Cellulosaetermodifierad cementuppslamning

Effekten av olika molekylstrukturer hos nonjonisk cellulosaeter på porstrukturen hos cementuppslamning studerades genom prestandatäthetstest och makroskopisk och mikroskopisk porstrukturobservation. Resultaten visar att nonjonisk cellulosaeter kan öka cementuppslamningens porositet. När viskositeten hos nonjonisk cellulosaetermodifierad uppslamning är liknande, kan porositeten förhydroxietylcellulosaeter(HEC) modifierad slurry är mindre än den för hydroxipropylmetylcellulosaeter (HPMC) och metylcellulosaeter (MC) modifierad slurry. Ju lägre viskositet/relativ molekylvikt för HPMC-cellulosaeter med liknande gruppinnehåll, desto mindre är porositeten hos dess modifierade cementuppslamning. Nonjonisk cellulosaeter kan minska ytspänningen i vätskefasen och göra det lätt för cementuppslamningen att bilda bubblor. Nonjoniska cellulosaetermolekyler adsorberas riktat vid gas-vätskegränsytan mellan bubblorna, vilket också ökar viskositeten hos cementuppslamningen och förbättrar cementuppslamningens förmåga att stabilisera bubblorna.

Nyckelord:nonjonisk cellulosaeter; Cementuppslamning; Porstruktur; Molekylär struktur; Ytspänning; viskositet

Nonjonisk cellulosaeter (nedan kallad cellulosaeter) har utmärkt förtjockning och vattenretention och används i stor utsträckning i torrblandad murbruk, självkompakterande betong och andra nya cementbaserade material. Cellulosaetrar som används i cementbaserade material inkluderar vanligtvis metylcellulosaeter (MC), hydroxipropylmetylcellulosaeter (HPMC), hydroxietylmetylcellulosaeter (HEMC) och hydroxietylcellulosaeter (HEC), bland vilka HPMC och HEMC är de vanligaste applikationerna .

Cellulosaeter kan avsevärt påverka cementuppslamningens porstruktur. Pourchez et al., genom skenbar densitetstest, porstorlekstest (kvicksilverinjektionsmetod) och sEM-bildanalys, drog slutsatsen att cellulosaeter kan öka antalet porer med en diameter på ca 500 nm och porer med en diameter på ca 50-250 μm i cementuppslamning. Dessutom, för härdad cementuppslamning, är porstorleksfördelningen för HEC-modifierad cementuppslamning med låg molekylvikt liknande den för ren cementuppslamning. Den totala porvolymen för HEC-modifierad cementuppslamning med hög molekylvikt är högre än den för ren cementuppslamning, men lägre än den för HPMC-modifierad cementuppslamning med ungefär samma konsistens. Genom SEM-observation, Zhang et al. fann att HEMC avsevärt kunde öka antalet porer med en diameter på cirka 0,1 mm i cementbruk. De fann också genom kvicksilverinjektionstest att HEMC avsevärt kunde öka den totala porvolymen och den genomsnittliga pordiametern för cementuppslamning, vilket resulterade i en signifikant ökning av antalet stora porer med en diameter på 50nm ~ 1μm och stora porer med en diameter på mer än 1μm. Emellertid reducerades antalet porer med en diameter mindre än 50 nm signifikant. Saric-Coric et al. trodde att cellulosaeter skulle göra cementuppslamningen mer porös och leda till ökningen av makroporer. Jenni et al. testade prestandadensiteten och fastställde att porvolymfraktionen av HEMC-modifierat cementbruk var cirka 20 %, medan rent cementbruk endast innehöll en liten mängd luft. Silva et al. fann att utöver de två topparna vid 3,9 nm och 40 ~ 75 nm som ren cementuppslamning, fanns det också två toppar vid 100 ~ 500 nm och större än 100 μm genom kvicksilverinjektionstest. Ma Baoguo et al. fann att cellulosaeter ökade antalet fina porer med diametrar mindre än 1μm och stora porer med diametrar större än 2μm i cementbruk genom kvicksilverinjektionstest. Vad gäller anledningen till att cellulosaeter ökar porositeten hos cementuppslamning, tror man vanligtvis att cellulosaeter har ytaktivitet, kommer att anrika i luft- och vattengränsytan och bilda en film för att stabilisera bubblorna i cementuppslamningen.

