Effettu di l'etere di cellulosa nantu à u calore di l'idratazione di diversi cimenti è minerali

L'effetti di l'etere di cellulosa nantu à u calore di idratazione di u cimentu Portland, u cimentu sulfoaluminate, u silicatu tricalcium è l'aluminate tricalcium in 72h sò stati paragunati da a prova di calorimetria isotermica. I risultati mostranu chì l'etere di cellulosa pò riduce significativamente l'idratazione è a liberazione di u calore di u cimentu Portland è u silicatu tricalcicu, è l'effettu di diminuzione nantu à l'idratazione è a liberazione di u calore di u silicatu tricalcicu hè più significativu. L'effettu di l'etere di cellulosa nantu à a riduzzione di a freccia di liberazione di u calore di l'idratazione di u cimentu sulfoaluminate hè assai debule, ma hà un effettu debule nantu à a migliurà a rata di liberazione di u calore di l'idratazione di l'aluminate tricalcium. L'etere di cellulosa serà adsorbitu da certi prudutti d'idratazione, ritardanu cusì a cristallizazione di i prudutti d'idratazione, è poi affettanu a rata di liberazione di u calore d'idratazione di cimentu è minerale unicu.

Parolle chjave:etere di cellulosa; cimentu; Minerale unicu; Calore di idratazione; adsorbimentu

1. Introduzione

L'etere di cellulosa hè un agente addensante impurtante è l'agentu di retenzione di l'acqua in u mortar mistu seccu, u cimentu autocompacting è altri novi materiali basati in cimentu. Tuttavia, l'etere di cellulosa ritardarà ancu l'idratazione di u cimentu, chì conduce à migliurà u tempu di u funziunamentu di materiali basati in cimentu, migliurà a cunsistenza di u mortar è a perdita di tempu di calata di béton, ma pò ancu ritardà u prugressu di a custruzzione. In particulare, avarà effetti avversi nantu à u mortar è u cimentu utilizatu in e cundizioni ambientali di bassa temperatura. Per quessa, hè assai impurtante per capiscenu a lege di l'etere di cellulosa nantu à a cinetica di idratazione di cimentu.

OU è Pourchez hà studiatu sistematicamente l'effetti di i paràmetri molecolari cum'è u pesu molekulari di l'etere di cellulosa, u tipu di sustituente o u gradu di sustituzione nantu à a cinetica di idratazione di cimentu, è hà tiratu assai cunclusioni impurtanti: A capacità di l'etere di cellulosa hydroxyethyl (HEC) per ritardà l'idratazione di u cimentu hè di solitu più forte di quellu di l'etere di metilcellulosa (HPMC), l'etere d'idrossimetiletilcellulosa (HEMC) è l'etere di metilcellulosa (MC). In l'etere di cellulosa chì cuntene metilu, u più bassu u cuntenutu di metile, più forte hè a capacità di ritardà l'idratazione di cimentu; U più bassu u pesu moleculare di l'etere di cellulosa, più forte hè a capacità di ritardà l'idratazione di u cimentu. Queste cunclusioni furnisce una basa scientifica per selezziunate l'etere di cellulosa currettamente.

Per i diversi cumpunenti di cimentu, l'effettu di l'etere di cellulosa nantu à a cinetica di idratazione di cimentu hè ancu un prublema assai preoccupatu in l'applicazioni di l'ingegneria. Tuttavia, ùn ci hè micca una ricerca nantu à questu aspettu. In questu documentu, l'influenza di l'etere di cellulosa nantu à a cinetica d'idratazione di u cimentu Portland ordinariu, C3S (silicate tricalcium), C3A (aluminate tricalcium) è cimentu sulfoaluminate (SAC) hè stata studiata per un test di calorimetria isotermica, per capiscenu più l'interazzione è mecanismu internu trà l'etere di cellulosa è i prudutti di idratazione di cimentu. Fornisce altre basi scientifiche per l'usu raziunale di l'etere di cellulosa in materiali basati in cimentu è furnisce ancu una basa di ricerca per l'interazzione trà altri additivi è prudutti di idratazione di cimentu.

2. Test

2.1 Materia prima

(1) cimentu Portland ordinariu (P·0). Fabbricatu da Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., A specificazione hè P· 042.5 (GB 175-2007), determinata da spettrometru di fluorescenza di raghji X di dispersione di lunghezza d'onda (AXIOS avanzata, PANalytical Co., LTD.). Sicondu l'analisi di u software JADE 5.0, in più di i minerali di clinker di cimentu C3S, C2s, C3A, C4AF è gypsum, a materia prima di cimentu include ancu carbonate di calcium.

