Zmena viskozity éteru celulózy na omietke na báze cementu

Zahusťovanie je dôležitým modifikačným účinkom éteru celulózy na materiáloch na báze cementu. Vplyv obsahu éteru celulózy, rýchlosti otáčania viskozimetra a teploty na zmenu viskozity cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze boli študované. Výsledky ukazujú, že viskozita cementuomietka na báze sa neustále zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom éteru celulózy a viskozitou roztoku éteru celulózy a cementuomietka na báze má „efekt zloženej superpozície“; pseudoplasticita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze je nižšia ako u čistého cementuomietka na bázea viskozita Čím nižšia je rýchlosť otáčania nástroja alebo čím nižšia je viskozita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na bázealebo čím nižší je obsah éteru celulózy, tým zreteľnejšia je pseudoplasticita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze; S kombinovaným účinkom hydratácie, viskozity cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze zvýši alebo zníži. Rôzne typy éteru celulózy majú rôzne zmeny vo viskozite modifikovaného cementuomietka na báze.

kľúčové slová: éter celulózy; cementomietka na báze; viskozita

0、Predslov

Étery celulózy sa často používajú ako činidlá na zadržiavanie vody a zahusťovadlá pre materiály na báze cementu. Podľa rôznych substituentov étery celulózy používané v materiáloch na báze cementu vo všeobecnosti zahŕňajú metylcelulózu (MC), hydroxyetylcelulózu (HEC), éter hydroxyetylmetylcelulózy (hydroxyetylmetylcelulóza, HEMC) a hydroxypropylmetylcelulózu (Hydroxypropylmetylcelulóza, HPMC), medzi ktorými sa najčastejšie používajú HPMC a HEMC.

Zahusťovanie je dôležitým modifikačným účinkom éteru celulózy na materiáloch na báze cementu. Éter celulózy môže dodať mokrej malte vynikajúcu viskozitu, výrazne zvýšiť schopnosť lepenia medzi mokrou maltou a základnou vrstvou a zlepšiť odolnosť malty proti stekaniu. Môže tiež zvýšiť homogenitu a antidisperznú schopnosť čerstvo namiešaných materiálov na báze cementu a zabrániť delaminácii, segregácii a krvácaniu malty a betónu.

Zahusťovací účinok éteru celulózy na materiály na báze cementu možno kvantitatívne vyhodnotiť pomocou reologického modelu materiálov na báze cementu. Materiály na báze cementu sa zvyčajne považujú za Binghamovu tekutinu, to znamená, že keď aplikované šmykové napätie r je menšie ako medza klzu r0, materiál zostáva vo svojom pôvodnom tvare a netečie; keď šmykové napätie r prekročí medzu klzu r0, objekt podstúpi deformáciu prúdením a šmykové napätie Napätie r má lineárny vzťah s rýchlosťou deformácie y, to znamená r=r0+f·y, kde f je plastická viskozita. Étery celulózy vo všeobecnosti zvyšujú medzu klzu a plastickú viskozitu materiálov na báze cementu, avšak nižšie dávky vedú k nižšej medze klzu a plastickej viskozite, najmä v dôsledku účinku éterov celulózy, ktorý strháva vzduch. Paturalov výskum ukazuje, že sa zvyšuje molekulová hmotnosť éteru celulózy, medza klzu cementuomietka na báze klesá a konzistencia sa zvyšuje.

Viskozita cementuomietka na báze je dôležitým ukazovateľom na hodnotenie zahusťovacieho účinku éteru celulózy na materiály na báze cementu. V niektorých literatúrach sa skúmal zákon zmeny viskozity roztoku éteru celulózy, stále však chýba relevantný výskum o vplyve éteru celulózy na zmenu viskozity cementu.omietka na báze. Súčasne podľa rôznych typov substituentov existuje mnoho typov éterov celulózy. Vplyv rôznych typov a viskozít éterov celulózy na zmenu cementuomietka na báze viskozita je tiež veľmi znepokojujúcim problémom pri použití éterov celulózy. Táto práca využíva rotačný viskozimeter na štúdium zmien viskozity cementových suspenzií modifikovaných éterom celulózy rôznych typov a viskozít pri rôznych pomeroch polypopolov, rýchlosti otáčania a teplote.

