticidade do cimentogesso à base.

Da influência da velocidade de rotação na viscosidade do cimentogesso à base sob diferentes tipos e viscosidades de éter de celulose, pode-se saber que o cimentogesso à base modificado com diferentes éteres de celulose tem diferentes resistências pseudoplásticas, e quanto menor a viscosidade do éter de celulose, maior a viscosidade do cimento modificadogesso à base. Quanto mais óbvia for a pseudoplasticidade do cimentogesso à base é; a pseudoplasticidade do cimento modificadogesso à base não tem diferença óbvia com diferentes tipos de éteres de celulose com viscosidades semelhantes. De P2, E2 e H1 três tipos de cimento modificado com éter de celulosegesso à base em diferentes dosagens (0,1%, 0,3%, 0,6% e 0,9%), a influência da velocidade de rotação na viscosidade pode ser conhecida, P2, E2 e H1 três tipos de fibra As pastas de cimento modificadas com éter puro apresentam os mesmos resultados de teste : quando a quantidade de éter de celulose é diferente, sua pseudoplasticidade é diferente. Quanto menor a quantidade de éter de celulose, maior será a pseudoplasticidade do cimento modificadogesso à base.

Após o contato do cimento com a água, as partículas de cimento na superfície são rapidamente hidratadas e os produtos de hidratação (especialmente o gel CSH) formam uma estrutura de aglomeração. Quando há uma força de cisalhamento direcional na solução, a estrutura de aglomeração se abrirá, de modo que ao longo da direção da força de cisalhamento a resistência ao fluxo direcional seja reduzida, exibindo assim a propriedade de afinamento por cisalhamento. O éter de celulose é um tipo de macromolécula com estrutura assimétrica. Quando a solução está parada, as moléculas de éter de celulose podem ter várias orientações. Quando há uma força de cisalhamento direcional na solução, a longa cadeia da molécula girará e seguirá em frente. A direção da força de cisalhamento é reduzida, resultando em uma diminuição na resistência ao fluxo, e também exibe a propriedade de afinamento por cisalhamento. Em comparação com os produtos de hidratação do cimento, as moléculas de éter de celulose são mais flexíveis e possuem uma certa capacidade de amortecimento para a força de cisalhamento. Portanto, comparado com cimento purogesso à base, a pseudoplasticidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base é mais fraco e, à medida que a viscosidade ou o conteúdo de éter de celulose aumenta, o efeito tampão das moléculas de éter de celulose na força de cisalhamento é mais óbvio. A plasticidade torna-se fraca.

2.3 A influência da temperatura

Do efeito das mudanças de temperatura (20°C, 27°C e 35°C) na viscosidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base, pode-se observar que quando o teor de éter de celulose é de 0,6%, à medida que a temperatura aumenta, o cimento purogesso à base e M1 A viscosidade do cimento modificadogesso à base aumentou, e a viscosidade de outros cimentos modificados com éter de celulosegesso à base diminuiu, mas a diminuição não foi grande, e a viscosidade do cimento modificado H1gesso à base diminuiu mais. No que diz respeito ao cimento modificado E2gesso à base está em causa, quando a proporção de poliash é de 0,6%, a viscosidade do cimentogesso à base diminui com o aumento da temperatura, e quando a proporção de poliash é de 0,3%, a viscosidade do cimentogesso à base aumenta com o aumento da temperatura.

De modo geral, devido à diminuição da força de interação intermolecular, a viscosidade do fluido diminuirá com o aumento da temperatura, o que é o caso da solução de éter de celulose. Porém, à medida que a temperatura aumenta e o tempo de contato entre o cimento e a água aumenta, a velocidade de hidratação do cimento será significativamente acelerada e o grau de hidratação aumentará, de modo que a viscosidade do cimento purogesso à base em vez disso, aumentará.

Em cimento modificado com éter de celulosegesso à base, o éter de celulose será adsorvido à superfície dos produtos de hidratação do cimento, inibindo assim a hidratação do cimento, mas diferentes tipos e quantidades de éteres de celulose têm diferentes capacidades para inibir a hidratação do cimento, MC (como M1) tem uma fraca capacidade de inibir a hidratação do cimento, e à medida que a temperatura aumenta, a taxa de hidratação do cimentogesso à base é ainda mais rápido, então à medida que a temperatura aumenta, a viscosidade Geralmente aumenta; HEC, HPMC e HEMC podem inibir significativamente a hidratação do cimento, pois à medida que a temperatura aumenta, a taxa de hidratação do cimentogesso à base é mais lento, então à medida que a temperatura aumenta, o cimento modificado HEC, HPMC e HEMC A viscosidade dogesso à base (proporção de poliash de 0,6%) é geralmente reduzida, e como a capacidade do HEC de retardar a hidratação do cimento é maior do que a do HPMC e do HEMC, a mudança do éter de celulose nas mudanças de temperatura (20°C, 27°C e 35°C) A viscosidade do cimento modificado H1gesso à base diminuiu mais com o aumento da temperatura. Porém, a hidratação do cimento ainda existe quando a temperatura é mais alta, então o grau de redução do cimento modificado com éter de celulosegesso à base com o aumento da temperatura não é óbvio. No que diz respeito ao cimento modificado E2gesso à base preocupa-se, quando a dosagem é alta (a proporção de cinzas é de 0,6%), o efeito de inibição da hidratação do cimento é óbvio e a viscosidade diminui com o aumento da temperatura; quando a dosagem é baixa (a proporção de cinzas é de 0,3%)), o efeito de inibição da hidratação do cimento não é óbvio e a viscosidade aumenta com o aumento da temperatura.

3. Conclusão

(1) Com o aumento contínuo do teor de éter de celulose, a viscosidade e a taxa de aumento da viscosidade do cimentogesso à base continuar a aumentar. A estrutura da rede molecular do éter de celulose e a estrutura da rede dos produtos de hidratação do cimento estão interligadas, e a hidratação inicial do cimento aumenta indiretamente a concentração de éter de celulose, de modo que a viscosidade da solução de éter de celulose e do cimentogesso à base tem um “efeito de superposição composta”, ou seja, éter de celulose A viscosidade do cimento modificadogesso à base é muito maior que a soma de suas respectivas viscosidades. Em comparação com as pastas de cimento modificadas por HPMC e HEMC, as pastas de cimento modificadas por HEC apresentam valores de teste de viscosidade mais baixos devido ao desenvolvimento mais lento de hidratação.

(2) Tanto cimento modificado com éter de celulosegesso à base e cimento purogesso à base têm a propriedade de afinamento por cisalhamento ou pseudoplasticidade; a pseudoplasticidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base é inferior ao do cimento purogesso à base; quanto menor a taxa de rotação, ou a celulose Quanto menor a viscosidade do cimento modificado com étergesso à base, ou quanto menor o teor de éter de celulose, mais óbvia é a pseudoplasticidade do cimento modificado com éter de celulosegesso à base.

(3) À medida que a temperatura continua a aumentar, a velocidade e o grau de hidratação do cimento aumentam, de modo que a viscosidade do cimento purogesso à base aumenta gradualmente. Devido aos diferentes tipos e quantidades de éteres de celulose terem diferentes capacidades de inibir a hidratação do cimento, a viscosidade da pasta de cimento modificada varia com a temperatura.