Механічні властивості ефіру целюлози, модифікованого для цементного розчину
Приготували модифікований цементний розчин з водоцементним співвідношенням 0,45, вапняно-піщаним співвідношенням 1:2,5 та ефіром целюлози різної в’язкості 0 %, 0,2 %, 0,4 %, 0,6 %, 0,8 %, 1,0 %. . Вимірюючи механічні властивості цементного розчину та спостерігаючи за мікроскопічною морфологією, було вивчено вплив HEMC на міцність на стиск, міцність на вигин і міцність зв’язку модифікованого цементного розчину. Результати досліджень показують, що: зі збільшенням вмісту HEMC міцність на стиск модифікованого розчину при різному віці безперервно знижується, а діапазон зниження зменшується і має тенденцію до помірного; коли додається однаковий вміст ефіру целюлози, міцність на стиск розчину, модифікованого ефіром целюлози, з різною в’язкістю становить: HEMC20
Ключові слова:ефір целюлози; цементний розчин; міцність на стиск; міцність на вигин; міцність зв'язку
1 Вступ
На даному етапі річний попит на розчин у світі перевищує 200 мільйонів тонн, а промисловий попит все ще зростає. В даний час традиційний цементний розчин має такі дефекти, як кровотеча, розшарування, велика усадка при висиханні, погана водонепроникність, низька міцність зв’язку на розрив і неповна гідратація через втрату води, які важко вирішити, не тільки спричиняючи будівельні дефекти, але й ведучи до затвердіння Відбуваються такі явища, як розтріскування будівельного розчину, розпилення, осипання та пустотіння.
Як одна з найбільш часто використовуваних домішок для комерційного розчину, ефір целюлози має функції утримання води, згущення та уповільнення, і може бути використаний для покращення фізичних властивостей цементного розчину, таких як працездатність, утримання води, зв’язування та час схоплювання. , наприклад, значно збільшити цемент. Міцність зчеплення розчину при розтягуванні буде знижена, але міцність на стиск, міцність на вигин і модуль пружності цементного розчину буде зменшено. Чжан Ішунь та інші досліджували вплив ефіру метилцелюлози та ефіру гідроксипропілметилцелюлози на властивості розчину. Результати показали, що: обидва ефіри целюлози можуть покращити водоутримання будівельного розчину, а також міцність на вигин і міцність на стиск зменшуються в різному ступені, у той час як коефіцієнт згортання та міцність зв’язування розчину збільшуються в різному ступені, а показники усадки розчину можуть бути вдосконаленим. AJenni, R.Zurbriggen та ін. використовували сучасні методи тестування та аналізу для вивчення взаємодії різних матеріалів у системі тонкошарового клейового розчину, модифікованого ефіром целюлози, і спостерігали, що ефір целюлози та Ca(OH) з’являлися біля поверхні розчину. . 2, що вказує на міграцію ефірів целюлози в матеріалах на основі цементу.
У цій статті з використанням методів випробування будівельного розчину, таких як опір стиску, опір згину, зв’язування та SEM мікроскопічний вигляд, вивчається вплив цементного цементного розчину на основі ефіру целюлози на такі механічні властивості, як міцність на стиск, опір згину та міцність зв’язку в різному віці, і це викладено. його механізм дії.
2. Сировина та методи випробувань
2.1 Сировина
2.1.1 Цемент
Звичайний лавратний цемент виробництва Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., модель P 042.5 (GB175-2007), має щільність 3,25 г/см³ і питома площа поверхні 4200см²/г.
2.1.2 Ефір гідроксипропілметилцелюлози
Theефір гідроксиетилметилцелюлозивироблений Hercules Group Сполучених Штатів має в’язкість 50000 МПа/с, 100000 МПа/с і 200000 МПа/с у 2% розчині при 25°C, а наступні скорочення: HEMC5, HEMC10 і HEMC20.
2.2 Метод випробування
a. Міцність модифікованого розчину на стиск
Міцність на стиск зразків необробленого тіла перевіряли за допомогою машини міцності на стиск TYE-300 від Wuxi Jianyi Instrument Co., Ltd. Швидкість навантаження становить 0,5 кН/с. Випробування на міцність на стиск проводиться відповідно до GB/T17671-1999 «Метод випробування міцності цементного розчину (метод ISO)».
За визначенням, формула для розрахунку міцності на стиск необробленого тіла така:
Rc=F/S
Де Rc—міцність на стиск, МПа;
F—руйнівне навантаження, що діє на зразок, кН;
S—площа тиску, м².
