Effek van hidroksielsellulose-eter op vroeë hidrasie van CSA sement

Die gevolge vanhidroksielsellulose (HEC)en hoë of lae substitusie hidroksieletielmetielsellulose (H HMEC, L HEMC) op die vroeë hidrasieproses en hidrasieprodukte van sulfoaluminaat (CSA) sement is bestudeer. Die resultate het getoon dat verskillende inhoude van L-HEMC die hidrasie van CSA sement in 45.0 min~10.0 uur kan bevorder. Al die drie sellulose-eters het eers die hidrasie van sementoplossing en transformasiestadium van CSA vertraag, en dan die hidrasie binne 2.0 ~ 10.0 uur bevorder. Die bekendstelling van metielgroep het die bevorderende effek van hidroksielsellulose-eter op die hidrasie van CSA sement versterk, en L HEMC het die sterkste bevorderende effek gehad; Die effek van sellulose-eter met verskillende substituente en grade van substitusie op die hidrasieprodukte binne 12.0 uur voor hidrasie verskil aansienlik. HEMC het 'n sterker bevorderingseffek op die hidrasieprodukte as HEC. L HEMC gemodifiseerde CSA sement flodder produseer die meeste kalsium-vanadiet en aluminium gom by 2.0 en 4.0 uur se hidrasie.
Sleutelwoorde: sulfoaluminaat sement; Sellulose-eter; Plaasvervanger; Graad van substitusie; Hidrasie proses; Hidrasie produk

Sulfoaluminaat (CSA) sement met watervrye kalsium sulfoaluminaat (C4A3) en boheem (C2S) as die belangrikste klinkermineraal is met die voordele van vinnige verharding en vroeë sterkte, vries- en anti-deurlaatbaarheid, lae alkaliniteit en lae hitteverbruik in die produksieproses, met maklike maal van klinker. Dit word wyd gebruik in stormloop herstel, anti-deurlaatbaarheid en ander projekte. Sellulose-eter (CE) word wyd gebruik in mortelmodifikasie as gevolg van sy waterhou- en verdikkingseienskappe. CSA sementhidrasiereaksie is kompleks, die induksieperiode is baie kort, die versnellingsperiode is multi-stadium, en die hidrasie daarvan is vatbaar vir die invloed van vermenging en uithardingstemperatuur. Zhang et al. gevind dat HEMC die induksieperiode van hidrasie van CSA-sement kan verleng en die hoofpiek van hidrasie-hittevrystellingsvertraging kan maak. Sun Zhenping et al. gevind dat HEMC se waterabsorpsie-effek die vroeë hidrasie van sementmis beïnvloed het. Wu Kai et al. het geglo dat die swak adsorpsie van HEMC op die oppervlak van CSA sement nie genoeg was om die hittevrystellingstempo van sementhidrasie te beïnvloed nie. Die navorsingsresultate oor die effek van HEMC op CSA sementhidrasie was nie eenvormig nie, wat veroorsaak kan word deur verskillende komponente van sementklinker wat gebruik word. Wan et al. het gevind dat die waterretensie van HEMC beter was as dié van hidroksieletielsellulose (HEC), en die dinamiese viskositeit en oppervlakspanning van die gatoplossing van HEMC-gemodifiseerde CSA sement flodder met 'n hoë substitusiegraad was groter. Li Jian et al. het die vroeë interne temperatuurveranderinge van HEMC-gemodifiseerde CSA sementmortels onder vaste vloeibaarheid gemonitor en gevind dat die invloed van HEMC met verskillende grade van substitusie verskillend was.
Die vergelykende studie oor die effekte van CE met verskillende substituente en grade van substitusie op die vroeë hidrasie van CSA sement is egter nie voldoende nie. In hierdie vraestel is die effekte van hidroksieletielsellulose-eter met verskillende inhoude, substituentgroepe en grade van substitusie op die vroeë hidrasie van CSA sement bestudeer. Die hidrasie hitte vrystelling wet van 12h gemodifiseerde CSA sement met hidroksieletiel sellulose eter is nadruklik ontleed, en die hidrasie produkte is kwantitatief ontleed.

