Механические свойства эфира целлюлозы, модифицированного для цементного раствора

Приготовлен модифицированный цементный раствор с водоцементным соотношением 0,45, известково-песчаным соотношением 1:2,5 и эфиром целлюлозы различной вязкостью 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8% и 1,0%. . Путем измерения механических свойств цементного раствора и наблюдения за микроскопической морфологией было изучено влияние HEMC на прочность на сжатие, прочность на изгиб и прочность сцепления модифицированного цементного раствора. Результаты исследований показывают, что: с увеличением содержания ГЭМК прочность на сжатие модифицированного раствора в разном возрасте непрерывно снижается, а диапазон снижения уменьшается и имеет тенденцию быть пологим; при добавлении одинакового содержания эфира целлюлозы. Прочность на сжатие раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, с различной вязкостью составляет: HEMC20. HEMC10>HEMC5.

Ключевые слова:эфир целлюлозы; цементный раствор; прочность на сжатие; прочность на изгиб; прочность связи

1 Введение

На данном этапе годовая потребность в строительном растворе в мире превышает 200 миллионов тонн, а промышленный спрос продолжает расти. В настоящее время традиционный цементный раствор имеет такие дефекты, как расслоение, расслоение, большая усадка при высыхании, плохая непроницаемость, низкая прочность сцепления на растяжение и неполная гидратация из-за потери воды, которые трудно устранить, что не только вызывает строительные дефекты, но и приводит к к затвердеванию. Происходят такие явления, как растрескивание строительного раствора, распыление, осыпание и выкрашивание.

Являясь одной из наиболее часто используемых добавок для коммерческих растворов, эфир целлюлозы обладает функциями удержания воды, загущения и замедления и может использоваться для улучшения физических свойств цементного раствора, таких как удобоукладываемость, удержание воды, характеристики схватывания и время схватывания. , например, значительное увеличение количества цемента. Прочность сцепления раствора на растяжение снизится, но прочность на сжатие, прочность на изгиб и модуль упругости цементного раствора снизятся. Чжан Ишунь и другие изучали влияние эфира метилцеллюлозы и эфира гидроксипропилметилцеллюлозы на свойства строительного раствора. Результаты показали, что: оба эфира целлюлозы могут улучшить водоудержание раствора, а прочность на изгиб и прочность на сжатие уменьшаются в разной степени, в то время как коэффициент складывания и прочность сцепления раствора увеличиваются в разной степени, а характеристики усадки раствора могут быть улучшено. А. Дженни, Р. Цурбригген и др. использовали современные методы тестирования и анализа для изучения взаимодействия различных материалов в системе тонкослойного клеевого раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, и заметили, что эфир целлюлозы и Ca (OH) появляются вблизи поверхности раствора. . 2, что указывает на миграцию эфиров целлюлозы в материалах на основе цемента.

В этой статье с использованием таких методов испытаний строительного раствора, как сопротивление сжатию, сопротивление изгибу, сцепление и внешний вид, полученный с помощью SEM-микроскопа, изучается влияние цементного раствора на основе эфира целлюлозы на механические свойства, такие как прочность на сжатие, сопротивление изгибу и прочность сцепления в разном возрасте. и это изложено. механизм его действия.

2. Сырье и методы испытаний.

2.1 Сырье

2.1.1 Цемент

Обычный лауратный цемент производства Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., модель P 042.5 (GB175-2007), имеет плотность 3,25 г/см.³ и удельная площадь поверхности 4200см.²/г.

2.1.2 Эфир гидроксипропилметилцеллюлозы

эфир гидроксиэтилметилцеллюлозыпроизводства Hercules Group в США, имеет вязкость 50 000 МПа/с, 100 000 МПа/с и 200 000 МПа/с в 2% растворе при 25°C, а следующие сокращения: HEMC5, HEMC10 и HEMC20.

2.2 Метод испытания

а. Прочность на сжатие модифицированного раствора

Прочность на сжатие сырых образцов кузова испытывали с помощью машины для определения прочности на сжатие TYE-300 от Wuxi Jiani Instrument Co., Ltd. Скорость нагружения составляла 0,5 кН/с. Испытание на прочность на сжатие проводится в соответствии с GB/T17671-1999 «Метод испытания прочности цементного раствора (метод ISO)».

По определению, формула расчета прочности на сжатие сырого тела имеет вид:

Rc=Ф/С

Где РЦ—прочность на сжатие, МПа;

F—разрушающая нагрузка, действующая на образец, кН;

S—Площадь давления, м².

