Pangaruh suhu ambient dina workability of selulosa éter dirobah gips

Kinerja selulosa éter dirobah gips dina hawa ambient béda pisan béda, tapi mékanisme na teu jelas. Balukar éter selulosa dina parameter rhéologis sareng ingetan cai slurry gipsum dina suhu lingkungan anu béda ditaliti. Diaméter hidrodinamik éter selulosa dina fase cair diukur ku métode paburencay cahaya dinamis, sarta mékanisme pangaruh ieu digali. Hasilna nunjukkeun yén éter selulosa gaduh pangaruh nahan cai sareng kandel dina gips. Kalayan paningkatan eusi éter selulosa, viskositas slurry naék sareng kapasitas nahan cai naék. Nanging, ku paningkatan suhu, kapasitas nahan cai tina slurry gipsum anu dirobih turun ka tingkat anu tangtu, sareng parameter rheologis ogé robih. Tempo yén asosiasi koloid éter selulosa bisa ngahontal ingetan cai ku blocking saluran angkutan cai, naékna hawa bisa ngakibatkeun disintegration tina asosiasi volume badag dihasilkeun ku éter selulosa, sahingga ngurangan ingetan cai jeung kinerja gawé tina gips dirobah.

kecap konci:gips; Selulosa éter; Suhu; ingetan cai; réologi

0. Bubuka

Gypsum, salaku bahan anu ramah lingkungan kalayan konstruksi anu saé sareng sipat fisik, seueur dianggo dina proyék hiasan. Dina aplikasi bahan dumasar gips, agén panahan cai biasana ditambahkeun kana ngaropéa slurry pikeun nyegah leungitna cai dina prosés hidrasi sarta hardening. Éter selulosa nyaéta agén nahan cai anu paling umum ayeuna. Kusabab CE ionik bakal ngaréaksikeun sareng Ca2+, sering nganggo CE non-ionik, sapertos: hidroksipropil métil selulosa éter, hidroksiétil métil selulosa éter sareng métil selulosa éter. Penting pikeun diajar sipat selulosa éter dirobah gips pikeun aplikasi hadé tina gips dina rékayasa hiasan.

Éter selulosa nyaéta sanyawa molekular luhur anu dihasilkeun ku réaksi selulosa alkali sareng agén éterifikasi dina kaayaan anu tangtu. Éter selulosa nonionic dipaké dina rékayasa konstruksi boga dispersi alus, ingetan cai, beungkeutan jeung pangaruh thickening. Penambahan éter selulosa miboga éfék anu atra pisan dina ingetan cai tina gips, tapi kakuatan bending jeung compressive awak hardened gips ogé rada ngurangan kalawan ngaronjatna jumlah tambahan. Ieu alatan éter selulosa miboga éfék entraining hawa tangtu, nu bakal ngawanohkeun gelembung dina prosés slurry Pergaulan, sahingga ngurangan sipat mékanis awak hardened. Dina waktu nu sarua, teuing éter selulosa bakal nyieun campuran gips teuing caket, hasilna kinerja konstruksi na.

Prosés hidrasi gips bisa dibagi jadi opat léngkah: disolusi kalsium sulfat hemihydrate, kristalisasi nucleation kalsium sulfat dihydrate, tumuwuhna inti kristalin sarta formasi struktur kristalin. Dina prosés hidrasi gips, gugus fungsi hidrofilik tina selulosa éter adsorbing dina beungeut partikel gips bakal ngalereskeun bagian tina molekul cai, sahingga delaying prosés nucleation of hidrasi gips sarta manjangkeun waktos setting gips. Ngaliwatan observasi SEM, Mroz kapanggih yén sanajan ayana selulosa éter nyangsang tumuwuhna kristal, tapi ngaronjat tumpang tindihna sarta aggregation kristal.

