Effaith ether seliwlos ar wres hydradiad gwahanol sment a mwyn sengl

cymharwyd effeithiau ether seliwlos ar wres hydradiad sment Portland, sment sulfoaluminate, silicad tricalsiwm ac aluminate tricalsiwm mewn 72h gan brawf calorimetreg isothermol. Mae'r canlyniadau'n dangos y gall ether cellwlos leihau'n sylweddol gyfradd hydradiad a rhyddhau gwres sment Portland a silicad tricalsiwm, ac mae'r effaith lleihau ar gyfradd hydradu a rhyddhau gwres silicad tricalsiwm yn fwy arwyddocaol. Mae effaith ether seliwlos ar leihau cyfradd rhyddhau gwres hydradiad sment sulfoaluminate yn wan iawn, ond mae ganddo effaith wan ar wella cyfradd rhyddhau gwres hydradiad aluminate tricalsiwm. Bydd ether cellwlos yn cael ei adsorbed gan rai cynhyrchion hydradiad, gan ohirio crisialu cynhyrchion hydradu, ac yna'n effeithio ar gyfradd rhyddhau gwres hydradiad sment a mwyn sengl.

Geiriau allweddol:ether seliwlos; Sment; Mwyn sengl; Gwres hydradiad; arsugniad

1. Rhagymadrodd

Mae ether cellwlos yn asiant tewychu pwysig ac yn asiant cadw dŵr mewn morter cymysg sych, concrit hunan-gywasgu a deunyddiau newydd eraill sy'n seiliedig ar sment. Fodd bynnag, bydd ether seliwlos hefyd yn gohirio hydradiad sment, sy'n ffafriol i wella amser gweithredol deunyddiau sy'n seiliedig ar sment, gwella cysondeb morter a cholli amser cwymp concrid, ond gall hefyd oedi'r cynnydd adeiladu. Yn benodol, bydd yn cael effeithiau andwyol ar forter a choncrit a ddefnyddir mewn amodau amgylchedd tymheredd isel. Felly, mae'n bwysig iawn deall cyfraith ether seliwlos ar cineteg hydradiad sment.

Astudiodd OU a Pourchez yn systematig effeithiau paramedrau moleciwlaidd megis pwysau moleciwlaidd ether seliwlos, math o eilydd neu radd o amnewid ar cineteg hydradiad sment, a daeth i lawer o gasgliadau pwysig: Gallu ether cellwlos hydroxyethyl (HEC) i ohirio hydradiad mae sment fel arfer yn gryfach nag ether methyl cellwlos (HPMC), ether cellwlos hydroxymethyl ethyl (HEMC) ac ether methyl cellwlos (MC). Yn yr ether cellwlos sy'n cynnwys methyl, yr isaf yw'r cynnwys methyl, y cryfaf yw'r gallu i ohirio hydradiad sment; Po isaf yw pwysau moleciwlaidd ether seliwlos, y cryfaf yw'r gallu i ohirio hydradiad sment. Mae'r casgliadau hyn yn darparu sail wyddonol ar gyfer dewis ether cellwlos yn gywir.

Ar gyfer gwahanol gydrannau o sment, mae effaith ether cellwlos ar cineteg hydradu sment hefyd yn broblem bryderus iawn mewn cymwysiadau peirianneg. Fodd bynnag, nid oes unrhyw ymchwil ar yr agwedd hon. Yn y papur hwn, astudiwyd dylanwad ether cellwlos ar cineteg hydradiad sment Portland cyffredin, C3S (tricalsium silicate), C3A (tricalcium aluminate) a sment sylffoaluminate (SAC) trwy brawf calorimetreg isothermol, er mwyn deall y rhyngweithio a'r rhyngweithio ymhellach. mecanwaith mewnol rhwng ether cellwlos a chynhyrchion hydradu sment. Mae'n darparu sail wyddonol bellach ar gyfer defnydd rhesymegol o ether seliwlos mewn deunyddiau sy'n seiliedig ar sment a hefyd yn darparu sail ymchwil ar gyfer y rhyngweithio rhwng admixtures eraill a chynhyrchion hydradu sment.