1. Toets
1.1 Grondstowwe
Sement is 42.5 graad vinnig verhardende CSA sement, die aanvanklike en finale settyd is 28 min en 50 min, onderskeidelik. Die chemiese samestelling en mineraalsamestelling daarvan (massafraksie, die dosis en water-sementverhouding wat in hierdie vraestel genoem word, is massafraksie of massaverhouding) wysiger CE sluit 3 hidroksietielsellulose-eters in met soortgelyke viskositeit: hidroksietielsellulose (HEC), hoë graad van substitusie hidroksieletiel metielsellulose (H HEMC), lae graad van substitusie hidroksieletiel metielfibrien (L HEMC), die viskositeit van 32, 37, 36 Pa·s, die graad van substitusie van 2,5, 1,9, 1,6 mengwater vir gedeïoniseerde water.
1.2 Mengverhouding
Vaste water-sement verhouding van 0.54, die inhoud van L HEMC (die inhoud van hierdie artikel word bereken deur die kwaliteit van water modder) wL=0%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%, HEC en H HEMC inhoud van 0,5%. In hierdie vraestel: L HEMC 0.1 wL=0.1% L HEMC verander CSA sement, ensovoorts; CSA is suiwer CSA sement; HEC gemodifiseerde CSA sement, L HEMC gemodifiseerde CSA sement, H HEMC gemodifiseerde CSA sement word onderskeidelik na verwys as HCSA, LHCSA, HHCSA.
1.3 Toetsmetode
'n Agt-kanaal isotermiese mikrometer met 'n meetbereik van 600 mW is gebruik om die hitte van hidrasie te toets. Voor die toets is die instrument gestabiliseer by (20±2) ℃ en relatiewe humiditeit RH= (60±5) % vir 6.0~8.0 uur. CSA sement, CE en mengwater is volgens die mengverhouding gemeng en elektriese vermenging is vir 1min uitgevoer teen die spoed van 600 r/min. Weeg (10.0±0.1) g suspensie onmiddellik in die ampul, plaas die ampul in die instrument en begin die tydsberekeningstoets. Die hidrasie temperatuur was 20 ℃, en die data is elke 1 min aangeteken, en die toets het geduur tot 12.0h.
Termogravimetriese (TG) analise: Sement suspensie is voorberei volgens ISO 9597-2008 Sement — Toetsmetodes — Bepaling van verhardingstyd en gesondheid. Die gemengde sement suspensie is in die toetsvorm van 20 mm×20 mm×20 mm geplaas, en na kunsmatige vibrasie vir 10 keer, is dit onder (20±2) ℃ en RH= (60±5) % geplaas vir uitharding. Die monsters is op die ouderdom van t=2.0, 4.0 en 12.0 h onderskeidelik geneem. Nadat die oppervlaklaag van die monster (≥1 mm) verwyder is, is dit in klein stukkies gebreek en in isopropylalkohol geweek. Isopropylalkohol is elke 1d vir opeenvolgende 7 dae vervang om die volledige suspensie van hidrasiereaksie te verseker, en gedroog by 40 ℃ tot konstante gewig. Weeg (75±2) mg monsters in die smeltkroes, verhit die monsters van 30℃ tot 1000℃ teen die temperatuurtempo van 20 ℃/min in die stikstofatmosfeer onder adiabatiese toestand. Die termiese ontbinding van CSA sementhidrasieprodukte vind hoofsaaklik plaas by 50~550℃, en die inhoud van chemies gebonde water kan verkry word deur die massaverliestempo van die monsters binne hierdie reeks te bereken. AFt het 20 kristallyne water verloor en AH3 het 3 kristallyne water verloor tydens termiese ontbinding by 50-180 ℃. Die inhoud van elke hidrasieproduk kon volgens TG-kurwe bereken word.

