Исследование модифицированного цементного раствора с эфиром целлюлозы

Реферат: Модифицированный цементный раствор с водоцементным отношением 0,45, известково-песчаным отношением 1:2,5 и эфиром целлюлозы различной вязкости 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8% и 1,0%. был подготовлен. Измеряя механические свойства цементного раствора и наблюдая микроскопическую морфологию, изучали влияние HEMC на прочность на сжатие, прочность на изгиб и прочность сцепления модифицированного цементного раствора. Результаты исследований показывают, что: с увеличением содержания ГЭМС прочность на сжатие модифицированного раствора в разном возрасте непрерывно снижается, а диапазон снижения уменьшается и имеет тенденцию быть пологим; при одинаковом содержании эфира целлюлозы прочность на сжатие строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, с различной вязкостью составляет: HEMC20<HEMC10<HEMC5. Прочность на изгиб строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, постепенно уменьшается с увеличением содержания ГЭМС. С увеличением степени полимеризации эфира целлюлозы изменение прочности сцепления модифицированного строительного раствора составляет: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

Ключевые слова: эфир целлюлозы; цементный раствор; прочность на сжатие; предел прочности при изгибе; прочность сцепления

1. Введение

На данном этапе годовой спрос на раствор в мире превышает 200 миллионов тонн, а промышленный спрос продолжает расти. В настоящее время традиционный цементный раствор имеет такие дефекты, как кровотечение, расслоение, большая усадка при высыхании, плохая водонепроницаемость, низкая прочность на растяжение и неполная гидратация из-за потери воды, которые трудно устранить, что не только вызывает дефекты конструкции, но и приводит к до затвердевания Происходят такие явления, как растрескивание раствора, измельчение, осыпание и образование пустот.

Как одна из наиболее часто используемых добавок для коммерческих растворов, эфир целлюлозы обладает функциями удержания воды, загущения и замедления схватывания и может использоваться для улучшения физических свойств цементного раствора, таких как удобоукладываемость, удержание воды, характеристики сцепления и время схватывания. , такие как значительное увеличение цемента. Прочность сцепления раствора на растяжение будет снижена, но прочность на сжатие, прочность на изгиб и модуль упругости цементного раствора будут снижены. Чжан Ишунь и другие изучали влияние эфира метилцеллюлозы и эфира гидроксипропилметилцеллюлозы на свойства строительного раствора. Результаты показали, что: оба эфира целлюлозы могут улучшить водоудержание строительного раствора, а прочность на изгиб и прочность на сжатие уменьшаются в разной степени, в то время как коэффициент складывания и прочность сцепления строительного раствора увеличиваются в разной степени, а характеристики усадки строительного раствора могут быть улучшенный. А. Дженни, Р. Цурбригген и др. использовали современные методы тестирования и анализа для изучения взаимодействия различных материалов в системе тонкослойного клеевого раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, и обнаружили, что эфир целлюлозы и Са (ОН) появляются вблизи поверхности раствора. . 2, что свидетельствует о миграции эфиров целлюлозы в материалах на основе цемента.

В этой статье с использованием методов испытаний строительного раствора, таких как сопротивление сжатию, сопротивление изгибу, сцепление и микроскопический внешний вид SEM, изучается влияние цементного раствора на основе эфира целлюлозы на механические свойства, такие как прочность на сжатие, сопротивление изгибу и прочность сцепления в разном возрасте. и это изложено. его механизм действия.

2. Сырье и методы испытаний

2.1 Сырье

2.1.1 Цемент

Обыкновенный лауратный цемент производства Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd., модель P 042.5 (GB175-2007), имеет плотность 3,25 г/см³ и удельную поверхность 4200 см²/г.

2.1.2 Эфир гидроксипропилметилцеллюлозы

Гидроксиэтилметиловый эфир целлюлозы, производимый Hercules Group в США, имеет вязкость 50000 МПа/с, 100000 МПа/с и 200000 МПа/с в 2% растворе при 25 °C, и следующие аббревиатуры: HEMC5, HEMC10 и HEMC20.

2.2 Метод испытаний

а. Прочность на сжатие модифицированного раствора

Прочность на сжатие образцов сырой массы была испытана на машине для определения прочности на сжатие TYE-300 от Wuxi Jianyi Instrument Co., Ltd. Скорость нагружения составляет 0,5 кН/с. Испытание на прочность при сжатии проводят в соответствии с GB/T17671-1999 «Метод испытания прочности цементного раствора (метод ISO)».

По определению, формула для расчета прочности на сжатие сырого тела:

Rc=Ф/С

Где Rc – прочность на сжатие, МПа;

F – разрушающая нагрузка, действующая на образец, кН;

S – напорная площадь, м².

