Effek van sellulose-eter op hitte van hidrasie van verskillende sement en enkelerts

die effekte van sellulose-eter op die hidrasiehitte van Portland sement, sulfoaluminaatsement, trikalsiumsilikaat en trikalsiumaluminaat in 72h is vergelyk deur isotermiese kalorimetrie toets. Die resultate toon dat sellulose-eter die hidrasie- en hittevrystellingstempo van Portland sement en trikalsiumsilikaat aansienlik kan verminder, en die afname effek op die hidrasie en hittevrystellingstempo van trikalsiumsilikaat is meer betekenisvol. Die effek van sellulose-eter op die vermindering van die hittevrystellingstempo van die hidrasie van sulfoaluminaatsement is baie swak, maar dit het 'n swak effek op die verbetering van die hittevrystellingstempo van die hidrasie van trikalsiumaluminaat. Sellulose-eter sal deur sommige hidrasieprodukte geadsorbeer word, wat die kristallisasie van hidrasieprodukte vertraag, en dan die hidrasie-hittevrystellingstempo van sement en enkelerts beïnvloed.

Sleutelwoorde:sellulose-eter; Sement; Enkel erts; Hitte van hidrasie; adsorpsie

1. Inleiding

Sellulose-eter is 'n belangrike verdikkingsmiddel en waterhoumiddel in droë gemengde mortel, self-kompakterende beton en ander nuwe sement-gebaseerde materiale. Sellulose-eter sal egter ook sementhidrasie vertraag, wat bevorderlik is om die operasionele tyd van sementgebaseerde materiale te verbeter, mortelkonsekwentheid en beton-insinkingstydverlies te verbeter, maar kan ook die konstruksievordering vertraag. Dit sal veral nadelige uitwerking hê op mortel en beton wat in lae-temperatuur omgewingstoestande gebruik word. Daarom is dit baie belangrik om die wet van sellulose-eter op sementhidrasiekinetika te verstaan.

OU en Pourchez het sistematies die uitwerking van molekulêre parameters soos molekulêre gewig van sellulose-eter, tipe substituent of graad van substitusie op sementhidrasiekinetika bestudeer en baie belangrike gevolgtrekkings gemaak: Die vermoë van hidroksielselulose-eter (HEC) om die hidrasie van sement is gewoonlik sterker as dié van metielsellulose-eter (HPMC), hidroksimetiel-etielsellulose-eter (HEMC) en metielsellulose-eter (MC). In die sellulose-eter wat metiel bevat, hoe laer die metielinhoud, hoe sterker is die vermoë om die hidrasie van sement te vertraag; Hoe laer die molekulêre gewig van sellulose-eter, hoe sterker is die vermoë om die hidrasie van sement te vertraag. Hierdie gevolgtrekkings verskaf wetenskaplike basis om sellulose-eter korrek te selekteer.

Vir verskillende komponente van sement is die effek van sellulose-eter op sementhidrasiekinetika ook 'n baie bekommerde probleem in ingenieurstoepassings. Daar is egter geen navorsing oor hierdie aspek nie. In hierdie artikel is die invloed van sellulose-eter op die hidrasiekinetika van gewone Portland-sement, C3S(trikalsiumsilikaat), C3A(trikalsiumaluminaat) en sulfoaluminaatsement (SAC) bestudeer deur middel van isotermiese kalorimetrie-toets, om die interaksie en die interaksie verder te verstaan. interne meganisme tussen sellulose-eter en sementhidrasieprodukte. Dit verskaf verdere wetenskaplike basis vir rasionele gebruik van sellulose-eter in sement-gebaseerde materiale en verskaf ook navorsingsbasis vir die interaksie tussen ander bymiddels en sementhidrasieprodukte.

2. Toets

2.1 Grondstowwe

(1) gewone Portland sement (P·0). Vervaardig deur Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., die spesifikasie is P· 042.5 (GB 175-2007), bepaal deur golflengte-dispersie-tipe X-straalfluoressensiespektrometer (AXIOS advanced, PANalytical Co., LTD.). Volgens die ontleding van JADE 5.0-sagteware, bykomend tot sementklinkerminerale C3S, C2s, C3A, C4AF en gips, sluit sementgrondstowwe ook kalsiumkarbonaat in.

(2) sulfoaluminaat sement (SAC). Die vinnige harde sulfoaluminaat sement wat deur Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. vervaardig word, is R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Die hoofgroepe daarvan is kalsiumsulfoaluminaat en dikalsiumsilikaat.

