Neionski eter celuloze v polimernem cementu

Kot nepogrešljiv aditiv v polimernem cementu je neionski celulozni eter prejel obsežno pozornost in raziskave. Na podlagi ustrezne literature doma in v tujini smo iz vidikov vrst in izbire neionskega cementnega etra razpravljali o zakonu in mehanizmu neionske cementne malte, spremenjene Njegov vpliv na mikromorfologijo in mehanske lastnosti ter pomanjkljivosti trenutne raziskave so bile predstavljene. To delo bo spodbudilo uporabo celuloznega etra v polimernem cementu.

Ključne besede: neionski celulozni eter, polimerni cement, fizikalne lastnosti, mehanske lastnosti, mikrostruktura

1. pregled

Z naraščajočimi zahtevami povpraševanja in učinkovitosti polimernega cementa v gradbeništvu je dodajanje dodatkov k njegovi spreminjanju postalo raziskovalna žarišče, med katerimi se celulozni eter pogosto uporablja zaradi svojega vpliva na zadrževanje voda cementne malte, zgostitev, zadrževanje, zrak, zrak in tako naprej. V tem prispevku so opisani vrste celuloznega etra, opisani učinki na fizikalne in mehanske lastnosti polimernega cementa in mikromorfologija polimernega cementa, ki zagotavlja teoretično referenco za uporabo celuloznega etra v polimernem cementu.

2. Vrste neionskega celuloznega etra

Celulozni eter je nekakšna polimerna spojina s strukturo etra, narejene iz celuloze. Obstaja veliko vrst celuloznega etra, ki ima velik vpliv na lastnosti materialov na osnovi cementa in jih je težko izbrati. Glede na kemijsko strukturo substituentov jih lahko razdelimo na anionske, kationske in neionske ethers. Neionski eter celuloze s stransko verižno substituentom H, CH3, C2H5, (CH2CH20) NH, [CH2CH (CH3) 0] NH in druge nesorazmerne skupine je najpogosteje uporabljen pri cementu, tipični reprezentativni eter metil celuloze, hidroksipropil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil metil Celulozni eter, hidroksietil metil celulozni eter, hidroksietil celulozni eter in tako naprej. Različne vrste celuloznih etrov imajo različne učinke na čas nastavitve cementa. Po prejšnjih poročilih o literaturi ima HEC najmočnejšo zmožnost zaostanka za cement, sledita HPMC in Hemc, MC pa najslabše. Za isto vrsto celuloznega etra, molekulske mase ali viskoznosti so vsebnost metil, hidroksietila, hidroksipropila v teh skupinah različna, je tudi njegov zaostali učinek drugačen. Na splošno velja, da večja je viskoznost in večja je vsebnost nerazpoložljivih skupin, slabša je sposobnost zamude. Zato lahko v dejanskem proizvodnem procesu po zahtevah komercialne malte izberemo ustrezno funkcionalno vsebnost skupin celuloznega etra. Ali pri proizvodnji celuloznega etra hkrati prilagodite vsebino funkcionalnih skupin, da izpolnjujejo zahteve različnih malte.

3、Vpliv neionskega celuloznega etra na fizikalne lastnosti polimernega cementa

3.1 Počasna koagulacija

Da bi podaljšali čas utrjevanja hidratacije, tako da je na novo mešana malta v daljšem času ostala plastična, tako da se prilagodi čas nastavitve na novo mešane malte Ionski celulozni eter je primeren za polimerni cement je skupni zaviralci.