Éter selulosa ngandung gugus hidrofilik sahingga mibanda hydrophilicity tangtu, ranté panjang polimér interconnecting saling sahingga mibanda viskositas tinggi, interaksi duanana ngajadikeun selulosa boga pangaruh thickening nahan cai dina campuran gips. Bulichen ngajelaskeun mékanisme ingetan cai éter selulosa dina semén. Dina pergaulan low, selulosa éter adsorb on semén pikeun nyerep cai intramolecular tur dipirig ku bareuh pikeun ngahontal ingetan cai. Dina waktu ieu, ingetan cai goréng. Dosis tinggi, éter selulosa bakal ngabentuk ratusan nanométer ka sababaraha mikron polimér koloid, sacara efektif ngahalangan sistem gél dina liang, pikeun ngahontal ingetan cai anu efisien. Mékanisme aksi éter selulosa dina gips sarua jeung dina semén, tapi konsentrasi SO42- nu leuwih luhur dina fase cairan slurry gips bakal ngaleuleuskeun pangaruh nahan cai tina selulosa.

Dumasar kana eusi di luhur, bisa kapanggih yén panalungtikan ayeuna ngeunaan selulosa éter dirobah gipsum lolobana museurkeun kana prosés hidrasi éter selulosa dina campuran gips, sipat ingetan cai, sipat mékanis jeung microstructure awak hardened, sarta mékanisme éter selulosa. ingetan cai. Sanajan kitu, ulikan ngeunaan interaksi antara selulosa éter jeung slurry gips dina suhu luhur masih cukup. Leyuran cai selulosa éter bakal gelatinize dina suhu husus. Nalika suhu naék, viskositas larutan cai éter selulosa laun-laun bakal turun. Nalika suhu gelatinisasi ngahontal, éter selulosa bakal diendapkeun kana gél bodas. Contona, dina konstruksi usum panas, suhu ambient tinggi, sipat gél termal éter selulosa kabeungkeut ngakibatkeun parobahan workability of slurry gips dirobah. Karya ieu explores efek naékna suhu dina workability of selulosa éter dirobah bahan gips ngaliwatan percobaan sistematis, jeung nyadiakeun hidayah pikeun aplikasi praktis tina selulosa éter dirobah gips.

1. ékspérimén

1.1 Bahan Baku

Gypsum nyaéta β-jenis wangunan alam gipsum disadiakeun ku Beijing Ecological Home Grup.

Éter selulosa dipilih ti Shandong Yiteng Grup hydroxypropyl métil selulosa éter, spésifikasi produk pikeun 75.000 mPa · s, 100.000 mPa · s jeung 200000mPa · s, hawa gelation luhur 60 ℃. Asam sitrat dipilih salaku retarder gipsum.

1.2 Uji Rhéologi

Instrumén tés réologis anu digunakeun nyaéta rhéometer RST⁃CC anu diproduksi ku BROOKFIELD USA. Parameter rheologis sapertos viskositas plastik sareng tegangan geser ngahasilkeun slurry gips ditangtukeun ku wadah sampel MBT⁃40F⁃0046 sareng rotor CC3⁃40, sareng data diolah ku parangkat lunak RHE3000.

Karakteristik campuran gips luyu jeung paripolah rheological cairan Bingham, nu biasana diulik ngagunakeun modél Bingham. Sanajan kitu, alatan pseudoplasticity of selulosa éter ditambahkeun kana polimér-modified gipsum, campuran slurry biasana presents sipat thinning geser tangtu. Dina hal ieu, modified Bingham (M⁃B) model bisa hadé ngajelaskeun kurva rheological of gips. Pikeun nalungtik deformasi geser gipsum, karya ieu ogé ngagunakeun modél Herschel⁃Bulkley (H⁃B).

1.3 Uji ingetan cai

Prosedur tés tingal GB/T28627⁃2012 Plastering Plaster. Salila percobaan kalawan suhu salaku variabel, gips ieu preheated 1h sateuacanna dina suhu saluyu dina oven, jeung cai dicampur dipaké dina percobaan ieu preheated 1h dina suhu pakait dina mandi cai suhu konstan, sarta instrumen dipaké. ieu preheated.

