Modificarea vâscozității eterului de celuloză pe tencuială pe bază de ciment

Îngroșarea este un efect de modificare important al eterului de celuloză asupra materialelor pe bază de ciment. Efectele conținutului de eter de celuloză, vitezei de rotație a viscozimetrului și temperaturii asupra modificării vâscozității cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază au fost studiate. Rezultatele arată că vâscozitatea cimentuluiipsos pe bază crește continuu odată cu creșterea conținutului de eter de celuloză și a vâscozității soluției de eter de celuloză și a cimentuluiipsos pe bază are un „efect de suprapunere compozit”; pseudoplasticitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază este mai mică decât cea a cimentului puripsos pe bază, și vâscozitatea Cu cât viteza de rotație a instrumentului este mai mică sau cu cât este mai mică vâscozitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bazăsau cu cât conținutul de eter de celuloză este mai scăzut, cu atât este mai evidentă pseudoplasticitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază; Cu efectul combinat al hidratării, vâscozitatea eterului de celuloză a modificat cimentulipsos pe bază va crește sau va scădea. Diferite tipuri de eter de celuloză au diferite modificări ale vâscozității cimentului modificatipsos pe bază.

Cuvinte cheie: eter de celuloză; cimentipsos pe bază; viscozitate

0、Prefaţă

Eteri de celuloză sunt adesea utilizați ca agenți de reținere a apei și agenți de îngroșare pentru materialele pe bază de ciment. Conform diferiților substituenți, eteri de celuloză utilizați în materialele pe bază de ciment includ în general metil celuloză (MC), hidroxietil celuloză (HEC), hidroxietil metil celuloză eter (Hidroxietil metil celuloză, HEMC) și hidroxipropil metil celuloză (Hidroxipropil metil celuloză, HPMC), dintre care HPMC și HEMC sunt cele mai frecvent utilizate.

Îngroșarea este un efect de modificare important al eterului de celuloză asupra materialelor pe bază de ciment. Eterul de celuloză poate conferi mortarului umed o viscozitate excelentă, poate crește semnificativ capacitatea de lipire între mortarul umed și stratul de bază și poate îmbunătăți performanța anti-lafundare a mortarului. De asemenea, poate crește omogenitatea și capacitatea anti-dispersie a materialelor pe bază de ciment proaspăt amestecate și poate preveni delaminarea, segregarea și scurgerea mortarului și betonului.

Efectul de îngroșare al eterului de celuloză asupra materialelor pe bază de ciment poate fi evaluat cantitativ prin modelul reologic al materialelor pe bază de ciment. Materialele pe bază de ciment sunt de obicei considerate fluid Bingham, adică atunci când efortul de forfecare aplicat r este mai mic decât efortul de curgere r0, materialul rămâne în forma sa inițială și nu curge; când efortul de forfecare r depășește efortul de curgere r0, obiectul suferă o deformare la curgere, iar efortul de forfecare Tensiunea r are o relație liniară cu viteza de deformare y, adică r=r0+f·y, unde f este vâscozitatea plastică. Eteri de celuloză cresc, în general, limita de curgere și vâscozitatea plastică a materialelor pe bază de ciment, totuși, dozele mai mici conduc la o tensiune de curgere și vâscozitate plastică mai scăzute, în principal datorită efectului de antrenare a aerului al eterului de celuloză. Cercetările lui Patural arată că greutatea moleculară a eterului de celuloză crește, stresul de curgere a cimentuluiipsos pe bază scade, iar consistența crește.

Vâscozitatea cimentuluiipsos pe bază este un indice important pentru evaluarea efectului de îngroșare al eterului de celuloză asupra materialelor pe bază de ciment. Unele literaturi au explorat legea modificării vâscozității soluției de eter de celuloză, dar există încă o lipsă de cercetări relevante privind efectul eterului de celuloză asupra modificării vâscozității cimentului.ipsos pe bază. În același timp, în funcție de diferitele tipuri de substituenți, există multe tipuri de eteri de celuloză. Impactul diferitelor tipuri și vâscozități de eteri de celuloză asupra schimbării cimentuluiipsos pe bază vâscozitatea este, de asemenea, o problemă foarte preocupată în utilizarea eterilor de celuloză. Această lucrare folosește un vâscozimetru rotativ pentru a studia modificările de vâscozitate ale suspensiilor de ciment modificate cu eter de celuloză de diferite tipuri și vâscozități în diferite rapoarte de poli-cenusa, viteze de rotație și temperaturi.

