Effekt fan hydroxyethyl cellulose ether op iere hydratisaasje fan CSA cement

De effekten fanhydroxyethyl cellulose (HEC)en hege of lege substitúsje hydroxyethyl methyl cellulose (H HMEC, L HEMC) op de iere hydratatie proses en hydratatie produkten fan sulfoaluminate (CSA) cement waarden studearre. De resultaten lieten sjen dat ferskate ynhâld fan L-HEMC de hydratisaasje fan CSA-sement yn 45.0 min ~ 10.0 h koe befoarderje. Alle trije cellulose-ethers fertrage earst de hydrataasje fan sementoplossing en transformaasjestadium fan CSA, en befoarderje dan de hydrataasje binnen 2.0 ~ 10.0 h. De ynfiering fan methyl groep fersterke it befoarderjen effekt fan hydroxyethyl cellulose ether op de hydratatie fan CSA cement, en L HEMC hie de sterkste befoarderjen effekt; It effekt fan cellulose ether mei ferskillende substituents en graden fan substitúsje op de hydratatie produkten binnen 12.0 h foar hydrataasje is signifikant oars. HEMC hat in sterker promoasje-effekt op de hydratisaasjeprodukten dan HEC. L HEMC modifisearre CSA cement slurry produsearret de measte calcium-vanadite en aluminium gom op 2,0 en 4,0 h fan hydratatie.
kaaiwurden: sulfoaluminate cement; cellulose ether; Substituent; Grade fan substitúsje; Hydrataasjeproses; Hydrataasje produkt

Sulfoaluminate (CSA) cement mei wetterfrij kalsium sulfoaluminate (C4A3) en boheme (C2S) as de wichtichste klinker mineraal is mei de foardielen fan snelle ferhurding en iere sterkte, anty-freezing en anty-permeability, lege alkaliniteit, en lege waarmte konsumpsje yn 'e produksjeproses, mei maklik slypjen fan klinker. It wurdt in soad brûkt yn rush reparaasje, anty-permeabiliteit en oare projekten. Cellulose ether (CE) wurdt in soad brûkt yn mortier modifikaasje fanwege syn wetter-behâld en verdikking eigenskippen. CSA cement hydratation reaksje is kompleks, de induction perioade is hiel koart, de fersnelling perioade is multi-poadium, en syn hydrataasje is gefoelich foar de ynfloed fan mingsel en curing temperatuer. Zhang et al. fûn dat HEMC de induksjeperioade fan hydratisaasje fan CSA-sement kin ferlingje en de wichtichste peak meitsje fan hydrataasje-waarmteferlies. Sun Zhenping et al. fûn dat HEMC syn wetter absorption effekt beynfloede de iere hydratatie fan semint slurry. Wu Kai et al. leaude dat de swakke adsorpsje fan HEMC op it oerflak fan CSA cement wie net genôch te beynfloedzje de waarmte release taryf fan cement hydratatie. De ûndersyksresultaten oer it effekt fan HEMC op CSA cement hydratation wiene net unifoarm, dat kin wurde feroarsake troch ferskate komponinten fan cement clinker brûkt. Wan et al. fûn dat it wetter fêsthâlden fan HEMC wie better as dy fan hydroxyethyl cellulose (HEC), en de dynamyske viscosity en oerflak spanning fan it gat oplossing fan HEMC-wizige CSA cement slurry mei hege substitúsje graad wiene grutter. Li Jian et al. kontrolearre de iere ynterne temperatuer feroarings fan HEMC-modifisearre CSA cement mortieren ûnder fêste fluidity en fûn dat de ynfloed fan HEMC mei ferskillende graden fan substitúsje wie oars.
De ferlykjende stúdzje oer de effekten fan CE mei ferskate substituenten en graden fan substitúsje op 'e iere hydratisaasje fan CSA-sement is lykwols net genôch. Yn dit papier waarden de effekten fan hydroxyethylcellulose-ether mei ferskillende ynhâld, substituentgroepen en substitúsjegraden op 'e iere hydratisaasje fan CSA-sement studearre. De wet foar hydratisaasje fan waarmte frijlitting fan 12h wizige CSA-sement mei hydroxyethylcellulose-ether waard mei klam analysearre, en de hydratisaasjeprodukten waarden kwantitatyf analysearre.