2. Resultate en bespreking
2.1 Analise van hidrasieproses
2.1.1 Invloed van CE-inhoud op hidrasieproses
Volgens die hidrasie en eksotermiese kurwes van verskillende inhoud L HEMC gemodifiseerde CSA sement flodder, is daar 4 eksotermiese pieke op die hidrasie en eksotermiese kurwes van suiwer CSA sement flodder (wL=0%). Die hidrasieproses kan verdeel word in oplossingstadium (0~15.0min), transformasiestadium (15.0~45.0min) en versnellingstadium (45.0min) ~54.0min), vertragingstadium (54.0min~2.0h), dinamiese ewewigstadium ( 2.0~4.0h), herversnellingstadium (4.0~5.0h), herversnellingstadium (5.0~10.0h) en stabiliseringstadium (10.0h~). In 15.0min voor hidrasie het die sementmineraal vinnig opgelos, en die eerste en tweede hidrasie eksotermiese pieke in hierdie stadium en 15.0-45.0 min het onderskeidelik ooreengestem met die vorming van metastabiele fase AFt en die transformasie daarvan na monosulfied kalsiumaluminaathidraat (AFm). Die derde eksotermiese piek by 54.0min van hidrasie is gebruik om die hidrasieversnelling- en vertragingstadiums te verdeel, en die generasietempo's van AFt en AH3 het dit as die infleksiepunt geneem, van oplewing tot afname, en dan die dinamiese ewewigstadium wat 2.0 uur duur, ingegaan. . Toe die hidrasie 4.0h was, het hidrasie weer die stadium van versnelling binnegegaan, C4A3 is 'n vinnige ontbinding en generering van hidrasieprodukte, en teen 5.0h het 'n piek van hidrasie eksotermiese hitte verskyn, en dan weer die stadium van vertraging betree. Hidrasie het na ongeveer 10.0h gestabiliseer.
Die invloed van L HEMC inhoud op CSA sement hidrasie ontbindingen omskakeling stadium is anders: wanneer L HEMC inhoud laag is, L HEMC gemodifiseerde CSA sement plak die tweede hidrasie hitte vrystelling piek verskyn effens vroeër, die hitte vrystelling tempo en hitte vrystelling piek waarde is aansienlik hoër as die suiwer CSA sement pasta; Met die verhoging van L HEMC-inhoud het die hittevrystellingstempo van L HEMC-gemodifiseerde CSA-sementflodder geleidelik afgeneem, en laer as suiwer CSA-sementmis. Die aantal eksotermiese pieke in die hidrasie eksotermiese kurwe van L HEMC 0.1 is dieselfde as dié van suiwer CSA sementpasta, maar die 3de en 4de hidrasie eksotermiese pieke word onderskeidelik tot 42.0min en 2.3h verskuif en met 33.5 en 9 vergelyk. mW/g van suiwer CSA sementpasta, hul eksotermiese pieke word verhoog tot onderskeidelik 36,9 en 10,5 mW/g. Dit dui aan dat 0.1% L HEMC hidrasie van L HEMC gemodifiseerde CSA sement in die ooreenstemmende stadium versnel en verbeter. En L HEMC inhoud is 0,2% ~ 0,5%, L HEMC gewysigde CSA sement versnelling en vertraging stadium geleidelik gekombineer, dit wil sê, die vierde eksotermiese piek vooraf en gekombineer met die derde eksotermiese piek, die middel van die dinamiese balans stadium verskyn nie meer , L HEMC op CSA sement hidrasie bevordering effek is meer betekenisvol.