За визначенням, формула для розрахунку міцності на вигин зеленого тіла є:
Rf= (3P× L)/(2b× h²) =0,234×P
У формулі Rf—міцність на вигин, МПа;
P—руйнівне навантаження, що діє на зразок, кН;
L—відстань між центрами опорних циліндрів, тобто 10 см;
b, h—ширина і висота поперечного перерізу тестового тіла, обидві з яких дорівнюють 4 см.
b. Міцність зчеплення модифікованого цементного розчину
Використовуйте ZQS6-2000 Adhesive Brick Adhesive Strength Detector для вимірювання міцності адгезії, а швидкість розтягування становить 2 мм/хв. Випробування на міцність зчеплення було проведено відповідно до JC/T985-2005 «Самовирівнюючий розчин на цементній основі для ґрунту».
За визначенням, формула для розрахунку міцності зв’язку зеленого тіла така:
P=F/S
У формулі П—міцність з’єднання на розрив, МПа;
F—максимальне відмовне навантаження, Н;
S—площа склеювання, мм².
3. Результати та їх обговорення
3.1 Міцність на стиск
З міцності на стиск двох видів розчинів, модифікованих ефіром целюлози, з різною в’язкістю при різному віці можна побачити, що зі збільшенням вмісту HEMC міцність на стиск розчинів, модифікованих ефіром целюлози, при різному віці (3d, 7d і 28d) зменшилася. значно. Істотно знизився і поступово стабілізувався: при вмісті HEMC менше 0,4% міцність на стиск значно знизилася порівняно з холостим зразком; коли вміст HEMC становив 0,4%~1,0%, тенденція до зниження міцності на стиск сповільнилася. Коли вміст ефіру целюлози перевищує 0,8%, міцність на стиск 7d і 28d віку є нижчою, ніж у порожнього зразка 3d віку, тоді як міцність на стиск модифікованого розчину 3d майже дорівнює нулю, а зразок є легке пресування Миттєво подрібнюється, всередині порошкоподібне, щільність дуже низька.
Вплив одного й того самого HEMC на міцність на стиск модифікованого будівельного розчину при різному віці також різний, показуючи, що міцність на стиск 28d зменшується зі збільшенням вмісту HEMC більше, ніж у 7d і 3d. Це показує, що уповільнювальний ефект HEMC завжди існував із збільшенням віку, і на уповільнювальний ефект HEMC не вплинуло зменшення води в системі або прогрес реакції гідратації, що призвело до зростання міцності на стиск. модифікованого розчину набагато менше, ніж без зразків розчину, змішаного з HEMC.
З кривої зміни міцності на стиск розчину, модифікованого ефіром целюлози, при різному віці можна побачити, що коли додається однакова кількість ефіру целюлози, міцність на стиск розчину, модифікованого ефіром целюлози, з різною в’язкістю становить: HEMC20
Наступні три фактори призводять до зниження міцності на стиск модифікованого розчину: з одного боку, оскільки водорозчинна структура макромолекулярної мережі HEMC охоплює частинки цементу, гель CSH, оксид кальцію, гідрат алюмінату кальцію та інші частинки та негідратовані Частинки На поверхні, особливо на ранній стадії гідратації цементу, адсорбція між гідратом алюмінату кальцію та HEMC уповільнює реакцію гідратації алюмінату кальцію, що призводить до значного зниження міцності на стиск. Сповільнювальний ефект постійного розчину очевидний, який показує, що коли вміст HEMC20 досягає 0,8% ~ 1%, 3d міцність модифікованого зразка розчину дорівнює нулю; з іншого боку, гідратований розчин HEMC має вищу в’язкість, і під час процесу змішування розчину його можна змішувати з повітрям, утворюючи велику кількість повітряних бульбашок, що призводить до великої кількості пустот у затверділому розчині. , а міцність зразка на стиск безперервно зменшується зі збільшенням вмісту HEMC і підвищенням ступеня його полімеризації; Розчинна система лише збільшує гнучкість розчину і не може грати роль жорсткої опори, тому міцність на стиск знижується.
3.2 Міцність на вигин
З міцності на вигин двох будівельних розчинів, модифікованих целюлозним ефіром різної в’язкості, за різного віку можна побачити, що подібно до зміни міцності на стиск модифікованого будівельного розчину, міцність на вигин розчину, модифікованого целюлозним ефіром, поступово зменшується зі збільшенням вмісту HEMC.