По определению, формула расчета прочности на изгиб сырого кузова имеет вид:

Rf= (3П× Л)/(2б× h²) =0,234×P

В формуле Rf—прочность на изгиб, МПа;

P—разрушающая нагрузка, действующая на образец, кН;

L—расстояние между центрами опорных цилиндров, то есть 10см;

б, ч—ширина и высота поперечного сечения испытуемого тела, обе из которых равны 4 см.

б. Прочность сцепления модифицированного цементного раствора на растяжение

Используйте детектор прочности клея для кирпича ZQS6-2000 для измерения прочности клея, скорость растяжения составляет 2 мм/мин. Испытание на прочность сцепления проводилось в соответствии со стандартом JC/T985-2005 «Самовыравнивающийся раствор для пола на цементной основе».

По определению, формула расчета прочности сцепления сырого тела такова:

П=Ф/С

В формуле П—прочность соединения на разрыв, МПа;

F—максимальная разрушающая нагрузка, Н;

S—площадь склеивания, мм².

3. Результаты и обсуждение.

3.1 Прочность на сжатие

Из прочности на сжатие двух видов растворов, модифицированных эфиром целлюлозы, с разной вязкостью в разном возрасте видно, что с увеличением содержания ГЭМС прочность на сжатие растворов, модифицированных эфиром целлюлозы, в разном возрасте (3d, 7d и 28d) снижается. существенно. Значительно снизилась и постепенно стабилизировалась: при содержании ГЭМК менее 0,4% прочность на сжатие значительно снизилась по сравнению с контрольным образцом; когда содержание HEMC составляло 0,4–1,0%, тенденция снижения прочности на сжатие замедлилась. При содержании эфира целлюлозы более 0,8% прочность на сжатие возраста 7д и 28д ниже, чем у контрольного образца в возрасте 3д, тогда как прочность на сжатие модифицированного раствора 3д практически равна нулю, и образец легкое прессование Мгновенно измельчается, внутри порошкообразный, плотность очень низкая.

Влияние одного и того же ГЭМС на прочность при сжатии модифицированного строительного раствора в разном возрасте также различно: прочность на сжатие 28d снижается с увеличением содержания ГЭМС в большей степени, чем у 7d и 3d. Это показывает, что замедляющий эффект HEMC всегда существовал с увеличением возраста, и на замедляющий эффект HEMC не влияло уменьшение количества воды в системе или развитие реакции гидратации, что приводило к росту прочности на сжатие. модифицированного раствора намного меньше, чем раствор без образцов раствора, смешанного с HEMC.

Из кривой изменения прочности на сжатие раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, в разном возрасте видно, что при добавлении одинакового количества эфира целлюлозы прочность на сжатие раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, с различной вязкостью равна: HEMC20 HEMC10>HEMC5. Это связано с тем, что ГЭМС с высокой степенью полимеризации оказывает большее влияние на снижение прочности раствора на сжатие, чем ГЭМС с низкой степенью полимеризации, но прочность на сжатие модифицированного раствора, смешанного с ГЭМС, значительно ниже, чем у ГЭМС с низкой степенью полимеризации. холостой миномет без HEMC.

Следующие три фактора приводят к снижению прочности на сжатие модифицированного раствора: с одной стороны, поскольку водорастворимая макромолекулярная сетчатая структура HEMC покрывает частицы цемента, гель CSH, оксид кальция, гидрат алюмината кальция и другие частицы и негидратированные На поверхности, особенно на ранней стадии гидратации цемента, адсорбция между гидратом алюмината кальция и ГЭМК замедляет реакцию гидратации алюмината кальция, что приводит к значительному снижению прочности на сжатие. Замедляющий эффект постоянного раствора очевиден: когда содержание HEMC20 достигает 0,8–1%, 3d-прочность модифицированного образца раствора равна нулю; с другой стороны, гидратированный раствор HEMC имеет более высокую вязкость, и в процессе смешивания раствора он может смешиваться с воздухом с образованием большого количества пузырьков воздуха, что приводит к образованию большого количества пустот в затвердевшем растворе. , а прочность образца на сжатие непрерывно снижается с увеличением содержания ГЭМК и увеличением степени его полимеризации; Растворная система лишь увеличивает гибкость раствора и не может играть роль жесткой опоры, поэтому прочность на сжатие снижается.

3.2 Прочность на изгиб

Из прочности на изгиб двух строительных растворов, модифицированных эфиром целлюлозы с разной вязкостью, в разном возрасте видно, что, аналогично изменению прочности на сжатие модифицированного раствора, прочность на изгиб раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, постепенно снижается с увеличением содержания HEMC.