1. Experimentează

1.1 Materii prime

(1) Eter de celuloză. Au fost selectate șase tipuri de eteri de celuloză utilizați în mod obișnuit în țara mea, inclusiv 1 fel de MC, 1 fel de HEC, 2 tipuri de HPMC și 2 tipuri de HEMC, printre care vâscozitățile a 2 tipuri de HPMC și 2 tipuri de HEMC au fost evident. diferit. Vâscozitatea eterului de celuloză a fost testată cu viscozimetrul rotativ NDJ-1B (Shanghai Changji Company), concentrația soluției de testat a fost de 1,0% sau 2,0%, temperatura a fost de 20°C.°C, iar viteza de rotație a fost de 12r/min.

(2) Ciment. Cimentul Portland obișnuit produs de Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. are o specificație de P·O 42,5 (GB 175-2007).

1.2 Metoda de măsurare a viscozității soluției de eter de celuloză

Luați o probă de eter de celuloză de calitate specificată și adăugați-o într-un pahar de sticlă de 250 ml, apoi adăugați 250 g de apă fierbinte la aproximativ 90°C; se amestecă complet cu o baghetă de sticlă pentru ca eterul de celuloză să formeze un sistem uniform de dispersie în apa fierbinte și, în același timp, se pune paharul de răcire în aer. Când soluția începe să genereze vâscozitate și nu va precipita din nou, opriți imediat amestecarea; când soluția este răcită în aer până când culoarea este uniformă, puneți paharul într-o baie de apă cu temperatură constantă și mențineți temperatura la temperatura specificată. Eroarea este± 0,1°C; după 2h (calculat din timpul de contact al eterului de celuloză cu apa fierbinte), se măsoară temperatura centrului soluției cu un termometru. Producție) rotorul introdus în soluție la adâncimea specificată, după ce a stat timp de 5 minute, se măsoară vâscozitatea acesteia.

1.3 Măsurarea viscozității cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază

Înainte de experiment, păstrați toate materiile prime la temperatura specificată, cântăriți masa specificată de eter de celuloză și ciment, amestecați-le bine și adăugați apă de la robinet la temperatura specificată într-un pahar de sticlă de 250 ml cu un raport apă-ciment de 0,65; apoi adăugați pulberea uscată în pahar și așteptați timp de 3 minute. Se amestecă bine cu o tijă de sticlă de 300 de ori, se introduce rotorul unui viscozimetru rotativ (tip NDJ-1B, produs de Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) în soluția la o adâncime specificată și măsurați vâscozitatea acesteia după ce a stat timp de 2 minute. Pentru a evita influența căldurii de hidratare a cimentului asupra testului de vâscozitate a cimentuluiipsos pe bază pe cât posibil, vâscozitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază trebuie testat când cimentul este în contact cu apa timp de 5 minute.

2. Rezultate și analiză

2.1 Efectul conținutului de eter de celuloză

Cantitatea de eter de celuloză se referă aici la raportul de masă dintre eterul de celuloză și ciment, adică raportul de policenusa. Din influența P2, E2 și H1 a trei tipuri de eteri de celuloză asupra modificării vâscozității cimentuluiipsos pe bază la diferite doze (0,1%, 0,3%, 0,6% și 0,9%), se poate observa că după adăugarea de eter de celuloză, vâscozitatea cimentuluiipsos pe bază Vâscozitatea crește; pe măsură ce cantitatea de eter de celuloză crește, vâscozitatea cimentuluiipsos pe bază crește continuu, iar intervalul de creștere a vâscozității cimentuluiipsos pe bază devine de asemenea mai mare.