1.4 Uji diaméter hidrodinamik

Diaméter hidrodinamik (D50) tina asosiasi polimér HPMC dina fase cair diukur maké analisa ukuran partikel paburencay cahaya dinamis (Malvern Zetasizer NanoZS90).

2. Hasil jeung diskusi

2.1 Sipat rheological of HPMC dirobah gips

Viskositas semu nyaéta babandingan tegangan geser jeung laju geser nu nimpah hiji cairan sarta mangrupakeun parameter pikeun ciri aliran cairan non-Newtonian. Viskositas katempo tina slurry gips dirobah robah kalawan eusi éter selulosa dina tilu spésifikasi béda (75000mPa · s, 100.000mpa · s jeung 200000mPa · s). Suhu uji éta 20 ℃. Nalika laju geser rheometer nyaéta 14min-1, éta tiasa dipendakan yén viskositas slurry gips naék kalayan ningkatna incorporation HPMC, sareng langkung luhur viskositas HPMC, langkung luhur viskositas slurry gips anu dirobih. Ieu nunjukkeun yén HPMC gaduh pangaruh penebalan sareng viskosifikasi anu jelas dina slurry gips. Gypsum slurry sareng selulosa éter mangrupikeun zat kalayan viskositas anu tangtu. Dina campuran gips dirobah, éter selulosa ieu adsorbed dina beungeut produk hidrasi gips, sarta jaringan dibentuk ku éter selulosa jeung jaringan dibentuk ku campuran gipsum anu interwoven, hasilna "efek superposition", nu nyata ngaronjatkeun viskositas sakabéh. bahan dumasar gypsum dirobah.

Kurva tegangan geser ⁃ tina gips murni (G⁃H) jeung gips dirobah (G⁃H) némpelkeun doped kalawan 75000mPa· s-HPMC, sakumaha disimpulkeun tina model Bingham (M⁃B) nu dirévisi. Ieu bisa kapanggih yén kalawan ngaronjatna laju geser, tegangan geser tina campuran ogé naek. Viskositas palastik (ηp) jeung tegangan geser ngahasilkeun (τ0) nilai gips murni jeung HPMC dirobah gipsum dina suhu béda dicandak.

Tina viskositas plastik (ηp) sareng tegangan geser ngahasilkeun (τ0) nilai gips murni sareng gips modifikasi HPMC dina suhu anu béda, tiasa ditingali yén tegangan hasil tina gipsum anu dirobih HPMC bakal turun terus-terusan kalayan paningkatan suhu, sareng ngahasilkeun. setrés bakal ngurangan 33% dina 60 ℃ dibandingkeun kalawan 20 ℃. Ku niténan kurva viskositas plastik, tiasa dipendakan yén viskositas plastik tina slurry gipsum anu dirobih ogé turun kalayan paningkatan suhu. Sanajan kitu, tegangan ngahasilkeun sarta viskositas palastik slurry gips murni naek rada kalawan kanaékan suhu, nu nunjukkeun yén parobahan parameter rheological of HPMC dirobah slurry gips dina prosés ningkatna suhu disababkeun ku parobahan sipat HPMC.

Nilai tegangan ngahasilkeun slurry gips ngagambarkeun nilai tegangan geser maksimum nalika slurry resists deformasi geser. Langkung ageung nilai tegangan ngahasilkeun, langkung stabil slurry gips. Viskositas palastik ngagambarkeun laju deformasi slurry gipsum. Langkung ageung viskositas palastik, langkung lami waktos deformasi geser slurry. Dina kacindekan, dua parameter rheological of HPMC dirobah slurry gips turun écés kalawan kanaékan suhu, sarta pangaruh thickening of HPMC on slurry gips ieu ngaruksak.