1. Test
1.1 grûnstoffen
Cement is 42.5 grade fluch ferhurding CSA cement, de earste en lêste ynstelling tiid is 28 min en 50 min, respektivelik. De gemyske gearstalling en minerale gearstalling (massafraksje, de dosering en wetter-sementferhâlding neamd yn dit papier binne massafraksje as massaferhâlding) modifier CE omfettet 3 hydroxyethylcellulose-ethers mei ferlykbere viskositeit: Hydroxyethylcellulose (HEC), hege graad fan substitúsje hydroxyethyl methyl cellulose (H HEMC), lege graad fan substitúsje hydroxyethyl methyl fibrin (L HEMC), de viscosity fan 32, 37, 36 Pa · s, de graad fan substitúsje fan 2,5, 1,9, 1,6 mingd wetter foar deionized wetter.
1.2 Mix ratio
Fêste wetter-sement ratio fan 0,54, de ynhâld fan L HEMC (de ynhâld fan dit artikel wurdt berekkene troch de kwaliteit fan wetter modder) wL = 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, HEC en H HEMC ynhâld fan 0,5%. Yn dit papier: L HEMC 0,1 wL = 0,1% L HEMC feroarje CSA cement, ensafuorthinne; CSA is suver CSA cement; HEC wizige CSA cement, L HEMC wizige CSA cement, H HEMC wizige CSA cement wurde respektivelik oantsjut as HCSA, LHCSA, HHCSA.
1.3 Testmetoade
In acht-kanaal isothermyske mikrometer mei in mjitberik fan 600 mW waard brûkt om de waarmte fan hydrataasje te testen. Foardat de test waard it ynstrumint stabilisearre op (20±2) ℃ en relative humiliteit RH = (60±5)% foar 6.0 ~ 8.0 h. CSA-sement, CE en mingwetter waarden mingd neffens de mingferhâlding en elektrysk mingen waard útfierd foar 1min by de snelheid fan 600 r / min. Weagje (10,0 ± 0,1) g slurry fuortendaliks yn 'e ampul, set de ampul yn it ynstrumint en begjin de timingtest. De hydratisaasjetemperatuer wie 20 ℃, en de gegevens waarden elke 1min opnommen, en de test duorre oant 12.0h.
Thermogravimetryske (TG) analyse: Sement slurry waard taret neffens ISO 9597-2008 Cement - Testmetoaden - Bepaling fan settiid en soliditeit De mingde semint slurry waard set yn de test mal fan 20 mm × 20 mm × 20 mm, en nei keunstmjittige trilling foar 10 kear, it waard pleatst ûnder (20 ± 2) ℃ en RH = (60 ± 5)% foar curing. De samples waarden respektivelik nommen op 'e leeftyd fan t = 2.0, 4.0 en 12.0 h. Nei it fuortheljen fan 'e oerflaklaach fan' e stekproef (≥1 mm), waard it yn lytse stikjes brutsen en yn isopropylalkohol wiet. Isopropylalkohol waard elke 1d ferfongen foar opfolgjende 7 dagen om de folsleine ophinging fan hydrataasjereaksje te garandearjen, en droech by 40 ℃ oant konstant gewicht. Weagje (75 ± 2) mg samples yn 'e kroes, ferwaarmje de samples fan 30 ℃ oant 1000 ℃ by de temperatuerrate fan 20 ℃ / min yn 'e stikstofsfear ûnder adiabatyske tastân. De termyske ûntbining fan CSA cement hydratation produkten komt benammen foar by 50 ~ 550 ℃, en de ynhâld fan gemysk bûn wetter kin wurde krigen troch it berekkenjen fan de massa ferlies taryf fan de gebrûk binnen dit berik. AFt ferlear 20 kristallijn wetter en AH3 ferlear 3 kristallijn wetter by termyske ûntbining by 50-180 ℃. De ynhâld fan elk hydratisaasjeprodukt koe wurde berekkene neffens TG-kromme.