Genom ovanstående litteraturanalys kan man se att cellulosaeters inverkan på porstrukturen hos cementbaserade material har fått stor uppmärksamhet. Det finns dock många typer av cellulosaeter, samma typ av cellulosaeter, dess relativa molekylvikt, gruppinnehåll och andra parametrar för molekylär struktur är också mycket olika, och inhemska och utländska forskare om val av cellulosaeter är endast begränsade till deras respektive tillämpning fält, brist på representation, slutsatsen är oundviklig "övergeneralisering", så att förklaringen av cellulosaetermekanismen inte är tillräckligt djup. I denna artikel studerades effekten av cellulosaeter med olika molekylstruktur på porstrukturen hos cementuppslamning genom skenbar densitetstest och makroskopisk och mikroskopisk porstrukturobservation.

1. Testa

1.1 Råvaror

Cementen var ett P·O 42.5 vanligt Portlandcement tillverkat av Huaxin Cement Co., LTD., där den kemiska sammansättningen mättes med AXIOS Ad-Vanced våglängdsdispersionstyp röntgenfluorescensspektrometer (PANa — lytical, Nederländerna), och fassammansättningen uppskattades med Bogue-metoden.

Cellulosaeter valde fyra typer av kommersiell cellulosaeter, respektive metylcellulosaeter (MC), hydroxipropylmetylcellulosaeter (HPMC1, HPMC2) och hydroxietylcellulosaeter (HEC), HPMC1 molekylstruktur och HPMC2 liknande, men viskositeten är mycket mindre än HPMC2 , Det vill säga den relativa molekylmassan för HPMC1 är mycket mindre än den för HPMC2. På grund av de liknande egenskaperna hos hydroxietylmetylcellulosaeter (HEMc) och HPMC valdes inte HEMC i denna studie. För att undvika påverkan av fukthalten på testresultaten bakades alla cellulosaetrar vid 98 ℃ i 2 timmar före användning.

Viskositeten för cellulosaeter testades med NDJ-1B roterande viskosimeter (Shanghai Changji Company). Testlösningskoncentrationen (massförhållandet mellan cellulosaeter och vatten) var 2,0 %, temperaturen var 20°C och rotationshastigheten var 12 r/min. Ytspänningen hos cellulosaeter testades med ringmetoden. Testinstrumentet var JK99A automatisk tensiometer (Shanghai Zhongchen Company). Koncentrationen av testlösningen var 0,01 % och temperaturen var 20 ℃. Innehållet i cellulosatergruppen tillhandahålls av tillverkaren.

Enligt viskositeten, ytspänningen och gruppinnehållet i cellulosaeter, när lösningskoncentrationen är 2,0 %, är viskositetsförhållandet för HEC och HPMC2-lösning 1:1,6 och viskositetsförhållandet för HEC och MC-lösning är 1: 0,4, men i detta test är vatten-cementförhållandet 0,35, det maximala cementförhållandet är 0,6%, massförhållandet mellan cellulosaeter och vatten är cirka 1,7%, mindre än 2,0%, och den synergistiska effekten av cementuppslamning på viskositeten, så att Viskositetsskillnaden för HEC, HPMC2 eller MC modifierad cementuppslamning är liten.

Beroende på cellulosaeters viskositet, ytspänning och gruppinnehåll är ytspänningen för varje cellulosaeter olika. Cellulosaeter har både hydrofila grupper (hydroxyl- och etergrupper) och hydrofoba grupper (metyl- och glukoskolring), är ett ytaktivt ämne. Cellulosaeter är olika, typen och innehållet av hydrofila och hydrofoba grupper är olika, vilket resulterar i olika ytspänningar.

1.2 Testmetoder

Sex sorters cementuppslamning framställdes, inklusive ren cementuppslamning, fyra cellulosaeter (MC, HPMCl, HPMC2 och HEC) modifierad cementuppslamning med 0,60% cementförhållande och HPMC2 modifierad cementuppslamning med 0,05% cementförhållande. Ref, MC - 0,60, HPMCl - 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 och hpMC2-0,05 indikerar att vatten-cementförhållandet båda är 0,35.

Cementuppslamning först i enlighet med GB/T 17671 1999 "testmetod för cementbrukshållfasthet (ISO-metoden)" tillverkad i 40 mm×40 mm×160 mm prismortestblock, under villkoret 20℃ förseglad härdning 28d. Efter vägning och beräkning av dess skenbara densitet spräcktes den upp med en liten hammare, och makrohålets tillstånd i den centrala delen av testblocket observerades och fotograferades med en digitalkamera. Samtidigt togs små bitar på 2,5 ~ 5,0 mm för observation med optiskt mikroskop (HIROX tredimensionellt videomikroskop) och svepelektronmikroskop (JSM-5610LV).