Deformasi geser slurry nujul kana thickening geser atawa pangaruh thinning geser reflected ku slurry nalika subjected kana gaya geser. Pangaruh deformasi geser tina slurry bisa judged ku indéks pseudoplastic n dicandak tina kurva pas. Nalika n < 1, slurry gips nembongkeun thinning geser, sarta darajat thinning geser tina slurry gipsum jadi leuwih luhur jeung turunna n. Nalika n > 1, slurry gips némbongkeun thickening geser, sarta tingkat thickening geser tina slurry gipsum ngaronjat kalawan kanaékan n. kurva rheological of HPMC dirobah slurry gips dina suhu béda dumasar kana Herschel⁃Bulkley (H⁃B) model pas, sahingga ménta indéks pseudoplastic n tina HPMC dirobah slurry gips.

Numutkeun indéks pseudoplastic n of HPMC dirobah slurry gips, deformasi geser tina slurry gips dicampurkeun jeung HPMC nyaeta geser thinning, sarta nilai n laun naek jeung kanaékan suhu, nu nunjukkeun yén kabiasaan thinning geser tina HPMC dirobah gipsum bakal. jadi lemah ka extent tangtu lamun kapangaruhan ku suhu.

Dumasar kana parobahan viskositas katempo tina slurry gips dirobah kalawan laju geser diitung tina data stress geser 75000 mPa · HPMC dina suhu béda, éta bisa kapanggih yén viskositas palastik tina slurry gips dirobah nurun gancang kalayan kanaékan laju geser. nu marios hasil pas model H⁃B. slurry gipsum nu dimodifikasi némbongkeun ciri thinning geser. Kalayan paningkatan suhu, viskositas anu katingali tina campuran turun dugi ka tingkat anu tangtu dina laju geser anu rendah, anu nunjukkeun yén pangaruh ipis geser tina slurry gipsum anu dirobih lemah.

Dina pamakéan sabenerna gypsum putty, slurry gips diperlukeun pikeun jadi gampang deform dina prosés rubbing sarta tetep stabil dina sésana, nu merlukeun slurry gips boga ciri thinning geser alus, sarta robah geser tina HPMC dirobah gipsum jarang extent tangtu, nu teu kondusif pikeun pangwangunan bahan gips. Viskositas HPMC mangrupikeun salah sahiji parameter anu penting, sareng ogé alesan utama anu maénkeun peran penebalan pikeun ningkatkeun karakteristik variabel aliran campuran. Selulosa éter sorangan miboga sipat gél panas, viskositas leyuran cai na nurun laun-laun sakumaha hawa naek, sarta gél bodas precipitates nalika ngahontal suhu gelation. Parobahan parameter rheological of selulosa éter dirobah gips kalawan suhu raket patalina jeung parobahan viskositas, sabab pangaruh thickening mangrupa hasil tina superposition of selulosa éter jeung campuran slurry. Dina rékayasa praktis, dampak suhu lingkungan dina kinerja HPMC kudu dianggap. Salaku conto, suhu bahan baku kedah dikontrol dina suhu anu luhur dina usum panas pikeun nyegah kinerja kerja anu goréng tina gips anu dirobih disababkeun ku suhu anu luhur.

