Áhrif hýdroxýetýl sellulósa eters á snemmbúna vökvun CSA sements

Áhrifin afhýdroxýetýl sellulósa (HEC)og hýdroxýetýl metýlsellulósa (H HMEC, L HEMC) með mikilli eða lágri útskiptingu á snemmbúnu vökvunarferlinu og vökvunarafurðir súlfóaluminat (CSA) sements voru rannsökuð. Niðurstöðurnar sýndu að mismunandi innihald L-HEMC gæti stuðlað að vökvun CSA sements á 45,0 mín~10,0 klst. Allir þrír sellulósaeterarnir seinkuðu vökvun sementsupplausnar og umbreytingarstigs CSA fyrst og stuðlaði síðan að vökvuninni innan 2,0 ~ 10,0 klst. Innleiðing metýlhóps jók kynningaráhrif hýdroxýetýlsellulósaeters á vökvun CSA sements, og L HEMC hafði sterkustu kynningaráhrifin; Áhrif sellulósaeters með mismunandi skiptihópum og skiptingarstigum á vökvaafurðirnar innan 12,0 klst fyrir vökvun eru verulega mismunandi. HEMC hefur sterkari kynningaráhrif á vökvavörurnar en HEC. L HEMC breytt CSA sementslausn framleiðir mest kalsíum-vanadít og álgúmmí við 2,0 og 4,0 klst vökva.
Lykilorð: súlfóaluminat sement; Sellulósa eter; Staðgengill; Staðgengisstig; Vökvaferli; Vökvavara

Súlfóalúminat (CSA) sement með vatnsfríu kalsíumsúlfóalúminati (C4A3) og bóhem (C2S) sem aðal steinefni steinefna er með kostum hraðherðingar og snemma styrks, frostvarnar og gegn gegndræpi, lágt basastig og lítillar hitanotkunar í framleiðsluferli, með auðveldum mölun á klinki. Það er mikið notað í þjótaviðgerð, gegn gegndræpi og öðrum verkefnum. Sellulósaeter (CE) er mikið notaður við breytingar á steypuhræra vegna vatnsheldandi og þykknandi eiginleika þess. CSA sementsvökvunarviðbrögð eru flókin, örvunartímabilið er mjög stutt, hröðunartímabilið er fjölþrepa, og vökvun þess er næm fyrir áhrifum blöndunar og þurrkunarhita. Zhang o.fl. komist að því að HEMC getur lengt innleiðslutímabil vökvunar CSA sements og gert aðal toppinn í vökvunarhitalosunartöf. Sun Zhenping o.fl. komst að því að vatnsgleypniáhrif HEMC höfðu áhrif á snemmbúna vökvun sementslausnar. Wu Kai o.fl. taldi að veikt aðsog HEMC á yfirborði CSA sements væri ekki nóg til að hafa áhrif á hitalosunarhraða sementsvökvunar. Rannsóknarniðurstöður um áhrif HEMC á CSA sementsvökvun voru ekki einsleitar, sem getur stafað af mismunandi íhlutum sementsklinks sem notaðir eru. Wan o.fl. komst að því að vökvasöfnun HEMC var betri en hýdroxýetýlsellulósa (HEC) og kraftmikil seigja og yfirborðsspenna holulausnarinnar af HEMC-breyttri CSA sementslausn með mikilli staðgöngugráðu var meiri. Li Jian o.fl. fylgst með fyrstu innri hitabreytingum HEMC-breyttra CSA sementsmúra við fasta vökva og komst að því að áhrif HEMC með mismunandi stigum útskipta voru mismunandi.
Hins vegar er samanburðarrannsóknin á áhrifum CE með mismunandi skiptihópum og skiptingarstigum á snemmbúna vökvun CSA sements ekki nægjanleg. Í þessari grein voru áhrif hýdroxýetýlsellulósaeters með mismunandi innihaldi, skiptihópum og skiptingarstigum á snemmbúna vökvun CSA sements rannsökuð. Vökvahitalosunarlögmálið fyrir 12 klst breytt CSA sement með hýdroxýetýlsellulósaeter var nákvæmlega greint og vökvunarafurðirnar voru magngreindar.