Na zaostali učinek neionskega celuloznega etra na cement vplivajo predvsem njegova vrsta, viskoznost, odmerjanje, različne sestave cementnih mineralov in drugih dejavnikov. Pourchez J et al. pokazala, da je višja stopnja metilacije celuloznega etra, slabši je zaostali učinek, medtem ko je molekulska masa celuloznega etra in vsebnosti hidroksiproksije šibek vplivala na zaostalost hidratacije cementa. S povečanjem viskoznosti in dopinške količine neionskega celuloznega etra se adsorpcijski sloj na površini cementnih delcev zgosti, začetni in končni čas nastavitve cementa pa se podaljša, učinek zaostanka pa je bolj očiten. Študije so pokazale, da je zgodnje toplotno sproščanje cementnih plošč z različno vsebnostjo Hemc približno 15% nižje kot pri čistih cementnih blatoh, vendar v poznejšem postopku hidratacije ni bistvene razlike. Singh NK et al. pokazali, da se je s povečanjem količine dopinga HEC hidratacijsko toplotno sproščanje spremenjene cementne malte pokazalo trend prvega naraščanja in nato zmanjševanja, vsebnost HEC, ko doseže največjo hidratacijsko toplotno sproščanje, pa je povezana s starostjo strjevanja.

Poleg tega je ugotovljeno, da je zaostali učinek neionskega celuloznega etra tesno povezan s sestavo cementa. Peschard et al. ugotovili, da je nižja vsebnost aluminata tricalcium (C3A) v cementu, bolj očiten je zaostali učinek celuloznega etra. Schmitz L et al. verjel, da so to povzročili različni načini eterja celuloze do hidracijske kinetike silikata trikalcium (C3S) in aluminata Tricalcium (C3A). Celulozni eter bi lahko zmanjšal hitrost reakcije v pospeškem obdobju C3S, medtem ko lahko za C3A podaljša indukcijsko obdobje in na koncu odloži proces strjevanja in utrjevanja malte.

Obstajajo različna mnenja o mehanizmu ne-ionskega celuloznega etra, ki zamuja hidracijo cementa. Silva in sod. Liu je verjel, da bo uvedba celuloznega etra povzročila, da se poveča viskoznost raztopine pora, s čimer bo blokirala gibanje ionov in odložila kondenzacijo. Vendar pa Pourchez in sod. verjel, da obstaja očitno razmerje med zamudo celuloznega etra do hidratacije cementa in viskoznostjo cementne gnojevke. Druga teorija je, da je zaostali učinek celuloznega etra tesno povezan z razgradnjo alkalij. Polisaharidi se zlahka razgradijo, da nastanejo hidroksilna karboksilna kislina, kar lahko odloži hidracijo cementa v alkalnih pogojih. Vendar so študije pokazale, da je eter celuloze v alkalnih pogojih zelo stabilen in se le rahlo razpade, razgradnja pa malo vpliva na zamudo hidracije cementa. Trenutno je bolj dosledno mnenje, da učinek zaostalega vpliva predvsem adsorpcija. Konkretno, hidroksilna skupina na molekularni površini celuloznega etra je kisla, Ca (0H) v hidracijskem cementnem sistemu, druge mineralne faze pa alkalne. Pod sinergističnim delovanjem vodikovega vezanja bodo na površini alkalnih cementnih delcev in hidracijskih produktov adsorbirane molekule kompleksanja in hidrofobnih molekul etra celuloznega etra. Poleg tega se na njegovi površini oblikuje tanek film, ki ovira nadaljnjo rast teh kristalnih jeder mineralne faze in zamuja hidracijo in nastavitev cementa. Čim močnejša je adsorpcijska sposobnost med cementnimi hidratacijskimi produkti in celuloznim etrom, bolj očitna je hidratacijska zamuda cementa. Po eni strani ima velikost stericne ovire odločilno vlogo v adsorpcijski zmogljivosti, kot so majhna stericna ovira hidroksilne skupine, njegova močna kislost, adsorpcija je tudi močna. Po drugi strani je adsorpcijska zmogljivost odvisna tudi od sestave hidracijskih produktov cementa. Pourchez et al. ugotovili, da se celulozni eter zlahka adsorbira na površino hidracijskih produktov, kot so CA (0H) 2, CSH gel in kalcijev aluminatni hidrat, vendar ga ni enostavno adsorbirati z ettringit in nehidrirano fazo. Mullerjeva študija je tudi pokazala, da je imel celulozni eter močno adsorpcijo na C3 in njegove hidracijske produkte, zato je bila hidracija silikatne faze znatno zavlečena. Adsorpcija ettringita je bila nizka, vendar se je tvorba ettringita znatno zavlekla. To je bilo zato, ker je na zamudo pri tvorbi ettringita vplivala ravnovesje Ca2+ v raztopini, kar je bilo nadaljevanje zamude celuloznega etra pri silikatni hidraciji.

