Selüloz eterle modifiye edilmiş çimento harcı

İyonik olmayan selüloz eterin farklı moleküler yapısının çimento bulamacının gözenek yapısı üzerindeki etkisi, performans yoğunluk testi ve makroskobik ve mikroskobik gözenek yapısı gözlemi ile incelenmiştir. Sonuçlar, iyonik olmayan selüloz eterin çimento bulamacının gözenekliliğini artırabildiğini göstermektedir. İyonik olmayan selüloz eterle modifiye edilmiş bulamacın viskozitesi benzer olduğunda, gözenekliliğihidroksietil selüloz eter(HEC) ile değiştirilmiş bulamaç, hidroksipropil metil selüloz eter (HPMC) ve metil selüloz eter (MC) ile değiştirilmiş bulamaçtan daha küçüktür. Benzer grup içeriğine sahip HPMC selüloz eterin viskozitesi/göreceli moleküler ağırlığı ne kadar düşükse, değiştirilmiş çimento bulamacının gözenekliliği de o kadar küçük olur. İyonik olmayan selüloz eter, sıvı fazın yüzey gerilimini azaltabilir ve çimento bulamacının kabarcık oluşturmasını kolaylaştırabilir. İyonik olmayan selüloz eter molekülleri kabarcıkların gaz-sıvı arayüzünde yönsel olarak adsorbe edilir, bu da çimento bulamacı fazının viskozitesini arttırır ve çimento bulamacının kabarcıkları stabilize etme yeteneğini arttırır.

Anahtar kelimeler:iyonik olmayan selüloz eter; Çimento bulamacı; Gözenek yapısı; Moleküler yapı; Yüzey gerilimi; viskozite

İyonik olmayan selüloz eter (bundan sonra selüloz eter olarak anılacaktır) mükemmel kalınlaşmaya ve su tutma özelliğine sahiptir ve kuru harç, kendiliğinden yerleşen beton ve diğer yeni çimento bazlı malzemelerde yaygın olarak kullanılır. Çimento bazlı malzemelerde kullanılan selüloz eterler genellikle metil selüloz eter (MC), hidroksipropil metil selüloz eter (HPMC), hidroksietil metil selüloz eter (HEMC) ve hidroksietil selüloz eter (HEC) içerir; bunların arasında HPMC ve HEMC en yaygın uygulamalardır. .

Selüloz eter, çimento bulamacının gözenek yapısını önemli ölçüde etkileyebilir. Pourchez ve arkadaşları, görünür yoğunluk testi, gözenek boyutu testi (cıva enjeksiyon yöntemi) ve sEM görüntü analizi yoluyla, selüloz eterin yaklaşık 500nm çapındaki gözeneklerin ve yaklaşık 50-250μm çapındaki gözeneklerin sayısını artırabileceği sonucuna vardı. çimento bulamacı. Ayrıca, sertleştirilmiş çimento bulamacı için, düşük molekül ağırlıklı HEC ile modifiye edilmiş çimento bulamacının gözenek boyutu dağılımı, saf çimento bulamacınınkine benzerdir. Yüksek molekül ağırlıklı HEC ile modifiye edilmiş çimento bulamacının toplam gözenek hacmi, saf çimento bulamacından daha yüksektir, ancak kabaca aynı kıvama sahip HPMC ile modifiye edilmiş çimento bulamacından daha düşüktür. SEM gözlemi yoluyla Zhang ve ark. HEMC'nin çimento harcında yaklaşık 0,1 mm çapındaki gözenek sayısını önemli ölçüde artırabildiğini buldu. Ayrıca cıva enjeksiyon testi yoluyla HEMC'nin çimento bulamacının toplam gözenek hacmini ve ortalama gözenek çapını önemli ölçüde artırabildiğini, bunun da 50nm ~ 1μm çapındaki büyük gözeneklerin ve daha büyük çaplı büyük gözeneklerin sayısında önemli bir artışa yol açtığını buldular. 1μm'den fazla. Ancak çapı 50 nm'den küçük olan gözeneklerin sayısı önemli ölçüde azaldı. Saric-Coric ve ark. Selüloz eterin çimento bulamacını daha gözenekli hale getireceğine ve makro gözeneklerin artmasına yol açacağına inanıyordu. Jenni ve ark. performans yoğunluğunu test etmiş ve HEMC modifiyeli çimento harcının gözenek hacmi oranının yaklaşık %20 olduğunu, saf çimento harcının ise yalnızca az miktarda hava içerdiğini belirlemiştir. Silva ve ark. saf çimento bulamacı olarak 3.9 nm ve 40 ~ 75 nm'deki iki pike ek olarak, cıva enjeksiyon testi yoluyla 100 ~ 500 nm'de ve 100 μm'den büyük iki pikin de bulunduğunu buldu. Ma Baoguo ve ark. selüloz eterin, civa enjeksiyon testi ile çimento harcında çapı 1μm'den küçük ince gözeneklerin ve çapı 2μm'den büyük büyük gözeneklerin sayısını arttırdığını buldu. Selüloz eterin çimento bulamacının gözenekliliğini arttırmasına gelince, genellikle selüloz eterin yüzey aktivitesine sahip olduğuna, hava ve su arayüzünü zenginleştirip bir film oluşturarak çimento bulamacındaki kabarcıkları stabilize edeceğine inanılır.

