ผลของไฮดรอกซีเอทิล เมทิลเซลลูโลสต่อปูนซีเมนต์

ศึกษาอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงความหนืดของไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส (HEMC) ไม่ว่าจะมีการปรับเปลี่ยนหรือไม่ และการเปลี่ยนแปลงเนื้อหาต่อความเค้นครากและความหนืดพลาสติกของปูนซีเมนต์สด สำหรับ HEMC ที่ไม่มีการดัดแปลง ยิ่งความหนืดสูง ความเค้นครากและความหนืดพลาสติกของปูนก็จะยิ่งต่ำลง อิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงความหนืดของ HEMC ที่ดัดแปลงต่อคุณสมบัติทางรีโอโลยีของปูนอ่อนลง ไม่ว่าจะมีการปรับเปลี่ยนหรือไม่ก็ตาม ยิ่งความหนืดของ HEMC สูงเท่าใด ผลการชะลอของความเครียดของผลผลิตและการพัฒนาความหนืดของพลาสติกของปูนก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น เมื่อปริมาณของ HEMC มากกว่า 0.3% ความเครียดของผลผลิตและความหนืดพลาสติกของปูนจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของเนื้อหา เมื่อปริมาณ HEMC มีขนาดใหญ่ ความเค้นครากของปูนจะลดลงตามเวลา และช่วงความหนืดของพลาสติกจะเพิ่มขึ้นตามเวลา

คำสำคัญ: ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส ปูนสด สมบัติทางรีโอโลยี ความเค้นคราก ความหนืดของพลาสติก

I. บทนำ

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการก่อสร้างปูน ทำให้ได้รับความสนใจมากขึ้นในการก่อสร้างด้วยเครื่องจักร การขนส่งทางแนวตั้งระยะไกลทำให้เกิดข้อกำหนดใหม่สำหรับปูนสูบ: ต้องรักษาความลื่นไหลที่ดีตลอดกระบวนการสูบ สิ่งนี้จำเป็นต้องศึกษาปัจจัยที่มีอิทธิพลและเงื่อนไขที่จำกัดของการไหลของปูน และวิธีการทั่วไปคือการสังเกตพารามิเตอร์ทางรีโอโลยีของปูน

คุณสมบัติทางรีโอโลยีของปูนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับธรรมชาติและปริมาณของวัตถุดิบ เซลลูโลสอีเทอร์เป็นส่วนผสมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปูนอุตสาหกรรม ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติทางรีโอโลยีของปูน ดังนั้นนักวิชาการทั้งในและต่างประเทศจึงได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้ โดยสรุปสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้: การเพิ่มปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์จะทำให้แรงบิดเริ่มต้นของปูนเพิ่มขึ้น แต่หลังจากการกวนเป็นระยะเวลาหนึ่ง ความต้านทานการไหลของปูนจะลดลงแทน (1) ; เมื่อความลื่นไหลเริ่มต้นเท่ากัน ความลื่นไหลของปูนจะหายไปก่อน เพิ่มขึ้นหลังจากลดลง (2); ความแข็งแรงของผลผลิตและความหนืดพลาสติกของปูนมีแนวโน้มลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้น และเซลลูโลสอีเทอร์ส่งเสริมการทำลายโครงสร้างปูนและยืดเวลาตั้งแต่การทำลายไปจนถึงการสร้างใหม่ (3); อีเทอร์และผงที่ข้นขึ้นมีความหนืดและความเสถียรสูงกว่า เป็นต้น (4) อย่างไรก็ตาม การศึกษาข้างต้นยังคงมีข้อบกพร่อง:

