Напредак истраживања модификованог малтера целулозним етром

анализиране су врсте целулозног етра и његове главне функције у мешаном малтеру и методе процене особина као што су задржавање воде, вискозитет и чврстоћа везивања. Изложени су механизам успоравања и микроструктура целулозног етра у сувом мешаном малтеру и однос између формирања структуре неког специфичног танкослојног малтера модификованог целулозним етром и процеса хидратације. На основу тога, сугерише се да је неопходно убрзати студију о стању брзог губитка воде. Слојевити механизам хидратације целулозног етра модификованог малтера у структури танког слоја и закон просторне дистрибуције полимера у слоју малтера. У будућој практичној примени треба у потпуности размотрити утицај малтера модификованог целулозним етром на промену температуре и компатибилност са другим додацима. Ова студија ће промовисати развој технологије примене ЦЕ модификованог малтера као што су малтер за спољне зидове, кит, малтер за фуге и други танкослојни малтери.

Кључне речи:целулозни етар; Суви мешани малтер; механизам

1. Увод

Обичан суви малтер, малтер за спољну изолацију зидова, самоумирујући малтер, водоотпорни песак и други суви малтери постали су важан део грађевинских материјала базираних у нашој земљи, а целулозни етар је дериват природног целулозног етра, као и важан адитив разних врста. сувог малтера, успоравање, задржавање воде, згушњавање, апсорпција ваздуха, адхезија и друге функције.

Улога ЦЕ у малтеру се углавном огледа у побољшању обрадивости малтера и обезбеђивању хидратације цемента у малтеру. Побољшање обрадивости малтера се углавном огледа у задржавању воде, спречавању вешања и времену отварања, посебно у обезбеђивању танкослојног лепљења малтера, ширења малтера за малтерисање и побољшања брзине изградње специјалног везног малтера има важне друштвене и економске користи.

Иако је спроведен велики број студија о ЦЕ модификованом малтеру и постигнута значајна достигнућа у истраживању технологије примене ЦЕ модификованог малтера, још увек постоје очигледни недостаци у истраживању механизама ЦЕ модификованог малтера, посебно интеракције између ЦЕ и ЦЕ модификованог малтера. цемент, агрегат и матрица под посебним условима употребе. Стога, на основу сажетка релевантних резултата истраживања, овај рад предлаже да се спроведу даља истраживања температуре и компатибилности са другим примесама.

2、улога и класификација целулозног етра

2.1 Класификација целулозног етра

Многе врсте целулозног етра, постоји скоро хиљаду, генерално, према перформансама јонизације могу се поделити на јонске и нејонске категорије типа 2, у материјалима на бази цемента због јонског етра целулозе (као што је карбоксиметил целулоза, ЦМЦ ) ће преципитирати са Ца2+ и нестабилан, па се ретко користи. Нејонски етар целулозе може бити у складу са (1) вискозитетом стандардног воденог раствора; (2) тип супституената; (3) степен замене; (4) физичка структура; (5) Класификација растворљивости итд.

Особине ЦЕ зависе углавном од врсте, количине и расподеле супституената, па се ЦЕ обично дели према врсти супституената. Као што је метил целулоза етар је природна целулозна јединица глукозе на хидроксилу је замењена метокси производима, хидроксипропил метил целулоза етар ХПМЦ је хидроксил са метокси, хидроксипропил респективно замењени производи. Тренутно, више од 90% етра целулозе који се користи су углавном метил хидроксипропил целулозни етар (МХПЦ) и метил хидроксиетил целулозни етар (МХЕЦ).

2.2 Улога целулозног етра у малтеру

Улога ЦЕ у малтеру се углавном огледа у следећа три аспекта: одлична способност задржавања воде, утицај на конзистенцију и тиксотропију малтера и прилагођавање реологије.