Yukarıdaki literatür analizi sayesinde, selüloz eterin çimento esaslı malzemelerin gözenek yapısı üzerindeki etkisinin büyük ilgi gördüğü görülebilir. Bununla birlikte, birçok çeşit selüloz eter vardır, aynı tür selüloz eter, göreceli moleküler ağırlığı, grup içeriği ve diğer moleküler yapı parametreleri de çok farklıdır ve selüloz eter seçimi konusunda yerli ve yabancı araştırmacılar sadece ilgili uygulamalarıyla sınırlıdır. Alan, temsil eksikliği, sonuç olarak “aşırı genelleme” kaçınılmazdır, dolayısıyla selüloz eter mekanizmasının açıklaması yeterince derin değildir. Bu makalede, farklı moleküler yapıya sahip selüloz eterin çimento harcının gözenek yapısı üzerindeki etkisi, görünür yoğunluk testi ve makroskobik ve mikroskobik gözenek yapısı gözlemi ile incelenmiştir.

1. Test

1.1 Hammaddeler

Çimento, Huaxin Cement Co., LTD. tarafından üretilen bir P·O 42.5 sıradan Portland çimentosuydu; buradaki kimyasal bileşim, AXIOS Ad-Vanced dalga boyu dispersiyon tipi X-ışını floresans spektrometresi (PANa - lytical, Hollanda) ile ölçüldü. ve faz bileşimi Bogue yöntemiyle tahmin edildi.

Selüloz eter, sırasıyla metil selüloz eter (MC), hidroksipropil metil selüloz eter (HPMC1, HPMC2) ve hidroksietil selüloz eter (HEC), HPMC1 moleküler yapısı ve HPMC2'ye benzer dört çeşit ticari selüloz eter seçilmiştir, ancak viskozite HPMC2'den çok daha azdır. Yani, HPMC1'in bağıl moleküler kütlesi, HPMC2'ninkinden çok daha küçüktür. Hidroksietil metil selüloz eter (HEMc) ve HPMC'nin benzer özelliklerinden dolayı bu çalışmada HEMC'ler seçilmemiştir. Nem içeriğinin test sonuçları üzerindeki etkisini önlemek için, tüm selüloz eterler kullanımdan önce 2 saat boyunca 98°C'de pişirildi.

Selüloz eterin viskozitesi NDJ-1B döner viskozimetre (Shanghai Changji Company) ile test edildi. Test çözeltisi konsantrasyonu (selüloz eterin suya kütle oranı) %2,0, sıcaklık 20°C ve dönüş hızı 12 dev/dak idi. Selüloz eterin yüzey gerilimi halka yöntemiyle test edildi. Test cihazı JK99A otomatik gerilim ölçerdi (Shanghai Zhongchen Company). Test çözeltisinin konsantrasyonu %0,01 ve sıcaklık 20°C idi. Selüloz eter grubu içeriği üretici tarafından sağlanmaktadır.