(3) trikalsiumsilikaat (C3S). Druk Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 en H2O teen 3:1:0.08: 'n Massaverhouding van 10 is eweredig gemeng en onder 'n konstante druk van 60MPa gedruk om silindriese groen knuppel te maak. Die blok is vir 1,5 ~ 2 uur by 1400 ℃ in 'n silikon-molibdeen staaf hoë temperatuur elektriese oond gekalsineer, en dan in 'n mikrogolfoond verskuif vir verdere mikrogolfverhitting vir 40 minute. Nadat die blok uitgehaal is, is dit skielik afgekoel en herhaaldelik gebreek en gekalsineer totdat die inhoud van vry CaO in die finale produk minder as 1,0% was.

(4) trikalsiumaluminaat (c3A). CaO en A12O3 is eweredig gemeng, vir 4 uur by 1450 ℃ in 'n silikon-molibdeen staaf elektriese oond gemaal, tot poeier gemaal en herhaaldelik gekalsineer totdat die inhoud van vry CaO minder as 1.0% was, en die pieke van C12A7 en CA was geïgnoreer.

(5) sellulose-eter. Die vorige werk het die uitwerking van 16 soorte sellulose-eters op die hidrasie- en hittevrystellingstempo van gewone Portland-sement vergelyk, en gevind dat verskillende soorte sellulose-eters beduidende verskille het op die hidrasie- en hittevrystellingswet van sement, en die interne meganisme ontleed van hierdie beduidende verskil. Volgens die resultate van vorige studie is drie soorte sellulose-eter gekies wat 'n duidelike vertraagde effek op gewone Portland sement het. Dit sluit hidroksieletielsellulose-eter (HEC), hidroksipropylmetielsellulose-eter (HPMC) en hidroksielmetielsellulose-eter (HEMC) in. Die viskositeit van sellulose-eter is gemeet deur 'n roterende viskosimeter met 'n toetskonsentrasie van 2%, 'n temperatuur van 20℃ en 'n rotasiespoed van 12 r/min. Die viskositeit van sellulose-eter is gemeet deur 'n roterende viskosimeter met 'n toetskonsentrasie van 2%, 'n temperatuur van 20℃ en 'n rotasiespoed van 12 r/min. Die molêre substitusiegraad van sellulose-eter word deur die vervaardiger verskaf.

(6) Water. Gebruik sekondêre gedistilleerde water.

2.2 Toetsmetode

Hitte van hidrasie. TAM Air 8-kanaal isotermiese kalorimeter vervaardig deur TA Instrument Company is aangeneem. Alle grondstowwe is konstant gehou by temperatuur tot toetstemperatuur (soos (20± 0.5)℃) voor die eksperiment. Eerstens is 3 g sement en 18 mg sellulose-eterpoeier by die kalorimeter gevoeg (massaverhouding van sellulose-eter tot semellatiewe materiaal was 0,6%). Na volle vermenging is gemengde water (sekondêre gedistilleerde water) volgens die gespesifiseerde water-sementverhouding bygevoeg en eweredig geroer. Toe is dit vinnig in die kalorimeter geplaas vir toetsing. Die water-bindmiddelverhouding van c3A is 1,1, en die waterbindmiddelverhouding van die ander drie sementagtige materiale is 0,45.

3. Resultate en bespreking

3.1 Toetsresultate

Die uitwerking van HEC, HPMC en HEMC op die hidrasie hittevrystellingstempo en kumulatiewe hittevrystellingstempo van gewone Portland sement, C3S en C3A binne 72 uur, en die effekte van HEC op die hidrasiehittevrystellingstempo en kumulatiewe hittevrystellingstempo van sulfoaluminaatsement binne 72 uur is HEC die sellulose-eter met die sterkste vertragingseffek op hidrasie van ander sement en enkelerts. Deur die twee effekte te kombineer, kan gevind word dat met die verandering van sementagtige materiaalsamestelling, sellulose-eter verskillende effekte op hidrasie hittevrystellingstempo en kumulatiewe hittevrystelling het. Die geselekteerde sellulose-eter kan die hidrasie- en hittevrystellingstempo van gewone Portland-sement en C, S aansienlik verminder, verleng hoofsaaklik die induksieperiode, vertraag die voorkoms van hidrasie en hittevrystellingspiek, waaronder die sellulose-eter na C, S-hidrasie en hitte vrystelling tempo vertraging is meer voor die hand liggend as gewone Portland sement hidrasie en hitte vrystelling tempo vertraging; Sellulose-eter kan ook die hittevrystellingstempo van sulfoaluminaat-sementhidrasie vertraag, maar die vertragingsvermoë is baie swak, en vertraag hoofsaaklik die hidrasie na 2 uur; Vir die hittevrystellingstempo van C3A-hidrasie het sellulose-eter 'n swak versnellingsvermoë.

