Ефект на хидроксиетил целулозен етер върху ранната хидратация на CsA цимента

Ефектите нахидроксиетил целулоза (HEC)и високо или ниско заместване на хидроксиетил метил целулоза (H HMEC, L HEMC) при ранния процес на хидратация и хидратационни продукти на сулфоалуминат (CSA) цимент. Резултатите показват, че различното съдържание на L -HEMC може да насърчи хидратацията на CSA цимента за 45,0 минути ~ 10,0 h. И трите целулозни етери забавиха хидратацията на циментовото разтваряне и етапа на трансформация на CSA първо и след това насърчиха хидратацията в рамките на 2,0 ~ 10,0 h. Въвеждането на метилова група засили промоционалния ефект на хидроксиетил целулозен етер върху хидратацията на CsA цимента, а L HEMC има най -силен промоционална ефективност; Ефектът на целулозния етер с различни заместители и степени на заместване на хидратационните продукти в рамките на 12,0 часа преди хидратацията е значително различен. HEMC има по -силен промоционален ефект върху хидратационните продукти от HEC. L HEMC модифицирана CSA циментова суспензия произвежда най-много калциево-ванадит и алуминиева дъвка при 2,0 и 4,0 часа хидратация.
Ключови думи: сулфоалумен цимент; Целулозен етер; Заместител; Степен на заместване; Процес на хидратация; Хидратационен продукт

Sulfoaluminate (CSA) cement with anhydrous calcium sulfoaluminate (C4A3) and boheme (C2S) as the main clinker mineral is with the advantages of fast hardening and early strength, anti-freezing and anti-permeability, low alkalinity, and low heat consumption in the Производствен процес, с лесно смилане на клинкер. Той се използва широко при ремонт на Rush, антипроницаемост и други проекти. Целулозният етер (CE) се използва широко при модификация на хоросана поради неговите свойства на задържане и сгъстяване. Реакцията на хидратация на CSA цимент е сложна, периодът на индукция е много кратък, периодът на ускорение е многоетапен и хидратацията му е податлива на влиянието на температурата на примес и втвърдяване. Zhang et al. Установено, че HEMC може да удължи индукционния период на хидратация на CSA цимента и да направи основния пик на хидратационната топлинна освобождаване на топлината. Sun Zhenping et al. установи, че ефектът на абсорбция на вода на HEMC повлия на ранната хидратация на циментовата суспензия. Wu Kai et al. вярва, че слабата адсорбция на HEMC върху повърхността на CSA цимента не е достатъчна, за да повлияе на скоростта на отделяне на топлината на хидратация на цимента. Резултатите от изследванията върху ефекта на HEMC върху хидратацията на CSA циментовите не са равномерни, което може да бъде причинено от различни компоненти на циментовия клинкер. Wan et al. Установено, че задържането на вода на HEMC е по-добро от това на хидроксиетил целулозата (HEC), а динамичният вискозитет и повърхностното напрежение на разтвора на дупката на модифицирана с CSA циментова суспензия на HEMC с висока степен на заместване са по-големи. Li Jian et al. Следиха ранните вътрешни температурни промени на модифицираните с HEMC CSA циментови минохвъргачки при фиксирана течност и установяват, че влиянието на HEMC с различни степени на заместване е различно.
Въпреки това, сравнителното проучване върху ефектите на СЕ с различни заместители и степени на заместване на ранната хидратация на CSA цимента не е достатъчно. В този документ са изследвани ефектите от хидроксиетил целулозен етер с различно съдържание, заместващи групи и степени на заместване на ранната хидратация на CSA цимента. Законът за освобождаване на топлина на хидратация на 12H модифициран CSA цимент с хидроксиетил целулозен етер е категорично анализиран и хидратационните продукти са анализирани количествено.

1. Тест
1.1 Суровини
Циментът е 42,5 клас бързо втвърдяване CSA цимент, първоначалното и окончателното време за настройка е съответно 28 минути и 50 минути. Its chemical composition and mineral composition (mass fraction, the dosage and water-cement ratio mentioned in this paper are mass fraction or mass ratio) modifier CE includes 3 hydroxyethyl cellulose ethers with similar viscosity: Hydroxyethyl cellulose (HEC), high degree of substitution hydroxyethyl Метил целулоза (Н HEMC), ниска степен на заместване на хидроксиетил метил фибрин (L HEMC), вискозитет от 32, 37, 36 pa · s, степента на заместване на 2,5, 1,9, 1.6 смесване на вода за деионизирана вода.