1. Experimentujte

1.1 Suroviny

(1) Éter celulózy. Vybralo sa šesť druhov éterov celulózy bežne používaných v mojej krajine, vrátane 1 druhu MC, 1 druhu HEC, 2 druhov HPMC a 2 druhov HEMC, medzi ktorými boli evidentne viskozity 2 druhov HPMC a 2 druhov HEMC. rôzne. Viskozita éteru celulózy bola testovaná rotačným viskozimetrom NDJ-1B (Shanghai Changji Company), koncentrácia testovacieho roztoku bola 1,0 % alebo 2,0 %, teplota bola 20 °C.°C a rýchlosť otáčania bola 12 ot./min.

(2) Cement. Bežný portlandský cement vyrábaný spoločnosťou Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. má špecifikáciu P·O 42,5 (GB 175-2007).

1.2 Metóda merania viskozity roztoku éteru celulózy

Odoberte vzorku éteru celulózy špecifikovanej kvality a pridajte ju do 250 ml sklenenej kadičky, potom pridajte 250 g horúcej vody s teplotou približne 90 °C.°C; dôkladne premiešajte sklenenou tyčinkou, aby éter celulózy vytvoril jednotný disperzný systém v horúcej vode, a súčasne dajte kadičku Cool na vzduch. Keď roztok začne vytvárať viskozitu a nebude sa znova zrážať, okamžite prestaňte miešať; keď sa roztok ochladí na vzduchu, kým nie je farba jednotná, vložte kadičku do vodného kúpeľa s konštantnou teplotou a udržiavajte teplotu na špecifikovanej teplote. Chyba je v tom± 0,1°C; po 2 hodinách (vypočítané z doby kontaktu éteru celulózy s horúcou vodou) zmerajte teplomerom teplotu stredu roztoku. Produkčný) rotor vložený do roztoku do určenej hĺbky, po 5 min státia zmerajte jeho viskozitu.

1.3 Meranie viskozity cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze

Pred experimentom uchovávajte všetky suroviny pri stanovenej teplote, odvážte špecifikovanú hmotnosť éteru celulózy a cementu, dôkladne ich premiešajte a do 250 ml sklenenej kadičky s pomerom voda-cement 0,65 pridajte vodu z vodovodu pri stanovenej teplote; potom pridajte suchý prášok do kadičky a počkajte 3 minúty Dôkladne premiešajte sklenenou tyčinkou 300-krát, vložte rotor rotačného viskozimetra (typ NDJ-1B, vyrábaný spoločnosťou Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd.) do roztoku do špecifikovanej hĺbky a po 2 minútach státia zmerajte jeho viskozitu. Aby sa zabránilo vplyvu hydratačného tepla cementu na skúšku viskozity cementuomietka na báze čo najviac viskozita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze musí byť testovaný, keď je cement v kontakte s vodou po dobu 5 minút.

2. Výsledky a analýza

2.1 Vplyv obsahu éteru celulózy

Množstvo éteru celulózy sa tu vzťahuje na hmotnostný pomer éteru celulózy k cementu, to znamená na pomer polypopolu. Z vplyvu P2, E2 a H1 troch druhov éterov celulózy na zmenu viskozity cementuomietka na báze pri rôznych dávkach (0,1 %, 0,3 %, 0,6 % a 0,9 %) je možné vidieť, že po pridaní éteru celulózy sa viskozita cementuomietka na báze Zvyšuje sa viskozita; ako sa zvyšuje množstvo éteru celulózy, viskozita cementuomietka na báze sa neustále zvyšuje a rozsah zvýšenia viskozity cementuomietka na báze sa tiež zväčšuje.

