ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის HPMC-ის ეფექტი მანქანათმფეთქებელი ნაღმტყორცნების თვისებებზე

ინდუსტრიის უწყვეტი პროგრესითა და ტექნოლოგიების გაუმჯობესებით, უცხოური ნაღმტყორცნების შესხურების მანქანების დანერგვისა და გაუმჯობესების გზით, ბოლო წლებში ჩემს ქვეყანაში მნიშვნელოვნად განვითარდა მექანიკური შესხურებისა და თაბაშირის ტექნოლოგია. მექანიკური შესაფრქვევი ნაღმტყორცნები განსხვავდება ჩვეულებრივი ნაღმტყორცნებისაგან, რომელიც მოითხოვს წყლის შეკავების მაღალ ეფექტურობას, შესაფერის სითხეს და გარკვეულ დაცვენის საწინააღმდეგო მოქმედებას. ჩვეულებრივ ნაღმტყორცნებს უმატებენ ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას, რომელთაგან ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ცელულოზის ეთერი (HPMC). ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის HPMC-ის ძირითადი ფუნქციები ნაღმტყორცნებში არის: გასქელება და ბლანტირება, რეოლოგიის რეგულირება და წყლის შესანარჩუნებლად შესანიშნავი უნარი. თუმცა, HPMC-ის ნაკლოვანებების იგნორირება არ შეიძლება. HPMC-ს აქვს ჰაერგამტარი ეფექტი, რაც გამოიწვევს მეტ შიდა დეფექტებს და სერიოზულად შეამცირებს ნაღმტყორცნების მექანიკურ თვისებებს. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd.-მ შეისწავლა HPMC-ის გავლენა წყლის შეკავების სიჩქარეზე, სიმკვრივეზე, ჰაერის შემცველობაზე და ნაღმტყორცნების მექანიკურ თვისებებზე მაკროსკოპული ასპექტიდან და შეისწავლა ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის HPMC-ის გავლენა ნაღმტყორცნების L სტრუქტურაზე. მიკროსკოპული ასპექტი. .

1. ტესტი

1.1 ნედლეული

ცემენტი: კომერციულად ხელმისაწვდომი P.0 42.5 ცემენტი, მისი 28d მოქნილობა და კომპრესიული სიძლიერეა შესაბამისად 6.9 და 48.2 მპა; ქვიშა: ჩენგდე წვრილი მდინარის ქვიშა, 40-100 ბადე; ცელულოზის ეთერი: წარმოებული Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერი, თეთრი ფხვნილი, ნომინალური სიბლანტე 40, 100, 150, 200 Pa-s; წყალი: სუფთა ონკანის წყალი.

1.2 ტესტის მეთოდი

JGJ/T 105-2011 „მექანიკური შესხურებისა და თაბაშირის სამშენებლო წესების“ მიხედვით, ნაღმტყორცნების კონსისტენცია არის 80-120 მმ, ხოლო წყლის შეკავების მაჩვენებელი 90%-ზე მეტია. ამ ექსპერიმენტში კირი-ქვიშის თანაფარდობა დაყენებული იყო 1:5-ზე, კონსისტენცია კონტროლდებოდა (93+2) მმ-ზე და ცელულოზის ეთერი შერეული იყო გარედან და შერევის რაოდენობა ეფუძნებოდა ცემენტის მასას. ნაღმტყორცნების ძირითადი თვისებები, როგორიცაა სველი სიმკვრივე, ჰაერის შემცველობა, წყლის შეკავება და კონსისტენცია, შემოწმებულია JGJ 70-2009 „საშენი ნაღმტყორცნების ძირითადი თვისებების გამოცდის მეთოდები“ მითითებით, ხოლო ჰაერის შემცველობა შემოწმებულია და გამოითვლება სიმკვრივის მიხედვით. მეთოდი. ნიმუშების მომზადების, მოქნილობისა და კომპრესიული სიმტკიცის ტესტები ჩატარდა GB/T 17671-1999 „ცემენტის ხსნარის ქვიშის სიმტკიცის ტესტირების მეთოდები (ISO მეთოდი)“ მიხედვით. ლარვების დიამეტრი გაზომეს ვერცხლისწყლის ფორომეტრიით. ვერცხლისწყლის ფორომეტრის მოდელი იყო AUTOPORE 9500, ხოლო გაზომვის დიაპაზონი იყო 5,5 ნმ-360 მკმ. სულ ჩატარდა ტესტის 4 კომპლექტი. ცემენტ-ქვიშის თანაფარდობა იყო 1:5, HPMC-ის სიბლანტე იყო 100 Pa-s და დოზა 0, 0,1%, 0,2%, 0,3% (ნომრები A, B, C, D შესაბამისად).