มาตรฐานการวัดและขั้นตอนของนักวิชาการที่แตกต่างกันไม่เหมือนกันและไม่สามารถเปรียบเทียบผลการทดสอบได้อย่างแม่นยำ ช่วงการทดสอบของเครื่องมือมีจำกัด และพารามิเตอร์ทางรีโอโลยีของปูนที่วัดได้มีช่วงการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ซึ่งไม่ได้เป็นตัวแทนอย่างกว้างขวาง ขาดการทดสอบเปรียบเทียบเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดต่างกัน มีปัจจัยที่มีอิทธิพลมากมายและการทำซ้ำไม่ดี ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การปรากฏตัวของรีโอมิเตอร์ปูนมอร์ตาร์ Viskomat XL ได้อำนวยความสะดวกอย่างมากในการกำหนดคุณสมบัติทางรีโอโลยีของมอร์ตาร์อย่างแม่นยำ มีข้อดีคือมีระดับการควบคุมอัตโนมัติสูง ความจุสูง ช่วงการทดสอบกว้าง และผลการทดสอบสอดคล้องกับสภาวะจริงมากขึ้น ในบทความนี้ จากการใช้เครื่องมือประเภทนี้ ผลการวิจัยของนักวิชาการที่มีอยู่จะถูกสังเคราะห์ขึ้น และโปรแกรมการทดสอบได้รับการจัดทำขึ้นเพื่อศึกษาผลกระทบของชนิดและความหนืดของไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส (HEMC) ที่มีต่อกระแสวิทยาของมอร์ตาร์ใน ช่วงปริมาณที่มากขึ้น ผลกระทบต่อประสิทธิภาพ

2. แบบจำลองทางรีโอโลยีของปูนซีเมนต์สด

เนื่องจากกระแสวิทยาถูกนำมาใช้ในวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับซีเมนต์และคอนกรีต การศึกษาจำนวนมากได้แสดงให้เห็นว่าคอนกรีตสดและมอร์ตาร์ถือได้ว่าเป็นของไหลบิงแฮม และ Banfill ได้อธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการใช้แบบจำลองบิงแฮมเพื่ออธิบายคุณสมบัติทางรีโอโลจีของมอร์ตาร์ (5) ในสมการรีโอโลยี τ=τ0+μγ ของแบบจำลองบิงแฮม τ คือความเค้นเฉือน τ0 คือความเค้นคราก μ คือความหนืดของพลาสติก และ γ คืออัตราการเฉือน ในหมู่พวกเขา τ0 และ μ เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดสองตัว: τ0 คือความเค้นเฉือนขั้นต่ำที่สามารถทำให้ปูนซีเมนต์ไหลได้ และเมื่อ τ>τ0 กระทำบนปูนเท่านั้น ปูนจึงสามารถไหลได้ μ สะท้อนถึงความต้านทานความหนืดเมื่อปูนไหล ยิ่งค่า μ มากเท่าไร ปูนก็จะไหลช้าลงเท่านั้น [3] ในกรณีที่ไม่ทราบทั้ง τ0 และ μ ต้องวัดความเค้นเฉือนอย่างน้อยสองอัตราเฉือนที่แตกต่างกันก่อนจึงจะสามารถคำนวณได้ (6)

ในรีโอมิเตอร์ของมอร์ตาร์ที่กำหนด เส้นโค้ง NT ที่ได้จากการตั้งค่าอัตราการหมุนของใบมีด N และการวัดแรงบิด T ที่เกิดจากความต้านทานแรงเฉือนของมอร์ตาร์ ยังสามารถนำมาใช้ในการคำนวณสมการอื่น T=g+ ที่สอดคล้องกับแบบจำลอง Bingham พารามิเตอร์ทั้งสอง g และ h ของ Nh g เป็นสัดส่วนกับความเค้นคราก τ0, h เป็นสัดส่วนกับความหนืดของพลาสติก μ และ τ0 = (K/G)g, μ = ( l / G ) h โดยที่ G เป็นค่าคงที่ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องมือ และ K สามารถ จะถูกส่งผ่านการไหลที่ทราบ ซึ่งได้มาจากการแก้ไขของไหลที่มีลักษณะเปลี่ยนแปลงไปตามอัตราการเฉือน[7] เพื่อความสะดวก บทความนี้จะกล่าวถึง g และ h โดยตรง และใช้กฎการเปลี่ยนแปลงของ g และ h เพื่อสะท้อนกฎที่เปลี่ยนแปลงของความเค้นครากและความหนืดพลาสติกของปูน

3. การทดสอบ

3.1 วัตถุดิบ

3.2 ทราย

ทรายควอตซ์: ทรายหยาบ 20-40 ตาข่าย ทรายขนาดกลาง 40-70 ตาข่าย ทรายละเอียด 70-100 ตาข่าย และทั้งสามชนิดผสมกันในอัตราส่วน 2:2:1

