Sellüloza efirinin müxtəlif sement və tək filizin hidratasiya istiliyinə təsiri

selüloz efirinin Portland sement, sulfoalüminat sement, trikalsium silikat və trikalsium alüminatın hidratasiya istiliyinə 72 saat ərzində təsiri izotermik kalorimetriya testi ilə müqayisə edilmişdir. Nəticələr göstərir ki, selüloz efiri Portland sementinin və trikalsium silikatın nəmləndirmə və istilik buraxma sürətini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər və trikalsium silikatın nəmləndirici və istilik buraxılma sürətinə azalma təsiri daha əhəmiyyətlidir. Sellüloza efirinin sulfoalüminat sementin hidratasiyasının istilik buraxma sürətinin azaldılmasına təsiri çox zəifdir, lakin trikalsium alüminatın nəmləndirilməsinin istilik buraxma sürətinin yaxşılaşdırılmasına zəif təsir göstərir. Sellüloza efiri bəzi nəmləndirici məhsullar tərəfindən adsorbsiya olunacaq, beləliklə, hidratasiya məhsullarının kristallaşmasını gecikdirəcək və sonra sementin və tək filizin hidratasiya istiliyinin buraxılma sürətinə təsir edəcəkdir.

Açar sözlər:sellüloza efiri; sement; Tək filiz; Nəmləndirici istilik; adsorbsiya

1. Giriş

Sellüloza efiri quru qarışıq məhlulda, öz-özünə sıxılan betonda və digər yeni sement əsaslı materiallarda mühüm qatılaşdırıcı və su saxlayan agentdir. Bununla belə, sellüloz efiri sementin nəmləndirilməsini də gecikdirəcək ki, bu da sement əsaslı materialların istismar müddətini yaxşılaşdırmaq, məhlulun konsistensiyasını və betonun çökmə vaxtının itkisini yaxşılaşdırmaq üçün əlverişlidir, həm də tikintinin gedişatını gecikdirə bilər. Xüsusilə, aşağı temperaturlu mühit şəraitində istifadə olunan harç və betona mənfi təsir göstərəcəkdir. Buna görə də sementin hidratasiya kinetikasında sellüloza efirinin qanununu başa düşmək çox vacibdir.

OU və Pourchez selüloz efirinin molekulyar çəkisi, əvəzedicinin növü və ya əvəzetmə dərəcəsi kimi molekulyar parametrlərin sementin hidratasiya kinetikasına təsirini sistematik şəkildə tədqiq etmiş və bir çox mühüm nəticələr çıxarmışlar: sement adətən metilselüloz efirindən (HPMC), hidroksimetil etilselüloz efirindən (HEMC) və metilselüloz efirindən (MC) daha güclüdür. Metil tərkibli selüloz efirində metilin tərkibi nə qədər aşağı olarsa, sementin nəmləndirilməsini gecikdirmək qabiliyyəti bir o qədər güclü olar; Sellüloza efirinin molekulyar çəkisi nə qədər aşağı olarsa, sementin nəmləndirilməsini gecikdirmək qabiliyyəti bir o qədər güclüdür. Bu nəticələr sellüloza efirinin düzgün seçilməsi üçün elmi əsas verir.

Sementin müxtəlif komponentləri üçün selüloz efirinin sementin hidratasiya kinetikasına təsiri də mühəndislik tətbiqlərində çox narahat olan problemdir. Ancaq bu aspektlə bağlı heç bir araşdırma yoxdur. Bu yazıda, qarşılıqlı əlaqəni daha yaxşı başa düşmək üçün selüloz efirinin adi Portland sement, C3S (trikalsium silikat), C3A (trikalsium alüminat) və sulfoalüminat sementin (SAC) hidratasiya kinetikasına təsiri izotermik kalorimetriya testi ilə öyrənilmişdir. sellüloza efiri və sement hidratasiya məhsulları arasında daxili mexanizm. Bu, sement əsaslı materiallarda selüloz efirinin rasional istifadəsi üçün əlavə elmi əsaslar təmin edir və həmçinin digər əlavələr və sement hidratasiya məhsulları arasında qarşılıqlı əlaqə üçün tədqiqat əsasını təmin edir.