1. Próf
1.1 Hráefni
Sement er 42,5 gæða hraðharðnandi CSA sement, upphafs- og lokastillitími er 28 mín og 50 mín, í sömu röð. Efnasamsetning þess og steinefnasamsetning (massahlutfall, skammtastærðir og vatns-sementhlutfall sem nefnt er í þessari grein eru massahlutfall eða massahlutfall) breytiefni CE inniheldur 3 hýdroxýetýl sellulósa etera með svipaða seigju: Hýdroxýetýl sellulósa (HEC), mikil staðgengill hýdroxýetýl metýlsellulósa (H HEMC), lágt skiptingarstig hýdroxýetýlmetýlfíbríns (L HEMC), seigja 32, 37, 36 Pa·s, skiptingarstigið 2,5, 1,9, 1,6 blöndunarvatn fyrir afjónað vatn.
1.2 Blandahlutfall
Fast vatn-sement hlutfall 0,54, innihald L HEMC (innihald þessarar greinar er reiknað út frá gæðum vatnsleðju) wL=0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, HEC og H HEMC innihald 0,5%. Í þessari grein: L HEMC 0,1 wL=0,1% L HEMC breyta CSA sement, og svo framvegis; CSA er hreint CSA sement; HEC breytt CSA sement, L HEMC breytt CSA sement, H HEMC breytt CSA sement er vísað til sem HCSA, LHCSA, HHCSA.
1.3 Prófunaraðferð
Notaður var átta rása jafnhitamælir með 600 mW mælisviði til að prófa vökvunarhitann. Fyrir prófunina var tækið stöðugt við (20±2) ℃ og hlutfallslegan raka RH= (60±5) % í 6,0~8,0 klst. CSA sementi, CE og blöndunarvatni var blandað í samræmi við blöndunarhlutfallið og rafblöndun framkvæmd í 1mín á hraðanum 600 sn./mín. Vigðu (10,0±0,1) g af grugglausn strax í lykjuna, settu lykjuna í tækið og byrjaðu tímatökuprófið. Vökvahitastigið var 20 ℃ og gögnin voru skráð á 1 mín. fresti og prófunin stóð til 12.0 klst.
Hitaþyngdarmæling (TG) greining: Sementslausn var útbúin í samræmi við ISO 9597-2008 Sement — Prófunaraðferðir — Ákvörðun á þéttingartíma og hollustu. Blandaða sementslausnin var sett í prófunarmótið 20 mm×20 mm×20 mm og eftir gervi titring í 10 skipti var hún sett undir (20±2) ℃ og RH= (60±5)% til að herða. Sýnin voru tekin út á aldrinum t=2,0, 4,0 og 12,0 klst., í sömu röð. Eftir að yfirborðslagið af sýninu (≥1 mm) var fjarlægt var það brotið í litla bita og látið liggja í bleyti í ísóprópýlalkóhóli. Ísóprópýlalkóhóli var skipt út á 1. d. í samfellda 7 daga til að tryggja algjöra stöðvun á vökvahvarfi og þurrkað við 40 ℃ að stöðugri þyngd. Vigtið (75±2) mg sýni í deigluna, hitið sýnin frá 30 ℃ til 1000 ℃ við hitastigið 20 ℃/mín í köfnunarefnisloftinu við óþverra ástand. Varma niðurbrot CSA sementvökvunarafurða á sér stað aðallega við 50 ~ 550 ℃ og hægt er að fá innihald efnabundins vatns með því að reikna út massatapshraða sýnanna innan þessa bils. AFt missti 20 kristallað vatn og AH3 missti 3 kristallað vatn við varma niðurbrot við 50-180 ℃. Hægt væri að reikna innihald hverrar vökvunarvöru út í samræmi við TG kúrfu.