2.2 cai ingetan tinaHPMC dirobah gipsum

Ingetan cai slurry gips dirobah kalawan tilu spésifikasi béda éter selulosa dirobah kalawan kurva dosage. Jeung kanaékan dosage HPMC, laju ingetan cai slurry gips nyata ningkat, sarta trend kanaékan jadi stabil nalika dosage HPMC ngahontal 0,3%. Tungtungna, laju ingetan cai slurry gips stabil dina 90% ~ 95%. Ieu nunjukkeun yén HPMC gaduh éfék nahan cai anu écés dina némpelkeun némpelkeun batu, tapi pangaruh nahan cai henteu ningkat sacara signifikan nalika dosisna terus ningkat. Tilu spésifikasi bédana laju ingetan cai HPMC henteu ageung, contona, nalika eusina 0,3%, rentang laju ingetan cai 5%, simpangan baku 2,2. HPMC kalawan viskositas pangluhurna sanes tingkat ingetan cai pangluhurna, sarta HPMC kalawan viskositas panghandapna sanes tingkat ingetan cai panghandapna. Sanajan kitu, dibandingkeun jeung gips murni, laju ingetan cai tina tilu HPMC pikeun slurry gips nyata ningkat, sarta laju ingetan cai tina gipsum dirobah dina eusi 0,3% ngaronjat ku 95%, 106%, 97% dibandingkeun jeung grup kontrol kosong. Éter selulosa écés tiasa ningkatkeun ingetan cai tina slurry gips. Jeung kanaékan eusi HPMC, laju ingetan cai tina HPMC dirobah slurry gips kalawan viskositas béda laun ngahontal titik jenuh. 10000mPa · sHPMC ngahontal titik jenuh dina 0,3%, 75000mPa · s jeung 20000mPa · s HPMC ngahontal titik jenuh dina 0,2%. Hasilna nunjukkeun yén ingetan cai tina 75000mPa · s HPMC dirobah robah gips kalawan suhu dina dosage béda. Kalayan turunna suhu, laju ingetan cai tina HPMC dirobah gips laun-laun turun, sedengkeun tingkat ingetan cai tina gips murni dasarna tetep unchanged, nunjukkeun yén kanaékan suhu weakens pangaruh ingetan cai tina HPMC on gips. Laju ingetan cai HPMC turun ku 31,5% nalika suhu ningkat tina 20 ℃ ka 40 ℃. Nalika suhu naék tina 40 ℃ ka 60 ℃, laju ingetan cai tina HPMC dirobah gips dasarna sarua jeung gips murni, nunjukkeun yen HPMC geus leungit pangaruh ngaronjatkeun ingetan cai tina gips dina waktos ieu. Jian Jian jeung Wang Peiming ngusulkeun yén selulosa éter sorangan ngabogaan fenomena gél termal, parobahan suhu bakal ngakibatkeun parobahan viskositas, morfologi jeung adsorption of selulosa éter, nu kabeungkeut ngakibatkeun parobahan kinerja campuran slurry. Bulichen ogé kapanggih yén viskositas dinamis tina solusi semén ngandung HPMC turun kalayan ngaronjatna suhu.

Parobahan ingetan cai tina campuran disababkeun ku ngaronjatna suhu kudu digabungkeun jeung mékanisme éter selulosa. Bulichen ngajelaskeun mékanisme dimana selulosa éter tiasa nahan cai dina semén. Dina sistem dumasar-semén, HPMC ngaronjatkeun laju ingetan cai slurry ku cara ngurangan perméabilitas "kue saringan" dibentuk ku sistem cementing. A konsentrasi tangtu HPMC dina fase cair bakal ngabentuk sababaraha ratus nanométer ka sababaraha microns pakaitna koloid, ieu ngabogaan volume tangtu struktur polimér bisa éféktif nyolok saluran transmisi cai dina racikanana, ngurangan perméabilitas "kue filter", pikeun ngahontal ingetan cai efisien. Bulichen ogé nunjukkeun yén HPMCS dina gips nunjukkeun mékanisme anu sami. Ku alatan éta, ulikan ngeunaan diaméter hydromechanical tina asosiasi dibentuk ku HPMC dina fase cair bisa ngajelaskeun pangaruh HPMC dina ingetan cai tina gips.

2.3 Hidrodinamika diaméterna pakaitna koloid HPMC

Kurva distribusi partikel tina konsentrasi anu béda tina 75000mPa · s HPMC dina fase cair, sareng kurva distribusi partikel tina tilu spésifikasi HPMC dina fase cair dina konsentrasi 0,6%. Ieu bisa ditempo ti kurva distribusi partikel HPMC tina tilu spésifikasi dina fase cair lamun konsentrasina 0,6% yén, kalawan kanaékan konsentrasi HPMC, ukuran partikel tina sanyawa pakait kabentuk dina fase cair ogé naek. Lamun konsentrasi low, partikel dibentuk ku aggregation HPMC leutik, sarta ngan sabagian leutik HPMC agrégat jadi partikel ngeunaan 100nm. Nalika konsentrasi HPMC 1%, aya sajumlah ageung asosiasi koloid kalayan diaméter hidrodinamik sakitar 300nm, anu mangrupikeun tanda penting tina tumpang tindihna molekular. Ieu "volume badag" struktur polimérisasi bisa éféktif meungpeuk saluran transmisi cai dina racikanana, ngurangan "perméabilitas jajan", sarta ingetan cai pakait tina campuran gips dina konsentrasi ieu ogé leuwih gede ti 90%. Diaméter hidromékanik HPMC kalayan viskositas anu béda dina fase cair dasarna sami, anu ngajelaskeun laju ingetan cai anu sami tina slurry gips anu dirobih HPMC kalayan viskositas anu béda.