2. Prawf

2.1 Deunyddiau Crai

(1) sment Portland cyffredin (P·0). Wedi'i gynhyrchu gan Wuhan Huaxin Cement Co, LTD., Y fanyleb yw P· 042.5 (GB 175-2007), a bennir gan sbectromedr fflworoleuedd pelydr-X math gwasgariad tonfedd (AXIOS datblygedig, PANalytical Co., LTD.). Yn ôl y dadansoddiad o feddalwedd JADE 5.0, yn ogystal â mwynau clincer sment C3S, C2s, C3A, C4AF a gypswm, mae deunyddiau crai sment hefyd yn cynnwys calsiwm carbonad.

(2) sment sulfoaluminate (ACA). Y sment sulfoaluminate caled cyflym a gynhyrchir gan Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co, Ltd yw R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Ei brif grwpiau yw calsiwm sulfoaluminate a deucalsiwm silicad.

(3) silicad tricalsium (C3S). Gwasgwch Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 a H2O ar 3:1:0.08: Cymysgwyd cymhareb màs o 10 yn gyfartal a'i wasgu o dan bwysau cyson o 60MPa i wneud biled gwyrdd silindrog. Cafodd y biled ei galchynnu ar 1400 ℃ am 1.5 ~ 2 h mewn ffwrnais drydan tymheredd uchel gwialen silicon-molybdenwm, ac yna'i symud i ffwrn microdon i wresogi microdon ymhellach am 40 munud. Ar ôl tynnu'r biled, cafodd ei oeri'n sydyn a'i dorri a'i galchynnu dro ar ôl tro nes bod cynnwys CaO am ddim yn y cynnyrch gorffenedig yn llai na 1.0%

(4) aluminate tricalsium (c3A). Cymysgwyd CaO ac A12O3 yn gyfartal, wedi'u calchynnu ar 1450 ℃ am 4 awr mewn ffwrnais drydan gwialen silicon-molybdenwm, wedi'i falu'n bowdr, a'i galchynnu dro ar ôl tro nes bod cynnwys CaO rhad ac am ddim yn llai na 1.0%, a copaon C12A7 a CA oedd anwybyddu.

(5) ether cellwlos. Cymharodd y gwaith blaenorol effeithiau 16 math o etherau seliwlos ar gyfradd hydradiad a rhyddhau gwres sment Portland cyffredin, a chanfuwyd bod gan wahanol fathau o etherau seliwlos wahaniaethau sylweddol ar gyfraith hydradu a rhyddhau gwres sment, a dadansoddodd y mecanwaith mewnol o'r gwahaniaeth sylweddol hwn. Yn ôl canlyniadau astudiaeth flaenorol, dewiswyd tri math o ether seliwlos sydd ag effaith arafu amlwg ar sment Portland cyffredin. Mae'r rhain yn cynnwys ether cellwlos hydroxyethyl (HEC), ether cellwlos hydroxypropyl methyl (HPMC), ac ether cellwlos hydroxyethyl methyl (HEMC). Mesurwyd gludedd ether cellwlos gan viscometer cylchdro gyda chrynodiad prawf o 2%, tymheredd o 20 ℃ a chyflymder cylchdroi o 12 r/munud. Mesurwyd gludedd ether cellwlos gan viscometer cylchdro gyda chrynodiad prawf o 2%, tymheredd o 20 ℃ a chyflymder cylchdroi o 12 r/munud. Darperir gradd amnewid molar ether cellwlos gan y gwneuthurwr.

(6) Dwfr. Defnyddiwch ddŵr distyll eilaidd.

