Cementna kaša modificirana celuloznim eterom

Učinak različite molekularne strukture neionskog celuloznog etera na strukturu pora cementne kaše proučavan je testom gustoće izvedbe te makroskopskim i mikroskopskim promatranjem strukture pora.Rezultati pokazuju da neionski celulozni eter može povećati poroznost cementne kaše.Kada je viskoznost kaše modificirane neionskim celuloznim eterom slična, poroznosthidroksietil celulozni eter(HEC) modificirana kaša manja je od kaše modificirane hidroksipropil metil celuloznim eterom (HPMC) i metil celuloznim eterom (MC).Što je niža viskoznost/relativna molekularna težina HPMC celuloznog etera sa sličnim sadržajem skupine, manja je poroznost njegove modificirane cementne kaše.Neionski celulozni eter može smanjiti površinsku napetost tekuće faze i olakšati stvaranje mjehurića u cementnoj kaši.Molekule neionskog celuloznog etera usmjereno se adsorbiraju na granici plin-tekućina mjehurića, što također povećava viskoznost faze cementne kaše i poboljšava sposobnost cementne kaše da stabilizira mjehuriće.

Ključne riječi:neionski celulozni eter;Cementna kaša;Struktura pora;Molekularna struktura;Površinska napetost;viskoznost

Neionski celulozni eter (u daljnjem tekstu celulozni eter) ima izvrsno zgušnjavanje i zadržavanje vode, a naširoko se koristi u suhom miješanom mortu, samozbijajućem betonu i drugim novim materijalima na bazi cementa.Celulozni eteri koji se koriste u materijalima na bazi cementa obično uključuju metil celulozni eter (MC), hidroksipropil metil celulozni eter (HPMC), hidroksietil metil celulozni eter (HEMC) i hidroksietil celulozni eter (HEC), među kojima su HPMC i HEMC najčešće primjene .

Celulozni eter može značajno utjecati na strukturu pora cementne kaše.Pourchez et al., kroz test prividne gustoće, test veličine pora (metoda ubrizgavanja žive) i sEM analizu slike, zaključili su da celulozni eter može povećati broj pora promjera od oko 500 nm i pora s promjerom od oko 50-250 μm u cementna kaša.Štoviše, za stvrdnutu cementnu kašu, raspodjela veličine pora HEC modificirane cementne kaše niske molekularne težine slična je onoj čiste cementne kaše.Ukupni volumen pora HEC modificirane cementne kaše visoke molekulske težine veći je od one čiste cementne kaše, ali manji od HPMC modificirane cementne kaše s približno istom konzistencijom.Kroz SEM promatranje, Zhang et al.otkrili su da HEMC može značajno povećati broj pora promjera oko 0,1 mm u cementnom mortu.Također su putem testa ubrizgavanja žive otkrili da HEMC može značajno povećati ukupni volumen pora i prosječni promjer pora cementne kaše, što je rezultiralo značajnim povećanjem broja velikih pora promjera od 50 nm ~ 1 μm i velikih pora promjera više od 1μm.Međutim, broj pora promjera manjeg od 50 nm značajno je smanjen.Šarić-Ćorić i sur.vjerovao je da će celulozni eter učiniti cementnu kašu poroznijom i dovesti do povećanja makropora.Jenni i sur.testirali su gustoću izvedbe i utvrdili da je udio volumena pora HEMC modificiranog cementnog morta bio približno 20%, dok je čisti cementni mort sadržavao samo malu količinu zraka.Silva i sur.otkrili su da uz dva pika na 3,9 nm i 40 ~ 75 nm kao čista cementna kaša, postoje i dva pika na 100 ~ 500 nm i veća od 100 μm kroz test ubrizgavanja žive.Ma Baoguo i sur.otkrili su da je celulozni eter povećao broj finih pora s promjerom manjim od 1 μm i velikih pora s promjerom većim od 2 μm u cementnom mortu kroz test ubrizgavanja žive.Što se tiče razloga što celulozni eter povećava poroznost cementne kaše, obično se vjeruje da celulozni eter ima površinsku aktivnost, obogatit će sučelje zraka i vode, stvarajući film, kako bi se stabilizirali mjehurići u cementnoj kaši.