3.2 Ohranjanje vode

Drug pomemben spreminjanje učinka celuloznega etra v cementni malti je, da se pojavi kot sredstvo za prevzem vode, ki lahko prepreči, da bi vlaga v mokri malti prezgodaj izhlapela ali pa ga absorbira Mokra malta, da se zagotovi, da se lahko česanje tanke malte, olepšano malto lahko širi in enostavno absorbira malte ni treba prednašati.

Zmogljivost voda celuloznega etra je tesno povezana z njegovo viskoznostjo, odmerkom, tipom in okolico. Drugi pogoji so enaki, večja kot je viskoznost celuloznega etra, boljši je učinek zadrževanja vode, majhna količina celuloznega etra lahko močno izboljša stopnjo zadrževanja malte; Za isti eter celuloze je večja dodana količina, višja je stopnja zadrževanja vode spremenjene malte, vendar obstaja optimalna vrednost, ki presega, nad katero se hitrost zadrževanja vode počasi povečuje. Za različne vrste celuloznega etra obstajajo tudi razlike v zadrževanju vode, kot je HPMC v enakih pogojih kot MC boljše zadrževanje vode. Poleg tega se učinkovitost zadrževanja vode etra celuloze zmanjšuje s povečanjem temperature okolice.

Na splošno velja, da je razlog, zakaj ima celulozni eter delovanje zadrževanja vode, predvsem posledica 0H na molekuli, 0 atoma na eterski vezi voda, tako da igra dobro vlogo zadrževanja vode; Verjame se tudi, da ima makromolekularna veriga celuloznega etra restriktivno vlogo pri difuziji molekul vode, tako da učinkovito nadzoruje izhlapevanje vode za doseganje visokega zadrževanja vode; Pourchez J je trdil, da je celulozni eter dosegel učinek zadrževanja vode z izboljšanjem reoloških lastnosti novo mešane cementne gnojevke, strukturo porozne mreže in tvorbe celuloznega eterskega filma, ki je ovirala difuzijo vode. Laetitia P et al. Prav tako verjamete, da je reološka lastnost malte ključni dejavnik, hkrati pa verjamejo, da viskoznost ni edini dejavnik, ki določa odlično zmogljivost zadrževanja vode. Omeniti velja, da čeprav ima eter celuloze dobro uspešnost zadrževanja vode, vendar se bo zmanjšala njegova spremenjena absorpcija vode cementne malte, razlog pa je, da je celulozni eter v filmu malte, v malti pa veliko majhnih zaprtih pore malta znotraj kapilare.

3.3 Zgodovina

Doslednost malte je eden od pomembnih indeksov za merjenje delovne učinkovitosti. Za povečanje doslednosti se pogosto uvede celulozni eter. "Doslednost" predstavlja sposobnost sveže mešane malte, da teče in se deformira pod delovanjem gravitacije ali zunanjih sil. Dve lastnosti zgoščevanja in zadrževanja vode se dopolnjujeta. Dodajanje ustrezne količine celuloznega etra ne more samo izboljšati zmogljivosti zadrževanja malte, zagotoviti nemoteno konstrukcijo, ampak tudi povečati konsistenco malte, znatno povečati sposobnost proti razpršenosti cementa, izboljšati učinkovitost vezi med malto in matrico in matrico in matrico in matrico in Zmanjšajte povešeni pojav malte.

Učinek zgoščevanja celuloznega etra v glavnem izvira iz lastne viskoznosti, večja je viskoznost, boljši je zgoščevalni učinek, če pa je viskoznost prevelika, bo zmanjšala pretočnost malte, ki vpliva na konstrukcijo. Dejavniki, ki vplivajo na spreminjanje viskoznosti, kot so molekulska masa (ali stopnja polimerizacije) in koncentracija celuloznega etra, temperatura raztopine, hitrost striženja, bodo vplivali na končni zgoščevalni učinek.

