Механічныя ўласцівасці эфіру цэлюлозы, мадыфікаванага для цэментавага раствора

Прыгатаваны мадыфікаваны цэментны раствор з водацэментавым суадносінамі 0,45, вапнава-пясчаным суадносінамі 1:2,5 і эфірам цэлюлозы з рознай глейкасцю 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8% і 1,0%. .Вымяраючы механічныя ўласцівасці цэментавага раствора і назіраючы за мікраскапічнай марфалогіяй, быў вывучаны ўплыў HEMC на трываласць на сціск, трываласць на выгіб і трываласць счаплення мадыфікаванага цэментавага раствора.Вынікі даследаванняў паказваюць, што: з павелічэннем утрымання HEMC трываласць на сціск мадыфікаванага раствора ў розных узростах бесперапынна зніжаецца, а дыяпазон зніжэння памяншаецца і мае тэндэнцыю быць мяккім;калі дадаецца такое ж утрыманне эфіру цэлюлозы, трываласць на сціск раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, з рознай глейкасцю складае: HEMC20HEMC10>HEMC5.

Ключавыя словы:эфір цэлюлозы;цэментавы раствор;трываласць на сціск;трываласць на выгіб;трываласць злучэння

1. Увядзенне

На дадзеным этапе гадавы попыт на мінамёт у свеце перавышае 200 мільёнаў тон, а прамысловы попыт працягвае расці.У цяперашні час традыцыйны цэментны раствор мае такія дэфекты, як крывацёк, расслаенне, вялікая ўсаджванне пры высыханні, дрэнная воданепранікальнасць, нізкая трываласць на расцяжэнне і няпоўная гідратацыя з-за страты вады, якія цяжка ліквідаваць, што не толькі выклікае дэфекты канструкцыі, але і прыводзіць да зацвярдзення Адбываюцца такія з'явы, як парэпанне будаўнічага раствора, распыленне, рассыпанне і паглыбленне.

З'яўляючыся адной з найбольш часта выкарыстоўваных дабавак для камерцыйнага раствора, эфір цэлюлозы выконвае функцыі ўтрымання вады, згушчэння і запаволення і можа выкарыстоўвацца для паляпшэння фізічных уласцівасцей цэментавага раствора, такіх як працаздольнасць, утрыманне вады, здольнасць склейвання і час схоплівання , напрыклад, значнае павелічэнне цэменту.Трываласць счаплення раствора пры расцяжэнні будзе зніжана, але трываласць на сціск, трываласць на выгіб і модуль пругкасці цэментавага раствора будуць зніжаны.Чжан Ішунь і іншыя вывучалі ўплыў эфіру метылавай цэлюлозы і эфіру гидроксипропилметилцеллюлозы на ўласцівасці раствора.Вынікі паказалі, што: як простыя эфіры цэлюлозы могуць палепшыць водаўтрыманне раствора, так і трываласць на выгіб і трываласць на сціск памяншаюцца ў рознай ступені, у той час як каэфіцыент згортвання і трываласць счаплення раствора павялічваюцца ў рознай ступені, а ўсаджванне раствора можа быць палепшаны.AJenni, R.Zurbriggen і інш. выкарысталі сучасныя метады выпрабаванняў і аналізу для вывучэння ўзаемадзеяння розных матэрыялаў у сістэме тонкаслаёвага клею, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, і заўважылі, што эфір цэлюлозы і Ca(OH) з'яўляюцца каля паверхні раствора. .2, які паказвае на міграцыю эфіраў цэлюлозы ў матэрыялах на аснове цэменту.

У гэтым артыкуле з выкарыстаннем такіх метадаў выпрабаванняў будаўнічага раствора, як устойлівасць да сціску, устойлівасці да выгібу, склейвання і мікраскапічнага выгляду СЭМ, вывучаецца ўплыў цэментнага раствора з эфірам цэлюлозы на такія механічныя ўласцівасці, як трываласць на сціск, устойлівасць на выгіб і трываласць счаплення ў розных узростах, і гэта выкладзена.яго механізм дзеяння.