2. Test

2.1 Xammallar

(1) adi portland sementi (P·0). Wuhan Huaxin Cement Co., LTD. tərəfindən istehsal edilmişdir, spesifikasiya dalğa uzunluğu dispersiya tipli rentgen-flüoresan spektrometri (AXIOS qabaqcıl, PANalytical Co., LTD.) ilə müəyyən edilmiş P· 042.5 (GB 175-2007)-dir. JADE 5.0 proqram təminatının təhlilinə əsasən, sement klinker mineralları C3S, C2s, C3A, C4AF və gipsdən başqa, sement xammalına kalsium karbonat da daxildir.

(2) sulfoalüminat sement (SAC). Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. tərəfindən istehsal olunan sürətli sərt sulfoalüminat sementi R.Star 42.5-dir (GB 20472-2006). Onun əsas qrupları kalsium sulfoalüminat və dikalsium silikatdır.

(3) trikalsium silikat (C3S). Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 və H2O-nu 3:1:0.08 nisbətində basın: 10 kütlə nisbəti bərabər şəkildə qarışdırıldı və silindrik yaşıl çubuq hazırlamaq üçün 60MPa sabit təzyiq altında sıxıldı. Kütlə silikon-molibden çubuqlu yüksək temperaturlu elektrik sobasında 1,5 ~ 2 saat ərzində 1400 ° C-də kalsifikasiya edildi və sonra 40 dəqiqə daha mikrodalğalı qızdırmaq üçün mikrodalğalı sobaya köçürüldü. Kütləni çıxardıqdan sonra qəfil soyudulmuş və hazır məhsulda sərbəst CaO-nun miqdarı 1,0% -dən az olana qədər dəfələrlə sındırılmış və kalsine edilmişdir.

(4) trikalsium alüminat (c3A). CaO və A12O3 bərabər şəkildə qarışdırıldı, silikon-molibden çubuqlu elektrik sobasında 4 saat ərzində 1450 ° C-də kalsine edildi, toz halına salındı ​​və sərbəst CaO tərkibi 1,0% -dən az olana qədər dəfələrlə kalsine edildi və C12A7 və CA zirvələri müəyyən edildi. nəzərə alınmadı.

(5) sellüloza efiri. Əvvəlki işdə 16 növ sellüloz efirlərinin adi Portland sementin nəmləndirilməsi və istilik buraxma sürətinə təsiri müqayisə edilmiş və müxtəlif növ sellüloza efirlərinin sementin hidratasiya və istilik buraxma qanununda əhəmiyyətli fərqlərə malik olduğu aşkar edilmiş və daxili mexanizm təhlil edilmişdir. bu əhəmiyyətli fərqdən. Əvvəlki tədqiqatın nəticələrinə əsasən, adi Portland sementinə aşkar gecikdirici təsir göstərən üç növ sellüloz efiri seçilmişdir. Bunlara hidroksietil selüloz efiri (HEC), hidroksipropil metil selüloz efiri (HPMC) və hidroksietil metil selüloz efiri (HEMC) daxildir. Selüloz efirinin özlülüyü 2% sınaq konsentrasiyası, 20 ° C temperatur və 12 r/dəq fırlanma sürəti ilə fırlanan viskozimetr ilə ölçüldü. Selüloz efirinin özlülüyü 2% sınaq konsentrasiyası, 20 ° C temperatur və 12 r/dəq fırlanma sürəti ilə fırlanan viskozimetr ilə ölçüldü. Selüloz efirinin molar əvəzetmə dərəcəsi istehsalçı tərəfindən təmin edilir.

(6) Su. İkinci dərəcəli distillə edilmiş su istifadə edin.