Задржавање воде ЦЕ не само да може подесити време отварања и процес постављања малтера, тако да подеси време рада система, већ и спречи да основни материјал упије превише и пребрзо воду и спречи испаравање воде, како би се обезбедило постепено ослобађање воде током хидратације цемента. Задржавање воде ЦЕ је углавном повезано са количином ЦЕ, вискозитетом, финоћом и температуром околине. Ефекат задржавања воде ЦЕ модификованог малтера зависи од упијања воде подлоге, састава малтера, дебљине слоја, потребе за водом, времена везивања цементног материјала, итд. Студије показују да у стварној употреби неких везива за керамичке плочице, због суве порозне подлоге која ће брзо апсорбовати велику количину воде из суспензије, цементни слој у близини подлоге губитак воде доводи до степена хидратације цемента испод 30%, који не само да не може да формира цемент гел са чврстоћом везивања на површини подлоге, али и лако изазива пуцање и цурење воде.

Потреба за водом система малтера је важан параметар. Основни захтеви за водом и повезани принос малтера зависе од формулације малтера, односно количине доданог материјала за цементирање, агрегата и агрегата, али уградња ЦЕ може ефикасно да прилагоди потребу за водом и принос малтера. У многим системима грађевинског материјала, ЦЕ се користи као згушњивач за прилагођавање конзистенције система. Ефекат згушњавања ЦЕ зависи од степена полимеризације ЦЕ, концентрације раствора, брзине смицања, температуре и других услова. ЦЕ водени раствор високог вискозитета има високу тиксотропију. Када се температура повећа, формира се структурни гел и долази до високог протока тиксотропије, што је такође главна карактеристика ЦЕ.

Додавање ЦЕ може ефикасно прилагодити реолошка својства система грађевинског материјала, како би се побољшале радне перформансе, тако да малтер има бољу обрадивост, боље перформансе против вјешања и не приања на алате за конструкцију. Ова својства чине малтер лакшим за изравнавање и сушење.

2.3 Процена перформанси малтера модификованог целулозним етром

Процена перформанси ЦЕ модификованог малтера углавном укључује задржавање воде, вискозитет, снагу везивања итд.

Задржавање воде је важан индекс перформанси који је директно повезан са перформансама ЦЕ модификованог малтера. Тренутно постоји много релевантних метода испитивања, али већина њих користи методу вакуум пумпе да директно извуче влагу. На пример, стране земље углавном користе ДИН 18555 (метода испитивања малтера неорганског цементног материјала), а француска предузећа за производњу газираног бетона користе методу филтер папира. Домаћи стандард који укључује методу испитивања задржавања воде има ЈЦ/Т 517-2004 (гипс), његов основни принцип и метода израчунавања и страни стандарди су конзистентни, све кроз одређивање стопе апсорпције воде у малтеру наведеног задржавања воде у малтеру.

Вискозност је још један важан индекс перформанси директно повезан са перформансама ЦЕ модификованог малтера. Постоје четири најчешће коришћене методе испитивања вискозитета: Броокилелд, Хакке, Хоплер и метода ротационог вискозиметра. Четири методе користе различите инструменте, концентрацију раствора, окружење за тестирање, тако да исти раствор тестиран помоћу четири методе нису исти резултати. У исто време, вискозност ЦЕ варира са температуром и влажношћу, тако да се вискозност истог ЦЕ модификованог малтера динамички мења, што је такође важан правац који се тренутно проучава на ЦЕ модификованом малтеру.

Испитивање чврстоће везивања се одређује у складу са смером употребе малтера, као што се керамички везивни малтер углавном односи на „лепак за керамичке зидне плочице“ (ЈЦ/Т 547-2005), заштитни малтер се углавном односи на „техничке захтеве за малтер за спољну зидну изолацију“ ( ДБ 31 / Т 366-2006) и „изолација спољашњих зидова гипсаним малтером од експандираних полистиренских плоча” (ЈЦ/Т 993-2006). У страним земљама, чврстоћу лепљења карактерише чврстоћа на савијање коју препоручује Јапанско удружење за науку о материјалима (тест усваја призматични обични малтер исечен на две половине величине 160мм×40мм×40мм и модификовани малтер направљен у узорке након очвршћавања , са освртом на методу испитивања чврстоће на савијање цементног малтера).