2. შედეგები და ანალიზი

2.1 HPMC-ის ეფექტი ცემენტის ხსნარის წყლის შეკავების სიჩქარეზე

წყლის შეკავება გულისხმობს ნაღმტყორცნების უნარს, შეინარჩუნოს წყალი. მანქანაში შესხურებულ ნაღმტყორცნებში ცელულოზის ეთერის დამატებას შეუძლია ეფექტურად შეინარჩუნოს წყალი, შეამციროს სისხლდენის სიჩქარე და დააკმაყოფილოს ცემენტზე დაფუძნებული მასალების სრული დატენიანების მოთხოვნები. HPMC-ის ეფექტი ნაღმტყორცნების წყლის შეკავებაზე.

HPMC-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, ნაღმტყორცნების წყლის შეკავების მაჩვენებელი თანდათან იზრდება. 100, 150 და 200 Pa.s სიბლანტის მქონე ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერის მრუდები ძირითადად იგივეა. როდესაც შემცველობა არის 0,05%-0,15%, წყლის შეკავების მაჩვენებელი იზრდება ხაზობრივად, ხოლო როცა შემცველობა არის 0,15%, წყლის შეკავების მაჩვენებელი 93%-ზე მეტია. ; როდესაც მარცვლების რაოდენობა აღემატება 0.20%-ს, წყლის შეკავების მაჩვენებლის მზარდი ტენდენცია ბრტყელი ხდება, რაც მიუთითებს, რომ HPMC-ის რაოდენობა ახლოსაა გაჯერებასთან. 40 Pa.s სიბლანტის მქონე HPMC-ის რაოდენობის გავლენის მრუდი წყლის შეკავების სიჩქარეზე არის დაახლოებით სწორი ხაზი. როდესაც რაოდენობა აღემატება 0,15%-ს, ნაღმტყორცნების წყლის შეკავების სიჩქარე მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე იგივე სიბლანტის მქონე HPMC-ის დანარჩენი სამი ტიპისა. ზოგადად მიჩნეულია, რომ ცელულოზის ეთერის წყლის შეკავების მექანიზმი არის: ჰიდროქსილის ჯგუფი ცელულოზის ეთერის მოლეკულაზე და ჟანგბადის ატომი ეთერის ობლიგაციებზე დაუკავშირდება წყლის მოლეკულას წყალბადის ბმას, ასე რომ თავისუფალი წყალი ხდება შეკრული წყალი. , რითაც თამაშობს წყლის შეკავების კარგ ეფექტს; ასევე ითვლება, რომ წყლის მოლეკულებსა და ცელულოზის ეთერის მოლეკულურ ჯაჭვებს შორის ინტერდიფუზია საშუალებას აძლევს წყლის მოლეკულებს შევიდეს ცელულოზის ეთერის მაკრომოლეკულური ჯაჭვების შიგნით და დაექვემდებაროს ძლიერ შემაკავშირებელ ძალებს, რითაც აუმჯობესებს ცემენტის ხსნარის წყლის შეკავებას. წყლის შესანიშნავ შეკავებას შეუძლია შეინარჩუნოს ნაღმტყორცნები ერთგვაროვანი, არ არის ადვილი განცალკევება და მიაღწიოს კარგი შერევის შესრულებას, ხოლო შეამციროს მექანიკური ცვეთა და გაზარდოს ნაღმტყორცნების შესხურების მანქანა.

2.2 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის HPMC ეფექტი ცემენტის ნაღმტყორცნების სიმკვრივესა და ჰაერის შემცველობაზე

როდესაც HPMC-ის რაოდენობაა 0-0,20%, ნაღმტყორცნების სიმკვრივე მკვეთრად მცირდება HPMC-ის რაოდენობის მატებასთან ერთად, 2050 კგ/მ3-დან დაახლოებით 1650 კგ/მ3-მდე, რაც დაახლოებით 20%-ით ნაკლებია; როდესაც HPMC-ის რაოდენობა აღემატება 0,20%-ს, სიმკვრივე მცირდება. სიმშვიდეში. 4 სახის HPMC-ის შედარება სხვადასხვა სიბლანტით, რაც უფრო მაღალია სიბლანტე, მით უფრო დაბალია ნაღმტყორცნების სიმკვრივე; 150 და 200 Pa.s HPMC შერეული სიბლანტის მქონე ნაღმტყორცნების სიმკვრივის მრუდები ძირითადად ემთხვევა ერთმანეთს, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC-ის სიბლანტის ზრდასთან ერთად სიმკვრივე აღარ იკლებს.