Keď je pomer voda-cement 0,65 a obsah éteru celulózy je 0,6 %, vzhľadom na vodu spotrebovanú pri počiatočnej hydratácii cementu je koncentrácia éteru celulózy v pomere k vode asi 1 %. Keď je koncentrácia 1 %, vodné roztoky P2, E2 a H1, viskozity sú 4990 mPa·S, 5070 mPa·S a 5250 mPa·s v tomto poradí; keď je pomer voda-cement 0,65, viskozita čistého cementuomietka na báze je 836 mPa·S. Avšak viskozity troch cementových suspenzií modifikovaných éterom celulózy P2, E2 a H1 sú 13800 mPa·S, 12900 mPa·S a 12700 mPa·s resp. Je zrejmé, že viskozita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze nie je viskozita roztoku éteru celulózy a jednoduché pridanie viskozity čistého cementuomietka na báze je výrazne väčšia ako súčet dvoch viskozít, to znamená viskozita roztoku éteru celulózy a viskozita cementuomietka na báze majú „kompozitný superpozičný efekt“. Viskozita roztoku éteru celulózy pochádza zo silnej hydrofilnosti hydroxylových skupín a éterových väzieb v molekulách éteru celulózy a trojrozmernej sieťovej štruktúry tvorenej molekulami éteru celulózy v roztoku; viskozita čistého cementuomietka na báze pochádza zo siete vytvorenej medzi štruktúrou produktov hydratácie cementu. Pretože produkty hydratácie polyméru a cementu často tvoria vzájomne sa prenikajúcu sieťovú štruktúru, v celulózovom étere je modifikovaný cementomietka na báze, trojrozmerná sieťová štruktúra éteru celulózy a sieťová štruktúra produktov hydratácie cementu sú vzájomne prepojené a molekuly éteru celulózy Adsorpcia s produktmi hydratácie cementu spolu vytvára „efekt zloženej superpozície“, ktorý výrazne zvyšuje celkovú viskozitu cementuomietka na báze; keďže jedna molekula éteru celulózy sa môže prelínať s viacerými molekulami éteru celulózy a produktmi hydratácie cementu, preto so zvýšením obsahu éteru celulózy hustota sieťovej štruktúry rastie viac ako zvýšenie molekúl éteru celulózy a viskozita cementuomietka na báze neustále sa zvyšuje; okrem toho pri rýchlej hydratácii cementu je potrebné zreagovať časť vody. , čo je ekvivalentné zvýšeniu koncentrácie éteru celulózy, čo je tiež dôvodom výrazného zvýšenia viskozity cementuomietka na báze.

Od éteru celulózy a cementuomietka na báze majú „kompozitný superpozičný efekt“ vo viskozite, pri rovnakom obsahu éteru celulózy a pomere voda-cement, viskozita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze so zjavným rozdielom, keď je koncentrácia 2% Rozdiel vo viskozite nie je veľký, napríklad viskozity P2 a E2 sú 48000 mPa·s a 36700 mPa·vo vodnom roztoku s koncentráciou 2 %. S, rozdiel nie je zrejmý; viskozity El a E2 v 2% vodnom roztoku sú 12300 mPa·S a 36700 mPa·s, rozdiel je veľmi veľký, ale viskozity ich modifikovanej cementovej pasty sú 9800 mPa·S a 12900 mPa v tomto poradí·S, rozdiel sa výrazne zmenšil, takže pri výbere éteru celulózy v strojárstve nie je potrebné usilovať sa o príliš vysokú viskozitu éteru celulózy. Navyše v praktických technických aplikáciách je koncentrácia éteru celulózy v pomere k vode zvyčajne relatívne nízka. Napríklad v bežnej omietkovej malte je pomer voda-cement zvyčajne asi 0,65 a obsah éteru celulózy je 0,2 % až 0,6 %. Koncentrácia vody je medzi 0,3 % a 1 %.

Z výsledkov testov je tiež zrejmé, že rôzne typy éterov celulózy majú rôzne účinky na viskozitu cementuomietka na báze. Keď je koncentrácia 1 %, viskozity troch druhov vodných roztokov éteru celulózy P2, E2 a H1 sú 4990 mPa·s, 5070 mPa·S a 5250 mPa·S, viskozita roztoku H1 je najvyššia, ale viskozita P2, E2 a H1 troch druhov éteru celulózy Viskozita éterom modifikovaných cementových suspenzií bola 13800 mPa·S, 12900 mPa·S a 12700 mPa·S v uvedenom poradí a viskozita H1 modifikovaných cementových suspenzií bola najnižšia. Je to spôsobené tým, že étery celulózy zvyčajne spomaľujú hydratáciu cementu. Spomedzi troch druhov éterov celulózy, HEC, HPMC a HEMC, má HEC najsilnejšiu schopnosť oddialiť hydratáciu cementu. Preto v H1 modifikovanom cementeomietka na báze, v dôsledku pomalšej hydratácie cementu sa sieťová štruktúra produktov hydratácie cementu vyvíja pomalšie a viskozita je najnižšia.

