Efiko de celuloza etero sur varmego de hidratigo de malsama cemento kaj ununura erco

la efikoj de celuloza etero sur la hidratiga varmo de portlanda cemento, sulfoaluminata cemento, trikalcia silikato kaj trikalcia aluminato en 72h estis komparitaj per izoterma kalorimetria testo. La rezultoj montras, ke celuloza etero povas signife redukti la hidratigon kaj varmegan liberigan indicon de portlanda cemento kaj trikalcia silikato, kaj la malpliiga efiko al la hidratigo kaj varmoliberigo de trikalcia silikato estas pli signifa. La efiko de celuloza etero al reduktado de la varmoliberiga indico de la hidratigo de sulfoaluminata cemento estas tre malforta, sed ĝi havas malfortan efikon al plibonigado de la varmoliberiga indico de la hidratigo de trikalcia aluminato. Celuloza etero estos adsorbita de iuj hidratigproduktoj, tiel prokrastante la kristaliĝon de hidratigproduktoj, kaj tiam influos la hidratiga varmo-liberigo indico de cemento kaj ununura erco.

Ŝlosilvortoj:celuloza etero; Cemento; Ununura erco; Varmo de hidratado; adsorbado

1. Enkonduko

Celuloza etero estas grava densiga agento kaj akvo retenanta agento en seka miksita pistujo, mem-kompakta betono kaj aliaj novaj cement-bazitaj materialoj. Tamen, celuloza etero ankaŭ prokrastos cementan hidratadon, kio estas favora por plibonigi la funkcian tempon de cement-bazitaj materialoj, plibonigi pistujon-konsistencon kaj betonan malaltiĝo-tempoperdon, sed ankaŭ povas prokrasti la konstruan progreson. Aparte, ĝi havos malfavorajn efikojn sur pistujo kaj betono uzataj en malaltaj temperaturaj mediokondiĉoj. Tial, estas tre grave kompreni la leĝon de celuloza etero pri cemento-hidratiga kinetiko.

OU kaj Pourchez sisteme studis la efikojn de molekulaj parametroj kiel molekula pezo de celuloza etero, speco de anstataŭaĵo aŭ grado de anstataŭigo sur cementa hidratiga kinetiko, kaj eltiris multajn gravajn konkludojn: La kapablo de hidroksietilceluloza etero (HEC) prokrasti la hidratigon de cemento estas kutime pli forta ol tiu de metilceluloza etero (HPMC), hidroksimetiletilceluloza etero (HEMC) kaj metilceluloza etero (MC). En la celuloza etero enhavanta metilon, ju pli malalta la metilenhavo, des pli forta la kapablo prokrasti la hidratadon de cemento; Ju pli malalta estas la molekula pezo de celuloza etero, des pli forta la kapablo prokrasti la hidratadon de cemento. Ĉi tiuj konkludoj provizas sciencan bazon por elekti celulozan eteron ĝuste.

Por malsamaj komponentoj de cemento, la efiko de celuloza etero sur cementa hidratiga kinetiko ankaŭ estas tre koncerna problemo en inĝenieristikaj aplikoj. Tamen, ne ekzistas esplorado pri ĉi tiu aspekto. En ĉi tiu artikolo, la influo de celuloza etero sur la hidratiga kinetiko de ordinara Portlanda cemento, C3S (trikalcia silikato), C3A (trikalcia aluminato) kaj sulfoaluminata cemento (SAC) estis studita per izoterma kalorimetria testo, por pli kompreni la interagon kaj interna mekanismo inter celuloza etero kaj cementaj hidratigproduktoj. Ĝi disponigas plian sciencan bazon por racia uzo de celuloza etero en cement-bazitaj materialoj kaj ankaŭ disponigas esploran bazon por la interagado inter aliaj aldonaĵoj kaj cementaj hidratigproduktoj.

2. Testo

2.1 Krudmaterialoj

(1) ordinara Portlanda cemento (P·0). Fabrikita de Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., La specifo estas P· 042.5 (GB 175-2007), determinita de ondolonga dispers-speca X-radia fluoreskeca spektrometro (AXIOS progresinta, PANalytical Co., LTD.). Laŭ la analizo de JADE 5.0-programaro, krom cementaj klinkeraj mineraloj C3S, C2s, C3A, C4AF kaj gipso, cementaj krudaĵoj ankaŭ inkluzivas kalcian karbonaton.

(2) sulfoaluminata cemento (SAC). La rapida malmola sulfoaluminata cemento produktita de Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. estas R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Ĝiaj ĉefaj grupoj estas kalcia sulfoaluminato kaj dukalcisilikato.

