Características estructurales del éter de celulosa y su influencia en las propiedades del mortero

Resumen: El éter de celulosa es el principal aditivo de los morteros premezclados. Se introducen los tipos y las características estructurales del éter de celulosa y se selecciona el éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) como aditivo para estudiar sistemáticamente la influencia en varias propiedades del mortero. . Los estudios han demostrado que: HPMC puede mejorar significativamente la retención de agua del mortero y tiene el efecto de reducir el agua. Al mismo tiempo, también puede reducir la densidad de la mezcla de mortero, prolongar el tiempo de fraguado del mortero y reducir la resistencia a la flexión y compresión del mortero.

Palabras clave: mortero premezclado; éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC); actuación

0.Prefacio

El mortero es uno de los materiales más utilizados en la industria de la construcción. Con el desarrollo de la ciencia de los materiales y la mejora de los requisitos de la gente para la calidad de la construcción, el mortero se ha desarrollado gradualmente hacia la comercialización al igual que la promoción y el desarrollo del hormigón premezclado. Comparado con el mortero preparado con tecnología tradicional, el mortero producido comercialmente tiene muchas ventajas obvias: (a) alta calidad del producto; (b) alta eficiencia de producción; (c) menos contaminación ambiental y conveniente para la construcción civilizada. En la actualidad, Guangzhou, Shanghái, Beijing y otras ciudades de China han promovido el mortero premezclado y se han emitido o se emitirán pronto estándares industriales relevantes y estándares nacionales.

Desde el punto de vista de la composición, una gran diferencia entre el mortero premezclado y el mortero tradicional es la adición de aditivos químicos, entre los cuales el éter de celulosa es el aditivo químico más utilizado. El éter de celulosa se usa generalmente como agente de retención de agua. El propósito es mejorar la operatividad del mortero premezclado. La cantidad de éter de celulosa es pequeña, pero tiene un impacto significativo en el desempeño del mortero. Es un aditivo importante que afecta el desempeño de construcción del mortero. Por lo tanto, una mayor comprensión del impacto de los tipos y características estructurales del éter de celulosa en el desempeño del mortero de cemento ayudará a seleccionar y utilizar el éter de celulosa correctamente y garantizar el desempeño estable del mortero.

1. Tipos y características estructurales de los éteres de celulosa

El éter de celulosa es un material polimérico soluble en agua, que se procesa a partir de celulosa natural mediante disolución alcalina, reacción de injerto (eterificación), lavado, secado, molienda y otros procesos. Los éteres de celulosa se dividen en iónicos y no iónicos, y la celulosa iónica tiene sal de carboximetilcelulosa. La celulosa no iónica incluye éter de hidroxietilcelulosa, éter de hidroxipropilmetilcelulosa, éter de metilcelulosa y similares. Debido a que el éter de celulosa iónico (sal de carboximetilcelulosa) es inestable en presencia de iones de calcio, rara vez se usa en productos de polvo seco con cemento, cal apagada y otros materiales cementantes. Los éteres de celulosa utilizados en los morteros de polvo seco son principalmente el éter de hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) y el éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), que representan más del 90% de la cuota de mercado.

La HPMC se forma mediante la reacción de eterificación del tratamiento de activación alcalina de celulosa con el agente de eterificación cloruro de metilo y óxido de propileno. En la reacción de eterificación, el grupo hidroxilo de la molécula de celulosa se sustituye por metoxi) e hidroxipropilo para formar HPMC. El número de grupos sustituidos por el grupo hidroxilo en la molécula de celulosa se puede expresar por el grado de eterificación (también llamado grado de sustitución). El éter de HPMC El grado de conversión química está entre 12 y 15. Por lo tanto, hay grupos importantes como hidroxilo (-OH), enlace éter (-o-) y anillo de anhidroglucosa en la estructura de HPMC, y estos grupos tienen un cierto impacto en el comportamiento del mortero.

2. Efecto del éter de celulosa sobre las propiedades del mortero de cemento

2.1 Materias primas para la prueba

Éter de celulosa: producido por Luzhou Hercules Tianpu Chemical Co., Ltd., viscosidad: 75000;

Cemento: Cemento compuesto de grado 32.5 de la marca Conch; arena: arena media; cenizas volantes: grado II.

2.2 Resultados de la prueba

2.2.1 Efecto reductor de agua del éter de celulosa

De la relación entre la consistencia del mortero y el contenido de éter de celulosa bajo la misma proporción de mezcla, se puede ver que la consistencia del mortero aumenta gradualmente con el aumento del contenido de éter de celulosa. Cuando la dosificación es del 0,3‰, la consistencia del mortero es aproximadamente un 50% mayor que sin mezclar, lo que demuestra que el éter de celulosa puede mejorar significativamente la trabajabilidad del mortero. A medida que aumenta la cantidad de éter de celulosa, el consumo de agua puede disminuir gradualmente. Se puede considerar que el éter de celulosa tiene un cierto efecto reductor de agua.