2. Сыравіна і метады выпрабаванняў

2.1 Сыравіна

2.1.1 Цэмент

Звычайны лаўрэатны цэмент вытворчасці Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., мадэль P 042.5 (GB175-2007), мае шчыльнасць 3,25 г/см3.³ і ўдзельная плошча паверхні 4200см²/г.

2.1.2. Гідраксіпрапілметылцэлюлозны эфір

Theгидроксиэтилметилцеллюлозный эфірвыраблены Hercules Group у Злучаных Штатах, мае глейкасць 50000 МПа/с, 100000 МПа/с і 200000 МПа/с у 2% растворы пры 25°C, а наступныя абрэвіятуры - HEMC5, HEMC10 і HEMC20.

2.2 Метад выпрабаванняў

а.Трываласць мадыфікаванага раствора на сціск

Трываласць на сціск узораў зялёнага цела была праверана з дапамогай машыны трываласці на сціск TYE-300 ад Wuxi Jianyi Instrument Co., Ltd. Хуткасць нагрузкі складае 0,5 кН/с.Выпрабаванне трываласці на сціск праводзіцца ў адпаведнасці з GB/T17671-1999 «Метад выпрабавання трываласці цэментавага раствора (метад ISO)».

Па вызначэнні, формула для разліку трываласці на сціск зялёнага цела:

Rc=F/S

Дзе Rc—трываласць на сціск, МПа;

F—нагрузка на разбурэнне, якая дзейнічае на ўзор, кН;

S—плошча ціску, м².

Па вызначэнні, формула для разліку трываласці зялёнага цела на выгіб:

Rf = (3P× L)/(2b× h²) =0,234×P

У формуле Rf—трываласць на выгіб, МПа;

P—нагрузка на разбурэнне, якая дзейнічае на ўзор, кН;

L—адлегласць паміж цэнтрамі апорных цыліндраў, гэта значыць 10 см;

б, ч—шырыня і вышыня папярочнага сячэння доследнага цела, абодва з якіх складаюць 4 см.

б.Трываласць счаплення мадыфікаванага цэментавага раствора

Для вымярэння трываласці адгезіі выкарыстоўвайце дэтэктар трываласці адгезійнай цэглы ZQS6-2000, а хуткасць расцяжэння складае 2 мм/мін.Тэст на трываласць счаплення праводзіўся ў адпаведнасці з JC/T985-2005 «Цэментавы самавыраўноўваючы раствор для грунту».

Па вызначэнні, формула для разліку трываласці сувязі зялёнага цела:

P=F/S

У формуле П—трываласць на расцяжэнне, МПа;

F—максімальная разбуральная нагрузка, Н;

S—плошча склейвання, мм².

3. Вынікі і абмеркаванне

3.1 Трываласць на сціск

З трываласці на сціск двух відаў раствораў, мадыфікаваных эфірам цэлюлозы, з рознай глейкасцю пры розным узросце, відаць, што з павелічэннем утрымання HEMC трываласць на сціск раствораў, мадыфікаваных эфірам цэлюлозы, пры розным узросце (3d, 7d і 28d) зніжаецца значна.Значна знізілася і паступова стабілізавалася: калі ўтрыманне HEMC было менш за 0,4%, трываласць на сціск значна знізілася ў параўнанні з пустым узорам;калі ўтрыманне HEMC складала 0,4% ~ 1,0%, тэндэнцыя зніжэння трываласці на сціск запаволілася.Калі ўтрыманне эфіру цэлюлозы перавышае 0,8%, трываласць на сціск ва ўзросце 7d і 28d ніжэй, чым у пустога ўзору ва ўзросце 3d, у той час як трываласць на сціск мадыфікаванага раствора 3d амаль роўная нулю, а ўзор лёгкі націск Імгненна здрабняецца, унутры парашкападобная, і шчыльнасць вельмі нізкая.

Уплыў аднаго і таго ж HEMC на трываласць на сціск мадыфікаванага раствора ў розных узростах таксама адрозніваецца, паказваючы, што трываласць на сціск 28d памяншаецца з павелічэннем утрымання HEMC больш, чым у 7d і 3d.Гэта паказвае, што запавольваючы эфект HEMC заўсёды існаваў з павелічэннем узросту, і на запавольваючы эфект HEMC не паўплывала памяншэнне вады ў сістэме або ход рэакцыі гідратацыі, што прыводзіць да росту трываласці на сціск. мадыфікаванага раствора значна менш, чым без узораў раствора, змешанага з HEMC.