З кривої зміни міцності на вигин розчину, модифікованого целюлозним ефіром, за різного віку можна побачити, що коли вміст ефіру целюлози однаковий, міцність на вигин зразка модифікованого розчину HEMC20 трохи нижча, ніж у зразка модифікованого розчину HEMC10, тоді як коли вміст HEMC становить 0,4% ~ 0,8%, криві зміни міцності на вигин 28d майже збігаються.
З кривої зміни міцності на вигин розчину, модифікованого целюлозним ефіром, за різного віку також можна побачити, що зміна міцності на згин модифікованого розчину становить: HEMC5
3.3 Міцність з’єднання
З кривих варіації міцності зв’язку трьох розчинів, модифікованих ефіром целюлози, за різного віку можна побачити, що міцність зв’язку модифікованого розчину зростає зі збільшенням вмісту HEMC і поступово має тенденцію до стабільності. Зі збільшенням віку міцність зв’язку модифікованого розчину також демонструє тенденцію до зростання.
З 28-денних кривих зміни міцності зв’язку трьох розчинів, модифікованих ефіром целюлози, видно, що міцність зв’язку модифікованого розчину зростає зі збільшенням вмісту HEMC і поступово має тенденцію до стабільності. При цьому зі збільшенням ступеня полімеризації ефіру целюлози зміна міцності зв’язку модифікованого розчину становить: HEMC20>HEMC10>HEMC5.
Це пов’язано з введенням у модифікований розчин з високим вмістом HEMC великої кількості пор, що призводить до збільшення пористості затверділого тіла, зменшення щільності структури та повільного зростання міцності зв’язку. ; під час випробування на розтяг руйнування відбулося в модифікованому розчині. Всередині немає руйнування на контактній поверхні між модифікованим розчином і основою, що вказує на те, що міцність зв’язку між модифікованим розчином і основою вища, ніж у затверділого. модифікований розчин. Однак, коли кількість HEMC низька (0% ~ 0,4%), водорозчинні молекули HEMC можуть покривати гідратовані частинки цементу та обертатися на них, а також утворювати полімерну плівку між частинками цементу, що підвищує гнучкість і гнучкість модифікований розчин. Пластичність і завдяки чудовому водоутримуванню HEMC модифікований розчин має достатню кількість води для реакції гідратації, що забезпечує розвиток міцності цементу, а міцність зв’язку модифікованого цементного розчину лінійно зростає.
3.4 SEM
З порівняльних зображень SEM до та після розчину, модифікованого ефіром целюлози, видно, що проміжки між кристалічними зернами в немодифікованому розчині є відносно великими, і утворюється невелика кількість кристалів. У модифікованому розчині кристали повністю ростуть, додавання ефіру целюлози покращує водоутримувальну здатність розчину, цемент повністю гідратований, а продукти гідратації очевидні.
Це пояснюється тим, що ефір целюлози був оброблений спеціальним процесом етерифікації, який має чудову дисперсію та утримання води. Вода поступово виділяється протягом тривалого періоду часу, лише невелика кількість води виходить з капілярних пор через висихання та випаровування, і більша частина води гідратується з цементом, щоб забезпечити міцність модифікованого цементного розчину.
4 Висновок
a. Зі збільшенням вмісту HEMC міцність на стиск модифікованого розчину при різному віці безперервно знижується, а діапазон зменшення зменшується і має тенденцію до плоского; коли вміст ефіру целюлози перевищує 0,8%, 7d і 28d Міцність на стиск холостого зразка, витриманого 3d, нижча, ніж у холостого зразка, тоді як міцність на стиск модифікованого будівельного розчину, витриманого 3d, майже дорівнює нулю. Зразок ламається при легкому натисканні, а всередині порошкоподібний з низькою щільністю.
b. Коли додається така ж кількість ефіру целюлози, міцність на стиск розчину, модифікованого ефіром целюлози, з різною в’язкістю змінюється таким чином: HEMC20
в. Міцність на вигин розчину, модифікованого ефіром целюлози, поступово зменшується зі збільшенням вмісту HEMC. Зміна міцності на вигин модифікованого розчину становить: HEMC5
d. Міцність зв’язування модифікованого розчину зростає зі збільшенням вмісту HEMC і поступово стає стабільною. При цьому зі збільшенням ступеня полімеризації ефіру целюлози зміна міцності зв’язку модифікованого розчину становить: HEMC20>HEMC10>HEMC5.
д. Після того, як ефір целюлози змішується з цементним розчином, кристал повністю розростається, пори між кристалічними зернами зменшуються, а цемент повністю гідратується, що забезпечує міцність цементного розчину на стиск, вигин і зв’язування.
Час публікації: 30 січня 2023 р