(3) trikalcia silikato (C3S). Premu Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 kaj H2O je 3:1:0.08: Masa proporcio de 10 estis miksita egale kaj premita sub konstanta premo de 60MPa por fari cilindran verdan bilĉon. La bilĉo estis kalcinita je 1400℃ dum 1,5 ~ 2 h en silicio-molibdena bastono alttemperatura elektra forno, kaj poste movita en mikroondan fornon por plua mikroonda hejtado dum 40min. Post eltiri la bilĉon, ĝi estis subite malvarmigita kaj plurfoje rompita kaj kalcinita ĝis la enhavo de libera CaO en la preta produkto estis malpli ol 1.0%

(4) trikalcia aluminato (c3A). CaO kaj A12O3 estis egale miksitaj, kalcinitaj je 1450℃ dum 4 h en elektra forno de silicio-molibdena bastono, muelitaj en pulvoron, kaj plurfoje kalcinitaj ĝis la enhavo de libera CaO estis malpli ol 1.0%, kaj la pintoj de C12A7 kaj CA estis ignorita.

(5) celuloza etero. La antaŭa laboro komparis la efikojn de 16 specoj de celulozaj eteroj sur la hidratiga kaj varmoliberiga indico de ordinara Portlanda cemento, kaj trovis, ke malsamaj specoj de celulozaj eteroj havas gravajn diferencojn sur la hidratado kaj varmoliberiga leĝo de cemento, kaj analizis la internan mekanismon. de ĉi tiu grava diferenco. Laŭ la rezultoj de antaŭa studo, tri specoj de celuloza etero kiuj havas evidentan malfruigan efikon sur ordinara Portlanda cemento estis elektitaj. Ĉi tiuj inkluzivas hidroksietil celulozetero (HEC), hidroksipropilmetilcelulozo etero (HPMC), kaj hidroksietilmetilcelulozo etero (HEMC). La viskozeco de celuloza etero estis mezurita per rotacia viskometro kun testa koncentriĝo de 2%, temperaturo de 20 ℃ kaj rotacia rapideco de 12 r/min. La viskozeco de celuloza etero estis mezurita per rotacia viskometro kun testa koncentriĝo de 2%, temperaturo de 20 ℃ kaj rotacia rapideco de 12 r/min. La molara anstataŭiga grado de celuloza etero estas provizita de la fabrikanto.

(6) Akvo. Uzu sekundaran distilitan akvon.

2.2 Testmetodo

Varmo de hidratado. TAM Air 8-kanala izoterma kalorimetro produktita de TA Instrument Company estis adoptita. Ĉiuj krudaĵoj estis konservitaj konstanta temperaturo por testi temperaturon (kiel (20± 0.5)℃) antaŭ la eksperimento. Unue, 3 g cemento kaj 18 mg celuloza etera pulvoro estis aldonitaj en la kalorimetron (masproporcio de celuloza etero al cemellativa materialo estis 0,6%). Post plena miksado, miksita akvo (sekundara distilita akvo) estis aldonita laŭ la specifita akvo-cementa proporcio kaj miksita egale. Tiam, ĝi estis rapide metita en la kalorimetron por testado. La akvo-liganto-proporcio de c3A estas 1.1, kaj la akvo-liganto-proporcio de la aliaj tri cementaj materialoj estas 0.45.

3. Rezultoj kaj diskuto

3.1 Testrezultoj

La efikoj de HEC, HPMC kaj HEMC sur la hidratiga varmega ellasrapideco kaj akumula varmega ellasiga indico de ordinara Portlanda cemento, C3S kaj C3A ene de 72 h, kaj la efikoj de HEC sur la hidratada varmega ellasiga indico kaj akumula varmega ellasiga indico de sulfoaluminata cemento. ene de 72 h, HEC estas la celuloza etero kun la plej forta prokrasta efiko al hidratiĝo de alia cemento kaj ununura erco. Kombinante la du efikojn, oni povas trovi, ke kun la ŝanĝo de cementa materiala komponado, celuloza etero havas malsamajn efikojn sur hidratada varmo-eldono-rapideco kaj akumula varmo-eldono. La elektita celuloza etero povas signife redukti la hidratigon kaj varmegan liberigon de ordinara Portlanda cemento kaj C, S, ĉefe plilongigas la induktan periodon, prokrastas la aperon de hidratado kaj varmo-liberiga pinto, inter kiuj la celuloza etero al C, S hidratado kaj prokrasto de varmo-liberiga indico estas pli evidenta ol ordinara portlanda cemento hidratado kaj varmo-liberiga indico prokrasto; Celuloza etero ankaŭ povas prokrasti la varmegan liberigon de sulfoaluminata cemento hidratado, sed la prokrasta kapablo estas tre malforta, kaj ĉefe prokrasti la hidratadon post 2 h; Por la varmoliberiga indico de C3A-hidratado, celuloza etero havas malfortan akcelan kapablon.