L HEMC het die hidrasie van CSA sement in 45.0 min ~ 10.0 uur aansienlik bevorder. In 45.0min ~ 5.0h het 0.1%L HEMC min effek op die hidrasie van CSA sement, maar wanneer die inhoud van L HEMC na 0.2%~0.5% toeneem, is die effek nie betekenisvol nie. Dit is heeltemal anders as die effek van CE op hidrasie van Portland sement. Literatuurstudies het getoon dat CE wat 'n groot aantal hidroksielgroepe in die molekule bevat op die oppervlak van sementdeeltjies en hidrasieprodukte geadsorbeer sal word as gevolg van suur-basis interaksie, wat die vroeë hidrasie van Portland sement dus vertraag, en hoe sterker die adsorpsie, hoe duideliker die vertraging. Daar is egter in die literatuur gevind dat die adsorpsiekapasiteit van CE op AFt-oppervlak swakker was as dié op kalsiumsilikaathidraat (C-S-H) gel, Ca (OH) 2 en kalsiumaluminaathidraatoppervlak, terwyl die adsorpsiekapasiteit van HEMC op CSA sementdeeltjies was ook swakker as dié op Portland sementdeeltjies. Daarbenewens kan die suurstofatoom op die CE-molekule die vrye water in die vorm van waterstofbinding as geadsorbeerde water vasmaak, die toestand van verdampbare water in die sementmis verander en dan die sementhidrasie beïnvloed. Die swak adsorpsie en waterabsorpsie van CE sal egter geleidelik verswak met die verlenging van hidrasietyd. Na 'n sekere tyd sal die geadsorbeerde water vrygestel word en verder reageer met die ongehidreerde sementdeeltjies. Boonop kan die uitvindende effek van CE ook lang spasie vir hidrasieprodukte bied. Dit kan die rede wees waarom L HEMC CSA sementhidrasie bevorder na 45.0 min hidrasie.
2.1.2 Invloed van CE-substituent en die mate daarvan op hidrasieproses
Dit kan gesien word uit die hidrasie hittevrystellingskrommes van drie CE-gemodifiseerde CSA-flodders. In vergelyking met L HEMC, het die hidrasie hitte vrystelling tempo kurwes van HEC en H HEMC gemodifiseerde CSA slurries ook vier hidrasie hitte vrystelling pieke. Al die drie CE het vertraagde effekte op die ontbinding en omskakelingstadiums van CSA sementhidrasie, en HEC en H HEMC het sterker vertraagde effekte, wat die opkoms van die versnelde hidrasiestadium vertraag. Die byvoeging van HEC en H‑HEMC het die 3de hidrasie eksotermiese piek effens vertraag, die 4de hidrasie eksotermiese piek aansienlik bevorder, en die piek van die 4de hidrasie eksotermiese piek verhoog. Ten slotte, die hidrasie hitte vrystelling van die drie CE gemodifiseerde CSA slurries is groter as dié van die suiwer CSA slurries in die hidrasie tydperk van 2.0~10.0 h, wat aandui dat die drie CE's almal die hidrasie van CSA sement bevorder op hierdie stadium. In die hidrasieperiode van 2.0~5.0 uur is die hidrasie hittevrystelling van L HEMC gemodifiseerde CSA sement die grootste, en H HEMC en HEC is die tweede, wat aandui dat die bevorderingseffek van lae substitusie HEMC op die hidrasie van CSA sement sterker is . Die katalitiese effek van HEMC was sterker as dié van HEC, wat aandui dat die bekendstelling van metielgroep die katalitiese effek van CE op die hidrasie van CSA sement versterk het. Die chemiese struktuur van CE het 'n groot invloed op die adsorpsie daarvan op die oppervlak van sementdeeltjies, veral die mate van substitusie en die tipe substituent.
Die steriese hindernis van CE is anders met verskillende substituente. HEC het slegs hidroksiediel in die syketting, wat kleiner is as HEMC-bevattende metielgroep. Daarom het HEC die sterkste adsorpsie-effek op CSA sementdeeltjies en die grootste invloed op die kontakreaksie tussen sementdeeltjies en water, so dit het die duidelikste vertragingseffek op die derde hidrasie eksotermiese piek. Die waterabsorpsie van HEMC met hoë substitusie is aansienlik sterker as dié van HEMC met lae substitusie. As gevolg hiervan word die vrye water betrokke by hidrasiereaksie tussen gevlokkeerde strukture verminder, wat 'n groot invloed op die aanvanklike hidrasie van gemodifiseerde CSA sement het. As gevolg hiervan word die derde hidrotermiese piek vertraag. Lae substitusie-HEMC's het swak waterabsorpsie en kort werkingstyd, wat lei tot vroeë vrystelling van adsorberende water en verdere hidrasie van 'n groot aantal ongehidreerde sementdeeltjies. Die swak adsorpsie en waterabsorpsie het verskillende vertraagde effekte op die hidrasie-oplossing en transformasiestadium van CSA sement, wat lei tot die verskil in die bevordering van sementhidrasie in die latere stadium van CE.