Când raportul apă-ciment este de 0,65 și conținutul de eter de celuloză este de 0,6%, având în vedere apa consumată de hidratarea inițială a cimentului, concentrația de eter de celuloză în raport cu apă este de aproximativ 1%. Când concentrația este de 1%, soluțiile apoase P2, E2 și H1 Vâscozitățile sunt de 4990 mPa·S, 5070 mPa·S și ​​5250mPa·s, respectiv; când raportul apă-ciment este de 0,65, vâscozitatea cimentului puripsos pe bază este 836 mPa·S. Cu toate acestea, vâscozitățile P2, E2 și H1 trei șlamuri de ciment modificate cu eter de celuloză sunt de 13800 mPa·S, 12900mPa·S și ​​12700mPa·s, respectiv. Evident, vâscozitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază nu este vâscozitatea soluției de eter de celuloză și simpla adăugare a vâscozității cimentului puripsos pe bază este semnificativ mai mare decât suma celor două viscozități, adică vâscozitatea soluției de eter de celuloză și vâscozitatea cimentuluiipsos pe bază au un „efect de suprapunere compozit”. Vâscozitatea soluției de eter de celuloză provine din hidrofilitatea puternică a grupărilor hidroxil și a legăturilor eterice din moleculele de eter de celuloză și din structura rețelei tridimensionale formată din moleculele de eter de celuloză din soluție; vâscozitatea cimentului puripsos pe bază provine din rețeaua formată între structura produselor de hidratare din ciment. Deoarece polimerii și produsele de hidratare din ciment formează adesea o structură de rețea interpenetrantă, în cimentul modificat cu eter de celulozăipsos pe bază, structura de rețea tridimensională a eterului de celuloză și structura de rețea a produselor de hidratare a cimentului sunt împletite, iar moleculele de eter de celuloză Adsorbția cu produse de hidratare a cimentului produce împreună un „efect de suprapunere compozit”, care crește semnificativ vâscozitatea generală a cimentului.ipsos pe bază; deoarece o moleculă de eter de celuloză se poate împletire cu mai multe molecule de eter de celuloză și produse de hidratare a cimentului, prin urmare, odată cu creșterea conținutului de eter de celuloză, densitatea structurii rețelei crește mai mult decât creșterea moleculelor de eter de celuloză și vâscozitatea cimentului.ipsos pe bază crește continuu; în plus, hidratarea rapidă a cimentului trebuie să reacţioneze o parte din apă. , ceea ce echivalează cu creșterea concentrației de eter de celuloză, ceea ce este și un motiv pentru creșterea semnificativă a vâscozității cimentuluiipsos pe bază.

Din moment ce eter de celuloză și cimentipsos pe bază au un „efect de suprapunere compozit” în vâscozitate, în același conținut de eter de celuloză și condiții de raport apă-ciment, vâscozitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază cu diferență evidentă când concentrația este de 2% Diferența de vâscozitate nu este mare, de exemplu, vâscozitățile P2 și E2 sunt 48000mPa·s și 36700mPa·s respectiv în soluţia apoasă cu concentraţie de 2%. S, diferența nu este evidentă; vâscozitățile lui E1 și E2 în soluție apoasă 2% sunt 12300mPa·S și ​​36700mPa·s, respectiv, diferența este foarte mare, dar vâscozitățile pastei lor de ciment modificate sunt de 9800 mPa·S și ​​respectiv 12900mPa·S, diferența a fost mult redusă, așa că atunci când alegeți eterul de celuloză în inginerie, nu este necesar să urmăriți o vâscozitate excesivă a eterului de celuloză. Mai mult, în aplicațiile practice de inginerie, concentrația de eter de celuloză în raport cu apă este de obicei relativ scăzută. De exemplu, în mortarul obișnuit de tencuială, raportul apă-ciment este de obicei de aproximativ 0,65, iar conținutul de eter de celuloză este de 0,2% până la 0,6%. Concentrația apei este între 0,3% și 1%.

De asemenea, din rezultatele testelor se poate observa că diferitele tipuri de eteri de celuloză au efecte diferite asupra vâscozității cimentului.ipsos pe bază. Când concentrația este de 1%, vâscozitățile P2, E2 și H1 trei tipuri de soluții apoase de celuloză eter sunt de 4990 mPa·s, 5070 mPa·S și ​​5250mPa·S, respectiv, vâscozitatea soluției H1 este cea mai mare, dar vâscozitatea P2, E2 și H1 trei tipuri de eter de celuloză Vâscozitățile suspensiilor de ciment modificate cu eter au fost de 13800 mPa·S, 12900mPa·S și ​​12700mPa·S, respectiv vâscozitatea suspensiilor de ciment modificate cu H1 a fost cea mai scăzută. Acest lucru se datorează faptului că eterii de celuloză au de obicei efectul de a întârzia hidratarea cimentului. Dintre cele trei tipuri de eteri de celuloză, HEC, HPMC și HEMC, HEC are cea mai puternică capacitate de a întârzia hidratarea cimentului. Prin urmare, în cimentul modificat H1ipsos pe bază, datorită hidratării mai lente a cimentului, structura de rețea a produselor de hidratare a cimentului se dezvoltă mai lent, iar vâscozitatea este cea mai scăzută.