2.2 Dull prawf

Gwres hydradiad. Mabwysiadwyd calorimeter isothermol 8-sianel TAM Air a gynhyrchwyd gan TA Instrument Company. Cadwyd yr holl ddeunyddiau crai ar dymheredd cyson i brofi tymheredd (fel (20 ± 0.5) ℃) cyn yr arbrawf. Yn gyntaf, ychwanegwyd 3 g sment a 18 mg o bowdr ether cellwlos i'r calorimedr (cymhareb màs ether seliwlos i ddeunydd cemelative oedd 0.6%). Ar ôl cymysgu'n llawn, ychwanegwyd dŵr cymysg (dŵr distyll eilaidd) yn ôl y gymhareb sment dŵr penodedig a'i droi'n gyfartal. Yna, fe'i rhoddwyd yn gyflym yn y calorimedr i'w brofi. Cymhareb rhwymwr dŵr c3A yw 1.1, a chymhareb rhwymwr dŵr y tri deunydd cementaidd arall yw 0.45.

3. Canlyniadau a thrafodaeth

3.1 Canlyniadau profion

Effeithiau HEC, HPMC a HEMC ar gyfradd rhyddhau gwres hydradiad a chyfradd rhyddhau gwres cronnus sment Portland cyffredin, C3S a C3A o fewn 72 h, ac effeithiau HEC ar gyfradd rhyddhau gwres hydradiad a chyfradd rhyddhau gwres cronnus o sment sulfoaluminate o fewn 72 h, HEC yw'r ether cellwlos gyda'r effaith oedi cryfaf ar hydradiad sment arall a mwyn sengl. Gan gyfuno'r ddwy effaith, gellir gweld, gyda newid cyfansoddiad deunydd cementitious, bod ether cellwlos yn cael effeithiau gwahanol ar gyfradd rhyddhau gwres hydradiad a rhyddhau gwres cronnol. Gall yr ether seliwlos a ddewiswyd leihau'n sylweddol gyfradd hydradiad a rhyddhau gwres sment Portland cyffredin a C, S, yn bennaf yn ymestyn yr amser cyfnod sefydlu, yn gohirio ymddangosiad hydradiad a rhyddhau gwres brig, ymhlith y mae'r ether seliwlos i C, S hydradiad a oedi cyfradd rhyddhau gwres yn fwy amlwg na hydradiad sment Portland cyffredin ac oedi cyfradd rhyddhau gwres; Gall ether cellwlos hefyd ohirio cyfradd rhyddhau gwres hydradiad sment sulfoaluminate, ond mae'r gallu oedi yn wan iawn, ac yn bennaf yn gohirio'r hydradiad ar ôl 2 h; Ar gyfer cyfradd rhyddhau gwres hydradiad C3A, mae gan ether seliwlos allu cyflymu gwan.

3.2 Dadansoddi a thrafodaeth

Mae mecanwaith ether cellulosic oedi hydradiad sment. Mae Silva et al. rhagdybiwyd bod ether cellwlosig yn cynyddu gludedd hydoddiant mandwll ac yn rhwystro cyfradd symudiad ïonig, gan ohirio hydradiad sment. Fodd bynnag, mae llawer o lenyddiaeth wedi amau'r rhagdybiaeth hon, gan fod eu harbrofion wedi canfod bod gan etherau cellwlos â gludedd is allu cryfach i ohirio hydradiad sment. Mewn gwirionedd, mae amser symudiad neu fudo ïon mor fyr fel ei bod yn amlwg na ellir ei gymharu ag amser oedi hydradu sment. Ystyrir mai'r arsugniad rhwng ether cellwlos a chynhyrchion hydradu sment yw'r gwir reswm dros oedi hydradiad sment gan ether seliwlos. Mae ether cellwlos yn cael ei arsugnu'n hawdd i wyneb cynhyrchion hydradu fel calsiwm hydrocsid, gel CSH a hydrad aluminate calsiwm, ond nid yw'n hawdd cael ei arsugnu gan gyfnod ettringite a heb ei hydradu, ac mae gallu arsugniad ether seliwlos ar galsiwm hydrocsid yn uwch na sef gel CSH. Felly, ar gyfer cynhyrchion hydradu sment Portland cyffredin, mae gan ether seliwlos yr oedi cryfaf ar galsiwm hydrocsid, yr oedi cryfaf ar galsiwm, yr ail oedi ar gel CSH, a'r oedi gwannaf ar ettringite.