2. Testresultat

2.1 Skenbar densitet

Enligt den skenbara densiteten för cementuppslamning modifierad av olika cellulosaetrar, (1) är den skenbara densiteten för ren cementuppslamning den högsta, vilket är 2044 kg/m³; Den skenbara densiteten för de fyra typerna av cellulosaetermodifierad uppslamning med cementförhållandet 0,60% var 74% ~ 88% av den för ren cementuppslamning, vilket indikerar att cellulosaeter orsakade ökningen av cementuppslamningens porositet. (2) När förhållandet mellan cement och cement är 0,60 % är effekten av olika cellulosaetrar på cementuppslamningens porositet mycket olika. Viskositeten för HEC, HPMC2 och MC modifierad cementuppslamning är liknande, men den skenbara densiteten för HEC modifierad cementuppslamning är den högsta, vilket indikerar att porositeten för HEC modifierad cementuppslamning är mindre än den för HPMc2 och Mc modifierad cementuppslamning med liknande viskositet . HPMc1 och HPMC2 har liknande gruppinnehåll, men viskositeten för HPMCl är mycket lägre än den för HPMC2, och den skenbara densiteten för HPMCl-modifierad cementuppslamning är betydligt högre än den för HPMC2-modifierad cementuppslamning, vilket indikerar att när gruppinnehållet är liknande Ju lägre viskositeten hos cellulosaeter, desto lägre är porositeten hos den modifierade cementuppslamningen. (3) När cement-till-cement-förhållandet är mycket litet (0,05 %), är den skenbara densiteten för HPMC2-modifierad cementuppslamning i princip nära den för ren cementuppslamning, vilket indikerar att effekten av cellulosaeter på cementens porositet slam är mycket liten.

2.2 Makroskopisk por

Enligt avsnittsbilderna av cellulosaetermodifierad cementuppslamning tagna med digitalkamera, är ren cementuppslamning mycket tät, nästan inga synliga porer; De fyra typerna av cellulosaetermodifierad uppslamning med 0,60 % cementförhållande har alla mer makroskopiska porer, vilket indikerar att cellulosaeter leder till en ökning av cementuppslamningens porositet. I likhet med resultaten av testet för skenbar densitet är effekten av olika cellulosaetertyper och -innehåll på cementuppslamningens porositet helt olika. Viskositeten för HEC-, HPMC2- och MC-modifierad slurry är liknande, men porositeten för HEC-modifierad slurry är mindre än den för HPMC2 och MC-modifierad slurry. Även om HPMC1 och HPMC2 har liknande gruppinnehåll, har HPMC1-modifierad slurry med lägre viskositet mindre porositet. När cement-till-cement-förhållandet för HPMc2-modifierad slurry är mycket liten (0,05 %), är antalet makroskopiska porer något ökat än för ren cement-uppslamning, men kraftigt reducerat än för HPMC2-modifierad slurry med 0,60 % cement-till-uppslamning. -cementförhållande.

2.3 Mikroskopisk por

4. Slutsats

(1) Cellulosaeter kan öka cementuppslamningens porositet.

(2) Effekten av cellulosaeter på porositeten hos cementuppslamning med olika molekylära strukturparametrar är annorlunda: när viskositeten hos cellulosaetermodifierad cementuppslamning är liknande är porositeten för HEC-modifierad cementuppslamning mindre än den för HPMC och MC-modifierad cementuppslamning; Ju lägre viskositet/relativ molekylvikt för HPMC-cellulosaeter med liknande gruppinnehåll, desto lägre är porositeten hos dess modifierade cementuppslamning.

(3) Efter tillsats av cellulosaeter i cementuppslamningen reduceras ytspänningen i vätskefasen, så att cementuppslamningen är lätt att bilda bubblor i cellulosaetermolekyler riktad adsorption i bubbelgas-vätskegränsytan, förbättrar styrkan och segheten hos bubbelvätskefilmadsorptionen i bubbelgas-vätskegränssnittet, förbättrar styrkan hos bubbelvätskefilmen och stärker förmågan hos den sega leran att stabilisera bubblan.