1.2 Съотношение на сместа
Фиксирано водно-циментово съотношение от 0,54, съдържанието на L HEMC (съдържанието на тази статия се изчислява от качеството на водната кал) WL = 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, HEC и Съдържание на H HEMC от 0,5%. В този документ: L HEMC 0,1 wl = 0,1% L HEMC Промяна на CSA цимент и т.н. CSA е чист CSA цимент; HEC модифициран CSA цимент, L HEMC модифициран CSA цимент, H HEMC модифициран CSA цимент се наричат ​​съответно като HCSA, LHCSA, HHCSA.
1.3 Метод на изпитване
За тестване на топлината на хидратацията беше използван осемканален изотермичен микрометър с измервателен диапазон от 600 MW. Преди теста инструментът се стабилизира при (20 ± 2) ℃ и относителна влажност rh = (60 ± 5) % за 6,0 ~ 8,0 h. CSA циментът, СЕ и смесвателната вода се смесват съгласно съотношението на сместа и електрическото смесване се извършва за 1 мин при скорост 600 r/min. Незабавно претеглете (10,0 ± 0,1) g каша в ампула, поставете усилването в инструмента и стартирайте теста за време. Температурата на хидратация е 20 ℃ и данните се записват на всеки 1 мин, а тестът продължи до 12.0h.
Анализ на термогравиметричен (TG): Циментовата суспензия се приготвя съгласно ISO 9597-2008 цимент-методи за изпитване-определяне на времето и стабилността на задаване. Смесената циментова суспензия се поставя в тестовата форма на 20 mm × 20 mm × 20 mm и след изкуствена вибрация в продължение на 10 пъти, тя се поставя под (20 ± 2) ℃ и rh = (60 ± 5) за втвърдяване. Пробите са извадени съответно на възраст t = 2.0, 4,0 и 12.0 h. След отстраняване на повърхностния слой на пробата (≥1 mm), той се разбива на малки парчета и се накисва в изопропилов алкохол. Изопропиловият алкохол се заменя на всеки 1D за последователни 7 дни, за да се гарантира пълната суспензия на реакцията на хидратация и се изсушава при 40 ℃ до постоянно тегло. Претеглете (75 ± 2) mg проби в тигела, загрейте пробите от 30 ℃ до 1000 ℃ при температурна скорост 20 ℃/min в азотната атмосфера при адиабатно състояние. Термичното разлагане на продуктите за хидратация на CSA цимент се случва главно при 50 ~ 550 ℃ и съдържанието на химически обвързана вода може да бъде получено чрез изчисляване на скоростта на загуба на маса на пробите в този диапазон. Отзад загуби 20 кристални води и AH3 загуби 3 кристални води по време на термично разлагане при 50-180 ℃. Съдържанието на всеки хидратационен продукт може да бъде изчислено съгласно TG кривата.

2. Резултати и дискусии
2.1 Анализ на процеса на хидратация
2.1.1 Влияние на съдържанието на СЕ върху процеса на хидратация
Според хидратацията и екзотермичните криви с различно съдържание L HEMC модифицирана CSA циментова суспензия, има 4 екзотермични пикове на хидратацията и екзотермичните криви на чиста CsA циментова суспензия (WL = 0%). Процесът на хидратация може да бъде разделен на етап на разтваряне (0 ~ 15.0min), етап на трансформация (15.0 ~ 45.0min) и етап на ускорение (45.0min) ~ 54.0min), етап на забавяне (54.0min ~ 2.0h), етап на динамично равновесие ( 2.0 ~ 4.0h), етап на реакция (4.0 ~ 5.0h), етап на преустройство (5.0 ~ 10.0h) и стабилизиран етап (10.0h ~). В 15,0 минути преди хидратацията циментовият минерал се разтваря бързо, а екзотермичните пикове на първата и втората хидратация на този етап и 15,0-45,0 минути съответстват на образуването на метастабилна фаза на AFT и неговата трансформация към моносулфиден калциев алумитен хидрат (AFM), съответно. Третият екзотермичен пик при 54,0 минути хидратация беше използван за разделяне на етапите на ускорение и забавяне на хидратацията, а скоростта на генериране на AFT и AH3 приема това като точка на прегъване, от стрела до спад и след това влезе в етапа на динамичното равновесие с продължителност с продължителност 2,0 часа на 2,0 часа . Когато хидратацията беше 4,0 часа, хидратацията отново влезе в етапа на ускорение, C4A3 е бързо разтваряне и генериране на хидратационни продукти и при 5.0h се появи пик на хидратация екзотермична топлина и след това отново влезе в етапа на забавяне. Хидратацията се стабилизира след около 10.0h.