3.2 Analise en bespreking

Die meganisme van sellulose-eter vertraag sementhidrasie. Silva et al. het veronderstel dat sellulose-eter die viskositeit van porie-oplossing verhoog en die tempo van ioniese beweging belemmer, en sodoende sementhidrasie vertraag. Baie literatuur het egter hierdie aanname betwyfel, aangesien hul eksperimente gevind het dat sellulose-eters met 'n laer viskositeit 'n sterker vermoë het om sementhidrasie te vertraag. Trouens, die tyd van ioonbeweging of migrasie is so kort dat dit natuurlik nie vergelykbaar is met die tyd van sementhidrasievertraging nie. Die adsorpsie tussen sellulose-eter en sementhidrasieprodukte word beskou as die werklike rede vir die vertraging van sementhidrasie deur sellulose-eter. Sellulose-eter word maklik aan die oppervlak van hidrasieprodukte soos kalsiumhidroksied, CSH-gel en kalsiumaluminaathidraat geadsorbeer, maar dit is nie maklik om deur ettringiet en ongehidreerde fase geadsorbeer te word nie, en die adsorpsiekapasiteit van sellulose-eter op kalsiumhidroksied is hoër as dié van CSH-gel. Daarom, vir gewone Portland-sementhidrasieprodukte, het sellulose-eter die sterkste vertraging op kalsiumhidroksied, die sterkste vertraging op kalsium, die tweede vertraging op CSH-gel en die swakste vertraging op ettringiet.

Vorige studies het getoon dat die adsorpsie tussen nie-ioniese polisakkaried en minerale fase hoofsaaklik waterstofbinding en chemiese kompleksering insluit, en hierdie twee effekte vind plaas tussen die hidroksielgroep van polisakkaried en die metaalhidroksied op die mineraaloppervlak. Liu et al. het die adsorpsie tussen polisakkariede en metaalhidroksiede verder as suur-basis interaksie geklassifiseer, met polisakkariede as sure en metaalhidroksiede as basisse. Vir 'n gegewe polisakkaried bepaal die alkaliniteit van die mineraaloppervlak die sterkte van die interaksie tussen polisakkariede en minerale. Onder die vier gelerende komponente wat in hierdie vraestel bestudeer is, sluit die hoofmetaal- of nie-metaalelemente Ca, Al en Si in. Volgens die volgorde van metaalaktiwiteit is die alkaliniteit van hul hidroksiede Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Trouens, Si(OH)4-oplossing is suur en adsorbeer nie sellulose-eter nie. Daarom, die inhoud van Ca(OH)2 op die oppervlak van sementhidrasieprodukte bepaal die adsorpsiekapasiteit van hidrasieprodukte en sellulose-eter Omdat kalsiumhidroksied, CSH-gel (3CaO·2SiO2·3H20), ettringiet (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O) en kalsiumaluminaathidraat (3CaO·Al2O3·6H2O) in die inhoud van anorganiese oksiede van CaO is 100%, 58.33%, 49.56% en 62.2%. Daarom is die volgorde van hul adsorpsiekapasiteit met sellulose-eter kalsiumhidroksied > kalsium aluminaat > CSH gel > ettringiet, wat ooreenstem met die resultate in die literatuur.

Die hidrasieprodukte van c3S sluit hoofsaaklik Ca(OH) en csH-gel in, en sellulose-eter het 'n goeie vertragingseffek daarop. Daarom het sellulose-eter 'n baie duidelike vertraging op C3s-hidrasie. Benewens c3S, bevat gewone Portland sement ook C2s-hidrasie wat stadiger is, wat die vertragingseffek van sellulose-eter nie in die vroeë stadium duidelik maak nie. Die hidrasieprodukte van gewone silikaat sluit ook ettringiet in, en die vertragingseffek van sellulose-eter is swak. Daarom is die vertragingsvermoë van sellulose-eter na c3s sterker as dié van gewone Portland-sement wat in die toets waargeneem is.