(2) cimentu sulfoaluminate (SAC). U cimentu sulfoaluminate duru veloce pruduciutu da Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. hè R.Star 42.5 (GB 20472-2006). I so gruppi principali sò calcium sulfoaluminate è dicalcium silicate.

(3) silicate tricalcium (C3S). Press Ca (OH) 2, SiO2, Co2O3 è H2O à 3: 1: 0,08: Un rapportu di massa di 10 hè stata mischiata uniformi è pressatu sottu una prissioni constante di 60MPa per fà billetta verde cilindrica. A billetta hè stata calcinata à 1400 ℃ per 1,5 ~ 2 h in un fornu elettricu di alta temperatura di silicio-molibdenu, è poi trasladata in un fornu à microonde per più riscaldamentu di micru per 40min. Dopu à piglià a billetta, hè stata abruptamente rinfriscata è ripetutamente rottu è calcined finu à chì u cuntenutu di CaO liberu in u pruduttu finitu era menu di 1,0%

(4) tricalcium aluminate (c3A). CaO è A12O3 sò stati mischiati uniformemente, calcinati à 1450 ℃ per 4 h in un fornu elettricu à bastone di silicium-molibdenu, macinati in polvere, è calcinati ripetutamente finu à chì u cuntenutu di CaO liberu era menu di 1,0%, è i picchi di C12A7 è CA sò stati. ignoratu.

(5) etere di cellulosa. U travagliu precedente hà paragunatu l'effetti di 16 tipi d'eteri di cellulosa nantu à u tassu di idratazione è di liberazione di calore di u cimentu Portland ordinariu, è hà truvatu chì e diverse tippi di eteri di cellulosa anu differenze significative nantu à a lege di idratazione è di liberazione di calore di u cimentu, è analizò u mecanismu internu. di sta differenza significativa. Sicondu i risultati di u studiu precedente, sò stati scelti trè tippi di etere di cellulosa chì anu un effettu retardante evidenti nantu à u cimentu Portland ordinariu. Questi include l'etere di idrossietilcellulosa (HEC), l'etere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è l'etere di idrossietil metilcellulosa (HEMC). A viscosità di l'etere di cellulosa hè stata misurata da un viscosimetru rotativu cù una cuncentrazione di prova di 2%, una temperatura di 20 ℃ è una velocità di rotazione di 12 r / min. A viscosità di l'etere di cellulosa hè stata misurata da un viscosimetru rotativu cù una cuncentrazione di prova di 2%, una temperatura di 20 ℃ è una velocità di rotazione di 12 r / min. U gradu di sustituzione molare di l'etere di cellulosa hè furnitu da u fabricatore.

(6) Acqua. Aduprate acqua distillata secondaria.

2.2 Metudu di prova

Calore di idratazione. TAM Air 8-channel calorimeter isotermal pruduciutu da TA Instrument Company hè statu aduttatu. Tutte e materie prime sò stati mantenuti a temperatura constante per pruvà a temperatura (cum'è (20± 0.5) ℃) prima di l'esperimentu. Prima, 3 g di cimentu è 18 mg di cellulosa ether powder sò stati aghjuntu à u calorimetru (a proporzione di massa di l'etere di cellulosa à u materiale cemellativu era 0,6%). Dopu à u mischju tutale, l'acqua mixta (acqua distillata secondaria) hè stata aghjunta secondu u rapportu acqua-cimentu specificatu è agitatu uniformemente. Dopu, hè statu messu rapidamente in u calorimetru per pruvà. U rapportu acqua-legante di c3A hè 1,1, è u rapportu acqua-legante di l'altri trè materiali cimentiti hè 0,45.

3. Risultati è discussione

3.1 I risultati di a prova

L'effetti di HEC, HPMC è HEMC nantu à a rata di liberazione di calore di idratazione è a rata di liberazione di calore cumulativa di u cimentu Portland ordinariu, C3S è C3A in 72 ore, è l'effetti di HEC nantu à a rata di liberazione di calore di idratazione è a rata di liberazione di calore cumulativa di cimentu sulfoaluminate. in 72 h, HEC hè l'etere di cellulosa cù l'effettu di ritardu più forte nantu à l'idratazione di l'altru cimentu è u minerale unicu. Cumminendu i dui effetti, pò esse truvatu chì cù u cambiamentu di a cumpusizioni di materiale cimentu, l'etere di cellulosa hà effetti diffirenti nantu à u tassu di liberazione di u calore d'idratazione è a liberazione di calore cumulativa. L'etere di cellulosa selezziunatu pò riduce significativamente l'idratazione è a liberazione di u calore di u cimentu Portland ordinariu è C, S, principarmenti prolonga u tempu di u periodu di induzione, ritarda l'apparizione di idratazione è u piccu di liberazione di calore, trà quale l'etere di cellulosa à C, S idratazione è u ritardu di liberazione di u calore hè più ovvi chì l'idratazione di u cimentu Portland ordinariu è u ritardu di u tassu di liberazione di u calore; L'etere di cellulosa pò ancu ritardà a freccia di liberazione di u calore di l'idratazione di cimentu sulfoaluminate, ma a capacità di ritardu hè assai debule, è principalmente ritardà l'idratazione dopu à 2 h; Per a rata di liberazione di calore di l'idratazione C3A, l'etere di cellulosa hà una debule capacità di accelerazione.