Selüloz eterin viskozitesi, yüzey gerilimi ve grup içeriğine göre çözelti konsantrasyonu %2,0 olduğunda HEC ve HPMC2 çözeltisinin viskozite oranı 1:1,6, HEC ve MC çözeltisinin viskozite oranı ise 1:0,4 olur ancak Bu testte, su-çimento oranı 0,35, maksimum çimento oranı %0,6, selüloz eterin suya kütle oranı yaklaşık %1,7, %2,0'dan azdır ve çimento bulamacının viskozite üzerindeki sinerjistik etkisi, dolayısıyla HEC, HPMC2 veya MC modifiyeli çimento bulamacının viskozite farkı küçüktür.

Selüloz eterin viskozitesi, yüzey gerilimi ve grup içeriğine göre her selüloz eterin yüzey gerilimi farklıdır. Selüloz eter hem hidrofilik gruplara (hidroksil ve eter grupları) hem de hidrofobik gruplara (metil ve glikoz karbon halkası) sahiptir, bir yüzey aktif maddedir. Selüloz eter farklıdır, hidrofilik ve hidrofobik grupların türü ve içeriği farklıdır, bu da farklı yüzey gerilimine neden olur.

1.2 Test yöntemleri

Saf çimento harcı, %0,60 çimento oranına sahip dört selüloz eter (MC, HPMCl, HPMC2 ve HEC) modifiye çimento harcı ve %0,05 çimento oranına sahip HPMC2 modifiye çimento harcı olmak üzere altı çeşit çimento harcı hazırlandı. Ref, MC — 0,60, HPMCl — 0,60, Hpmc2-0,60. HEC 1-0,60 ve hpMC2-0,05, su-çimento oranının her ikisinin de 0,35 olduğunu göstermektedir.

Çimento bulamacı ilk olarak GB/T 17671 1999 "çimento harcı mukavemet test yöntemi (ISO yöntemi)" uyarınca 20°C mühürlü kürleme 28d koşulu altında 40mm×40mm×160mm prizma test bloğuna dönüştürüldü. Tartılıp görünür yoğunluğu hesaplandıktan sonra küçük bir çekiçle kırılarak test bloğunun orta bölümünün makro delik durumu dijital kamerayla gözlemlendi ve fotoğraflandı. Aynı zamanda optik mikroskop (HIROX üç boyutlu video mikroskobu) ve taramalı elektron mikroskobu (JSM-5610LV) ile gözlem için 2,5 ~ 5,0 mm'lik küçük parçalar alındı.

2. Test sonuçları

2.1 Görünür yoğunluk

Farklı selüloz eterleri ile modifiye edilmiş çimento bulamacının görünür yoğunluğuna göre, (1) saf çimento bulamacının görünür yoğunluğu en yüksek olup, 2044 kg/m³'tür; Çimento oranı %0.60 olan dört çeşit selüloz eterle modifiye edilmiş bulamacın görünür yoğunluğu, saf çimento bulamacının %74 ~ %88'iydi; bu, selüloz eterin çimento bulamacının gözenekliliğinde artışa neden olduğunu gösterir. (2) Çimento/çimento oranı %0,60 olduğunda, farklı selüloz eterlerin çimento bulamacının gözenekliliği üzerindeki etkisi çok farklıdır. HEC, HPMC2 ve MC ile modifiye edilmiş çimento bulamacının viskozitesi benzerdir, ancak HEC ile modifiye edilmiş çimento bulamacının görünür yoğunluğu en yüksektir, bu da HEC ile modifiye edilmiş çimento bulamacının gözenekliliğinin benzer viskoziteye sahip HPMc2 ve Mc ile modifiye edilmiş çimento bulamacınınkinden daha küçük olduğunu gösterir. . HPMc1 ve HPMC2 benzer grup içeriğine sahiptir, ancak HPMCl'nin viskozitesi HPMC2'ninkinden çok daha düşüktür ve HPMCl ile modifiye edilmiş çimento bulamacının görünür yoğunluğu, HPMC2 ile modifiye edilmiş çimento bulamacınınkinden önemli ölçüde daha yüksektir; bu, grup içeriği benzer olduğunda şunu gösterir: Selüloz eterin viskozitesi ne kadar düşük olursa, modifiye çimento bulamacının gözenekliliği de o kadar düşük olur. (3) Çimento-çimento oranı çok küçük olduğunda (%0,05), HPMC2 ile modifiye edilmiş çimento bulamacının görünür yoğunluğu temel olarak saf çimento bulamacınınkine yakındır, bu da selüloz eterin çimentonun gözenekliliği üzerindeki etkisinin olduğunu gösterir. çamur çok küçüktür.