C3A sal vinnig oplos en hidreer wanneer dit water ontmoet, en die hidrasieprodukte is gewoonlik C2AH8 en c4AH13, en die hitte van hidrasie sal vrygestel word. Wanneer die oplossing van C2AH8 en c4AH13 versadiging bereik, sal die kristallisasie van C2AH8 en C4AH13 seskantige velhidraat gevorm word, en die reaksietempo en hitte van hidrasie sal terselfdertyd verminder word. As gevolg van die adsorpsie van sellulose-eter aan die oppervlak van kalsiumaluminaathidraat (CxAHy), sal die teenwoordigheid van sellulose-eter die kristallisasie van C2AH8 en C4AH13 seskantige plaathidraat vertraag, wat lei tot 'n afname in reaksietempo en hidrasie hittevrystellingstempo as dit. van suiwer C3A, wat toon dat sellulose-eter 'n swak versnellingsvermoë tot C3A-hidrasie het. Dit is opmerklik dat sellulose-eter in hierdie toets 'n swak versnellingsvermoë het tot die hidrasie van suiwer c3A. In gewone Portland sement, omdat c3A egter met gips sal reageer om ettringiet te vorm, as gevolg van die invloed van ca2+ balans in flodderoplossing, sal sellulose-eter die vorming van ettringiet vertraag en dus die hidrasie van c3A vertraag.

Van die uitwerking van HEC, HPMC en HEMC op die hidrasie- en hittevrystellingstempo en kumulatiewe hittevrystelling van gewone Portland sement, C3S en C3A binne 72 uur, en die uitwerking van HEC op die hidrasie- en hittevrystellingstempo en kumulatiewe hittevrystelling van sulfoaluminaat sement binne 72 uur, kan gesien word dat onder die drie sellulose-eters wat gekies is, Die vermoë van vertraagde hidrasie van c3s en Portland sement was die sterkste in HEC, gevolg deur HEMC, en die swakste in HPMC. Wat C3A betref, is die drie sellulose-eters se vermoë om hidrasie te versnel ook in dieselfde volgorde, dit wil sê HEC is die sterkste, HEMC is die tweede, HPMC is die swakste en sterkste. Dit het wedersyds bevestig dat sellulose-eter die vorming van hidrasieprodukte van gelerende materiale vertraag het.

Die belangrikste hidrasie produkte van sulfoaluminaat sement is ettringiet en Al (OH) 3 gel. Die C2S in sulfoaluminaat sement sal ook apart hidreer om Ca(OH)2 en cSH-gel te vorm. Omdat die adsorpsie van sellulose-eter en ettringiet geïgnoreer kan word, en die hidrasie van sulfoaluminaat te vinnig is, het sellulose-eter dus in die vroeë stadium van hidrasie min effek op die hidrasie-hittevrystellingstempo van sulfoaluminaatsement. Maar tot 'n sekere tyd van hidrasie, omdat c2s afsonderlik sal hidreer om Ca(OH)2 en CSH-gel te genereer, sal hierdie twee hidrasieprodukte deur sellulose-eter vertraag word. Daarom is daar waargeneem dat sellulose-eter die hidrasie van sulfoaluminaat sement na 2 uur vertraag het.

4. Gevolgtrekking

In hierdie vraestel, deur isotermiese kalorimetrie toets, is die invloed wet en vorming meganisme van sellulose-eter op hidrasie hitte van gewone Portland sement, c3s, c3A, sulfoaluminaat sement en ander verskillende komponente en enkele erts in 72 uur vergelyk. Die belangrikste gevolgtrekkings is soos volg:

(1) Sellulose-eter kan die hidrasie-hittevrystellingstempo van gewone Portland-sement en trikalsiumsilikaat aansienlik verminder, en die effek van die vermindering van die hidrasiehittevrystellingstempo van trikalsiumsilikaat is meer betekenisvol; Die effek van sellulose-eter op die vermindering van die hittevrystellingstempo van sulfoaluminaatsement is baie swak, maar dit het 'n swak effek op die verbetering van die hittevrystellingstempo van trikalsiumaluminaat.

(2) sellulose-eter sal deur sommige hidrasieprodukte geadsorbeer word, wat dus die kristallisasie van hidrasieprodukte vertraag, wat die hittevrystellingstempo van sementhidrasie beïnvloed. Die tipe en hoeveelheid hidrasie produkte verskil vir verskillende komponente van sement snawel erts, so die effek van sellulose-eter op hul hidrasie hitte is nie dieselfde nie.