2.2 Ontleding van hidrasieprodukte
2.2.1 Invloed van CE-inhoud op hidrasieprodukte
Verander die TG DTG kurwe van CSA water flodder deur verskillende inhoud van L HEMC; Die inhoud van chemies gebonde water ww en hidrasie produkte AFt en AH3 wAFt en wAH3 is volgens TG-kurwes bereken. Die berekende resultate het getoon dat die DTG-kurwes van suiwer CSA sementpasta drie pieke by 50~180 ℃, 230~300 ℃ en 642~975 ℃ getoon het. Ooreenstem met AFt, AH3 en dolomiet ontbinding, onderskeidelik. By hidrasie 2.0 uur is TG-kurwes van L HEMC-gemodifiseerde CSA-slib anders. Wanneer hidrasiereaksie 12.0 uur bereik, is daar geen betekenisvolle verskil in die kurwes nie. By 2.0h hidrasie was die chemiese bindingswaterinhoud van wL=0%, 0.1%, 0.5% L HEMC-gemodifiseerde CSA-sementpasta 14.9%, 16.2%, 17.0%, en AFt-inhoud was 32.8%, 35.2%, 36.7%, onderskeidelik. Die inhoud van AH3 was onderskeidelik 3.1%, 3.5% en 3.7%, wat aandui dat die inkorporering van L HEMC die hidrasiegraad van sementflodderhidrasie vir 2.0 uur verbeter het, en die produksie van hidrasieprodukte AFt en AH3 verhoog het, dit wil sê bevorder die hidrasie van CSA sement. Dit kan wees omdat HEMC beide hidrofobiese groepmetiel en hidrofielgroep hidroksieletiel bevat, wat hoë oppervlakaktiwiteit het en die oppervlakspanning van vloeibare fase in sementmis aansienlik kan verminder. Terselfdertyd het dit die effek dat dit lug meevoer om die generering van sementhidrasieprodukte te vergemaklik. Na 12.0 uur se hidrasie het AFt en AH3 inhoud in L HEMC gemodifiseerde CSA sement flodder en suiwer CSA sement flodder geen betekenisvolle verskil gehad nie.
2.2.2 Invloed van CE-substituente en hul grade van substitusie op hidrasieprodukte
Die TG DTG kurwe van CSA sement flodder gemodifiseer deur drie CE (die inhoud van CE is 0,5%); Die ooreenstemmende berekeningsresultate van ww, wAFt en wAH3 is soos volg: by hidrasie 2.0 en 4.0 uur is TG-krommes van verskillende sementflodders aansienlik verskillend. Wanneer die hidrasie 12.0 uur bereik, het TG-krommes van verskillende sementflotte geen betekenisvolle verskil nie. By 2.0 uur hidrasie is die chemies gebonde waterinhoud van suiwer CSA sement flodder en HEC, L HEMC, H HEMC gemodifiseerde CSA sement flodder onderskeidelik 14.9%, 15.2%, 17.0%, 14.1%. Na 4.0 uur se hidrasie het die TG-kurwe van suiwer CSA sement flodder die minste afgeneem. Die hidrasiegraad van die drie CE-gemodifiseerde CSA-flodders was groter as dié van suiwer CSA-flodders, en die inhoud van chemies-gebonde water van HEMC-gemodifiseerde CSA-flodders was groter as dié van HEC-gemodifiseerde CSA-flodders. L HEMC gemodifiseerde CSA sement flodder chemiese bindende water inhoud is die grootste. Ten slotte, CE met verskillende substituente en grade van substitusie het beduidende verskille op die aanvanklike hidrasieprodukte van CSA sement, en L-HEMC het die grootste bevorderingseffek op die vorming van hidrasieprodukte. By 12.0 uur hidrasie was daar geen beduidende verskil tussen die massaverliestempo van die drie CE gemodifiseerde CSA sementslurps en dié van suiwer CSA sementslurps nie, wat in ooreenstemming was met die kumulatiewe hittevrystelling resultate, wat aandui dat CE slegs die hidrasie van CSA sement binne 12.0 uur.