3.2 Analizo kaj diskuto

La mekanismo de celuloza etero prokrastas cementan hidratadon. Silva et al. hipotezis ke celuloza etero pliigis la viskozecon de porsolvaĵo kaj malhelpis la rapidecon de jona movado, tiel prokrastante cementhidratiĝon. Tamen, multe da literaturo dubis tiun supozon, ĉar iliaj eksperimentoj trovis ke celulozeteroj kun pli malalta viskozeco havas pli fortan kapablon prokrasti cementhidratiĝon. Fakte, la tempo de jonmovado aŭ migrado estas tiel mallonga ke ĝi evidente ne estas komparebla al la tempo de cementa hidratiĝo prokrasto. La adsorbado inter celuloza etero kaj cementaj hidratigproduktoj estas konsiderita kiel la reala kialo de la prokrasto de cementhidratado de celuloza etero. Celuloza etero estas facile adsorbebla al la surfaco de hidratigproduktoj kiel kalcia hidroksido, CSH-ĝelo kaj kalcia aluminata hidrato, sed ne estas facile adsorbebla de etringito kaj nehidrata fazo, kaj la adsorba kapablo de celuloza etero sur kalcia hidroksido estas pli alta ol. tiu de CSH-ĝelo. Tial, por ordinaraj portlandaj cementaj hidratadproduktoj, celuloza etero havas la plej fortan prokraston pri kalcia hidroksido, la plej fortan prokraston pri kalcio, la duan prokraston pri CSH-ĝelo kaj la plej malfortan prokraston pri ettringito.

Antaŭaj studoj montris, ke la adsorbado inter ne-jona polisakarido kaj minerala fazo ĉefe inkluzivas hidrogenan ligon kaj kemian komplekson, kaj ĉi tiuj du efikoj okazas inter la hidroksila grupo de polisakarido kaj la metala hidroksido sur la minerala surfaco. Liu et al. plue klasifikis la adsorbadon inter polisakaridoj kaj metalhidroksidoj kiel acido-baza interago, kun polisakaridoj kiel acidoj kaj metalhidroksidoj kiel bazoj. Por antaŭfiksita polisakarido, la alkaleco de la minerala surfaco determinas la forton de la interagado inter polisakaridoj kaj mineraloj. Inter la kvar geligaj komponantoj studitaj en ĉi tiu artikolo, la ĉefaj metalaj aŭ nemetalaj elementoj inkluzivas Ca, Al kaj Si. Laŭ la ordo de la agado de metalo, la alkaleco de iliaj hidroksidoj estas Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Fakte, Si(OH)4 solvaĵo estas acida kaj ne adsorbas celulozan eteron. Tial, la enhavo de Ca (OH) 2 sur la surfaco de cemento hidratado produktoj determinas la adsorbado kapablo de hidratado produktoj kaj celuloza etero Ĉar kalcio hidroksido, CSH ĝelo (3CaO·2SiO2·3H20), ettringito (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). kaj kalcio aluminato hidrato (3CaO·Al2O3·6H2O) en la enhavo de neorganikaj oksidoj de CaO estas 100%, 58,33%, 49,56% kaj 62,2%. Tial, la ordo de ilia adsorcio kapablo kun celuloza etero estas kalcio hidroksido aluminato > CSH-ĝelo > etringito, kiu kongruas kun la rezultoj en la literaturo.

La hidrataj produktoj de c3S ĉefe inkluzivas Ca(OH) kaj csH-ĝelon, kaj celuloza etero havas bonan prokrastan efikon sur ili. Tial, celuloza etero havas tre evidentan prokraston sur C3s-hidratado. Krom c3S, ordinara Portlanda cemento ankaŭ inkluzivas C2s-hidratadon, kiu estas pli malrapida, kio faras la prokrastan efikon de celuloza etero ne evidenta en la frua etapo. La hidratigproduktoj de ordinara silikato ankaŭ inkluzivas etringiton, kaj la prokrasta efiko de celuloza etero estas malbona. Tial, la prokrasta kapablo de celuloza etero al c3s estas pli forta ol tiu de ordinara Portlanda cemento observita en la testo.