2. Resultaten en diskusje
2.1 Analyse fan hydratisaasjeproses
2.1.1 Ynfloed fan CE-ynhâld op hydratisaasjeproses
Neffens de hydratisaasje en eksothermyske krommes fan ferskillende ynhâld L HEMC modifisearre CSA-sement slurry, binne d'r 4 exothermyske peaks op 'e hydratisaasje en eksothermyske krommes fan pure CSA-sement slurry (wL = 0%). It hydratisaasjeproses kin ûnderferdield wurde yn ûntbiningstadium (0~15.0min), transformaasjestadium (15.0~45.0min) en fersnellingsstadium (45.0min) ~54.0min), fertragingstadium (54.0min~2.0h), dynamysk lykwichtstadium ( 2.0~4.0h), reacceleration stage (4.0~5.0h), redeceleration stage (5.0~10.0h) en stabilisaasje stage (10.0h~). Yn 15.0min foar hydrataasje loste it semintmineraal rap op, en de earste en twadde hydratisaasje exothermyske peaks yn dit poadium en 15.0-45.0 min korrespondearre mei de formaasje fan metastabiele faze AFt en har transformaasje nei monosulfide kalsiumaluminaathydraat (AFm), respektivelik. De tredde eksothermyske pyk by 54.0min fan hydrataasje waard brûkt om de stadia fan hydratisaasjefersnelling en fertraging te dielen, en de generaasjeraten fan AFt en AH3 namen dit as it bûgingspunt, fan boom nei delgong, en gongen doe it dynamyske lykwichtsstadium yn dy't 2.0 h duorret . Doe't de hydratisaasje 4.0h wie, kaam hydrataasje wer yn it poadium fan fersnelling, C4A3 is in rappe ûntbining en generaasje fan hydratisaasjeprodukten, en by 5.0h ferskynde in peak fan hydratisaasje eksothermyske waarmte, en kaam dan wer yn it poadium fan fertraging. Hydrataasje stabilisearre nei sawat 10.0h.
De ynfloed fan L HEMC ynhâld op CSA cement hydratation ûntbiningen konverzje poadium is oars: doe't L HEMC ynhâld is leech, L HEMC wizige CSA cement paste de twadde hydratatie waarmte release peak ferskynde wat earder, de waarmte release taryf en waarmte release peak wearde is signifikant heger as de suvere CSA cement paste; Mei de tanimming fan L HEMC ynhâld, de waarmte release taryf fan L HEMC wizige CSA cement slurry stadichoan ôfnommen, en leger as suver CSA cement slurry. It oantal eksothermyske peaks yn 'e hydrataasje-eksothermyske kromme fan L HEMC 0.1 is itselde as dat fan pure CSA-sementpasta, mar de 3e en 4e hydrataasje-eksotermyske peaks wurde respektivelik foarútgong nei 42.0min en 2.3h, en fergelike mei 33.5 en 9. mW / g fan suver CSA cement paste, harren exothermic peaks wurde ferhege nei 36,9 en 10,5 mW / g, respektivelik. Dit jout oan dat 0,1% L HEMC fersnelt en fersterket hydratisaasje fan L HEMC wizige CSA-sement op it korrespondearjende poadium. En L HEMC ynhâld is 0,2% ~ 0,5%, L HEMC wizige CSA cement fersnelling en deceleration poadium stadichoan kombinearre, dat is, de fjirde exothermic pyk fan tefoaren en kombinearre mei de tredde exothermic peak, it midden fan 'e dynamyske balâns poadium net mear ferskine , L HEMC op CSA cement hydratatie promoasje effekt is wichtiger.