2.2 Test üsulu

Nəmləndirici istilik. TA Instrument Company tərəfindən istehsal olunan TAM Air 8 kanallı izotermik kalorimetr qəbul edilmişdir. Təcrübədən əvvəl bütün xammallar sınaq temperaturu (məsələn, (20± 0.5) ℃) üçün sabit temperaturda saxlanılmışdır. İlk olaraq kalorimetrə 3 q sement və 18 mq sellüloz efir tozu əlavə edildi (selüloz efirinin semelyativ materiala nisbəti 0,6%). Tam qarışdırıldıqdan sonra müəyyən edilmiş su-sement nisbətinə uyğun olaraq qarışıq su (ikinci dərəcəli distillə edilmiş su) əlavə edilib bərabər şəkildə qarışdırılır. Sonra test üçün tez bir zamanda kalorimetrə qoyuldu. c3A-nın su-bağlayıcı nisbəti 1,1, digər üç sementli materialın su-bağlayıcı nisbəti isə 0,45-dir.

3. Nəticələr və müzakirə

3.1 Test nəticələri

HEC, HPMC və HEMC-nin adi Portland sementinin, C3S və C3A-nın 72 saat ərzində hidratasiya istiliyinin buraxılma sürətinə və məcmu istilik buraxılma sürətinə təsiri və HEC-nin sulfoalüminat sementin hidratasiya istiliyinin buraxılma sürətinə və məcmu istilik buraxma sürətinə təsiri. 72 saat ərzində HEC digər sementin və tək filizin hidratasiyasına ən güclü gecikdirici təsir göstərən selüloz efiridir. İki təsiri birləşdirərək, sement materialının tərkibinin dəyişməsi ilə sellüloza efirinin hidratasiya istiliyinin buraxılma sürətinə və məcmu istilik buraxılmasına fərqli təsir göstərdiyini aşkar etmək olar. Seçilmiş selüloz efiri adi Portland sementinin və C, S-nin nəmləndirilməsini və istilik buraxma sürətini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər, əsasən induksiya müddətini uzadır, hidratasiyanın və istilik buraxılmasının pikinin görünüşünü gecikdirir, bunlar arasında sellüloza efiri C, S nəmləndirici və istilik buraxma sürətinin gecikməsi adi Portland sementinin nəmləndirilməsindən və istilik buraxma sürətinin gecikməsindən daha aydındır; Selüloz efiri də sulfoalüminat sement nəmləndirilməsinin istilik buraxılış sürətini gecikdirə bilər, lakin gecikdirmə qabiliyyəti çox zəifdir və əsasən 2 saatdan sonra nəmləndirməni gecikdirir; C3A nəmləndirilməsinin istilik buraxma dərəcəsi üçün selüloz efiri zəif sürətləndirici qabiliyyətə malikdir.

3.2 Təhlil və müzakirə

Sellülozik efir mexanizmi sementin nəmləndirilməsini gecikdirir. Silva və başqaları. selülozik efirin məsamə məhlulunun özlülüyünü artırdığını və ion hərəkətinin sürətini maneə törətdiyini, beləliklə də sementin nəmləndirilməsini gecikdirdiyini fərz etdi. Bununla belə, bir çox ədəbiyyat bu fərziyyəyə şübhə ilə yanaşır, çünki onların təcrübələri daha az özlülüklü sellüloza efirlərinin sementin nəmləndirilməsini gecikdirmək qabiliyyətinə malik olduğunu müəyyən etmişdir. Əslində, ionların hərəkəti və ya miqrasiya vaxtı o qədər qısadır ki, sementin nəmləndirilməsinin gecikmə vaxtı ilə açıq şəkildə müqayisə oluna bilməz. Sellüloza efiri ilə sementin hidratasiya məhsulları arasında adsorbsiya sementin selüloz efiri ilə nəmləndirilməsinin gecikdirilməsinin əsl səbəbi hesab olunur. Selüloz efiri kalsium hidroksid, CSH gel və kalsium aluminat hidrat kimi hidratasiya məhsullarının səthinə asanlıqla adsorbsiya olunur, lakin etringit və hidratsız faza ilə adsorbsiya olunmaq asan deyil və selüloz efirinin kalsium hidroksid üzərində adsorbsiya qabiliyyəti daha yüksəkdir. CSH geli. Buna görə də, adi Portland sement nəmləndirici məhsulları üçün sellüloza efiri kalsium hidroksiddə ən güclü gecikməyə, kalsiumda ən güclü gecikməyə, CSH gelində ikinci gecikməyə və etringitdə ən zəif gecikməyə malikdir.