3. Теоријски напредак истраживања целулозног етром модификованог малтера

Теоријско истраживање ЦЕ модификованог малтера углавном се фокусира на интеракцију између ЦЕ и различитих супстанци у систему малтера. Хемијско дејство унутар материјала на бази цемента модификованог ЦЕ може се у основи приказати као ЦЕ и вода, хидратационо дејство самог цемента, интеракција ЦЕ и цементних честица, ЦЕ и производи хидратације цемента. Интеракција између ЦЕ и цементних честица/производа хидратације се углавном манифестује у адсорпцији између ЦЕ и цементних честица.

Интеракција између ЦЕ и цементних честица је пријављена у земљи и иностранству. На пример, Лиу Гуангхуа ет ал. измерио Зета потенцијал колоида ЦЕ модификованог цементног раствора приликом проучавања механизма деловања ЦЕ у подводном недискретном бетону. Резултати су показали да: Зета потенцијал (-12,6 мВ) цементне суспензије је мањи од потенцијала цементне пасте (-21,84 мВ), што указује да су честице цемента у цементном раствору обложене слојем нејонског полимера, што чини дифузију двоструког електричног слоја тањом, а одбојну силу између колоида слабијом.

3.1 Теорија успоравања малтера модификованог целулозним етром

У теоријској студији ЦЕ модификованог малтера, генерално се верује да ЦЕ не само да даје малтеру добре радне перформансе, већ и смањује рано ослобађање топлоте цемента од хидратације и одлаже динамички процес хидратације цемента.

Ефекат успоравања ЦЕ је углавном повезан са његовом концентрацијом и молекуларном структуром у систему минералног цементног материјала, али има мало везе са његовом молекулском тежином. Из утицаја хемијске структуре ЦЕ на кинетику хидратације цемента може се видети да што је већи садржај ЦЕ, то је мањи степен алкилне супституције, што је већи садржај хидроксила, јачи је ефекат одлагања хидратације. У погледу молекуларне структуре, хидрофилна супституција (нпр. ХЕЦ) има јачи ефекат успоравања од хидрофобне супституције (нпр. МХ, ХЕМЦ, ХМПЦ).

Из перспективе интеракције између ЦЕ и цементних честица, механизам успоравања се манифестује у два аспекта. С једне стране, адсорпција ЦЕ молекула на продукте хидратације као што су ц – с –Х и Ца(ОХ)2 спречава даљу хидратацију минерала цемента; са друге стране, вискозност раствора пора расте услед ЦЕ, што смањује јоне (Ца2+, со42-…). Активност у раствору пора додатно успорава процес хидратације.

ЦЕ не само да одлаже везивање, већ и одлаже процес очвршћавања система цементног малтера. Утврђено је да ЦЕ утиче на кинетику хидратације Ц3С и Ц3А у цементном клинкеру на различите начине. ЦЕ је углавном смањио брзину реакције фазе убрзања Ц3с и продужио период индукције Ц3А/ЦаСО4. Успоравање хидратације ц3с ће одложити процес очвршћавања малтера, док ће продужење периода индукције Ц3А/ЦаСО4 система одложити везивање малтера.

3.2 Микроструктура малтера модификованог целулозним етром

Механизам утицаја ЦЕ на микроструктуру модификованог малтера привукао је велику пажњу. То се углавном огледа у следећим аспектима:

Прво, фокус истраживања је на механизму формирања филма и морфологији ЦЕ у малтеру. Пошто се ЦЕ обично користи са другим полимерима, важан је фокус истраживања да се разликује његово стање од стања других полимера у малтеру.

Друго, утицај ЦЕ на микроструктуру производа хидратације цемента је такође важан истраживачки правац. Као што се може видети из стања формирања филма ЦЕ до производа хидратације, производи хидратације формирају континуалну структуру на интерфејсу цЕ повезану са различитим производима хидратације. У 2008, К.Пен ет ал. користио је изотермну калориметрију, термичку анализу, ФТИР, СЕМ и БСЕ за проучавање процеса лигнификације и производа хидратације 1% ПВАА, МЦ и ХЕЦ модификованог малтера. Резултати су показали да иако је полимер одложио почетни степен хидратације цемента, показао је бољу структуру хидратације након 90 дана. Конкретно, МЦ такође утиче на морфологију кристала Ца(ОХ)2. Директан доказ је да је функција моста полимера откривена у слојевитим кристалима, МЦ игра улогу у везивању кристала, смањењу микроскопских пукотина и јачању микроструктуре.