Влиянието на съдържанието на L HEMC върху разтварянето на хидратация на CSA цименти етапът на преобразуване е различен: когато съдържанието на L HEMC е ниско, L HEMC модифицирана CSA циментова паста, вторият пик за освобождаване на топлината на хидратация се появи малко по -рано, скоростта на освобождаване на топлината и пиковата стойност на освобождаването на топлина е значително по -висока от чистата CSA циментова паста; С увеличаването на съдържанието на L HEMC, скоростта на освобождаване на топлината на LMC модифицирана CSA циментова суспензия постепенно намалява и по -ниска от чистата CSA циментова суспензия. Броят на екзотермичните пикове в хидратационната екзотермична крива на L HEMC 0,1 е същият като този на чистата CSA циментова паста, но екзотермичните пикове на 3 -та и 4 -та хидратация са напреднали съответно до 42,0 минути и 2,3 часа и се сравняват с 33,5 и 9,0 MW/G чиста CSA циментова паста, техните екзотермични пикове са увеличени съответно до 36,9 и 10,5 mW/g. Това показва, че 0,1% L HEMC ускорява и засилва хидратацията на LMC модифициран CSA цимент на съответния етап. И съдържанието на L HEMC е 0,2%~ 0,5%, L HEMC модифицирано CSA циментово ускорение и етап на забавяне постепенно се комбинират, тоест четвъртият екзотермичен пик предварително и в комбинация с третия екзотермичен пик, средата на етапа на динамичния баланс вече не се появява не се появява вече не се появява , L HEMC върху ефекта на промоция на хидратация на CSA цимент е по -значителен.
L HEMC значително насърчава хидратацията на CSA цимента за 45,0 минути ~ 10,0 h. В 45,0min ~ 5.0h, 0,1%L HEMC има малък ефект върху хидратацията на CSA цимента, но когато съдържанието на L HEMC се увеличи до 0,2%~ 0,5%, ефектът не е значителен. Това е напълно различно от ефекта на СЕ върху хидратацията на портланд цимента. Литературните проучвания показват, че CE, съдържащ голям брой хидроксилни групи в молекулата, ще бъде адсорбиран върху повърхността на циментовите частици и хидратационните продукти поради взаимодействие с киселинно-основа, като по този начин забавя ранната хидратация на портландския цимент и по-силно е адсорбцията, Колкото по -очевидно е забавянето. However, it was found in the literature that the adsorption capacity of CE on AFt surface was weaker than that on calcium silicate hydrate (C‑S‑H) gel, Ca (OH) 2 and calcium aluminate hydrate surface, while the adsorption capacity of HEMC на CSA циментовите частици също беше по -слаб от този на Portland Cement частици. В допълнение, кислородният атом върху молекулата на СЕ може да фиксира свободната вода под формата на водородна връзка като адсорбирана вода, да промени състоянието на изпарима вода в циментовата каша и след това да повлияе на хидратацията на цимента. Въпреки това, слабата адсорбция и абсорбцията на вода на СЕ постепенно ще отслабят с удължаването на времето на хидратация. След определено време адсорбираната вода ще се освободи и ще реагира допълнително с нехидратираните циментови частици. Освен това ефектът на завистта на СЕ може също да осигури дълго пространство за продуктите на хидратация. Това може да е причината L HEMC да насърчава хидратацията на CSA цимент след 45,0 мин. Хидратация.