З крывой змены трываласці на сціск раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, пры розным узросце відаць, што калі дадаецца аднолькавая колькасць эфіру цэлюлозы, трываласць на сціск раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, з рознай глейкасцю складае: HEMC20HEMC10>HEMC5.Гэта звязана з тым, што HEMC з высокай ступенню полімерызацыі аказвае большы ўплыў на зніжэнне трываласці раствора на сціск, чым HEMC з нізкай ступенню полімерызацыі, але трываласць на сціск мадыфікаванага раствора, змешанага з HEMC, значна ніжэйшая, чым у раствора HEMC. пусты раствор без HEMC.

Наступныя тры фактары прыводзяць да зніжэння трываласці на сціск мадыфікаванага раствора: з аднаго боку, таму што структура макрамалекулярнай сеткі HEMC, растваральнай у вадзе, пакрывае часціцы цэменту, гель CSH, аксід кальцыя, гідрат алюмінату кальцыя і іншыя часціцы і негідратаваныя часціцы На паверхні, асабліва на ранняй стадыі гідратацыі цэменту, адсорбцыя паміж гідратам алюмінату кальцыя і HEMC запавольвае рэакцыю гідратацыі алюмінату кальцыя, што прыводзіць да значнага зніжэння трываласці на сціск.Запавольваючы эфект пастаяннага раствора відавочны, што паказвае, што калі ўтрыманне HEMC20 дасягае 0,8%~1%, трываласць 3d мадыфікаванага ўзору раствора роўная нулю;з іншага боку, гідратаваны раствор HEMC мае больш высокую глейкасць, і ў працэсе змешвання раствора ён можа змешвацца з паветрам, утвараючы вялікую колькасць паветраных бурбалак, што прыводзіць да вялікай колькасці пустэч у зацвярдзелым растворы. , а трываласць на сціск узору пастаянна зніжаецца з павелічэннем утрымання HEMC і павышэннем ступені яго полімерызацыі;Растворная сістэма толькі павялічвае гнуткасць раствора і не можа гуляць ролю жорсткай апоры, таму трываласць на сціск зніжаецца.

3.2 Трываласць на выгіб

Зыходзячы з трываласці на выгіб дзвюх ступак, мадыфікаваных эфірам цэлюлозы, рознай глейкасці пры розным узросце, відаць, што, падобна змене трываласці на сціск мадыфікаванага раствора, трываласць на выгіб раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, паступова зніжаецца з павелічэннем утрымання HEMC.

З крывой змены трываласці на выгіб раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, пры розным узросце відаць, што калі ўтрыманне эфіру цэлюлозы аднолькавае, трываласць на выгіб узору мадыфікаванага раствора HEMC20 крыху ніжэйшая, чым узору раствора, мадыфікаванага HEMC10, калі ўтрыманне HEMC складае 0,4%~0,8%, крывыя змены трываласці на выгіб 28d амаль супадаюць.

З крывой змены трываласці на выгіб раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, пры розным узросце таксама відаць, што змяненне трываласці на выгіб мадыфікаванага раствора складае: HEMC5

3.3 Трываласць злучэння

З варыяцыйных крывых трываласці счаплення трох раствораў, мадыфікаваных эфірам цэлюлозы, пры розным узросце бачна, што трываласць счаплення мадыфікаванага раствора павялічваецца з павелічэннем утрымання HEMC і паступова становіцца стабільнай.З падаўжэннем узросту трываласць счаплення мадыфікаванага раствора таксама паказала тэндэнцыю да павелічэння.