L HEMC befoardere signifikant de hydratisaasje fan CSA-sement yn 45.0 min ~ 10.0 h. Yn 45.0min ~ 5.0h, 0.1% L HEMC hat net folle effekt op de hydratisaasje fan CSA cement, mar as de ynhâld fan L HEMC ferheget nei 0.2% ~ 0.5%, it effekt is net signifikant. Dit is folslein oars as it effekt fan CE op hydratisaasje fan Portland cement. Literatuerûndersiken hawwe oantoand dat CE mei in grut oantal hydroxylgroepen yn 'e molekule sil wurde adsorbearre op it oerflak fan semintdieltsjes en hydratisaasjeprodukten troch soer-base-ynteraksje, wêrtroch't de iere hydrataasje fan Portland-sement fertrage, en hoe sterker de adsorpsje, hoe dúdliker de fertraging. It waard lykwols fûn yn 'e literatuer dat de adsorpsjekapasiteit fan CE op AFt-oerflak swakker wie as dy op kalsiumsilikaathydrate (C-S-H) gel, Ca (OH) 2 en kalsiumaluminaathydraat oerflak, wylst de adsorpsjonskapasiteit fan HEMC op CSA semint dieltsjes wie ek swakker as dat op Portland semint dieltsjes. Derneist kin it soerstofatoom op 'e CE-molekule it frije wetter reparearje yn' e foarm fan wetterstofbân as adsorbearre wetter, de steat fan evaporabel wetter yn 'e semint slurry feroarje, en dan ynfloed op de seminthydrataasje. De swakke adsorpsje en wetterabsorption fan CE sil lykwols stadichoan swakke wurde mei de ferlinging fan hydratisaasjetiid. Nei in bepaalde tiid sil it geadsorbeerde wetter frijlitten wurde en fierder reagearje mei de unhydratisearre semintpartikels. Boppedat kin it útfinende effekt fan CE ek lange romte leverje foar hydratisaasjeprodukten. Dit kin de reden wêze wêrom't L HEMC CSA-sementhydrataasje befoarderet nei 45.0 min hydrataasje.
2.1.2 Ynfloed fan CE-substituint en har graad op hydratisaasjeproses
It kin sjoen wurde út de hydratisaasje waarmte release curves fan trije CE wizige CSA slurries. Yn ferliking mei L HEMC, hawwe de hydrataasje waarmte frijlitting taryf curves fan HEC en H HEMC wizige CSA slurries ek fjouwer hydratatie waarmte release peaks. Alle trije CE hawwe fertrage effekten op 'e ûntbining en konverzje stadia fan CSA cement hydratatie, en HEC en H HEMC hawwe sterker fertrage effekten, fertrage it ûntstean fan de fersnelde hydratisaasje poadium. De tafoeging fan HEC en H‑HEMC fertrage de 3e hydrataasje-eksothermyske pyk in bytsje, brocht de 4e hydrataasje-eksotermyske pyk signifikant foarút, en fergrutte de peak fan 'e 4e hydrataasje-eksotermyske pyk. Ta beslút, de hydratisaasje waarmte frijlitting fan de trije CE modifisearre CSA slurries is grutter dan dy fan de suvere CSA slurries yn de hydrataasje perioade fan 2.0 ~ 10.0 h, wat oanjout dat de trije CE's allegear befoarderje de hydrataasje fan CSA semint op dit stadium. Yn 'e hydratisaasjeperioade fan 2.0 ~ 5.0 h is de hydratisaasjewaarmte frijlitting fan L HEMC modifisearre CSA-sement de grutste, en H HEMC en HEC binne de twadde, wat oanjout dat it promoasje-effekt fan lege substitúsje HEMC op' e hydratisaasje fan CSA-sement sterker is. . It katalytyske effekt fan HEMC wie sterker dan dat fan HEC, wat oanjout dat de ynfiering fan methylgroep it katalytyske effekt fan CE op 'e hydratisaasje fan CSA-sement fersterke. De gemyske struktuer fan CE hat in grutte ynfloed op syn adsorpsje op it oerflak fan semint dieltsjes, benammen de graad fan substitúsje en it type fan substituent.
De steryske hindering fan CE is oars mei ferskate substituenten. HEC hat allinich hydroxyethyl yn 'e sydketen, dy't lytser is dan HEMC mei methylgroep. Dêrom, HEC hat de sterkste adsorption effekt op CSA semint dieltsjes en de grutste ynfloed op de kontakt reaksje tusken semint dieltsjes en wetter, dus it hat de meast foar de hân lizzende fertraging effekt op de tredde hydratatie exothermic pyk. De wetterabsorption fan HEMC mei hege substitúsje is signifikant sterker as dy fan HEMC mei lege substitúsje. As gefolch, it frije wetter belutsen by hydratisaasje reaksje tusken flocculated struktueren wurdt fermindere, dat hat in grutte ynfloed op de earste hydratatie fan feroare CSA cement. Hjirtroch wurdt de tredde hydrotermyske pyk fertrage. Lege substitút HEMC's hawwe swak wetterabsorption en koarte aksjetiid, wat resulteart yn iere frijlitting fan adsorbint wetter en fierdere hydratisaasje fan in grut oantal unhydratisearre semintdieltsjes. De swakke adsorpsje en wetterabsorption hawwe ferskate fertrage effekten op 'e hydratisaasje-ûntbining en transformaasjestadium fan CSA-sement, wat resulteart yn it ferskil yn' e promoasje fan seminthydrataasje yn 'e lettere faze fan CE.