Dit kan ook gesien word dat AFt en AH3 kenmerkende pieksterkte van L HEMC gemodifiseerde CSA flodder die grootste is by hidrasie 2.0 en 4.0 uur. AFt inhoud van suiwer CSA flodder en HEC, L HEMC, H HEMC gemodifiseerde CSA flodder was 32.8%, 33.3%, 36.7% en 31.0%, onderskeidelik, by 2.0h hidrasie. AH3-inhoud was onderskeidelik 3.1%, 3.0%, 3.6% en 2.7%. Na 4.0 uur se hidrasie was AFt-inhoud onderskeidelik 34.9%, 37.1%, 41.5% en 39.4%, en AH3-inhoud 3.3%, 3.5%, 4.1% en 3.6%. Dit kan gesien word dat L HEMC die sterkste bevorderende effek het op die vorming van hidrasie produkte van CSA sement, en die bevorderende effek van HEMC is sterker as dié van HEC. In vergelyking met L-HEMC, het H-HEMC die dinamiese viskositeit van porie-oplossing meer betekenisvol verbeter, wat dus die watervervoer beïnvloed het, wat gelei het tot 'n afname in flodderpenetrasietempo en die produksie van hidrasieproduk op hierdie tydstip beïnvloed. In vergelyking met HEMC's, is die waterstofbindingseffek in HEC-molekules duideliker, en die waterabsorpsie-effek is sterker en langer blywend. Op hierdie tydstip is die waterabsorpsie-effek van beide hoë-substitusie HEMC's en lae substitusie HEMC's nie meer duidelik nie. Boonop vorm CE 'n "geslote lus" van watervervoer in die mikrosone binne die sementmis, en die water wat stadig deur CE vrygestel word, kan verder direk met die omliggende sementdeeltjies reageer. Na 12.0 uur se hidrasie was die effekte van CE op AFt en AH3 produksie van CSA sement flodder nie meer betekenisvol nie.

3. Gevolgtrekking
(1) Die hidrasie van sulfoaluminaat (CSA) slyk in 45.0 min~10.0 uur kan bevorder word met verskillende dosisse lae hidroksieletielmetielfibrien (L HEMC).
(2) Hydroxyethyl sellulose (HEC), hoë substitusie hidroksieletiel metiel sellulose (H HEMC), L HEMC HEMC, hierdie drie hidroksietiel sellulose eter (CE) het die ontbinding en omskakelingstadium van CSA sementhidrasie vertraag en die hidrasie van 2.0~ bevorder 10.0 uur.
(3) Die bekendstelling van metiel in hidroksiel CE kan die bevorderingseffek daarvan op die hidrasie van CSA sement in 2.0~5.0 uur aansienlik verbeter, en die bevorderingseffek van L HEMC op die hidrasie van CSA sement is sterker as H HEMC.
(4) Wanneer die inhoud van CE 0.5% is, is die hoeveelheid AFt en AH3 gegenereer deur L HEMC-gemodifiseerde CSA-slib by hidrasie 2.0 en 4.0 uur die hoogste, en die effek van bevordering van hidrasie is die belangrikste; H HEMC- en HEC-gemodifiseerde CSA-flodders het slegs hoër AFt- en AH3-inhoud as suiwer CSA-flodders geproduseer na 4.0 uur se hidrasie. Na 12.0 uur se hidrasie was die effekte van 3 CE op die hidrasieprodukte van CSA sement nie meer betekenisvol nie.