Из кривой изменения прочности на изгиб раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, в разном возрасте видно, что при одинаковом содержании эфира целлюлозы прочность на изгиб образца раствора, модифицированного HEMC20, немного ниже, чем у образца раствора, модифицированного HEMC10. в то время как когда содержание HEMC составляет 0,4% ~ 0,8%, кривые изменения прочности на изгиб 28d у них почти совпадают.

Из кривой изменения прочности на изгиб модифицированного эфиром целлюлозы раствора в разном возрасте также можно видеть, что изменение прочности на изгиб модифицированного раствора составляет: HEMC5

3.3 Прочность связи

Из кривых изменения прочности сцепления трех растворов, модифицированных эфиром целлюлозы, в разном возрасте видно, что прочность сцепления модифицированного раствора увеличивается с увеличением содержания НЕМС и постепенно стремится к стабильности. С увеличением срока службы прочность сцепления модифицированного строительного раствора также имеет тенденцию к увеличению.

Из кривых изменения прочности сцепления трех растворов, модифицированных эфиром целлюлозы, через 28 дней видно, что прочность сцепления модифицированного раствора увеличивается с увеличением содержания НЕМС и постепенно становится стабильной. В то же время с увеличением степени полимеризации эфира целлюлозы изменение прочности связи модифицированного раствора составляет: ГЭМС20>ГЭМС10>ГЕМС5.

Это связано с введением в модифицированный раствор с высоким содержанием ГЭМК большого количества пор, что приводит к увеличению пористости затвердевшего тела, уменьшению плотности структуры и медленному росту прочности связи. ; при испытании на растяжение разрушение произошло в модифицированном растворе. Внутри на поверхности контакта между модифицированным раствором и основой нет разрушения, что указывает на то, что прочность сцепления между модифицированным раствором и основой больше, чем у затвердевшего. модифицированный миномет. Однако, когда количество HEMC низкое (0% ~ 0,4%), водорастворимые молекулы HEMC могут покрывать и обволакивать частицы гидратированного цемента, а также образовывать полимерную пленку между частицами цемента, что увеличивает гибкость и гибкость модифицированный миномет. Пластичность, а также благодаря превосходному водоудержанию HEMC модифицированный раствор имеет достаточное количество воды для реакции гидратации, что обеспечивает развитие прочности цемента, а прочность сцепления модифицированного цементного раствора увеличивается линейно.

3.4 СЭМ

На сравнительных изображениях СЭМ до и после раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, можно видеть, что промежутки между кристаллическими зернами в немодифицированном растворе относительно велики, и образуется небольшое количество кристаллов. В модифицированном растворе кристаллы растут полностью, введение эфира целлюлозы улучшает водоудерживающие свойства раствора, цемент полностью гидратируется, и продукты гидратации очевидны.

Это связано с тем, что эфир целлюлозы был обработан специальным процессом этерификации, который обеспечивает превосходную дисперсию и удержание воды. Вода выделяется постепенно в течение длительного периода времени, лишь небольшое количество воды выходит из капиллярных пор вследствие высыхания и испарения, а большая часть воды гидратируется с цементом, обеспечивая прочность модифицированного цементного раствора.

4 Заключение

а. По мере увеличения содержания ГЭМК прочность на сжатие модифицированного строительного раствора в разном возрасте непрерывно снижается, а диапазон уменьшения уменьшается и имеет тенденцию к пологости; при содержании эфира целлюлозы более 0,8% - 7d и 28d. Прочность на сжатие холостого образца, состаренного 3d, ниже, чем у холостого образца, а прочность на сжатие, состаренного 3d, модифицированного раствора практически равна нулю. Образец ломается при легком нажатии, а внутри порошкообразный с низкой плотностью.

б. При добавлении одинакового количества эфира целлюлозы прочность на сжатие раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, с различной вязкостью изменяется следующим образом: HEMC20 HEMC10>HEMC5.

в. Прочность на изгиб раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, постепенно снижается с увеличением содержания ГЭМЦ. Изменение прочности на изгиб модифицированного раствора: HEMC5.

д. Прочность сцепления модифицированного строительного раствора увеличивается с увеличением содержания ГЭМС и постепенно становится стабильной. В то же время с увеличением степени полимеризации эфира целлюлозы изменение прочности связи модифицированного раствора составляет: ГЭМС20>ГЭМС10>ГЕМС5.

е. После смешивания эфира целлюлозы с цементным раствором кристалл вырастает полностью, поры между кристаллическими зернами уменьшаются, а цемент полностью гидратируется, что обеспечивает прочность цементного раствора на сжатие, изгиб и сцепление.