2.2 Vplyv rýchlosti otáčania

Z vplyvu rýchlosti otáčania viskozimetra na viskozitu čistého cementuomietka na báze a cement modifikovaný éterom celulózyomietka na bázemožno vidieť, že so zvyšujúcou sa rýchlosťou otáčania sa zvyšuje viskozita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze a čistý cementomietka na báze klesá v rôznej miere, to znamená, že všetky majú vlastnosť strihového stenčovania a patria do pseudoplastickej tekutiny. Čím menšia je rýchlosť otáčania, tým väčší je pokles viskozity všetkého cementuomietka na báze s rýchlosťou rotácie, to znamená, čím je pseudoplasticita cementu zreteľnejšiaomietka na báze. S nárastom rýchlosti otáčania krivka poklesu viskozity cementuomietka na báze postupne sa stáva plochejším a pseudoplasticita slabne. V porovnaní s čistým cementomomietka na báze, pseudoplasticita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze je slabšia, to znamená, že zabudovanie éteru celulózy znižuje pseudoplasticitu cementuomietka na báze.

Z vplyvu rýchlosti otáčania na viskozitu cementuomietka na báze pri rôznych typoch éterov celulózy a viskozitách môže byť známe, že cementomietka na báze modifikovaný rôznymi étermi celulózy má rôznu pseudoplastickú pevnosť a čím menšia je viskozita éteru celulózy, tým vyššia je viskozita modifikovaného cementuomietka na báze. O to je zrejmejšia pseudoplasticita cementuomietka na báze je; pseudoplasticita modifikovaného cementuomietka na báze nemá žiadny zjavný rozdiel s rôznymi typmi éterov celulózy s podobnými viskozitami. Z P2, E2 a H1 tri druhy cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze v rôznych dávkach (0,1 %, 0,3 %, 0,6 % a 0,9 %) je možné poznať vplyv rýchlosti otáčania na viskozitu, P2, E2 a H1 tri druhy vlákien Cementové kaše modifikované obyčajným éterom majú rovnaké výsledky testu : keď je množstvo éteru celulózy iné, ich pseudoplasticita je odlišná. Čím menšie je množstvo éteru celulózy, tým silnejšia je pseudoplasticita modifikovaného cementuomietka na báze.

Po kontakte cementu s vodou dochádza k rýchlej hydratácii častíc cementu na povrchu a hydratačné produkty (najmä CSH gél) vytvárajú aglomeračnú štruktúru. Keď v roztoku pôsobí smerová šmyková sila, aglomeračná štruktúra sa otvorí, takže v smere šmykovej sily sa zníži odpor smerového prúdenia, čím sa prejaví vlastnosť šmykového stenčenia. Éter celulózy je druh makromolekuly s asymetrickou štruktúrou. Keď je roztok nehybný, molekuly éteru celulózy môžu mať rôzne orientácie. Keď v roztoku pôsobí smerová šmyková sila, dlhý reťazec molekuly sa otočí a pôjde ďalej. Smer šmykovej sily je znížený, čo vedie k zníženiu odporu prúdenia a tiež vykazuje vlastnosť šmykového stenčenia. V porovnaní s produktmi na hydratáciu cementu sú molekuly éteru celulózy flexibilnejšie a majú určitú tlmiacu kapacitu pre šmykovú silu. Preto v porovnaní s čistým cementomomietka na báze, pseudoplasticita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze je slabší a so zvyšujúcou sa viskozitou alebo obsahom éteru celulózy je tlmiaci účinok molekúl éteru celulózy na šmykovú silu zreteľnejší. Plasticita sa stáva slabou.