Mehanizem zgostitve celuloznega etra izhaja predvsem iz hidracije in zapletanja med molekulami. Po eni strani je polimerna veriga celuloznega etra enostavno tvoriti vodikovo vez z vodo v vodi, vodikova vez ima visoko hidracijo; Po drugi strani pa bo, ko se celulozni eter doda v malto, absorbira veliko vode, tako da se bo njen lastni volumen močno razširil, kar zmanjšuje prosti prostor delcev, hkrati Da bi tvorili tridimenzionalno strukturo omrežja, so obkroženi delci malte, v katerih ne prosti tok. Z drugimi besedami, v teh dveh dejanjih se izboljša viskoznost sistema in tako doseže želeni učinek zgoščevanja.

4. Vpliv neionskega celuloznega etra na morfologijo in strukturo pore polimernega cementa

Kot je razvidno iz zgoraj navedenega, ima neionski celulozni eter ključno vlogo pri polimernem cementu, njegov dodatek pa bo zagotovo vplival na mikrostrukturo celotne cementne malte. Rezultati kažejo, da neionski celulozni eter običajno poveča poroznost cementne malte, število pore v velikosti 3nm ~ 350um pa se poveča, med katerimi se število pore v območju 100 nm ~ 500NM največ poveča. Vpliv na strukturo por cementne malte je tesno povezan z vrsto in viskoznostjo neionskega celuloznega etra. Ou Zhihua in sod. verjel, da je, ko je viskoznost enaka, poroznost cementne malte, ki jo spreminja HEC, manjša kot pri HPMC in MC, dodani kot modifikatorji. Za isti celulozni eter, manjša je viskoznost, manjša je poroznost spremenjene cementne malte. S preučevanjem učinka HPMC na odprtino penastega cementnega izolacijskega odbora Wang Yanru in sod. ugotovili, da dodajanje HPMC ne spremeni bistveno spreminja poroznosti, ampak lahko bistveno zmanjša zaslonko. Vendar sta Zhang Guodian in sod. ugotovili, da večja kot je vsebnost Hemc, bolj očiten je vpliv na strukturo por cementne gnojenja. Dodajanje HEMC lahko znatno poveča poroznost, skupno količino por in povprečni polmer por cementne gnoje so predvsem zaprte pore.

Analiziran je bil učinek neionskega celuloznega etra na proces tvorbe strukture pore v cementu. Ugotovljeno je bilo, da je dodajanje celuloznega etra v glavnem spremenilo lastnosti tekoče faze. Po eni strani se tekoča fazna površinska napetost zmanjšuje, kar olajša tvorbo mehurčkov v cementni malti in upočasnite difuzijo tekočine in difuzijo mehurčkov, tako da je majhne mehurčke težko nabirati v velike mehurčke in izcedek, tako da praži se močno poveča; Po drugi strani se poveča viskoznost tekoče faze, ki zavira tudi drenažo, difuzijo mehurčkov in združitev mehurčkov ter poveča sposobnost stabilizacije mehurčkov. Zato je mogoče dobiti vpliv na način celuloznega etra na porazdelitve pore cementne malte: v območju velikosti por več kot 100 nm lahko mehurčke uvedemo z zmanjšanjem površinske napetosti tekoče faze in difuzijo mehurčkov lahko zaviramo z povečanje tekoče viskoznosti; V regiji 30 nm ~ 60nm lahko na število pore v regiji vpliva na zaviranje združitve manjših mehurčkov.

5. Vpliv neionskega celuloznega etra na mehanske lastnosti polimernega cementa

Mehanske lastnosti polimernega cementa so tesno povezane z njegovo morfologijo. Z dodajanjem neionskega celuloznega etra se poroznost poveča, kar bo vedelo, da bo škodljivo vplivalo na njegovo trdnost, zlasti na tlačno trdnost in upogibno trdnost. Zmanjšanje tlačne trdnosti cementne malte je bistveno večje od upogibne trdnosti. Ou Zhihua in sod. preučeval vpliv različnih vrst neionskega celuloznega etra na mehanske lastnosti cementne malte in ugotovil, da je trdnost cementne malte, spremenjene Od čistega cementnega gnoja. Stiskana trdnost in upogibna trdnost modificiranega etra HPMC, Hemc in MC celuloze sta podobna, medtem ko sta tlačna trdnost in upogibna trdnost HEC spremenjene cementne gnojenja v vsaki starosti bistveno večja. To je tesno povezano z njihovo viskoznostjo ali molekulsko maso, večja je viskoznost ali molekulsko maso celuloznega etra ali večja je površinska aktivnost, nižja je trdnost njegove spremenjene cementne malte.