2. Niðurstöður og umræður
2.1 Greining á vökvaferli
2.1.1 Áhrif CE innihalds á vökvaferli
Samkvæmt vökvunar- og útverma ferlum með mismunandi innihaldi L HEMC breytt CSA sementslausn, eru 4 útverma toppar á vökvunar- og útverma kúrfur hreinnar CSA sementslausnar (wL=0%). Vökvunarferlinu má skipta í upplausnarstig (0~15,0 mín), umbreytingarþrep (15,0~45,0 mín) og hröðunarstig (45,0 mín) ~54,0 mín, hraðaminnkun (54,0 mín ~ 2,0 klst), kraftmikið jafnvægisstig ( 2.0~4.0h), endurhröðunarþrep (4.0~5.0h), endurhröðunarstig (5.0~10.0h) og stöðugleikastig (10.0h~). Á 15,0 mínútum fyrir vökvun leystist sementsteinefnið hratt upp og fyrsti og annar vökvatoppurinn á þessu stigi og 15,0-45,0 mín samsvaraði myndun metstable fasa AFt og umbreytingu þess í mónósúlfíð kalsíumaluminat hýdrat (AFm), í sömu röð. Þriðji úthita toppurinn við 54,0 mín af vökvun var notaður til að skipta vökvahröðun og hraðaminnkun stigum, og myndunarhraði AFt og AH3 tók þetta sem beygingarpunkt, frá uppsveiflu til hnignunar, og fór síðan inn í kraftmikið jafnvægisstig sem stóð í 2,0 klst. . Þegar vökvunin var 4,0 klst. fór vökvunin aftur inn á hröðunarstigið, C4A3 er hröð upplausn og myndun vökvaafurða, og eftir 5.0 klst. birtist hámark vökvunar útvermandi hita og fór síðan aftur inn í hraðaminnkun. Vökvun varð stöðug eftir um 10,0 klst.
Áhrif L HEMC innihalds á CSA sementsvökvunarupplausnog umbreytingarstigið er öðruvísi: þegar L HEMC innihald er lágt, L HEMC breytt CSA sement líma, seinni vökvunarhitalosunartoppurinn birtist aðeins fyrr, hitalosunarhraði og hitalosunarhámarksgildi er verulega hærra en hreint CSA sementmauk; Með aukningu á L HEMC innihaldi minnkaði hitalosunarhraði L HEMC breyttrar CSA sementslausnar smám saman og lægri en hreins CSA sementslausnar. Fjöldi útverma toppa í vökvatoppum útverma ferli L HEMC 0.1 er sá sami og í hreinu CSA sementmauki, en 3. og 4. vökvatoppar eru hækkaðir í 42,0 mín og 2,3 klst., í sömu röð, og borið saman við 30,5 og 9. mW/g af hreinu CSA sementmauki, útvarma toppar þeirra eru auknir í 36,9 og 10,5 mW/g, í sömu röð. Þetta gefur til kynna að 0,1% L HEMC flýtir fyrir og eykur vökvun á L HEMC breyttu CSA sementi á samsvarandi stigi. Og L HEMC innihald er 0,2% ~ 0,5%, L HEMC breytt CSA sementshröðun og hraðaminnkun eru smám saman sameinuð, það er fjórði úthita toppurinn fyrirfram og ásamt þriðja útverma toppnum, miðja kraftmikilla jafnvægisstigsins birtist ekki lengur , L HEMC á CSA sement vökvahækkun áhrif er mikilvægari.