Kroz gornju analizu literature, može se vidjeti da je učinak celuloznog etera na strukturu pora materijala na bazi cementa dobio veliku pozornost.Međutim, postoji mnogo vrsta celuloznog etera, ista vrsta celuloznog etera, njegova relativna molekularna težina, sadržaj skupine i drugi parametri molekularne strukture također su vrlo različiti, a domaći i strani istraživači o izboru celuloznog etera ograničeni su samo na njihovu primjenu polje, nedostatak zastupljenosti, zaključak je neizbježna “pretjerana generalizacija”, tako da objašnjenje mehanizma celuloznog etera nije dovoljno duboko.U ovom radu proučavan je učinak celuloznog etera različite molekularne strukture na strukturu pora cementne kaše ispitivanjem prividne gustoće te makroskopskim i mikroskopskim promatranjem strukture pora.

1. Testirajte

1.1 Sirovine

Cement je bio obični portlandski cement P·O 42,5 proizvođača Huaxin Cement Co., LTD., u kojem je kemijski sastav mjeren rendgenskim fluorescentnim spektrometrom disperzije valne duljine AXIOS Ad-Vanced (PANa — lytical, Nizozemska), a fazni sastav procijenjen je Bogue metodom.

Celulozni eter odabrao je četiri vrste komercijalnog celuloznog etera, odnosno metil celuloznog etera (MC), hidroksipropil metil celuloznog etera (HPMC1, HPMC2) i hidroksietil celuloznog etera (HEC), HPMC1 molekularne strukture i HPMC2 slične, ali viskoznost je mnogo manja od HPMC2 , To jest, relativna molekularna masa HPMC1 mnogo je manja od one HPMC2.Zbog sličnih svojstava hidroksietil metilceluloznog etera (HEMc) i HPMC, HEMC nisu odabrani u ovoj studiji.Kako bi se izbjegao utjecaj sadržaja vlage na rezultate ispitivanja, svi celulozni eteri su prije upotrebe pečeni na 98 ℃ 2 sata.

Viskoznost celuloznog etera ispitana je rotacijskim viskozimetrom NDJ-1B (Shanghai Changji Company).Koncentracija ispitne otopine (maseni omjer celuloznog etera i vode) bila je 2,0%, temperatura je bila 20 ℃, a brzina rotacije 12 o/min.Površinska napetost celuloznog etera ispitana je metodom prstena.Ispitni instrument bio je automatski tenziometar JK99A (Shanghai Zhongchen Company).Koncentracija ispitivane otopine bila je 0,01%, a temperatura je bila 20 ℃.Sadržaj skupine celuloznog etera daje proizvođač.

Prema viskoznosti, površinskoj napetosti i sadržaju skupine celuloznog etera, kada je koncentracija otopine 2,0%, omjer viskoznosti HEC i HPMC2 otopine je 1:1,6, a omjer viskoznosti HEC i MC otopine je 1:0,4, ali u ovom ispitivanju vodocementni omjer je 0,35, maksimalni cementni omjer 0,6%, maseni omjer celuloznog etera i vode je oko 1,7%, manji od 2,0%, a sinergistički učinak cementne kaše na viskoznost, tako da razlika u viskoznosti HEC, HPMC2 ili MC modificirane cementne kaše je mala.

Prema viskoznosti, površinskoj napetosti i sadržaju skupine celuloznog etera, površinska napetost svakog celuloznog etera je različita.Celulozni eter ima i hidrofilne skupine (hidroksilne i eterske skupine) i hidrofobne skupine (metilni i ugljični prsten glukoze), površinski je aktivna tvar.Celulozni eter je različit, vrsta i sadržaj hidrofilnih i hidrofobnih skupina su različiti, što rezultira različitom površinskom napetosti.

1.2 Metode ispitivanja

Pripremljeno je šest vrsta cementne kaše, uključujući čistu cementnu kašu, četiri cementne kaše modificirane celuloznim eterom (MC, HPMCl, HPMC2 i HEC) s 0,60% udjela cementa i HPMC2 modificiranu cementnu kašu s 0,05% udjela cementa.Ref, MC — 0,60, HPMCl — 0,60, Hpmc2-0,60.HEC 1-0,60 i hpMC2-0,05 pokazuju da je vodocementni omjer 0,35.