2.1.2 Влияние на CE заместител и нейната степен на хидратация на процеса
Може да се види от кривите на освобождаване на топлина на хидратация на три CSA модифицирани CSA. В сравнение с L HEMC, кривите на скоростта на освобождаване на топлината на хидратацията на HEC и H HEMC модифицираните CSA сусюта също имат четири пика на освобождаване на топлина на хидратация. И трите CE имат забавени ефекти върху етапите на разтваряне и конверсия на хидратация на CSA цимент, а HEC и H HEMC имат по -силни забавени ефекти, забавяйки появата на ускорения етап на хидратация. Добавянето на HEC и H -HEMC леко забави 3 -тата екзотермичен пик на хидратацията, значително напреднал 4 -ти екзотермичен пик на хидратацията и увеличава пика на 4 -ти екзотермичен пик на хидратацията. В заключение, хидратационната топлинна освобождаване на трите модифицирани CSA сухотии е по -голямо от това на чистите CSA суфури в периода на хидратация от 2,0 ~ 10,0 h, което показва, че на този етап трите CE насърчават хидратацията на CSA цимента на този етап. В периода на хидратация от 2,0 ~ 5,0 h, хидратационната топлина на топлината на L HEMC модифициран CSA цимент е най -големият, а H HEMC и HEC са вторият, което показва, че промоционалният ефект на HEMC с ниско заместване върху хидратацията на CsA цимента е по -силен е по -силен е по -силен . Каталитичният ефект на HEMC е по -силен от този на HEC, което показва, че въвеждането на метилова група повишава каталитичния ефект на СЕ върху хидратацията на CSA цимента. Химическата структура на СЕ оказва голямо влияние върху неговата адсорбция върху повърхността на циментовите частици, особено степента на заместване и вида на заместващия.
Стеричната пречка на СЕ е различна при различни заместители. HEC има само хидроксиетил в страничната верига, която е по -малка от HEMC, съдържаща метилова група. Следователно, HEC има най -силен адсорбционен ефект върху CSA циментовите частици и най -голямо влияние върху контактната реакция между циментовите частици и водата, така че има най -очевидния ефект на забавяне върху третия екзотермичен пик на хидратацията. Поглъщането на вода на HEMC с високо заместване е значително по -силна от тази на HEMC с ниско заместване. В резултат на това се намалява свободната вода, участваща в реакцията на хидратация между флокулирани структури, което оказва голямо влияние върху първоначалната хидратация на модифицирания CSA цимент. Поради това третият хидротермален пик се забавя. HEMC с ниско заместване имат слабо усвояване на водата и кратко време за действие, което води до ранно освобождаване на адсорбентна вода и по -нататъшна хидратация на голям брой нехидратирани циментови частици. Слабата адсорбция и абсорбция на вода имат различни забавени ефекти върху хидратационното разтваряне и етапа на трансформация на CSA цимента, което води до разликата в насърчаването на циментовата хидратация в по -късния етап на СЕ.
2.2 Анализ на хидратационните продукти
2.2.1 Влияние на съдържанието на СЕ върху хидратационните продукти
Променете TG DTG кривата на CSA водна каша чрез различно съдържание на L HEMC; Съдържанието на химически свързани водни WW и хидратационни продукти AFT и AH3 WAFT и WAH3 се изчисляват съгласно кривите на TG. Изчислените резултати показват, че кривите на DTG на чистата CSA циментова паста показват три пика при 50 ~ 180 ℃, 230 ~ 300 ℃ и 642 ~ 975 ℃. Съответствайки съответно на AFT, AH3 и доломит разлагане. При хидратация 2.0 h кривите на TG на LMC модифицирана CSA суспензия са различни. Когато реакцията на хидратация достигне 12,0 h, няма значителна разлика в кривите. При 2.0h хидратация съдържанието на химическо свързване на водата в WL = 0%, 0,1%, 0,5%L HEMC модифицирана CSA циментова паста е 14,9%, 16,2%, 17,0%, а съдържанието на AFT е 32,8%, 35,2%, 36,7%, съответно. Съдържанието на AH3 е съответно 3,1%, 3,5%и 3,7%, което показва, че включването на L HEMC подобрява степента на хидратация на хидратацията на циментовата суспензия в продължение на 2,0 h и увеличава производството на хидратационни продукти AFT и AH3, тоест насърчава Хидратацията на CSA цимента. Това може да се дължи на това, че HEMC съдържа както хидрофобна група метил, така и хидрофилна група хидроксиетил, която има висока повърхностна активност и може значително да намали повърхностното напрежение на течната фаза в циментовата каша. В същото време той има ефект на захващане на въздух, за да се улесни генерирането на циментови хидратационни продукти. При 12,0 h хидратация, съдържанието на AFT и AH3 в L HEMC модифицирана CSA циментова каша и чистата CSA циментова суспензия няма значителна разлика.