3.2 Analisi è discussione

U mecanismu di l'etere cellulosicu ritarda l'idratazione di u cimentu. Silva et al. Ipotisatu chì l'etere cellulosicu aumentava a viscosità di a suluzione di poru è hà impeditu a velocità di u muvimentu ionicu, ritardà cusì l'idratazione di cimentu. In ogni casu, assai littiratura hà dubbitatu di questa supposizione, cum'è i so esperimenti anu truvatu chì l'eteri di cellulosa cù viscosità più bassa anu una capacità più forte di ritardà l'idratazione di cimentu. In fattu, u tempu di u muvimentu di ioni o di migrazione hè cusì cortu chì ùn hè ovviamente micca paragunabile à u tempu di ritardu di idratazione di cimentu. L'adsorzione trà l'etere di cellulosa è i prudutti di idratazione di cimentu hè cunsideratu cum'è u veru mutivu di u ritardu di l'idratazione di cimentu da l'etere di cellulosa. L'etere di cellulosa hè facilmente adsorbitu à a superficia di i prudutti d'idratazione cum'è l'idrossidu di calcium, u gel CSH è l'idratu di l'aluminatu di calcium, ma ùn hè micca faciule esse adsorbitu da ettringite è a fase non idratata, è a capacità di adsorption di l'etere di cellulosa nantu à l'idrossidu di calciu hè più altu ch'è. quellu di u gel CSH. Per quessa, per i prudutti d'idratazione di cimentu Portland ordinariu, l'etere di cellulosa hà u più forte ritardu nantu à l'idrossidu di calciu, u più forte ritardu nantu à u calciu, u sicondu ritardu nantu à u gel CSH, è u ritardu più debule nantu à ettringite.

Studi precedenti anu dimustratu chì l'adsorzione trà u polisaccaridu non ionicu è a fase minerale include principalmente ligami di l'idrogenu è complexazione chimica, è questi dui effetti si verificanu trà u gruppu hydroxyl di polisaccharide è l'idrossidu di metallu nantu à a superficia minerale. Liu et al. hà ancu classificatu l'adsorption trà polisaccaridi è idrossidi di metalli cum'è interazzione acidu-base, cù polisaccaridi cum'è acidi è idrossidi metallichi cum'è basi. Per un polisaccharide, l'alcalinità di a superficia minerale determina a forza di l'interazzione trà i polisaccaridi è i minerali. Trà i quattru cumpunenti gelling studiati in stu documentu, i principali elementi metallichi o non-metallici include Ca, Al è Si. Sicondu l'ordine di l'attività di metalli, l'alcalinità di i so idrossidi hè Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. In fattu, a suluzione Si(OH)4 hè acida è ùn adsorbe micca l'etere di cellulosa. u cuntenutu di Ca(OH)2 nantu à a superficia di i prudutti di idratazione di cimentu determina a capacità di adsorption di i prudutti d'idratazione è l'etere di cellulosa, perchè l'idrossidu di calciu, u gel CSH (3CaO·2SiO2·3H20), ettringite (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). è calcium aluminate hydrate (3CaO·Al2O3·6H2O) in u cuntenutu di oxides inorganic di CaO hè 100%, 58,33%, 49,56% è 62 .2%. aluminate > CSH gel > ettringite, chì hè coherente cù i risultati in a literatura.

I prudutti di idratazione di c3S includenu principalmente Ca(OH) è gel csH, è l'etere di cellulosa hà un bonu effettu di ritardu nantu à elli. Dunque, l'etere di cellulosa hà un ritardu assai evidenti in l'idratazione di C3. In più di c3S, u cimentu Portland ordinariu include ancu l'idratazione C2s chì hè più lenta, chì rende l'effettu di ritardu di l'etere di cellulosa micca evidenti in u stadiu iniziale. I prudutti d'idratazione di u silicatu ordinariu includenu ancu ettringite, è l'effettu di ritardu di l'etere di cellulosa hè poviru. Dunque, a capacità di ritardo di l'etere di cellulosa à c3s hè più forte di quella di u cimentu Portland ordinariu osservatu in a prova.