Vendar pa se je pokazalo tudi, da lahko neionski celulozni eter poveča natezno trdnost, prožnost in povezanost cementne malte. Huang Liangen in sod. ugotovili, da se je v nasprotju z zakonom o spreminjanju tlačne trdnosti strižna trdnost in natezna trdnost gnoja povečala s povečanjem vsebnosti celuloznega etra v cementni malti. Analiza razloga po dodatku celuloznega etra in polimerne emulzije skupaj tvori veliko število gostih polimernih filmov, kar močno izboljša prožnost gnojevke in hidratacije cementa, nehidrirani cement, polnila in drugi materiali, napolnjeni v tem filmu , da bi zagotovili natezno trdnost sistema za prevleko.

Da bi izboljšali delovanje neionskega celuloznega etra, spremenjenega polimernega cementa, izboljšate fizikalne lastnosti cementne malte hkrati, ne zmanjša bistveno njenih mehanskih lastnosti, običajna praksa je, da se ujema z etrom celuloze in drugih primesi cementna malta. Li Tao-Wen et al. ugotovil, da je sestavljen dodatek, sestavljen iz celuloznega etra in polimernega lepila v prahu, ne le nekoliko izboljšala upogibno trdnost in tlačna trdnost malte, tako da sta kohezivnost in viskoznost cementne malte primernejša za konstrukcijo prevleke, ampak je tudi znatno izboljšala zadrževanje vode Zmogljivost malte v primerjavi z enim celuloznim etrom. Xu Qi et al. Dodani prah žlindre, sredstva za zmanjšanje vode in Hemc ter ugotovili, da lahko reducirajoči sredstvo za zmanjšanje vode in mineralni prah povečajo gostoto malte, zmanjšajo število lukenj, da se izboljšajo moč in elastični modul malte. Hemc lahko poveča trdnost natezne vezi malte, vendar ni dober za tlačno trdnost in elastični modul malte. Yang Xiaojie in sod. ugotovili, da se plastično krčenje cementne malte lahko znatno zmanjša po mešanju HEMC in PP vlakna.

6. Zaključek

Neionski celulozni eter ima pomembno vlogo pri polimernem cementu, kar lahko znatno izboljša fizikalne lastnosti (vključno z zaostalo koagulacijo, zadrževanjem vode, zgoščevanjem), mikroskopsko morfologijo in mehanskimi lastnostmi cementne malte. Veliko dela je bilo opravljenih pri spreminjanju materialov na osnovi cementa s celuloznim etrom, vendar je še vedno nekaj težav, ki jih je treba nadaljnje preučiti. Na primer, v praktičnih inženirskih aplikacijah je malo pozornosti namenjeno reologiji, deformacijskih lastnostih, stabilnosti volumna in trajnosti spremenjenih materialov, ki temeljijo na cementu, in z dodanim etrom celuloze ni bilo vzpostavljeno redno ustrezno razmerje. Raziskava migracijskega mehanizma celuloznih eterskih polimerov in hidratacijskih produktov v reakciji hidratacije še vedno ni zadostna. Akcijski proces in mehanizem sestavljenih dodatkov, sestavljenih iz celuloznega etra in drugih primesi, nista dovolj jasna. Kompozitni dodajanje celuloznih etrov in anorganskih armiranih materialov, kot so steklena vlakna, ni bil izpopolnjen. Vse to bo v središču prihodnjih raziskav za zagotavljanje teoretičnih napotkov za nadaljnje izboljšanje učinkovitosti polimernega cementa.