2.2.2 Влияние на CE заместителите и техните степени на заместване на хидратационните продукти
TG DTG кривата на CSA циментова суспензия, модифицирана от три СЕ (съдържанието на CE е 0,5%); Съответните резултати от изчисленията на WW, WAFT и WAH3 са както следва: При хидратация 2.0 и 4,0 h кривите на TG с различни циментови суспензии са значително различни. Когато хидратацията достигне 12,0 h, кривите на TG с различни циментови суспензии нямат значителна разлика. При 2.0 h хидратация, химически свързаното съдържание на вода в чиста CSA циментова суспензия и HEC, L HEMC, H HEMC модифицирана CSA циментова суспензия са съответно 14,9%, 15,2%, 17,0%, 14,1%. При 4,0 часа хидратация, TG кривата на чиста CSA циментова суспензия намалява най -малко. Степента на хидратация на трите модифицирани CSA сухотии е по -голяма от тази на чистите CSA сухожи, а съдържанието на химически обвързани вода от модифицирани CSA сухожи е по -голямо от това на модифицираните от HEC CSA. LMC модифициран CSA циментова суспензия Химически свързваща вода е най -голямото. В заключение, CE с различни заместители и степени на заместване има значителни разлики в първоначалните хидратационни продукти на CSA цимента, а L -HEMC има най -голям промоционален ефект върху образуването на хидратационни продукти. При хидратация на 12,0 часа няма значима разлика между скоростта на загуба на маса на трите модифицирани CSA циментови циментови и тази на чисти CSA циментови скопи, което е в съответствие с кумулативните резултати от освобождаване на топлина, което показва, че CE само значително повлия на хидратацията на CSA цимент в рамките на 12.0 h.
Може също да се види, че AFT и AH3 Характерна пикова якост на LMC модифицирана CSA суспензия са най -голямата при хидратация 2.0 и 4,0 h. Съдържанието на AFT в чистата CSA суспензия и HEC, L HEMC, H HEMC модифицирана CSA суспензия е съответно 32,8%, 33,3%, 36,7%и 31,0%при 2.0h хидратация. Съдържанието на AH3 е съответно 3,1%, 3,0%, 3,6%и 2,7%. При 4,0 h хидратация съдържанието на AFT е 34,9%, 37,1%, 41,5%и 39,4%, а съдържанието на AH3 е съответно 3,3%, 3,5%, 4,1%и 3,6%. Вижда се, че L HEMC има най -силен промотиращ ефект върху образуването на хидратационни продукти на CSA цимента, а промотивният ефект на HEMC е по -силен от този на HEC. В сравнение с L -HEMC, H -HEMC подобри по -значително динамичния вискозитет на разтвора на порите, като по този начин се отразява на водния транспорт, което води до намаляване на скоростта на проникване на суспензията и влияе върху производството на хидратационен продукт в момента. В сравнение с HEMC, ефектът на водородна връзка при HEC молекулите е по -очевиден и ефектът на абсорбция на вода е по -силен и по -дълготраен. Понастоящем ефектът на абсорбция на вода както на HEMC с високо заместване, така и на HEMC с ниско заместване вече не е очевиден. В допълнение, CE образува „затворен контур“ на воден транспорт в микрозоната вътре в циментовата каша и водата, освободена бавно от CE, може допълнително да реагира директно с околните циментови частици. При 12,0 часа хидратация ефектите на CE върху AFT и AH3 производството на CSA циментова каша вече не са значителни.

3. Заключение
(1) Хидратацията на утайките на сулфоалуминат (CSA) за 45,0 минути ~ 10,0 h може да се промотира с различна доза на нисък хидроксиетил метил фибрин (L HEMC).
(2) Hydroxyethyl cellulose (HEC), high substitution hydroxyethyl methyl cellulose (H HEMC), L HEMC HEMC, these three hydroxyethyl cellulose ether (CE) have delayed the dissolution and conversion stage of CSA cement hydration, and promoted the hydration of 2.0~ 10,0 h.
(3) Въвеждането на метил в хидроксиетил CE може значително да повиши промоционалния му ефект върху хидратацията на CSA цимента за 2,0 ~ 5,0 h, а промоционалният ефект на L HEMC върху хидратацията на CsA цимента е по -силен от H HEMC.
(4) Когато съдържанието на CE е 0,5%, количеството AFT и AH3, генерирано от L HEMC модифицирана CSA суспензия при хидратация 2.0 и 4,0 h, е най -висок, а ефектът от насърчаване на хидратацията е най -значим; H HEMC и HEC модифицираните CSA сухотворения произвеждат по -високо съдържание на AFT и AH3, отколкото чистите CSA сусюта само при 4,0 часа хидратация. При 12,0 часа хидратация ефектите на 3 CE върху хидратационните продукти на CSA цимента вече не са значителни.