3.3 เซลลูโลสอีเทอร์

ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส HEMC20 (ความหนืด 20,000 mPa s), HEMC25 (ความหนืด 25,000 mPa s), HEMC40 (ความหนืด 40,000 mPa s) และ HEMC45 (ความหนืด 45,000 mPa s) ซึ่ง HEMC25 และ HEMC45 เป็นอีเทอร์เซลลูโลสดัดแปลง

3.4 การผสมน้ำ

น้ำประปา

3.5 แผนการทดสอบ

อัตราส่วนทรายปูนขาวคือ 1:2.5 ปริมาณการใช้น้ำคงที่อยู่ที่ 60% ของปริมาณการใช้ปูนซีเมนต์ และปริมาณ HEMC อยู่ที่ 0-1.2% ของปริมาณการใช้ปูนซีเมนต์

ขั้นแรกผสมปูนซีเมนต์ HEMC และทรายควอทซ์ที่ได้รับการชั่งน้ำหนักอย่างถูกต้องอย่างเท่าเทียมกัน จากนั้นเติมน้ำผสมตาม GB/T17671-1999 แล้วคนให้เข้ากัน จากนั้นใช้รีโอมิเตอร์ปูน Viskomat XL เพื่อทดสอบ ขั้นตอนการทดสอบคือ: ความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจาก 0 ถึง 80 รอบต่อนาทีที่ 0 ~ 5 นาที, 60 รอบต่อนาทีที่ 5 ~ 7 นาที, 40 รอบต่อนาทีที่ 7 ~ 9 นาที, 20 รอบต่อนาทีที่ 9 ~ 11 นาที, 10 รอบต่อนาทีที่ 11 ~ 13 นาทีและ 5 รอบต่อนาทีที่ 13 ~ 15 นาที 15~30 นาที ความเร็วคือ 0 รอบต่อนาที จากนั้นวนทุกๆ 30 นาทีตามขั้นตอนข้างต้น และเวลาทดสอบทั้งหมดคือ 120 นาที

4. ผลลัพธ์และการอภิปราย

4.1 ผลของการเปลี่ยนแปลงความหนืดของ HEMC ต่อคุณสมบัติทางรีโอโลจีของปูนซีเมนต์มอร์ต้า

(ปริมาณ HEMC คือ 0.5% ของมวลซีเมนต์) ซึ่งสะท้อนกฎการแปรผันของความเค้นครากและความหนืดพลาสติกของปูนตามลำดับ จะเห็นได้ว่าแม้ความหนืดของ HEMC40 จะสูงกว่า HEMC20 แต่ความเค้นครากและความหนืดพลาสติกของปูนที่ผสมกับ HEMC40 จะต่ำกว่าความหนืดของปูนที่ผสมกับ HEMC20 แม้ว่าความหนืดของ HEMC45 จะสูงกว่า HEMC25 ถึง 80% แต่ความเค้นครากของปูนก็ต่ำกว่าเล็กน้อย และความหนืดของพลาสติกอยู่ระหว่าง หลังจาก 90 นาที มีการเพิ่มขึ้น เนื่องจากยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูง อัตราการละลายก็จะยิ่งช้าลง และยิ่งใช้เวลานานขึ้นกว่าปูนที่เตรียมไว้จึงจะได้ความหนืดสุดท้าย [8] นอกจากนี้ ในเวลาเดียวกันในการทดสอบ ความหนาแน่นรวมของปูนที่ผสมกับ HEMC40 ต่ำกว่าความหนาแน่นของปูนที่ผสมกับ HEMC20 และความหนาแน่นของปูนที่ผสมกับ HEMC45 นั้นต่ำกว่าความหนาแน่นของปูนที่ผสมกับ HEMC25 บ่งชี้ว่า HEMC40 และ HEMC45 เกิดฟองอากาศมากขึ้น และฟองอากาศในปูนมีเอฟเฟกต์ ” “Ball” ซึ่งลดความต้านทานการไหลของปูนด้วย

หลังจากเติม HEMC40 ความเครียดครากของปูนจะอยู่ในสมดุลหลังจากผ่านไป 60 นาที และความหนืดของพลาสติกเพิ่มขึ้น หลังจากเติม HEMC20 ความเครียดครากของปูนจะถึงสมดุลหลังจากผ่านไป 30 นาที และความหนืดของพลาสติกเพิ่มขึ้น โดยแสดงให้เห็นว่า HEMC40 มีผลชะลอการพัฒนาของความเค้นครากของปูนและความหนืดของพลาสติกได้ดีกว่า HEMC20 และใช้เวลานานกว่าจึงจะได้ความหนืดสุดท้าย