Mae astudiaethau blaenorol wedi dangos bod yr arsugniad rhwng polysacarid anïonig a chyfnod mwynau yn bennaf yn cynnwys bondio hydrogen a chymhlethdod cemegol, ac mae'r ddwy effaith hyn yn digwydd rhwng y grŵp hydrocsyl o polysacarid a'r metel hydrocsid ar yr wyneb mwynau. Mae Liu et al. dosbarthu ymhellach yr arsugniad rhwng polysacaridau a hydrocsidau metel fel rhyngweithiad asid-bas, gyda polysacaridau fel asidau a hydrocsidau metel fel basau. Ar gyfer polysacarid penodol, mae alcalinedd yr arwyneb mwynau yn pennu cryfder y rhyngweithio rhwng polysacaridau a mwynau. Ymhlith y pedair cydran gelling a astudiwyd yn y papur hwn, mae'r prif elfennau metel neu anfetel yn cynnwys Ca, Al a Si. Yn ôl trefn actifedd metel, alcalinedd eu hydrocsidau yw Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4) Mewn gwirionedd, mae hydoddiant Si(OH)4 yn asidig ac nid yw'n arsugno ether cellwlos. mae cynnwys Ca(OH)2 ar wyneb cynhyrchion hydradu sment yn pennu cynhwysedd arsugniad cynhyrchion hydradu ac ether cellwlos oherwydd calsiwm hydrocsid, gel CSH (3CaO·2SiO2·3H20), ettringite (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O) a hydrad aluminate calsiwm (3CaO·Al2O3·6H2O) yng nghynnwys ocsidau anorganig CaO yw 100%, 58.33%, 49.56% a 62 .2%. Felly, trefn eu gallu arsugniad ag ether cellwlos yw calsiwm hydrocsid > calsiwm aluminate > CSH gel > ettringite, sy'n gyson â'r canlyniadau yn y llenyddiaeth.

Mae cynhyrchion hydradu c3S yn bennaf yn cynnwys Ca (OH) a gel csH, ac mae ether cellwlos yn cael effaith oedi da arnynt. Felly, mae gan ether cellwlos oedi amlwg iawn ar hydradiad C3s. Heblaw am c3S, mae sment Portland cyffredin hefyd yn cynnwys hydradiad C2s sy'n arafach, sy'n golygu nad yw effaith oedi ether seliwlos yn amlwg yn y cyfnod cynnar. Mae cynhyrchion hydradu silicad cyffredin hefyd yn cynnwys ettringite, ac mae effaith oedi ether seliwlos yn wael. Felly, mae gallu oedi ether seliwlos i c3s yn gryfach na sment Portland cyffredin a welwyd yn y prawf.

Bydd C3A yn diddymu ac yn hydradu'n gyflym pan fydd yn cwrdd â dŵr, ac mae'r cynhyrchion hydradu fel arfer yn C2AH8 a c4AH13, a bydd gwres hydradiad yn cael ei ryddhau. Pan fydd hydoddiant C2AH8 a c4AH13 yn cyrraedd dirlawnder, bydd crisialu hydrad dalen hecsagonol C2AH8 a C4AH13 yn cael ei ffurfio, a bydd y gyfradd adwaith a gwres hydradiad yn cael ei leihau ar yr un pryd. Oherwydd arsugniad ether cellwlos i wyneb hydrad aluminate calsiwm (CxAHy), byddai presenoldeb ether seliwlos yn gohirio crisialu hydrad plât hecsagonol C2AH8 a C4AH13, gan arwain at ostyngiad yn y gyfradd adwaith a chyfradd rhyddhau gwres hydradiad na hynny o C3A pur, sy'n dangos bod gan ether cellwlos allu cyflymu gwan i hydradiad C3A. Mae'n werth nodi bod gan ether cellwlos, yn y prawf hwn, allu cyflymu gwan i hydradu c3A pur. Fodd bynnag, mewn sment Portland cyffredin, oherwydd bydd c3A yn adweithio â gypswm i ffurfio ettringite, oherwydd dylanwad cydbwysedd ca2+ mewn hydoddiant slyri, bydd ether seliwlos yn gohirio ffurfio ettringite, gan ohirio hydradiad c3A.