Еволуција микроструктуре ЦЕ у малтеру такође је привукла велику пажњу. На пример, Џени је користила различите аналитичке технике за проучавање интеракција између материјала унутар полимерног малтера, комбинујући квантитативне и квалитативне експерименте да би реконструисала цео процес мешања свежег малтера до очвршћавања, укључујући формирање полимерног филма, хидратацију цемента и миграцију воде.

Поред тога, микроанализа различитих временских тачака у процесу развоја малтера, а не може бити ин ситу од мешања малтера до очвршћавања целог процеса континуиране микроанализе. Због тога је неопходно комбиновати цео квантитативни експеримент да бисмо анализирали неке посебне фазе и пратили процес формирања микроструктуре кључних фаза. У Кини, Киан Баовеи, Ма Баогуо и др. директно описао процес хидратације користећи отпорност, топлоту хидратације и друге методе испитивања. Међутим, због неколико експеримената и неуспеха да се комбинују отпорност и топлота хидратације са микроструктуром у различитим временским тачкама, није формиран одговарајући истраживачки систем. Генерално, до сада није било директног начина да се квантитативно и квалитативно опише присуство различите микроструктуре полимера у малтеру.

3.3 Студија на танкослојном малтеру модификованом целулозним етром

Иако су људи спровели више техничких и теоријских студија о примени ЦЕ у цементном малтеру. Али мора да обрати пажњу на то да се ЦЕ модификовани малтер у свакодневном сувом мешаном малтеру (као што је везиво за цигле, кит, танкослојни малтер за малтерисање итд.) наноси у облику танкослојног малтера, ова јединствена структура је обично праћена проблемом брзог губитка воде малтера.

На пример, малтер за везивање керамичких плочица је типичан танкослојни малтер (танкослојни ЦЕ модификовани модел малтера за везивање керамичких плочица), а његов процес хидратације је проучаван у земљи и иностранству. У Кини, Цоптис рхизома је користио различите врсте и количине ЦЕ да побољша перформансе малтера за лепљење керамичких плочица. Рендген методом је потврђено да је степен хидратације цемента на граници између цементног малтера и керамичких плочица након мешања ЦЕ повећан. Посматрањем интерфејса са микроскопом, утврђено је да је чврстоћа цементног моста керамичких плочица углавном побољшана мешањем ЦЕ пасте уместо густине. На пример, Џени је приметила обогаћивање полимера и Ца(ОХ)2 близу површине. Џени верује да коегзистенција цемента и полимера покреће интеракцију између формирања полимерног филма и хидратације цемента. Главна карактеристика ЦЕ модификованих цементних малтера у поређењу са обичним цементним системима је висок однос вода-цемент (обично на или изнад 0,8), али због своје велике површине/запремине, они такође брзо очвршћавају, тако да је хидратација цемента обично мање од 30%, а не више од 90% као што је обично случај. Коришћењем КСРД технологије за проучавање закона развоја микроструктуре површине лепљивог малтера за керамичке плочице у процесу стврдњавања, утврђено је да се неке ситне честице цемента „транспортују“ на спољашњу површину узорка сушењем пора. решење. Да би се подржала ова хипотеза, извршени су даљи тестови коришћењем грубог цемента или бољег кречњака уместо претходно коришћеног цемента, што је додатно подржано истовременим губитком масе КСРД апсорпцијом сваког узорка и дистрибуцијом величине честица кречњака/силицијум песка коначног очврслог. тело. Тестови електронском микроскопом животне средине (СЕМ) открили су да су ЦЕ и ПВА мигрирали током мокрих и сувих циклуса, док гумене емулзије нису. На основу тога је такође дизајнирао недоказан модел хидратације танкослојног ЦЕ модификованог малтера за везиво за керамичке плочице.