Əvvəlki tədqiqatlar göstərmişdir ki, qeyri-ion polisaxarid və mineral faza arasında adsorbsiya əsasən hidrogen bağı və kimyəvi kompleksləşməni əhatə edir və bu iki təsir polisaxaridin hidroksil qrupu ilə mineral səthdə metal hidroksid arasında baş verir. Liu və başqaları. polisaxaridlər və metal hidroksidlər arasında adsorbsiyanı turşu-qələvi qarşılıqlı təsir kimi, polisaxaridləri turşular, metal hidroksidləri isə əsaslar kimi təsnif etdi. Müəyyən bir polisaxarid üçün mineral səthinin qələviliyi polisaxaridlər və minerallar arasında qarşılıqlı təsirin gücünü müəyyən edir. Bu yazıda tədqiq edilən dörd jelləşmə komponenti arasında əsas metal və ya qeyri-metal elementlərə Ca, Al və Si daxildir. Metalların aktivlik sırasına görə onların hidroksidlərinin qələviliyi Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Əslində Si(OH)4 məhlulu turşudur və sellüloza efirini adsorbsiya etmir. Buna görə də sement hidratasiya məhsullarının səthində Ca(OH)2 tərkibi hidratasiya məhsullarının və sellüloza efirinin adsorbsiya qabiliyyətini müəyyən edir, çünki kalsium hidroksid, CSH gel (3CaO·2SiO2·3H20), etrinqit (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). və CaO-nun qeyri-üzvi oksidlərinin tərkibində kalsium alüminat hidrat (3CaO·Al2O3·6H2O) 100%, 58,33%, 49,56% və 62 ,2% təşkil edir, buna görə də onların sellüloza efiri ilə adsorbsiya qabiliyyətinin sırası >kalsiumdur. aluminate >CSH gel > ettringite, bu da ədəbiyyatdakı nəticələrə uyğundur.

c3S-nin nəmləndirici məhsullarına əsasən Ca(OH) və csH geli daxildir və sellüloza efiri onlara yaxşı gecikdirici təsir göstərir. Buna görə də, selüloz efiri C3s nəmləndirməsində çox açıq bir gecikməyə malikdir. C3S-dən başqa, adi Portland sementinə C2-nin nəmləndirilməsi də daxildir ki, bu da daha yavaşdır, bu da sellüloza efirinin gecikdirici təsirini ilkin mərhələdə aşkar etmir. Adi silikatın nəmləndirici məhsullarına ettringit də daxildir və sellüloza efirinin gecikdirici təsiri zəifdir. Buna görə də, sellüloza efirinin c3s-ə gecikdirmə qabiliyyəti sınaqda müşahidə edilən adi Portland sementindən daha güclüdür.

C3A su ilə qarşılaşdıqda tez həll olunacaq və nəmləndirəcək və nəmləndirici məhsullar adətən C2AH8 və c4AH13 olur və nəmlənmə istiliyi buraxılacaq. C2AH8 və c4AH13 məhlulu doyma səviyyəsinə çatdıqda, C2AH8 və C4AH13 altıbucaqlı təbəqə hidratının kristallaşması meydana gələcək və eyni zamanda reaksiya sürəti və hidratasiya istiliyi azalacaq. Sellüloza efirinin kalsium alüminat hidratının (CxAHy) səthinə adsorbsiyasına görə, sellüloza efirinin olması C2AH8 və C4AH13 altıbucaqlı lövhə hidratının kristallaşmasını gecikdirir, nəticədə reaksiya sürəti və nəmləndirici istilik buraxma sürəti ondan daha aşağı olur. saf C3A-dan ibarətdir ki, bu da sellüloza efirinin C3A-nın nəmləndirilməsi üçün zəif sürətləndirmə qabiliyyətinə malik olduğunu göstərir. Qeyd etmək lazımdır ki, bu sınaqda sellüloza efiri təmiz c3A-nın nəmləndirilməsi üçün zəif sürətləndirici qabiliyyətə malikdir. Bununla belə, adi Portland sementində c3A gips ilə reaksiyaya girərək etringit əmələ gətirəcəyindən, məhlulda ca2+ balansının təsiri ilə sellüloza efiri etringitin əmələ gəlməsini ləngidir, beləliklə, c3A-nın nəmləndirilməsini gecikdirir.