2.2 Makroskobik gözenek

Selüloz eter katkılı çimento harcının dijital kamerayla çekilmiş kesit fotoğraflarına göre, saf çimento harcı çok yoğun, neredeyse hiç gözle görülür gözenek yok; %0,60 çimento oranına sahip dört tür selüloz eterle modifiye edilmiş bulamacın tümü daha fazla makroskobik gözeneklere sahiptir, bu da selüloz eterin çimento bulamacı gözenekliliğinin artmasına yol açtığını göstermektedir. Görünür yoğunluk testinin sonuçlarına benzer şekilde, farklı selüloz eter türlerinin ve içeriklerinin çimento bulamacının gözenekliliği üzerindeki etkisi oldukça farklıdır. HEC, HPMC2 ve MC ile değiştirilmiş bulamacın viskozitesi benzerdir ancak HEC ile değiştirilmiş bulamacın gözenekliliği, HPMC2 ve MC ile değiştirilmiş bulamacınkinden daha küçüktür. HPMC1 ve HPMC2 benzer grup içeriğine sahip olmasına rağmen, daha düşük viskoziteye sahip HPMC1 ile modifiye edilmiş bulamaç daha küçük gözenekliliğe sahiptir. HPMc2 ile modifiye edilmiş bulamacın çimento-çimento oranı çok küçük olduğunda (%0,05), makroskobik gözeneklerin sayısı saf çimento bulamacınınkinden biraz artar, ancak %0,60 çimento ile HPMC2 ile modifiye edilmiş bulamacınkinden büyük ölçüde azalır. -çimento oranı.

2.3 Mikroskobik gözenek

4. Sonuç

(1) Selüloz eter, çimento bulamacının gözenekliliğini artırabilir.

(2) Selüloz eterin, farklı moleküler yapı parametrelerine sahip çimento bulamacının gözenekliliği üzerindeki etkisi farklıdır: selüloz eterle modifiye edilmiş çimento bulamacının viskozitesi benzer olduğunda, HEC ile modifiye edilmiş çimento bulamacının gözenekliliği, HPMC ile modifiye edilmiş çimento bulamacının gözenekliliğinden daha küçüktür. çimento bulamacı; Benzer grup içeriğine sahip HPMC selüloz eterin viskozitesi/göreceli moleküler ağırlığı ne kadar düşükse, değiştirilmiş çimento bulamacının gözenekliliği de o kadar düşük olur.

(3) Çimento bulamacına selüloz eter eklendikten sonra, sıvı fazın yüzey gerilimi azaltılır, böylece çimento bulamacının, kabarcık gaz-sıvı arayüzünde selüloz eter moleküllerinin yönlü adsorpsiyonunda kabarcıklar oluşturması kolaydır, gücü ve dayanıklılığı arttırır. Kabarcık gazı-sıvı arayüzündeki kabarcıklı sıvı film adsorpsiyonu, kabarcıklı sıvı filmin gücünü arttırır ve sert çamurun kabarcığı stabilize etme yeteneğini güçlendirir.