Kurva distribusi ukuran partikel tina 75000mPa · s HPMC kalayan konsentrasi 1% dina suhu anu béda. Kalayan paningkatan suhu, dékomposisi asosiasi koloid HPMC jelas tiasa dipendakan. Dina 40 ℃, volume badag pakaitna 300nm sagemblengna ngiles tur decomposed kana partikel volume leutik 15nm. Kalayan paningkatan suhu salajengna, HPMC janten partikel anu langkung alit, sareng ingetan cai slurry gypsum parantos leungit.

Fenomena sipat HPMC ngarobah jeung naékna suhu ogé katelah sipat gél panas, view umum aya nu dina suhu low, HPMC makromolekul munggaran dispersed dina cai pikeun ngabubarkeun leyuran, molekul HPMC dina konsentrasi luhur bakal ngabentuk pakaitna partikel badag. . Nalika hawa naék, hidrasi HPMC lemah, cai antara ranté laun discharged, sanyawa pakaitna badag laun dispersed kana partikel leutik, viskositas leyuran nurun, sarta struktur jaringan tilu diménsi kabentuk nalika gelation nu. suhu ngahontal, sarta gél bodas ieu precipitated.

Bodvik kapanggih yén mikrostruktur sarta adsorption sipat HPMC dina fase cair dirobah. Digabungkeun jeung téori Bulichen ngeunaan HPMC pakaitna koloid blocking saluran angkutan cai slurry, éta ieu menyimpulkan yén kanaékan suhu ngarah ka disintegration tina HPMC pakaitna koloid, hasilna panurunan dina ingetan cai tina gips dirobah.

3. Kacindekan

(1) Selulosa éter sorangan boga viskositas tinggi na "superimposed" pangaruh jeung slurry gips, muterkeun hiji éfék thickening atra. Dina suhu kamar, pangaruh penebalan janten langkung atra kalayan paningkatan viskositas sareng dosis éter selulosa. Nanging, ku paningkatan suhu, viskositas éter selulosa turun, pangaruh penebalanna lemah, tegangan geser ngahasilkeun sareng viskositas palastik campuran gips turun, pseudoplasticity ngaleuleuskeun, sareng harta konstruksi janten parah.

(2) Selulosa éter ningkat ingetan cai tina gips, tapi jeung kanaékan suhu, ingetan cai tina gips dirobah ogé nyata turun, sanajan dina 60 ℃ sagemblengna bakal leungit pangaruh ingetan cai. Laju ingetan cai slurry gips ieu nyata ningkat ku éter selulosa, sarta laju ingetan cai tina HPMC dirobah slurry gips kalawan viskositas béda laun ngahontal titik jenuh kalayan kanaékan dosage. Ingetan cai gips umumna sabanding jeung viskositas éter selulosa, dina viskositas tinggi boga pangaruh saeutik.

(3) Faktor internal anu ngarobah ingetan cai éter selulosa kalayan suhu raket patalina jeung morfologi mikroskopis éter selulosa dina fase cair. Dina konsentrasi nu tangtu, selulosa éter condong agrégat pikeun ngabentuk asosiasi koloid badag, blocking saluran angkutan cai campuran gips pikeun ngahontal ingetan cai luhur. Sanajan kitu, kalawan kanaékan suhu, alatan sipat gelation termal tina selulosa éter sorangan, nu saméméhna kabentuk pakaitna koloid redisperses, ngarah kana turunna kinerja ingetan cai.