Релевантна литература није објавила како се хидратација слојевите структуре полимерног малтера врши у танкослојној структури, нити је просторна дистрибуција различитих полимера у слоју малтера визуелизована и квантификована на различите начине. Очигледно, механизам хидратације и механизам формирања микроструктуре система ЦЕ-малтера у условима брзог губитка воде значајно се разликују од постојећег обичног малтера. Проучавање јединственог механизма хидратације и механизма формирања микроструктуре танкослојног ЦЕ модификованог малтера ће промовисати технологију примене танкослојног ЦЕ модификованог малтера, као што су малтер за спољне зидове, кит, малтер за фуге и тако даље.

4. Постоје проблеми

4.1 Утицај промене температуре на малтер модификован целулозним етром

ЦЕ раствори различитих врста ће гелирати на својој специфичној температури, процес гела је потпуно реверзибилан. Реверзибилна термичка гелација ЦЕ је веома јединствена. У многим цементним производима, главна употреба вискозитета ЦЕ и одговарајућих својстава задржавања воде и подмазивања, а вискозитет и температура гела имају директну везу, испод температуре гела, што је нижа температура, то је већи вискозитет ЦЕ, што је боље одговарајуће перформансе задржавања воде.

У исто време, растворљивост различитих врста ЦЕ на различитим температурама није потпуно иста. Као што је метил целулоза растворљива у хладној води, нерастворљива у врућој води; Метил хидроксиетил целулоза је растворљива у хладној води, а не у топлој води. Али када се водени раствор метил целулозе и метил хидроксиетил целулозе загреје, метил целулоза и метил хидроксиетил целулоза ће се исталожити. Метил целулоза је исталожена на 45 ~ 60 ℃, а мешана етеризована метил хидроксиетил целулоза се исталожи када се температура повећа на 65 ~ 80 ℃ и температура се смањи, таложена је поново растворена. Хидроксиетил целулоза и натријум хидроксиетил целулоза су растворљиве у води на било којој температури.

У стварној употреби ЦЕ, аутор је такође открио да се капацитет задржавања воде ЦЕ брзо смањује на ниским температурама (5℃), што се обично огледа у брзом опадању обрадивости током градње зими, па се мора додати још ЦЕ. . Разлог за овај феномен тренутно није јасан. Анализа може бити узрокована променом растворљивости неког ЦЕ у води ниских температура, што је потребно спровести да би се обезбедио квалитет градње зими.

4.2 Мехурићи и елиминација целулозног етра

ЦЕ обично уводи велики број мехурића. С једне стране, уједначени и стабилни мали мехурићи помажу перформансама малтера, као што је побољшање конструктивности малтера и повећање отпорности на мраз и трајност малтера. Уместо тога, већи мехурићи смањују отпорност и издржљивост малтера на мраз.

У процесу мешања малтера са водом, малтер се меша, а ваздух се доводи у новоумешани малтер, а ваздух се обавија мокрим малтером да би се формирали мехурићи. Нормално, под условом ниске вискозности раствора, формирани мехурићи се подижу услед узгона и јуре на површину раствора. Мехурићи излазе са површине у спољашњи ваздух, а течни филм померен на површину ће произвести разлику притиска услед дејства гравитације. Дебљина филма ће временом постати тања, а на крају ће мехурићи пуцати. Међутим, због високог вискозитета новоумешаног малтера након додавања ЦЕ, просечна брзина истицања течности у течном филму је успорена, тако да течни филм није лако постати танак; Истовремено, повећање вискозности малтера ће успорити брзину дифузије молекула сурфактанта, што је корисно за стабилност пене. Ово узрокује да велики број мехурића унесених у малтер остаје у малтеру.

Површински напон и међуфазни напон воденог раствора који кулминира Ал марке ЦЕ при 1% масеној концентрацији на 20℃. ЦЕ има ефекат увлачења ваздуха на цементни малтер. Ефекат увлачења ваздуха ЦЕ има негативан утицај на механичку чврстоћу када се уведу велики мехурићи.