2.2 Efectul vitezei de rotație

Din influența vitezei de rotație a viscozimetrului asupra vâscozității cimentului puripsos pe bază și ciment modificat cu eter de celulozăipsos pe bază, se poate observa că, pe măsură ce viteza de rotație crește, vâscozitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază și ciment puripsos pe bază scade în grade diferite, adică toate au proprietatea de subțiere prin forfecare și aparțin fluidului pseudoplastic. Cu cât viteza de rotație este mai mică, cu atât scăderea vâscozității întregului ciment este mai mareipsos pe bază cu viteza de rotație, adică cu atât pseudoplasticitatea cimentului este mai evidentăipsos pe bază. Odată cu creșterea vitezei de rotație, curba de vâscozitate a cimentului scadeipsos pe bază devine treptat mai plată, iar pseudoplasticitatea slăbește. Comparativ cu cimentul puripsos pe bază, pseudoplasticitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază este mai slabă, adică încorporarea eterului de celuloză reduce pseudoplasticitatea cimentuluiipsos pe bază.

Din influența vitezei de rotație asupra vâscozității cimentuluiipsos pe bază sub diferite tipuri de eter de celuloză și vâscozități, se poate cunoaște că cimentulipsos pe bază modificat cu diferiți eteri de celuloză are rezistență pseudoplastică diferită și cu cât vâscozitatea eterului de celuloză este mai mică, cu atât vascozitatea cimentului modificat este mai mare.ipsos pe bază. Cu cât pseudoplasticitatea cimentului este mai evidentăipsos pe bază este; pseudoplasticitatea cimentului modificatipsos pe bază nu are nicio diferență evidentă cu diferite tipuri de eteri de celuloză cu vâscozități similare. Din P2, E2 și H1 trei tipuri de ciment modificat cu eter de celulozăipsos pe bază în doze diferite (0,1%, 0,3%, 0,6% și 0,9%), influența vitezei de rotație asupra vâscozității poate fi cunoscută, P2, E2 și H1 trei tipuri de fibre Suspensiile de ciment modificate cu eter simplu au aceleași rezultate de testare : când cantitatea de eter de celuloză este diferită, pseudoplasticitatea lor este diferită. Cu cât cantitatea de eter de celuloză este mai mică, cu atât pseudoplasticitatea cimentului modificat este mai puternicăipsos pe bază.

După ce cimentul intră în contact cu apa, particulele de ciment de la suprafață sunt hidratate rapid, iar produsele de hidratare (în special gelul CSH) formează o structură de aglomerare. Când există o forță de forfecare direcțională în soluție, structura de aglomerare se va deschide, astfel încât de-a lungul direcției forței de forfecare, rezistența direcțională la curgere este redusă, prezentând astfel proprietatea de subțiere prin forfecare. Eterul de celuloză este un fel de macromoleculă cu o structură asimetrică. Când soluția este nemișcată, moleculele de eter de celuloză pot avea diverse orientări. Când există o forță de forfecare direcțională în soluție, lanțul lung al moleculei se va întoarce și merge de-a lungul. Direcția forței de forfecare este redusă, rezultând o scădere a rezistenței la curgere și, de asemenea, prezintă proprietatea de subțiere prin forfecare. În comparație cu produsele de hidratare din ciment, moleculele de eter de celuloză sunt mai flexibile și au o anumită capacitate de tamponare pentru forța de forfecare. Prin urmare, în comparație cu cimentul puripsos pe bază, pseudoplasticitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază este mai slabă și, pe măsură ce vâscozitatea sau conținutul de eter de celuloză crește, efectul de tamponare al moleculelor de eter de celuloză asupra forței de forfecare este mai evident. Plasticitatea devine slabă.

2.3 Influența temperaturii

Din efectul schimbărilor de temperatură (20°C, 27°C și 35°C) asupra vâscozității cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază, se poate observa că atunci când conținutul de eter de celuloză este de 0,6%, pe măsură ce temperatura crește, cimentul puripsos pe bază și M1 Vâscozitatea cimentului modificatipsos pe bază a crescut și vâscozitatea altor cimenturi modificate cu eter de celulozăipsos pe bază a scăzut, dar scăderea nu a fost mare, iar viscozitatea cimentului modificat H1ipsos pe bază a scăzut cel mai mult. În ceea ce privește cimentul modificat E2ipsos pe bază este în cauză, atunci când raportul de policenuşă este de 0,6%, vâscozitatea cimentuluiipsos pe bază scade odată cu creșterea temperaturii, iar când raportul de policenșă este de 0,3%, vâscozitatea cimentuluiipsos pe bază crește odată cu creșterea temperaturii.