L HEMC stuðlaði verulega að vökvun CSA sements á 45,0 mín ~ 10,0 klst. Eftir 45,0 mín ~ 5,0 klst. hefur 0,1%L HEMC lítil áhrif á vökvun CSA sements, en þegar innihald L HEMC eykst í 0,2%~0,5% eru áhrifin ekki marktæk. Þetta er allt frábrugðið áhrifum CE á vökvun Portlandsements. Bókmenntarannsóknir hafa sýnt að CE sem inniheldur mikinn fjölda hýdroxýlhópa í sameindinni mun aðsogast á yfirborð sementagna og vökvaafurða vegna sýru-basa víxlverkunar og seinkar því snemma vökvun Portlandsements og því sterkari sem frásogið er, því augljósari er seinkunin. Hins vegar kom í ljós í fræðiritum að aðsogsgeta CE á AFt yfirborði var veikari en á kalsíumsílíkathýdrat (C-S-H) hlaupi, Ca (OH) 2 og kalsíumaluminat hýdrat yfirborði, en aðsogsgeta á HEMC á CSA sementögnum var einnig veikara en á Portland sementögnum. Að auki getur súrefnisatómið á CE sameindinni fest fría vatnið í formi vetnistengis sem aðsogað vatn, breytt ástandi uppgufunarvatns í sementslausninni og síðan haft áhrif á sementsvökvunina. Hins vegar mun veikt aðsog og vatnsupptaka CE smám saman veikjast með lengingu vökvunartímans. Eftir ákveðinn tíma mun aðsogað vatn losna og hvarfast frekar við óvötnuðu sementagnirnar. Þar að auki geta upplifunaráhrif CE einnig veitt langt pláss fyrir vökvavörur. Þetta gæti verið ástæðan fyrir því að L HEMC stuðlar að CSA sementvökvun eftir 45,0 mín.
2.1.2 Áhrif CE skiptihóps og gráðu hans á vökvunarferli
Það má sjá af vökvunarhitalosunarferlum þriggja CE breyttra CSA slurry. Í samanburði við L HEMC hafa vökvunarhitalosunarhraðaferlar HEC og H HEMC breyttra CSA slurry einnig fjóra vökvunarhitalosunartoppa. Öll þrjú CE hafa seinkuð áhrif á upplausnar- og umbreytingarstig CSA sementsvökvunar og HEC og H HEMC hafa sterkari seinkuð áhrif, sem seinka tilkomu hraða vökvunarstigsins. Viðbót á HEC og H-HEMC seinkaði lítillega 3. vökvatoppnum útverma hámarki, hækkaði marktækt 4. vökvunarútverma toppinn og jók hámark 4. vökvunar útverma hámarksins. Að lokum er vökvunarhitalosun þriggja CE breyttra CSA slurryanna meiri en hreins CSA slurrys á vökvunartímabilinu 2,0 ~ 10,0 klst., sem gefur til kynna að CE CE-in þrjú ýta öll undir vökvun CSA sements á þessu stigi. Á vökvunartímabilinu 2,0 ~ 5,0 klst. er vökvunarhitalosun L HEMC breytts CSA sements stærst og H HEMC og HEC eru önnur, sem gefur til kynna að kynningaráhrif lítillar staðgengils HEMC á vökvun CSA sements séu sterkari . Hvataáhrif HEMC voru sterkari en HEC, sem gefur til kynna að innleiðing metýlhóps jók hvataáhrif CE á vökvun CSA sements. Efnafræðileg uppbygging CE hefur mikil áhrif á aðsog þess á yfirborð sementagna, sérstaklega hversu mikið skiptingin er og tegund skiptihópsins.