HEC, HPMC və HEMC-nin adi Portland sementinin, C3S və C3A-nın 72 saat ərzində hidratasiya və istilik buraxma sürətinə və məcmu istilik buraxılmasına və HEC-in sulfoalüminatın nəmləndirmə və istilik buraxma sürətinə və məcmu istilik buraxılmasına təsirindən. sementin 72 saat ərzində istifadə edilməsindən görünə bilər ki, seçilmiş üç selüloz efiri arasında C3s və Portland sementinin gecikmiş hidratlanma qabiliyyəti HEC-də ən güclü, HEMC-də, ən zəif isə HPMC-də idi. C3A-ya gəldikdə, üç selüloz efirinin nəmlənməni sürətləndirmək qabiliyyəti də eyni qaydadadır, yəni HEC ən güclü, HEMC ikinci, HPMC ən zəif və güclüdür. Bu, sellüloza efirinin gelləşən materialların nəmləndirici məhsullarının əmələ gəlməsini gecikdirdiyini qarşılıqlı şəkildə təsdiqlədi.

Sulfoalüminat sementin əsas hidratasiya məhsulları etrinqit və Al(OH)3 gelidir. Sülfoalüminat sementində olan C2S ayrıca Ca(OH)2 və ​​cSH gel əmələ gətirmək üçün ayrıca nəmləndirəcək. Sellüloza efiri və etringitin adsorbsiyasına məhəl qoymamaq olar və sulfoalüminatın nəmləndirilməsi çox sürətli olduğundan, hidratasiyanın ilkin mərhələsində sellüloza efiri sulfoalüminat sementin hidratasiya istiliyinin buraxılma sürətinə az təsir göstərir. Ancaq müəyyən bir nəmlənmə müddətinə qədər, c2s ayrı-ayrılıqda Ca(OH)2 və ​​CSH gel yaratmaq üçün nəmləndiriləcəyi üçün, bu iki nəmləndirici məhsul sellüloza efiri ilə gecikdiriləcəkdir. Buna görə də sellüloza efirinin sulfoalüminat sementin nəmləndirilməsini 2 saatdan sonra gecikdirdiyi müşahidə edilmişdir.

4. Nəticə

Bu yazıda izotermik kalorimetriya testi vasitəsilə adi Portland sement, c3s, c3A, sulfoalüminat sement və digər müxtəlif komponentlər və tək filizin hidratasiya istiliyinə sellüloza efirinin 72 saat ərzində təsir qanunu və əmələ gəlmə mexanizmi müqayisə edilmişdir. Əsas nəticələr aşağıdakılardır:

(1) Selüloz efiri adi Portland sementinin və trikalsium silikatın nəmləndirici istilik buraxma sürətini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər və trikalsium silikatın nəmləndirici istilik buraxma sürətinin azaldılmasının təsiri daha əhəmiyyətlidir; Selüloz efirinin sulfoalüminat sementin istilik buraxma sürətinin azaldılmasına təsiri çox zəifdir, lakin trikalsium alüminatın istilik buraxma sürətinin yaxşılaşdırılmasına zəif təsir göstərir.

(2) selüloz efiri bəzi nəmləndirici məhsullar tərəfindən adsorbsiya olunacaq və beləliklə, hidratasiya məhsullarının kristallaşmasını gecikdirəcək, sement hidratasiyasının istilik buraxılma sürətinə təsir edəcəkdir. Sement filizinin müxtəlif komponentləri üçün hidratasiya məhsullarının növü və miqdarı fərqlidir, ona görə də sellüloza efirinin onların hidratasiya istiliyinə təsiri eyni deyil.