По определению, формула для расчета прочности на изгиб сырого тела:

Rf = (3P × L)/(2b × h²) = 0,234 × P

В формуле Rf – прочность на изгиб, МПа;

P – разрушающая нагрузка, действующая на образец, кН;

L — расстояние между центрами опорных цилиндров, т. е. 10 см;

b, h — ширина и высота поперечного сечения пробного тела, равные 4 см.

б. Прочность сцепления модифицированного цементного раствора при растяжении

Используйте детектор прочности клея ZQS6-2000 Adhesive Brick для измерения прочности клея, а скорость растяжения составляет 2 мм/мин. Испытание на прочность сцепления проводили в соответствии с JC/T985-2005 «Самовыравнивающийся раствор на цементной основе для грунта».

По определению, формула для расчета прочности связи сырого тела:

П=Ф/С

В формуле P – прочность связи при растяжении, МПа;

F – максимальная разрушающая нагрузка, Н;

S – площадь склеивания, мм².

3. Результаты и обсуждение

3.1 Прочность на сжатие

Из прочности на сжатие двух видов строительных растворов, модифицированных эфиром целлюлозы, с разной вязкостью в разном возрасте видно, что с увеличением содержания ГЭМС прочность на сжатие строительных растворов, модифицированных эфиром целлюлозы, в разном возрасте (3d, 7d и 28d) снижается. существенно. Значительно снижалась и постепенно стабилизировалась: при содержании ГЭМС менее 0,4% прочность на сжатие значительно снижалась по сравнению с холостым образцом; когда содержание НЕМС составляло 0,4%~1,0%, тенденция снижения прочности на сжатие замедлялась. При содержании эфира целлюлозы более 0,8% прочность на сжатие возрастов 7d и 28d ниже, чем у холостого образца в возрасте 3d, в то время как прочность на сжатие модифицированного строительного раствора 3d практически равна нулю, а образец слегка прессованный Мгновенно измельченный, внутри порошкообразный, плотность очень низкая.

Влияние одного и того же HEMC на прочность на сжатие модифицированного строительного раствора в разном возрасте также различно, показывая, что прочность на сжатие 28d снижается с увеличением содержания HEMC в большей степени, чем у 7d и 3d. Это показывает, что замедляющий эффект НЕМС всегда существовал с увеличением возраста, и на замедляющий эффект НЕМС не влияло уменьшение количества воды в системе или развитие реакции гидратации, что приводило к увеличению прочности на сжатие. модифицированного строительного раствора намного меньше, чем без образцов строительного раствора, смешанного с HEMC.

Из кривой изменения прочности на сжатие строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, в разном возрасте видно, что при добавлении одинакового количества эфира целлюлозы прочность на сжатие строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, с различной вязкостью составляет: HEMC20<HEMC10<HEMC5. С увеличением содержания эфира целлюлозы диапазон снижения прочности на сжатие строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, меняется следующим образом: HEMC20>HEMC10>HEMC5. Это связано с тем, что ВЭМС с высокой степенью полимеризации оказывает большее влияние на снижение прочности раствора на сжатие, чем ВЭМС с низкой степенью полимеризации, но прочность на сжатие модифицированного раствора, смешанного с ВЭМС, значительно ниже, чем у пустой миномет без HEMC.

Следующие три фактора приводят к снижению прочности на сжатие модифицированного раствора: с одной стороны, потому что водорастворимая макромолекулярная сетчатая структура HEMC покрывает частицы цемента, гель C-S-H, оксид кальция, гидрат алюмината кальция и другие частицы и негидратированные частицы На поверхности, особенно на ранней стадии гидратации цемента, адсорбция между гидратом алюмината кальция и ГЭМС замедляет реакцию гидратации алюмината кальция, что приводит к значительному снижению прочности на сжатие. Замедляющий эффект постоянного строительного раствора очевиден: когда содержание HEMC20 достигает 0,8–1%, 3d-прочность образца модифицированного строительного раствора равна нулю; с другой стороны, гидратированный раствор HEMC имеет более высокую вязкость, и в процессе смешивания раствора он может смешиваться с воздухом с образованием большого количества пузырьков воздуха, что приводит к большому количеству пустот в затвердевшем растворе. , а прочность образца на сжатие непрерывно снижается с увеличением содержания ГЭМК и увеличением степени его полимеризации; Растворная система только увеличивает гибкость раствора и не может играть роль жесткой опоры, поэтому прочность на сжатие снижается.

3.2 Прочность на изгиб

Из прочности на изгиб двух растворов, модифицированных эфиром целлюлозы разной вязкости, в разном возрасте видно, что аналогично изменению прочности на сжатие модифицированного раствора, прочность на изгиб раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, постепенно снижается с увеличением содержания ГЭМС.