З 28-дзённых крывых змены трываласці счаплення трох раствораў, мадыфікаваных эфірам цэлюлозы, відаць, што трываласць счаплення мадыфікаванага раствора павялічваецца з павелічэннем утрымання HEMC і паступова становіцца стабільнай.У той жа час з павышэннем ступені полімерызацыі эфіру цэлюлозы змена трываласці сувязі мадыфікаванага раствора складае: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

Гэта звязана з увядзеннем у мадыфікаваны раствор з высокім утрыманнем HEMC вялікай колькасці пор, што прыводзіць да павелічэння сітаватасці загартаванага цела, зніжэння шчыльнасці структуры і павольнага росту трываласці счаплення. ;пры выпрабаванні на расцяжэнне разлом адбыўся ў мадыфікаваным растворы Унутры няма разлому на паверхні кантакту паміж мадыфікаваным растворам і падкладкай, што паказвае на тое, што трываласць сувязі паміж мадыфікаваным растворам і падкладкай большая, чым у зацвярдзелай мадыфікаваны раствор.Аднак, калі колькасць HEMC нізкая (0% ~ 0,4%), вадараспушчальныя малекулы HEMC могуць пакрываць і накручваць гідратаваныя часціцы цэменту і ўтвараць палімерную плёнку паміж часціцамі цэменту, што павялічвае гнуткасць і гнуткасць мадыфікаваны мінамёт.Пластычнасць і дзякуючы выдатнаму ўтрыманню вады HEMC мадыфікаваны раствор мае дастатковую колькасць вады для рэакцыі гідратацыі, што забяспечвае развіццё трываласці цэменту, а трываласць счаплення мадыфікаванага цэментавага раствора лінейна павялічваецца.

3.4 SEM

З параўнальных малюнкаў SEM да і пасля раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, відаць, што прамежкі паміж крышталічнымі зернямі ў немадыфікаваным растворы адносна вялікія, і ўтвараецца невялікая колькасць крышталяў.У мадыфікаваным растворы крышталі цалкам растуць, уключэнне эфіру цэлюлозы паляпшае водаўтрымліваючыя характарыстыкі раствора, цэмент цалкам гідратаваны, а прадукты гідратацыі відавочныя.

Гэта таму, што эфір цэлюлозы быў апрацаваны з дапамогай спецыяльнага працэсу этэрыфікацыі, які мае выдатную дысперсію і ўтрыманне вады.Вада паступова вылучаецца на працягу доўгага перыяду часу, толькі невялікая колькасць вады выходзіць з капілярных пор з-за высыхання і выпарэння, і большая частка вады гідратуецца разам з цэментам, каб забяспечыць трываласць мадыфікаванага цэментавага раствора.

4 Заключэнне

а.Па меры павелічэння ўтрымання HEMC трываласць на сціск мадыфікаванага раствора ў розных узростах бесперапынна зніжаецца, а дыяпазон зніжэння памяншаецца і мае тэндэнцыю да роўнасці;калі ўтрыманне эфіру цэлюлозы больш за 0,8%, 7d і 28d. Трываласць на сціск пустога ўзору, вытрыманага ў 3d, ніжэй, чым у пустога ўзору, у той час як трываласць на сціск, вытрыманага ў 3d, мадыфікаванага раствора амаль роўная нулю.Ўзор ламаецца пры лёгкім націсканні, а ўнутры парашкападобныя з нізкай шчыльнасцю.

б.Калі дадаецца аднолькавая колькасць эфіру цэлюлозы, трываласць на сціск раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, з рознай глейкасцю змяняецца наступным чынам: HEMC20HEMC10>HEMC5.

в.Трываласць на выгіб раствора, мадыфікаванага эфірам цэлюлозы, паступова зніжаецца з павелічэннем утрымання HEMC.Змена трываласці на выгіб мадыфікаванага раствора: HEMC5

d.Трываласць счаплення мадыфікаванага раствора павялічваецца з павелічэннем утрымання HEMC і паступова становіцца стабільнай.У той жа час з павышэннем ступені полімерызацыі эфіру цэлюлозы змена трываласці счаплення мадыфікаванага раствора складае: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

д.Пасля змешвання эфіру цэлюлозы з цэментавым растворам крышталь цалкам разрастаецца, пары паміж крыштальнымі зернямі памяншаюцца, а цэмент цалкам гідратуецца, што забяспечвае трываласць цэментавага раствора на сціск, выгіб і счапленне.