2.2.2 Retención de agua

La retención de agua del mortero se refiere a la capacidad del mortero para retener agua, y también es un índice de desempeño para medir la estabilidad de los componentes internos del mortero de cemento fresco durante el transporte y estacionamiento. La retención de agua se puede medir con dos indicadores: el grado de estratificación y la tasa de retención de agua, pero debido a la adición de un agente de retención de agua, la retención de agua del mortero premezclado ha mejorado significativamente y el grado de estratificación no es lo suficientemente sensible para reflejar la diferencia. La prueba de retención de agua es para calcular la tasa de retención de agua midiendo el cambio de masa del papel de filtro antes y después de que el papel de filtro entre en contacto con el área especificada de mortero dentro de un cierto período de tiempo. Debido a la buena absorción de agua del papel de filtro, incluso si la retención de agua del mortero es alta, el papel de filtro aún puede absorber la humedad del mortero. La tasa de retención de agua puede reflejar con precisión la retención de agua del mortero, cuanto mayor sea la tasa de retención de agua, mejor será la retención de agua.

Hay muchas formas técnicas de mejorar la retención de agua del mortero, pero agregar éter de celulosa es la forma más efectiva. La estructura del éter de celulosa contiene enlaces hidroxilo y éter. Los átomos de oxígeno en estos grupos se asocian con moléculas de agua para formar enlaces de hidrógeno. Convierta las moléculas de agua libres en agua unida, para que desempeñen un buen papel en la retención de agua. De la relación entre la tasa de retención de agua del mortero y el contenido de éter de celulosa, se puede ver que dentro del rango del contenido de prueba, la tasa de retención de agua del mortero y el contenido de éter de celulosa muestran una buena relación correspondiente. Cuanto mayor sea el contenido de éter de celulosa, mayor será la tasa de retención de agua. .

2.2.3 Densidad de la mezcla de mortero

De la ley de cambio de la densidad de la mezcla de mortero con el contenido de éter de celulosa se puede ver que la densidad de la mezcla de mortero disminuye gradualmente con el aumento del contenido de éter de celulosa, y la densidad húmeda del mortero cuando el contenido es 0.3‰o Disminuido en aproximadamente un 17% (en comparación con ninguna mezcla). Hay dos razones para la disminución de la densidad del mortero: una es el efecto de incorporación de aire del éter de celulosa. El éter de celulosa contiene grupos alquilo, que pueden reducir la energía superficial de la solución acuosa y tienen un efecto de incorporación de aire en el mortero de cemento, lo que aumenta el contenido de aire del mortero y la dureza de la película de burbujas también es mayor que eso. de burbujas de agua pura, y no es fácil de descargar; por otro lado, el éter de celulosa se expande después de absorber agua y ocupa un cierto volumen, lo que equivale a aumentar los poros internos del mortero, por lo que hace que el mortero se mezcle. Baja la densidad.

El efecto inclusor de aire del éter de celulosa mejora la trabajabilidad del mortero por un lado, y por otro lado, debido al aumento del contenido de aire, la estructura del cuerpo endurecido se afloja, resultando en el efecto negativo de disminuir las propiedades mecánicas como la resistencia.

2.2.4 Tiempo de coagulación

De la relación entre el tiempo de fraguado del mortero y la cantidad de éter, se puede ver claramente que el éter de celulosa tiene un efecto retardador sobre el mortero. Cuanto mayor sea la dosis, más evidente será el efecto retardador.

El efecto retardador del éter de celulosa está íntimamente relacionado con sus características estructurales. El éter de celulosa conserva la estructura básica de la celulosa, es decir, la estructura del anillo de anhidroglucosa todavía existe en la estructura molecular del éter de celulosa, y el anillo de anhidroglucosa es la causa de El principal grupo de retardo del cemento, que puede formar moléculas de azúcar y calcio. compuestos (o complejos) con iones de calcio en la solución acuosa de hidratación del cemento, lo que reduce la concentración de iones de calcio en el período de inducción de la hidratación del cemento y evita la formación de cristales de Ca(OH): y sal de calcio, la precipitación y retrasa el proceso de hidratación del cemento.

2.2.5 Fuerza

A partir de la influencia del éter de celulosa en la resistencia a la flexión y compresión del mortero, se puede ver que con el aumento del contenido de éter de celulosa, las resistencias a la flexión y compresión del mortero a los 7 y 28 días muestran una tendencia a la baja.

La razón de la disminución de la resistencia del mortero se puede atribuir al aumento del contenido de aire, lo que aumenta la porosidad del mortero endurecido y afloja la estructura interna del cuerpo endurecido. A través del análisis de regresión de la densidad húmeda y la resistencia a la compresión del mortero, se puede ver que existe una buena correlación entre los dos, la densidad húmeda es baja, la resistencia es baja y viceversa, la resistencia es alta. Huang Liangen utilizó la ecuación de relación entre porosidad y resistencia mecánica derivada de Ryskewith para deducir la relación entre la resistencia a la compresión del mortero mezclado con éter de celulosa y el contenido de éter de celulosa.

3. Conclusión

(1) El éter de celulosa es un derivado de la celulosa que contiene hidroxilo,

Enlaces de éter, anillos de anhidroglucosa y otros grupos, estos grupos afectan las propiedades físicas y mecánicas del mortero.

(2) HPMC puede mejorar significativamente la retención de agua del mortero, prolongar el tiempo de fraguado del mortero, reducir la densidad de la mezcla de mortero y la resistencia del cuerpo endurecido.

(3) Al preparar mortero premezclado, se debe usar razonablemente éter de celulosa. Resolver la relación contradictoria entre la trabajabilidad del mortero y las propiedades mecánicas.