În general, datorită scăderii forței de interacțiune intermoleculară, vâscozitatea fluidului va scădea odată cu creșterea temperaturii, ceea ce este cazul soluției de eter de celuloză. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura crește și timpul de contact dintre ciment și apă crește, viteza de hidratare a cimentului va fi semnificativ accelerată, iar gradul de hidratare va crește, astfel încât vâscozitatea cimentului pur.ipsos pe bază va crește în schimb.

În ciment modificat cu eter de celulozăipsos pe bază, eterul de celuloză va fi adsorbit pe suprafața produselor de hidratare a cimentului, inhibând astfel hidratarea cimentului, dar diferitele tipuri și cantități de eteri de celuloză au abilități diferite de a inhiba hidratarea cimentului, MC (cum ar fi M1 ) are o capacitate slabă de a inhiba hidratarea cimentului, iar pe măsură ce temperatura crește, rata de hidratare a cimentuluiipsos pe bază este încă mai rapid, astfel încât pe măsură ce temperatura crește, vâscozitatea este în general crescută; HEC, HPMC și HEMC pot inhiba semnificativ hidratarea cimentului, pe măsură ce temperatura crește, rata de hidratare a cimentuluiipsos pe bază este mai lent, astfel încât pe măsură ce temperatura crește, cimentul modificat HEC, HPMC și HEMC Vâscozitateaipsos pe bază (raportul de policenusa de 0,6%) este în general redus și, deoarece capacitatea HEC de a întârzia hidratarea cimentului este mai mare decât cea a HPMC și HEMC, modificarea eterului de celuloză în temperatură se modifică (20°C, 27°C și 35°C) Vâscozitatea cimentului modificat cu H1ipsos pe bază a scăzut cel mai mult odată cu creșterea temperaturii. Cu toate acestea, hidratarea cimentului încă există atunci când temperatura este mai mare, astfel încât gradul de reducere al cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază odată cu creșterea temperaturii nu este evidentă. În ceea ce privește cimentul modificat E2ipsos pe bază este îngrijorat, când doza este mare (raportul de cenușă este de 0,6%), efectul de inhibare a hidratării cimentului este evident, iar vâscozitatea scade odată cu creșterea temperaturii; când doza este scăzută (raportul de cenușă este de 0,3%), efectul de inhibare a hidratării cimentului nu este evident, iar vâscozitatea crește odată cu creșterea temperaturii.

3. Concluzie

(1) Odată cu creșterea continuă a conținutului de eter de celuloză, viscozitatea și viteza de creștere a viscozității cimentuluiipsos pe bază continua sa creasca. Structura rețelei moleculare a eterului de celuloză și structura rețelei a produselor de hidratare din ciment sunt împletite, iar hidratarea inițială a cimentului crește indirect concentrația de eter de celuloză, astfel încât vâscozitatea soluției de eter de celuloză și a cimentuluiipsos pe bază are un „efect de suprapunere compozit”, adică eter de celuloză Vâscozitatea cimentului modificatipsos pe bază este mult mai mare decât suma vâscozităților respective. În comparație cu șlamurile de ciment modificate HPMC și HEMC, șlamurile de ciment modificate HEC au valori de testare a vâscozității mai scăzute datorită dezvoltării mai lente a hidratării.

(2) Atât cimentul modificat cu eter de celulozăipsos pe bază și ciment puripsos pe bază au proprietatea de subțiere prin forfecare sau pseudoplasticitate; pseudoplasticitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază este mai mică decât cea a cimentului puripsos pe bază; cu cât este mai mică viteza de rotație sau celuloza Cu atât este mai mică vâscozitatea cimentului modificat cu eteripsos pe bază, sau cu cât conținutul de eter de celuloză este mai scăzut, cu atât este mai evidentă pseudoplasticitatea cimentului modificat cu eter de celulozăipsos pe bază.

(3) Pe măsură ce temperatura continuă să crească, viteza și gradul de hidratare a cimentului cresc, astfel încât vâscozitatea cimentului puripsos pe bază crește treptat. Datorită diferitelor tipuri și cantități de eterii de celuloză au abilități diferite de a inhiba hidratarea cimentului, vâscozitatea pastei de ciment modificată variază în funcție de temperatură.