2.2 Analyse fan hydratisaasjeprodukten
2.2.1 Ynfloed fan CE-ynhâld op hydratisaasjeprodukten
Feroarje de TG DTG kromme fan CSA wetter slurry troch ferskillende ynhâld fan L HEMC; De ynhâld fan gemysk bûn wetter ww en hydratisaasjeprodukten AFt en AH3 wAFt en wAH3 waarden berekkene neffens TG-kurven. De berekkene resultaten lieten sjen dat de DTG-kurven fan suvere CSA-cementpasta trije peaks lieten by 50 ~ 180 ℃, 230 ~ 300 ℃ en 642 ~ 975 ℃. Yn oerienstimming mei AFt, AH3 en dolomit ûntbining, respektivelik. By hydratisaasje 2.0 h binne TG-kurven fan L HEMC wizige CSA slurry oars. As hydratisaasjereaksje 12.0 h berikt, is d'r gjin signifikant ferskil yn 'e bochten. By 2.0h hydrataasje wie de gemyske binende wetterynhâld fan wL=0%, 0.1%, 0.5% L HEMC-modifisearre CSA-sementpasta 14.9%, 16.2%, 17.0%, en AFt-ynhâld wie 32.8%, 35.2%, 36.7%, respektivelik. De ynhâld fan AH3 wie respektivelik 3.1%, 3.5% en 3.7%, wat oanjout dat de yntegraasje fan L HEMC de hydratisaasjegraad fan hydratisaasje fan semint slurry foar 2.0 h ferbettere, en de produksje fan hydratisaasjeprodukten AFt en AH3 fergrutte, dat is befoardere de hydratisaasje fan CSA cement. Dit kin wêze om't HEMC sawol hydrofobe groep methyl as hydrofiele groep hydroxyethyl befettet, dy't hege oerflakaktiviteit hat en de oerflakspanning fan floeibere faze yn semint slurry signifikant kin ferminderje. Tagelyk hat it it effekt fan it ynlûken fan lucht om de generaasje fan sementhydratisaasjeprodukten te fasilitearjen. By 12.0 h fan hydratisaasje, AFt en AH3 ynhâld yn L HEMC wizige CSA cement slurry en suver CSA cement slurry hie gjin signifikant ferskil.
2.2.2 Ynfloed fan CE-substituenten en har substitúsjegraden op hydratisaasjeprodukten
De TG DTG kromme fan CSA cement slurry feroare troch trije CE (de ynhâld fan CE is 0,5%); De oerienkommende berekkeningsresultaten fan ww, wAFt en wAH3 binne as folget: by hydratisaasje 2.0 en 4.0 h binne TG-kurven fan ferskate semint slurries signifikant oars. As de hydratisaasje 12.0 h berikt, hawwe TG-kurven fan ferskate semint slurries gjin signifikant ferskil. By 2.0 h hydrataasje, de gemysk bound wetter ynhâld fan suver CSA cement slurry en HEC, L HEMC, H HEMC wizige CSA cement slurry binne 14,9%, 15,2%, 17,0%, 14,1%, respektivelik. By 4.0 h fan hydratisaasje fermindere de TG-kromme fan suvere CSA-sementslurry it minste. De hydratisaasjegraad fan 'e trije CE modifisearre CSA slurries wie grutter as dy fan suver CSA slurries, en de ynhâld fan gemysk bûn wetter fan HEMC modifisearre CSA slurries wie grutter as dy fan HEC modifisearre CSA slurries. L HEMC wizige CSA cement slurry gemyske binende wetter ynhâld is de grutste. Ta beslút, CE mei ferskillende substituenten en graden fan substitúsje hat signifikante ferskillen op de earste hydratatie produkten fan CSA cement, en L-HEMC hat de grutste promoasje effekt op de formaasje fan hydratatie produkten. By 12.0 h hydrataasje wie d'r gjin signifikant ferskil tusken it massaferliestempo fan 'e trije CE-modifisearre CSA-sementslurps en dy fan pure CSA-sementslurps, wat konsistint wie mei de kumulative resultaten fan waarmte frijlitting, wat oanjout dat CE allinich signifikant beynfloede de hydrataasje fan CSA cement binnen 12,0 h.