ความเค้นครากของปูนที่ผสมกับ HEMC45 ลดลงจาก 0 เป็น 120 นาที และความหนืดของพลาสติกเพิ่มขึ้นหลังจาก 90 นาที ในขณะที่ความเค้นครากของปูนที่ผสมกับ HEMC25 เพิ่มขึ้นหลังจาก 90 นาที และความหนืดของพลาสติกเพิ่มขึ้นหลังจาก 60 นาที โดยแสดงให้เห็นว่า HEMC45 มีผลในการชะลอการพัฒนาของความเค้นครากของปูนและความหนืดของพลาสติกได้ดีกว่า HEMC25 และเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้ได้ความหนืดสุดท้ายก็นานกว่าเช่นกัน

4.2 ผลกระทบของปริมาณ HEMC ต่อความเค้นครากของปูนซีเมนต์มอร์ต้า

ในระหว่างการทดสอบ ปัจจัยที่ส่งผลต่อความเครียดครากของปูนได้แก่: การแยกชั้นและการตกเลือดของมอร์ตาร์ ความเสียหายของโครงสร้างโดยการกวน การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่น การลดลงของความชื้นอิสระในปูน และการหน่วงผลของเซลลูโลสอีเทอร์ สำหรับผลการชะลอของเซลลูโลสอีเทอร์ มุมมองที่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปคือการอธิบายโดยการดูดซับของสารผสม

จะเห็นได้ว่าเมื่อเติม HEMC40 และมีปริมาณน้อยกว่า 0.3% ความเครียดครากของปูนจะลดลงทีละน้อยตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณ HEMC40 เมื่อปริมาณ HEMC40 มากกว่า 0.3% ความเครียดของผลผลิตปูนจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น เนื่องจากการตกเลือดและการแยกตัวของมอร์ตาร์ที่ไม่มีเซลลูโลสอีเทอร์ ทำให้มีซีเมนต์เพสต์ระหว่างมวลรวมไม่เพียงพอในการหล่อลื่น ส่งผลให้ความเครียดของผลผลิตเพิ่มขึ้นและความยากลำบากในการไหล การเติมเซลลูโลสอีเทอร์อย่างเหมาะสมสามารถปรับปรุงปรากฏการณ์การแยกชั้นของปูนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และฟองอากาศที่ปล่อยออกมานั้นเทียบเท่ากับ "ลูกบอล" เล็กๆ ซึ่งสามารถลดความเครียดที่เกิดจากผลผลิตของปูนและทำให้ไหลได้ง่าย เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น ปริมาณความชื้นคงที่ของมันจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเช่นกัน เมื่อเนื้อหาของเซลลูโลสอีเทอร์เกินค่าที่กำหนด อิทธิพลของการลดความชื้นอิสระจะเริ่มมีบทบาทนำ และความเครียดครากของปูนจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น

เมื่อปริมาณ HEMC40 น้อยกว่า 0.3% ความเค้นครากของปูนจะลดลงค่อยๆ ภายใน 0-120 นาที ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการแยกตัวของปูนที่รุนแรงมากขึ้น เนื่องจากมีระยะห่างระหว่างใบมีดและด้านล่างของ เครื่องมือและมวลรวมหลังจากการแยกตัวจมลงสู่ด้านล่าง ความต้านทานด้านบนจะเล็กลง เมื่อเนื้อหา HEMC40 อยู่ที่ 0.3% ปูนจะแยกตัวออกได้ยาก การดูดซับเซลลูโลสอีเทอร์มีจำกัด ความชุ่มชื้นมีความโดดเด่น และความเครียดของผลผลิตจะเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอน เนื้อหา HEMC40 คือเมื่อเนื้อหาของเซลลูโลสอีเทอร์อยู่ที่ 0.5% -0.7% การดูดซับของเซลลูโลสอีเทอร์จะเพิ่มขึ้นทีละน้อย อัตราความชุ่มชื้นจะลดลง และแนวโน้มการพัฒนาของความเครียดผลผลิตของปูนเริ่มเปลี่ยนแปลง บนพื้นผิว อัตราความชุ่มชื้นจะลดลง และความเครียดครากของปูนจะลดลงตามเวลา