Средства против пене у малтеру могу инхибирати стварање пене изазване употребом ЦЕ и уништити пену која је настала. Његов механизам деловања је: средство против пене улази у течни филм, смањује вискозитет течности, формира нови интерфејс са ниским површинским вискозитетом, чини да течни филм губи еластичност, убрзава процес ексудације течности и на крају ствара течни филм. танки и испуцали. Дефоамер у праху може смањити садржај гаса у новоумешаном малтеру, а на неорганском носачу су адсорбовани угљоводоници, стеаринска киселина и њен естар, триетил фосфат, полиетилен гликол или полисилоксан. Тренутно, средство против пене у праху који се користи у сувим мешаним малтерима су углавном полиоли и полисилоксан.

Иако се наводи да поред прилагођавања садржаја мехурића, примена средства за уклањање пене такође може да смањи скупљање, али различите врсте средства против пене такође имају проблеме са компатибилношћу и температурним променама када се користе у комбинацији са ЦЕ, ово су основни услови које треба решити у употреба ЦЕ модификованог малтера.

4.3 Компатибилност између целулозног етра и других материјала у малтеру

ЦЕ се обично користи заједно са другим додацима у сувом мешаном малтеру, као што су средство против пене, средство за редукцију воде, адхезивни прах, итд. Ове компоненте имају различите улоге у малтеру. Проучавање компатибилности ЦЕ са другим додацима је премиса ефикасног коришћења ових компоненти.

Суви мешани малтер који се углавном користи за редукцију воде су: казеин, средство за редукцију воде серије лигнина, средство за редукцију воде серије нафталена, кондензација меламин формалдехида, поликарбоксилна киселина. Казеин је одличан суперпластификатор, посебно за танке малтере, али због тога што је природан производ, квалитет и цена често варирају. Средства за редукцију воде у лигнину укључују натријум лигносулфонат (дрвени натријум), дрвени калцијум, дрвени магнезијум. Редуктор воде нафталенске серије који се обично користи Лоу. Нафтален сулфонат формалдехидни кондензати, меламин формалдехидни кондензати су добри суперпластификатори, али је ефекат на танки малтер ограничен. Поликарбоксилна киселина је новоразвијена технологија високе ефикасности и без емисије формалдехида. Пошто ће ЦЕ и уобичајени суперпластификатор серије нафталена изазвати коагулацију да би бетонска мешавина изгубила обрадивост, тако да је неопходно изабрати суперпластификатор серије који није нафтален у инжењерингу. Иако су постојале студије о ефекту једињења ЦЕ модификованог малтера и различитих додатака, још увек постоје многи неспоразуми у употреби због разноврсности различитих додатака и ЦЕ и неколико студија о механизму интеракције, а потребан је велики број тестова да би се оптимизовати га.

5. Закључак

Улога ЦЕ у малтеру се углавном огледа у одличном капацитету задржавања воде, утицају на конзистенцију и тиксотропна својства малтера и прилагођавању реолошких својстава. Поред тога што малтеру даје добре радне перформансе, ЦЕ такође може да смањи рано ослобађање топлоте цемента приликом хидратације и одложи динамички процес хидратације цемента. Методе процене перформанси малтера се разликују у зависности од различитих прилика примене.

Велики број студија о микроструктури ЦЕ у малтеру, као што су механизам формирања филма и морфологија формирања филма, спроведен је у иностранству, али до сада не постоје директни начини да се квантитативно и квалитативно опише постојање различите микроструктуре полимера у малтеру. .

ЦЕ модификовани малтер се наноси у облику танкослојног малтера у малтеру за свакодневно суво мешање (као што је везиво за цигле, кит, танкослојни малтер, итд.). Ова јединствена структура обично је праћена проблемом брзог губитка воде малтера. Тренутно се главна истраживања фокусирају на везиво за цигле, а постоји неколико студија о другим типовима танкослојног ЦЕ модификованог малтера.

Због тога је у будућности неопходно убрзати истраживање слојевитог механизма хидратације целулозног етром модификованог малтера у танкослојној структури и закона просторне дистрибуције полимера у слоју малтера у условима брзог губитка воде. У практичној примени треба у потпуности размотрити утицај малтера модификованог целулозним етром на промену температуре и његову компатибилност са другим додацима. Сродни истраживачки рад ће промовисати развој технологије примене ЦЕ модификованог малтера, као што су малтер за спољне зидове, кит, малтер за фуге и други танкослојни малтери.