2.3 Vplyv teploty

Vplyvom zmien teploty (20°C, 27°C a 35°C) na viskozite cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na bázemožno vidieť, že keď je obsah éteru celulózy 0,6 %, pri zvyšovaní teploty sa čistý cementomietka na báze a M1 Viskozita modifikovaného cementuomietka na báze zvýšená a viskozita iného cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze poklesol, ale pokles nebol veľký, a viskozita H1 modifikovaného cementuomietka na báze klesol najviac. Pokiaľ ide o modifikovaný cement E2omietka na báze sa týka viskozity cementu, ak je pomer polypopolovín 0,6 %.omietka na báze klesá so zvyšujúcou sa teplotou a keď je pomer polypopolovín 0,3 %, viskozita cementuomietka na báze sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Všeobecne povedané, v dôsledku zníženia sily medzimolekulovej interakcie sa viskozita kvapaliny zníži so zvýšením teploty, čo je prípad roztoku éteru celulózy. Keď však teplota stúpa a čas kontaktu medzi cementom a vodou sa zvyšuje, rýchlosť hydratácie cementu sa výrazne zrýchli a stupeň hydratácie sa zvýši, takže viskozita čistého cementuomietka na báze sa namiesto toho zvýši.

V cemente modifikovanom éterom celulózyomietka na bázeéter celulózy bude adsorbovaný na povrch produktov hydratácie cementu, čím sa inhibuje hydratácia cementu, ale rôzne typy a množstvá éterov celulózy majú rôzne schopnosti inhibovať hydratáciu cementu, MC (ako napríklad M1) má slabú schopnosť inhibovať hydratáciu cementu, a ako teplota stúpa, rýchlosť hydratácie cementuomietka na báze je stále rýchlejší, takže so zvyšujúcou sa teplotou sa viskozita vo všeobecnosti zvyšuje; HEC, HPMC a HEMC môžu výrazne inhibovať hydratáciu cementu, pretože teplota sa zvyšuje, rýchlosť hydratácie cementuomietka na báze je pomalší, takže ako teplota stúpa, HEC, HPMC a HEMC modifikovaný cement Viskozita zomietka na báze (pomer polypopolu 0,6 %) je vo všeobecnosti znížený a pretože schopnosť HEC oddialiť hydratáciu cementu je väčšia ako schopnosť HPMC a HEMC, zmena éteru celulózy pri zmenách teploty (20°C, 27°C a 35°C) Viskozita H1 modifikovaného cementuomietka na báze klesla najviac so zvýšením teploty. Avšak hydratácia cementu stále existuje, keď je teplota vyššia, takže stupeň redukcie cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze so zvýšením teploty nie je zrejmé. Pokiaľ ide o modifikovaný cement E2omietka na báze obáva sa, že pri vysokom dávkovaní (podiel popola je 0,6 %) je zjavný účinok inhibície hydratácie cementu a viskozita klesá so zvyšujúcou sa teplotou; pri nízkom dávkovaní (podiel popola je 0,3 %) nie je zrejmý účinok inhibície hydratácie cementu a viskozita sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou.

3. Záver

(1) S neustálym zvyšovaním obsahu éteru celulózy sa zvyšuje rýchlosť viskozity a viskozity cementuomietka na báze naďalej zvyšovať. Štruktúra molekulovej siete éteru celulózy a sieťová štruktúra produktov hydratácie cementu sú vzájomne prepojené a počiatočná hydratácia cementu nepriamo zvyšuje koncentráciu éteru celulózy, takže viskozita roztoku éteru celulózy a cementuomietka na báze má „kompozitný superpozičný efekt“, to znamená éter celulózy Viskozita modifikovaného cementuomietka na báze je oveľa väčšia ako súčet ich príslušných viskozít. V porovnaní s HPMC a HEMC modifikovanými cementovými suspenziami majú HEC modifikované cementové suspenzie nižšie hodnoty testu viskozity v dôsledku pomalšieho vývoja hydratácie.

(2) Oba cementy modifikované éterom celulózyomietka na báze a čistý cementomietka na báze majú vlastnosť šmykového stenčovania alebo pseudoplasticity; pseudoplasticita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze je nižšia ako u čistého cementuomietka na báze; čím nižšia je rýchlosť otáčania alebo celulóza, tým nižšia je viskozita cementu modifikovaného éteromomietka na bázealebo čím nižší je obsah éteru celulózy, tým zreteľnejšia je pseudoplasticita cementu modifikovaného éterom celulózyomietka na báze.

(3) S pokračujúcim zvyšovaním teploty sa zvyšuje rýchlosť a stupeň hydratácie cementu, takže viskozita čistého cementuomietka na báze postupne sa zvyšuje. V dôsledku rôznych typov a množstiev éterov celulózy majú rôzne schopnosti inhibovať hydratáciu cementu, viskozita modifikovanej cementovej pasty sa mení s teplotou.