4.3 ผลของปริมาณ HEMC ต่อความหนืดพลาสติกของปูนซีเมนต์

จะเห็นได้ว่าหลังจากเติม HEMC40 แล้ว ความหนืดพลาสติกของปูนจะเพิ่มขึ้นทีละน้อยตามปริมาณ HEMC40 ที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากเซลลูโลสอีเทอร์มีฤทธิ์ทำให้ของเหลวมีความหนืดเพิ่มขึ้น และยิ่งปริมาณการใช้มากเท่าไร ความหนืดของปูนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เหตุผลที่ความหนืดพลาสติกของมอร์ตาร์ลดลงหลังจากเติม HEMC40 0.1% ก็เนื่องมาจากเอฟเฟกต์ "ลูกบอล" ของฟองอากาศ และการไหลเวียนของเลือดและการหลุดร่อนของมอร์ต้าลดลง

ความหนืดพลาสติกของปูนธรรมดาโดยไม่ต้องเติมเซลลูโลสอีเทอร์จะค่อยๆลดลงตามเวลาซึ่งสัมพันธ์กับความหนาแน่นที่ลดลงของส่วนบนที่เกิดจากการปูชั้นของปูน เมื่อเนื้อหาของ HEMC40 อยู่ที่ 0.1% -0.5% โครงสร้างปูนจะค่อนข้างสม่ำเสมอ และโครงสร้างปูนจะค่อนข้างสม่ำเสมอหลังจากผ่านไป 30 นาที ความหนืดของพลาสติกไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก ในเวลานี้ ส่วนใหญ่สะท้อนถึงผลกระทบด้านความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์เอง หลังจากที่เนื้อหาของ HEMC40 มากกว่า 0.7% ความหนืดพลาสติกของปูนจะเพิ่มขึ้นทีละน้อยเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากความหนืดของปูนก็สัมพันธ์กับความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ด้วย ความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์จะเพิ่มขึ้นทีละน้อยภายในระยะเวลาหนึ่งหลังจากเริ่มผสม ยิ่งปริมาณมากเท่าใดผลของการเพิ่มขึ้นตามเวลาก็จะยิ่งมีนัยสำคัญมากขึ้นเท่านั้น

โวลต์ บทสรุป

ปัจจัยต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงความหนืดของ HEMC ไม่ว่าจะมีการปรับเปลี่ยนหรือไม่ และการเปลี่ยนแปลงของขนาดยาจะส่งผลต่อคุณสมบัติทางรีโอโลจีของปูนขาวอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งสามารถสะท้อนได้ด้วยพารามิเตอร์ 2 ตัวของความเค้นครากและความหนืดของพลาสติก

สำหรับ HEMC ที่ไม่มีการดัดแปลง ยิ่งมีความหนืดมากขึ้น ความเค้นครากและความหนืดพลาสติกของปูนก็จะยิ่งลดลงภายใน 0-120 นาที อิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงความหนืดของ HEMC ที่ดัดแปลงต่อคุณสมบัติทางรีโอโลยีของปูนนั้นอ่อนแอกว่าการเปลี่ยนแปลงของ HEMC ที่ไม่มีการดัดแปลง ไม่ว่าจะมีการปรับเปลี่ยน ไม่ว่าจะเป็นแบบถาวรหรือไม่ก็ตาม ยิ่งความหนืดของ HEMC ยิ่งมาก ยิ่งส่งผลต่อการล่าช้าต่อการพัฒนาของแรงเค้นของปูนและความหนืดของพลาสติกมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

เมื่อเติม HEMC40 ด้วยความหนืด 40000mPa·s และมีปริมาณมากกว่า 0.3% ความเค้นครากของปูนจะเพิ่มขึ้นทีละน้อย เมื่อเนื้อหาเกิน 0.9% ความเค้นครากของปูนเริ่มแสดงแนวโน้มที่จะค่อยๆลดลงตามเวลา ความหนืดของพลาสติกจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณ HEMC40 เมื่อเนื้อหามากกว่า 0.7% ความหนืดพลาสติกของปูนเริ่มมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นทีละน้อยเมื่อเวลาผ่านไป