C3A solviĝos kaj hidratiĝos rapide kiam ĝi renkontas akvon, kaj la hidrataj produktoj estas kutime C2AH8 kaj c4AH13, kaj la varmego de hidratado estos liberigita. Kiam la solvaĵo de C2AH8 kaj c4AH13 atingas saturiĝon, la kristaliĝo de C2AH8 kaj C4AH13 sesangula folia hidrato estos formita, kaj la reakcia rapideco kaj varmo de hidratado reduktiĝos samtempe. Pro la adsorbado de celuloza etero al la surfaco de kalcia aluminata hidrato (CxAHy), la ĉeesto de celuloza etero prokrastus la kristaliĝon de C2AH8 kaj C4AH13 sesangula-plata hidrato, rezultigante la malkreskon de reakcia rapideco kaj hidratiga varmoliberiga indico ol tio. de pura C3A, kiu montras ke celuloza etero havas malfortan akcelkapablon al C3A-hidratigo. Indas rimarki, ke en ĉi tiu provo, celuloza etero havas malfortan akcelan kapablon al la hidratiĝo de pura c3A. Tamen, en ordinara Portlanda cemento, ĉar c3A reagos kun gipso por formi etringito, pro la influo de ca2+-ekvilibro en suspensiaĵosolvo, celuloza etero prokrastos la formadon de etringito, tiel prokrastante la hidratigon de c3A.

De la efikoj de HEC, HPMC kaj HEMC sur la hidratiga kaj varmoliberigo-indico kaj akumula varmo-liberigo de ordinara Portlanda cemento, C3S kaj C3A ene de 72 h, kaj la efikoj de HEC sur la hidratado kaj varmo-elliberigo-indico kaj akumula varmo-liberigo de sulfoaluminato. cemento ene de 72 h, oni povas vidi, ke inter la tri celulozaj eteroj elektitaj, La kapablo de malfrua hidratado de c3s kaj Portlanda cemento estis plej forta en HEC, sekvita de HEMC, kaj plej malforta en HPMC. Koncerne C3A, la kapablo de la tri celulozaj eteroj akceli hidratiĝon ankaŭ estas en la sama ordo, tio estas, HEC estas la plej forta, HEMC estas la dua, HPMC estas la plej malforta kaj plej forta. Ĉi tio reciproke konfirmis, ke celuloza etero prokrastis la formadon de hidrataj produktoj de ĝeligaj materialoj.

La ĉefaj hidrataj produktoj de sulfoaluminata cemento estas etringito kaj Al(OH)3-ĝelo. La C2S en sulfoaluminatcemento ankaŭ hidratiĝos aparte por formi Ca(OH)2 kaj cSH-ĝelon. Ĉar la adsorbado de celuloza etro kaj ettringito povas esti ignorita, kaj la hidratiĝo de sulfoaluminato estas tro rapida, tial, en la frua etapo de hidratiĝo, celuloza etero havas malmulte da efiko al la hidratiga varmoliberiga indico de sulfoaluminata cemento. Sed al certa tempo de hidratiĝo, ĉar c2s aparte hidratiĝos por generi Ca(OH)2 kaj CSH-ĝelon, ĉi tiuj du hidratigproduktoj estos prokrastitaj de celuloza etero. Tial oni observis, ke celuloza etero prokrastis la hidratadon de sulfoaluminata cemento post 2 horoj.

4. Konkludo

En ĉi tiu artikolo, per izoterma kalorimetria testo, la influo leĝo kaj formado mekanismo de celuloza etero sur hidratada varmo de ordinara Portland cemento, c3s, c3A, sulfoaluminate cemento kaj aliaj malsamaj komponantoj kaj ununura erco en 72 h estis komparitaj. La ĉefaj konkludoj estas kiel sekvas:

(1) Celuloza etero povas signife redukti la hidratiga varmo-liberigo de ordinara Portlanda cemento kaj trikalcia silikato, kaj la efiko de reduktado de la hidratada varmo-liberiga indico de trikalcia silikato estas pli signifa; La efiko de celuloza etero al reduktado de la varmoliberiga indico de sulfoaluminata cemento estas tre malforta, sed ĝi havas malfortan efikon al plibonigado de la varmoliberiga indico de trikalcia aluminato.

(2) celuloza etero estos adsorbita de iuj hidrataj produktoj, tiel prokrastante la kristaliĝon de hidrataj produktoj, influante la varmegan liberigon de cementa hidratado. La tipo kaj kvanto de hidratigproduktoj estas malsamaj por malsamaj komponantoj de cement-bildo-erco, do la efiko de celuloza etero sur ilia hidratiga varmo ne estas la sama.