C3A si dissolve è idratà rapidamente quandu scontra l'acqua, è i prudutti di idratazione sò generalmente C2AH8 è c4AH13, è u calore di idratazione serà liberatu. Quandu a suluzione di C2AH8 è c4AH13 righjunghji a saturazione, a cristallizazione di C2AH8 è C4AH13 hydrate esagonale sarà furmatu, è a velocità di reazione è u calore di l'idratazione seranu ridutta à u stessu tempu. A causa di l'adsorzione di l'etere di cellulosa à a superficia di l'idratu di l'aluminatu di calcium (CxAHy), a prisenza di l'etere di cellulosa ritardaria a cristallizazione di l'idratu di placca hexagonale C2AH8 è C4AH13, risultante in a diminuzione di a velocità di reazione è di a rata di liberazione di calore di idratazione. di C3A pura, chì mostra chì l'etere di cellulosa hà una debule capacità di accelerazione à l'idratazione di C3A. Hè nutate chì in questa prova, l'etere di cellulosa hà una debule capacità accelerante à l'idratazione di c3A pura. In ogni casu, in u cimentu Portland ordinariu, perchè c3A reagisce cù gypsum per furmà ettringite, per via di l'influenza di l'equilibriu di ca2 + in suluzione slurry, l'etere di cellulosa ritardarà a furmazione di ettringite, ritardà cusì l'idratazione di c3A.

Da l'effetti di HEC, HPMC è HEMC nantu à a rata di idratazione è liberazione di calore è a liberazione di calore cumulativa di u cimentu Portland ordinariu, C3S è C3A in 72 ore, è l'effetti di HEC nantu à a rata di idratazione è liberazione di calore è a liberazione di calore cumulativa di sulfoaluminate. cimentu in 72 h, pò esse vistu chì trà i trè eteri di cellulosa selezziunati, A capacità di idratazione ritardata di c3s è cimentu Portland era più forte in HEC, seguita da HEMC, è più debule in HPMC. In quantu à C3A, a capacità di i trè etere di cellulosa per accelerà l'idratazione hè ancu in u stessu ordine, vale à dì, HEC hè u più forte, HEMC hè u sicondu, HPMC hè u più debule è più forte. Questu cunfirmatu mutualmente chì l'etere di cellulosa hà ritardatu a furmazione di prudutti d'idratazione di materiali gelificanti.

I principali prudutti di idratazione di cimentu sulfoaluminate sò ettringite è gel Al(OH)3. U C2S in u cimentu sulfoaluminate si idraterà ancu separatamente per furmà Ca(OH)2 è gel cSH. Perchè l'adsorption di l'etere di cellulosa è l'etringite pò esse ignoratu, è l'idratazione di sulfoaluminate hè troppu veloce, per quessa, in a prima fase di l'idratazione, l'etere di cellulosa hà pocu effettu nantu à a rata di liberazione di calore di idratazione di cimentu sulfoaluminate. Ma à un certu tempu di idratazione, perchè c2s si idratanu separatamente per generà Ca(OH)2 è gel CSH, sti dui prudutti di idratazione seranu ritardati da l'etere di cellulosa. Dunque, hè statu osservatu chì l'etere di cellulosa ritardava l'idratazione di u cimentu sulfoaluminate dopu à 2 h.

4. Cunclusioni

In questu documentu, attraversu a prova di calorimetria isotermica, a lege di influenza è u mecanismu di furmazione di l'etere di cellulosa nantu à u calore d'idratazione di u cimentu Portland ordinariu, c3s, c3A, cimentu sulfoaluminate è altri cumpunenti diffirenti è minerale unicu in 72 h sò stati paragunati. I cunclusioni principali sò i seguenti:

(1) L'etere di cellulosa pò riduce significativamente a rata di liberazione di u calore di l'idratazione di u cimentu Portland ordinariu è u silicatu tricalcicu, è l'effettu di riduce a rata di liberazione di u calore di l'idratazione di u silicatu tricalcium hè più significativu; L'effettu di l'etere di cellulosa nantu à a riduzione di a rata di liberazione di u calore di u cimentu sulfoaluminate hè assai debbule, ma hà un effettu debule nantu à a migliurà a rata di liberazione di u calore di l'aluminate tricalcium.

(2) l'etere di cellulosa serà adsorbitu da certi prudutti di idratazione, ritardandu cusì a cristallizazione di i prudutti d'idratazione, affettendu a rata di liberazione di calore di l'idratazione di cimentu. U tipu è a quantità di prudutti di idratazione sò diffirenti per i diversi cumpunenti di u minerale di cimentu, cusì l'effettu di l'etere di cellulosa nantu à u so calore d'idratazione ùn hè micca listessu.