Cementna smjesa najprije u skladu s GB/T 17671 1999 "metoda ispitivanja čvrstoće cementne žbuke (ISO metoda)" izrađena u ispitni blok prizme dimenzija 40 mm × 40 mm × 160 mm, pod uvjetom zatvorenog stvrdnjavanja na 20 ℃ 28d.Nakon vaganja i izračunavanja njegove prividne gustoće, razbijen je malim čekićem, a stanje makro otvora središnjeg dijela ispitnog bloka promatrano je i fotografirano digitalnom kamerom.U isto vrijeme, mali komadići od 2,5 ~ 5,0 mm uzeti su za promatranje optičkim mikroskopom (HIROX trodimenzionalni video mikroskop) i skenirajućim elektronskim mikroskopom (JSM-5610LV).

2. Rezultati ispitivanja

2.1 Prividna gustoća

Prema prividnoj gustoći cementne kaše modificirane različitim celuloznim eterima, (1) najveća je prividna gustoća čiste cementne kaše, koja iznosi 2044 kg/m³;Prividna gustoća četiri vrste kaše modificirane celuloznim eterom s omjerom cementa od 0,60% bila je 74% ~ 88% one čiste cementne kaše, što ukazuje da je celulozni eter uzrokovao povećanje poroznosti cementne kaše.(2) Kada je omjer cementa i cementa 0,60%, učinak različitih celuloznih etera na poroznost cementne kaše vrlo je različit.Viskoznost HEC, HPMC2 i MC modificirane cementne kaše je slična, ali je prividna gustoća HEC modificirane cementne kaše najveća, što ukazuje da je poroznost HEC modificirane cementne kaše manja od poroznosti HPMc2 i Mc modificirane cementne kaše slične viskoznosti .HPMc1 i HPMC2 imaju sličan sadržaj skupine, ali viskoznost HPMCl je mnogo niža od one HPMC2, a prividna gustoća HPMCl modificirane cementne kaše značajno je veća od one HPMC2 modificirane cementne kaše, što ukazuje da kada je sadržaj skupine sličan , što je niža viskoznost celuloznog etera, manja je poroznost modificirane cementne kaše.(3) Kada je omjer cementa i cementa vrlo mali (0,05%), prividna gustoća HPMC2-modificirane cementne kaše u osnovi je bliska onoj čiste cementne kaše, što ukazuje da je učinak celuloznog etera na poroznost cementa gnojnica je vrlo mala.

2.2 Makroskopske pore

Prema fotografijama odjeljka cementne kaše modificirane celuloznim eterom snimljene digitalnom kamerom, čista cementna kaša je vrlo gusta, gotovo bez vidljivih pora;Sve četiri vrste kaše modificirane celuloznim eterom s omjerom cementa od 0,60% imaju više makroskopskih pora, što ukazuje da celulozni eter dovodi do povećanja poroznosti cementne kaše.Slično rezultatima ispitivanja prividne gustoće, učinak različitih vrsta i sadržaja celuloznog etera na poroznost cementne kaše prilično je različit.Viskoznost HEC, HPMC2 i MC modificirane kaše je slična, ali je poroznost HEC modificirane kaše manja od poroznosti HPMC2 i MC modificirane kaše.Iako HPMC1 i HPMC2 imaju sličan sadržaj skupine, HPMC1 modificirana kaša s nižom viskoznošću ima manju poroznost.Kada je omjer cementa i cementa HPMc2 modificirane kaše vrlo malen (0,05%), broj makroskopskih pora malo je povećan nego kod čiste cementne kaše, ali znatno smanjen nego kod HPMC2 modificirane kaše s 0,60% cementa do -cementni omjer.

2.3 Mikroskopske pore

4. Zaključak

(1) Celulozni eter može povećati poroznost cementne kaše.

(2) Učinak celuloznog etera na poroznost cementne kaše s različitim parametrima molekularne strukture je različit: kada je viskoznost cementne kaše modificirane celuloznim eterom slična, poroznost HEC modificirane cementne kaše manja je od one HPMC i MC modificirane cementna kaša;Što je niža viskoznost/relativna molekularna težina HPMC celuloznog etera sa sličnim sadržajem skupine, manja je poroznost njegove modificirane cementne kaše.

(3) Nakon dodavanja celuloznog etera u cementnu kašu, površinska napetost tekuće faze je smanjena, tako da je cementna kaša lako formirati mjehuriće i molekule celuloznog etera usmjerene adsorpcije u mjehurićima plin-tekućina sučelje, poboljšati čvrstoću i žilavost adsorpcija tekućeg filma mjehurića u sučelju plin-tekućina mjehurića, poboljšava čvrstoću tekućeg filma mjehurića i jača sposobnost čvrstog blata da stabilizira mjehurić.