It kin ek sjoen wurde dat AFt en AH3 karakteristike pyksterkte fan L HEMC wizige CSA slurry de grutste binne by hydratisaasje 2.0 en 4.0 h. AFt ynhâld fan suver CSA slurry en HEC, L HEMC, H HEMC modifisearre CSA slurry wiene 32.8%, 33.3%, 36.7% en 31.0%, respektivelik, by 2.0h hydratatie. AH3 ynhâld wie 3,1%, 3,0%, 3,6% en 2,7% respektivelik. By 4.0 h fan hydratisaasje wie AFt-ynhâld 34,9%, 37,1%, 41,5% en 39,4%, en AH3-ynhâld wie respektivelik 3,3%, 3,5%, 4,1% en 3,6%. It kin sjoen wurde dat L HEMC it sterkste befoarderjen effekt hat op 'e foarming fan hydratisaasjeprodukten fan CSA-sement, en it befoarderjen fan HEMC is sterker as dat fan HEC. Yn ferliking mei L-HEMC ferbettere H-HEMC de dynamyske viskositeit fan pore-oplossing signifikanter, wêrtroch't it wetterferfier beynfloede, wat resulteart yn in fermindering fan slurrypenetraasjerate, en beynfloedet de produksje fan hydrataasjeprodukten op dit stuit. Yn ferliking mei HEMC's is it wetterstofbondingseffekt yn HEC-molekulen dúdliker, en it wetterabsorpsjonseffekt is sterker en langer duorsum. Op dit stuit is it effekt fan wetterabsorption fan sawol HEMC's mei hege substitúsje as HEMC's mei leech substitúsje net mear dúdlik. Derneist foarmet CE in "sletten loop" fan wetterferfier yn 'e mikrosône yn' e semint slurry, en it wetter dat stadichoan troch CE frijlitten wurdt kin fierder direkt reagearje mei de omlizzende semintdieltsjes. By 12.0 h fan hydratisaasje wiene de effekten fan CE op AFt en AH3 produksje fan CSA cement slurry net mear signifikant.

3. Konklúzje
(1) De hydratisaasje fan sulfoaluminate (CSA) slyk yn 45.0 min ~ 10.0 h kin befoardere wurde mei ferskate dosage fan lege hydroxyethyl methyl fibrin (L HEMC).
(2) Hydroxyethyl cellulose (HEC), hege substitúsje hydroxyethyl methyl cellulose (H HEMC), L HEMC HEMC, dizze trije hydroxyethyl cellulose ether (CE) hawwe fertrage de ûntbining en konverzje poadium fan CSA cement hydratatie, en befoardere de hydratatie fan 2.0 ~ 10.0 h.
(3) De ynfiering fan methyl yn hydroxyethyl CE kin har promoasje-effekt signifikant ferbetterje op 'e hydratisaasje fan CSA-sement yn 2.0 ~ 5.0 h, en it promoasje-effekt fan L HEMC op' e hydratisaasje fan CSA-sement is sterker dan H HEMC.
(4) As de ynhâld fan CE 0,5% is, is de hoemannichte AFt en AH3 generearre troch L HEMC wizige CSA slurry by hydratisaasje 2,0 en 4,0 h it heechste, en it effekt fan it befoarderjen fan hydratisaasje is de meast wichtige; H HEMC en HEC modifisearre CSA slurries produsearren hegere AFt en AH3 ynhâld dan suvere CSA slurries allinich by 4.0 h fan hydrataasje. By 12.0 h fan hydratisaasje wiene de effekten fan 3 CE op 'e hydratisaasjeprodukten fan CSA-sement net mear signifikant.