Из кривой изменения прочности на изгиб строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, в разном возрасте видно, что при одинаковом содержании эфира целлюлозы прочность на изгиб образца строительного раствора, модифицированного HEMC20, немного ниже, чем у образца строительного раствора, модифицированного HEMC10. в то время как когда содержание HEMC составляет 0,4% ~ 0,8%, кривые изменения прочности на изгиб 28d для этих двух материалов почти совпадают.

Из кривой изменения прочности на изгиб строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, в разном возрасте также видно, что изменение прочности на изгиб модифицированного строительного раствора составляет: HEMC5<HEMC10<HEMC20, то есть прочность на изгиб модифицированного строительного раствора HEMC20. немного ниже, а уменьшение Меньше и больше. Прочность на изгиб модифицированного раствора ниже, чем у немодифицированного раствора.

3.3 Прочность связи

Из кривых изменения прочности сцепления трех модифицированных эфиром целлюлозы строительных растворов в зависимости от возраста видно, что прочность сцепления модифицированного строительного раствора увеличивается с увеличением содержания ГЭМС и постепенно имеет тенденцию к стабилизации. С увеличением возраста прочность сцепления модифицированного строительного раствора также имеет тенденцию к увеличению.

Из 28-дневных кривых изменения прочности сцепления трех растворов, модифицированных эфиром целлюлозы, видно, что прочность сцепления модифицированного раствора увеличивается с увеличением содержания ГЭМС и постепенно становится стабильной. В то же время с увеличением степени полимеризации эфира целлюлозы изменение прочности сцепления модифицированного строительного раствора составляет: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

Это связано с введением в модифицированный раствор с высоким содержанием ГЭМК большого количества пор, что приводит к увеличению пористости затвердевшего тела, снижению плотности структуры и медленному росту прочности сцепления. ; при испытании на растяжение разрыв произошел в модифицированном растворе. Внутри нет разрыва на контактной поверхности между модифицированным раствором и основанием, что указывает на то, что прочность связи между модифицированным раствором и основанием выше, чем у затвердевшего. модифицированный раствор. Однако, когда количество HEMC невелико (0% ~ 0,4%), молекулы водорастворимого HEMC могут покрывать и обертывать гидратированные частицы цемента и образовывать полимерную пленку между частицами цемента, что увеличивает гибкость и эластичность. модифицированный миномет. Пластичность и за счет отличной водоудерживающей способности HEMC, модифицированный раствор имеет достаточное количество воды для реакции гидратации, что обеспечивает развитие прочности цемента, а прочность сцепления модифицированного цементного раствора увеличивается линейно.

3.4 СЭМ

Из сравнительных изображений СЭМ до и после строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, видно, что промежутки между зернами кристаллов в немодифицированном строительном растворе относительно велики, и образуется небольшое количество кристаллов. В модифицированном растворе кристаллы растут полностью, введение эфира целлюлозы улучшает водоудерживающую способность раствора, цемент полностью гидратируется, и продукты гидратации очевидны.

Это связано с тем, что эфир целлюлозы был обработан специальным процессом этерификации, который обеспечивает превосходную дисперсию и водоудержание. Вода высвобождается постепенно в течение длительного периода времени, лишь небольшое количество воды выходит из капиллярных пор за счет высыхания и испарения, а большая часть воды гидратируется вместе с цементом для обеспечения прочности модифицированного цементного раствора.

4. Вывод

а. По мере увеличения содержания HEMC прочность на сжатие модифицированного строительного раствора в разном возрасте непрерывно снижается, а диапазон уменьшения уменьшается и имеет тенденцию к плоскому; когда содержание эфира целлюлозы превышает 0,8%, прочность на сжатие холостого образца 7d и 28d ниже, чем у холостого образца, в то время как прочность на сжатие модифицированного строительного раствора после старения 3d практически равна нулю. Образец ломается при легком нажатии, а внутри порошкообразный с низкой плотностью.

б. При добавлении того же количества эфира целлюлозы прочность на сжатие строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, с различной вязкостью изменяется следующим образом: HEMC20<HEMC10<HEMC5. С увеличением содержания эфира целлюлозы прочность на сжатие строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, изменяется следующим образом: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

в. Прочность на изгиб строительного раствора, модифицированного эфиром целлюлозы, постепенно уменьшается с увеличением содержания ГЭМС. Изменение прочности на изгиб модифицированного раствора: HEMC5<HEMC10<HEMC20.

д. Прочность сцепления модифицированного строительного раствора увеличивается с увеличением содержания НЕМС и постепенно становится стабильной. В то же время с увеличением степени полимеризации эфира целлюлозы изменение прочности сцепления модифицированного строительного раствора составляет: HEMC20>HEMC10>HEMC5.

е. После смешивания эфира целлюлозы с цементным раствором кристалл полностью растет, поры между кристаллическими зернами уменьшаются, а цемент полностью гидратируется, что обеспечивает прочность цементного раствора на сжатие, изгиб и сцепление.