O effeithiau HEC, HPMC a HEMC ar gyfradd hydradiad a rhyddhau gwres a rhyddhau gwres cronnol o sment Portland cyffredin, C3S a C3A o fewn 72 h, ac effeithiau HEC ar y gyfradd hydradu a rhyddhau gwres a rhyddhau gwres cronnol o sulfoaluminate sment o fewn 72 h, gellir gweld bod ymhlith y tri ether seliwlos a ddewiswyd, Roedd gallu hydradiad oedi o c3s a sment Portland gryfaf yn HEC, ac yna HEMC, a gwannaf yn HPMC. Cyn belled ag y mae C3A yn y cwestiwn, mae gallu'r tri ether seliwlos i gyflymu hydradiad hefyd yn yr un drefn, hynny yw, HEC yw'r cryfaf, HEMC yw'r ail, HPMC yw'r gwannaf a'r cryfaf. Cadarnhaodd hyn ar y cyd fod ether cellwlos wedi gohirio ffurfio cynhyrchion hydradu deunyddiau gelling.

Prif gynhyrchion hydradu sment sylffoalwminiad yw ettringit a gel Al(OH)3. Bydd y C2S mewn sment sylffoalwminiad hefyd yn hydradu ar wahân i ffurfio gel Ca(OH)2 a cSH. Oherwydd y gellir anwybyddu arsugniad ether seliwlos ac ettringite, ac mae hydradiad sulfoaluminate yn rhy gyflym, felly, yng nghyfnod cynnar hydradiad, nid yw ether seliwlos yn cael fawr o effaith ar gyfradd rhyddhau gwres hydradiad sment sulfoaluminate. Ond i amser penodol o hydradiad, oherwydd bydd c2s yn hydradu ar wahân i gynhyrchu gel Ca(OH)2 a CSH, bydd y ddau gynnyrch hydradu hyn yn cael eu gohirio gan ether seliwlos. Felly, sylwyd bod ether seliwlos yn gohirio hydradiad sment sulfoaluminate ar ôl 2 h.

4. Diweddglo

Yn y papur hwn, trwy brawf calorimetreg isothermol, cymharwyd y gyfraith ddylanwad a mecanwaith ffurfio ether cellwlos ar wres hydradiad sment Portland cyffredin, c3s, c3A, sment sulfoaluminate a gwahanol gydrannau eraill a mwyn sengl mewn 72 h. Mae'r prif gasgliadau fel a ganlyn:

(1) Gall ether cellwlos leihau'n sylweddol gyfradd rhyddhau gwres hydradiad sment Portland cyffredin a silicad tricalsiwm, ac mae effaith lleihau cyfradd rhyddhau gwres hydradiad silicad tricalsiwm yn fwy arwyddocaol; Mae effaith ether seliwlos ar leihau cyfradd rhyddhau gwres sment sulfoaluminate yn wan iawn, ond mae ganddo effaith wan ar wella cyfradd rhyddhau gwres aluminate tricalsiwm.

(2) bydd ether cellwlos yn cael ei arsugnu gan rai cynhyrchion hydradiad, gan ohirio crisialu cynhyrchion hydradu, gan effeithio ar gyfradd rhyddhau gwres hydradiad sment. Mae math a maint y cynhyrchion hydradu yn wahanol ar gyfer gwahanol gydrannau o fwyn bil sment, felly nid yw effaith ether cellwlos ar eu gwres hydradu yr un peth.