ნაღმტყორცნების ჰაერის შემცველობის ცვლილების კანონი ეწინააღმდეგება ხსნარის სიმკვრივის ცვლილებას. როდესაც HPMC ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის შემცველობა არის 0-0,20%, HPMC შემცველობის მატებასთან ერთად, ნაღმტყორცნების ჰაერის შემცველობა თითქმის წრფივად იზრდება; HPMC-ის შემცველობა აღემატება 0.20%-ის შემდეგ ჰაერის შემცველობა თითქმის არ იცვლება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ნაღმტყორცნების ჰაერგამტარი ეფექტი ახლოსაა გაჯერებასთან. HPMC-ის ჰაერგამტარი ეფექტი 150 და 200 Pa.s სიბლანტესთან შედარებით მეტია HPMC-ის სიბლანტის 40 და 100 Pa.s.

ცელულოზის ეთერის ჰაერგამტარი ეფექტი ძირითადად განისაზღვრება მისი მოლეკულური სტრუქტურით. ცელულოზის ეთერს აქვს როგორც ჰიდროფილური ჯგუფები (ჰიდროქსილი, ეთერი) და ჰიდროფობიური ჯგუფები (მეთილის, გლუკოზის რგოლი) და წარმოადგენს ზედაპირულ აქტიურ ნივთიერებას. , აქვს ზედაპირული აქტივობა, რითაც აქვს ჰაერგამტარი ეფექტი. ერთის მხრივ, შეყვანილ გაზს შეუძლია იმოქმედოს როგორც ბურთულა ნაღმტყორცნებში, გააუმჯობესოს ნაღმტყორცნების სამუშაო მოქმედება, გაზარდოს მოცულობა და გაზარდოს გამომუშავება, რაც მომგებიანია მწარმოებლისთვის. მაგრამ მეორეს მხრივ, ჰაერის შემწოვი ეფექტი ზრდის ნაღმტყორცნების ჰაერის შემცველობას და ფორიანობას გამკვრივების შემდეგ, რის შედეგადაც იზრდება მავნე ფორები და მნიშვნელოვნად ამცირებს მექანიკურ თვისებებს. მიუხედავად იმისა, რომ HPMC-ს აქვს ჰაერგამტარი გარკვეული ეფექტი, მას არ შეუძლია შეცვალოს ჰაერის შემწოვი აგენტი. გარდა ამისა, როდესაც HPMC და ჰაერის შემწოვი აგენტი გამოიყენება ერთდროულად, ჰაერის შემწოვი აგენტი შეიძლება ვერ მოხერხდეს.

2.3 HPMC-ის გავლენა ცემენტის ნაღმტყორცნების მექანიკურ თვისებებზე

როდესაც HPMC-ის რაოდენობა არის მხოლოდ 0,05%, ნაღმტყორცნების მოქნილობის სიმტკიცე მნიშვნელოვნად მცირდება, რაც დაახლოებით 25%-ით დაბალია, ვიდრე ცარიელი ნიმუშის ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის HPMC-ის გარეშე, ხოლო კომპრესიული სიმტკიცე შეიძლება მიაღწიოს ცარიელი ნიმუშის მხოლოდ 65%-ს - 80%. როდესაც HPMC-ის რაოდენობა აღემატება 0,20%-ს, ხსნარის მოქნილობისა და კომპრესიული სიმტკიცის შემცირება აშკარა არ არის. HPMC-ის სიბლანტე მცირე გავლენას ახდენს ნაღმტყორცნების მექანიკურ თვისებებზე. HPMC შემოაქვს უამრავ პაწაწინა ჰაერის ბუშტებს, ხოლო ნაღმტყორცნებზე ჰაერის შემწოვი ეფექტი ზრდის ნაღმტყორცნების შიდა ფორიანობას და მავნე ფორებს, რის შედეგადაც მცირდება კომპრესიული სიმტკიცე და მოქნილობა. ნაღმტყორცნების სიმტკიცის შემცირების კიდევ ერთი მიზეზი არის ცელულოზის ეთერის წყლის შეკავების ეფექტი, რომელიც ინახავს წყალს გამაგრებულ ნაღმტყორცნებში, ხოლო წყლის შემკვრელის დიდი თანაფარდობა იწვევს საცდელი ბლოკის სიმტკიცის შემცირებას. მექანიკური სამშენებლო ნაღმტყორცნებისთვის, თუმცა ცელულოზის ეთერს შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს ნაღმტყორცნების წყლის შეკავების სიჩქარე და გააუმჯობესოს მისი სამუშაოუნარიანობა, თუ დოზა ძალიან დიდია, ეს სერიოზულად იმოქმედებს ნაღმტყორცნების მექანიკურ თვისებებზე, ამიტომ მათ შორის ურთიერთობა გონივრულად უნდა იყოს შეფასებული.

ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის HPMC-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, ნაღმტყორცნების დაკეცვის თანაფარდობამ აჩვენა მთლიანი ზრდის ტენდენცია, რომელიც ძირითადად წრფივი კავშირი იყო. ეს იმიტომ ხდება, რომ დამატებული ცელულოზის ეთერი შემოაქვს ჰაერის ბუშტების დიდ რაოდენობას, რაც იწვევს ნაღმტყორცნების შიგნით უფრო მეტ დეფექტს, ხოლო სახელმძღვანელო ვარდის ნაღმტყორცნების კომპრესიული სიმტკიცე მკვეთრად მცირდება, თუმცა მოქნილობის სიმტკიცეც გარკვეულწილად მცირდება; მაგრამ ცელულოზის ეთერს შეუძლია გააუმჯობესოს ნაღმტყორცნების მოქნილობა, ეს სასარგებლოა მოქნილობისთვის, რაც ამცირებს შემცირების სიჩქარეს. ყოვლისმომცველი გათვალისწინებით, ორივეს ერთობლივი ეფექტი იწვევს დასაკეცი თანაფარდობის ზრდას.

2.4 HPMC-ის გავლენა ნაღმტყორცნების L დიამეტრზე

ფორების ზომის განაწილების მრუდის, ფორების ზომის განაწილების მონაცემებიდან და AD ნიმუშების სხვადასხვა სტატისტიკური პარამეტრებიდან ჩანს, რომ HPMC-ს აქვს დიდი გავლენა ცემენტის ნაღმტყორცნების ფორების სტრუქტურაზე:

(1) HPMC დამატების შემდეგ, ცემენტის ნაღმტყორცნების ფორების ზომა მნიშვნელოვნად იზრდება. ფორების ზომის განაწილების მრუდზე გამოსახულების ფართობი მოძრაობს მარჯვნივ და პიკური მნიშვნელობის შესაბამისი ფორების მნიშვნელობა უფრო დიდი ხდება. HPMC-ის დამატების შემდეგ, ცემენტის ნაღმტყორცნების მედიანური ფორების დიამეტრი მნიშვნელოვნად აღემატება ცარიელი ნიმუშის, ხოლო ნიმუშის ფორების მედიანური დიამეტრი 0.3% დოზირებით გაიზარდა 2 ბრძანებით ცარიელ ნიმუშთან შედარებით.

(2) დაყავით ბეტონში არსებული ფორები ოთხ ტიპად, კერძოდ, უვნებელი ფორები (≤20 ნმ), ნაკლებად მავნე ფორები (20-100 ნმ), მავნე ფორები (100-200 ნმ) და მრავალი მავნე ფორები (≥200 ნმ). ცხრილიდან 1 ჩანს, რომ უვნებელი ხვრელების ან ნაკლებად მავნე ხვრელების რაოდენობა მნიშვნელოვნად მცირდება HPMC-ის დამატების შემდეგ და იზრდება მავნე ხვრელების ან მეტი მავნე ხვრელების რაოდენობა. HPMC-თან შერეული ნიმუშების უვნებელი ფორები ან ნაკლებად მავნე ფორები არის დაახლოებით 49.4%. HPMC-ის დამატების შემდეგ, უვნებელი ფორები ან ნაკლებად მავნე ფორები საგრძნობლად მცირდება. მაგალითად, 0.1% დოზის მიღებით, უვნებელი ფორები ან ნაკლებად მავნე ფორები მცირდება დაახლოებით 45%-ით. %, 10მმ-ზე მეტი მავნე ხვრელების რაოდენობა გაიზარდა დაახლოებით 9-ჯერ.

(3) ფორების მედიანური დიამეტრი, ფორების საშუალო დიამეტრი, ფორების სპეციფიკური მოცულობა და ზედაპირის სპეციფიკური ფართობი არ შეესაბამება ძალიან მკაცრი ცვლილების წესს ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის HPMC შემცველობის ზრდით, რაც შეიძლება დაკავშირებული იყოს ვერცხლისწყლის ინექციის ტესტში ნიმუშის შერჩევასთან. დიდ დისპერსიასთან დაკავშირებული. მაგრამ მთლიანობაში, ფორების მედიანური დიამეტრი, ფორების საშუალო დიამეტრი და HPMC-ით შერეული ნიმუშის სპეციფიკური ფორების მოცულობა იზრდება ცარიელ ნიმუშთან შედარებით, ხოლო სპეციფიური ზედაპირის ფართობი მცირდება.