Sterísk hindrun CE er mismunandi með mismunandi skiptihópa. HEC hefur aðeins hýdroxýetýl í hliðarkeðjunni, sem er minni en HEMC sem inniheldur metýlhóp. Þess vegna hefur HEC sterkustu aðsogsáhrifin á CSA sementagnir og mest áhrif á snertiviðbrögðin milli sementagna og vatns, þannig að það hefur augljósustu seinkunaráhrifin á þriðja vökvunartoppinn. Vatnsupptaka HEMC með mikla útskiptingu er marktækt sterkari en HEMC með litla útskiptingu. Fyrir vikið minnkar lausa vatnið sem tekur þátt í vökvunarviðbrögðum milli flokkaðra mannvirkja, sem hefur mikil áhrif á upphafsvökvun breytts CSA sements. Vegna þessa er þriðji vatnshitatoppurinn seinkaður. Lítil útskipti HEMC hafa veikt vatnsupptöku og stuttan verkunartíma, sem leiðir til snemmbúins losunar ásogsvatns og frekari vökvunar á miklum fjölda óvötnuðum sementagnum. Veikt aðsog og vatnsupptaka hefur mismunandi seinkuð áhrif á vökvunarupplausn og umbreytingarstig CSA sements, sem leiðir til munar á eflingu sementsvökvunar á síðari stigum CE.
2.2 Greining á vökvaafurðum
2.2.1 Áhrif CE innihalds á vökvavörur
Breyttu TG DTG feril CSA vatnslausnar með mismunandi innihaldi L HEMC; Innihald efnabundins vatns ww og vökvaefna AFt og AH3 wAFt og wAH3 var reiknað út samkvæmt TG kúrfum. Reiknaðar niðurstöður sýndu að DTG ferillinn af hreinu CSA sementmauki sýndi þrjá toppa við 50~180 ℃, 230~300 ℃ og 642~975 ℃. Samsvarar AFt, AH3 og dólómít niðurbroti, í sömu röð. Við vökvun 2,0 klst. eru TG ferlar L HEMC breyttrar CSA slurry mismunandi. Þegar vökvunarhvarf nær 12,0 klst. er enginn marktækur munur á ferlunum. Við 2,0 klst vökvun var efnabindandi vatnsinnihald wL=0%, 0,1%, 0,5% L HEMC breytt CSA sementmauk 14,9%, 16,2%, 17,0% og AFt innihald var 32,8%, 35,2%, 36,7%, í sömu röð. Innihald AH3 var 3,1%, 3,5% og 3,7%, í sömu röð, sem bendir til þess að innleiðing L HEMC hafi bætt vökvunarstig vökvunar vökvunar sementslausnar í 2,0 klst. og aukið framleiðslu á vökvaafurðum AFt og AH3, það er að segja stuðla vökvun CSA sements. Þetta getur verið vegna þess að HEMC inniheldur bæði vatnsfælin hópmetýl og vatnssækinn hóp hýdroxýetýl, sem hefur mikla yfirborðsvirkni og getur dregið verulega úr yfirborðsspennu fljótandi fasa í sementslausn. Á sama tíma hefur það þau áhrif að það hleður inn lofti til að auðvelda myndun sementsvökvaafurða. Eftir 12,0 klst. af vökvun hafði AFt og AH3 innihald í L HEMC breyttri CSA sementslausn engan marktækan mun.
2.2.2 Áhrif CE skiptihópa og skiptingarstig þeirra á vökvaefni
TG DTG ferillinn fyrir CSA sementslausn breytt með þremur CE (innihald CE er 0,5%); Samsvarandi útreikningsniðurstöður ww, wAFt og wAH3 eru sem hér segir: við vökvun 2,0 og 4,0 klst. eru TG ferlar mismunandi sementslausna verulega mismunandi. Þegar vökvunin nær 12,0 klst. hafa TG-ferlar mismunandi sementslausna engan marktækan mun. Við 2,0 klst vökvun er efnafræðilega bundið vatnsinnihald hreins CSA sementsgruggs og HEC, L HEMC, H HEMC breytt CSA sementsgrugga 14,9%, 15,2%, 17,0%, 14,1%, í sömu röð. Eftir 4,0 klst af vökvun minnkaði TG ferill hreins CSA sementslausnar minnst. Vökvastig þriggja CE breyttra CSA slurrya var meiri en hreins CSA slurrys og innihald efnabundins vatns í HEMC breyttum CSA slurry var meira en HEC breytt CSA slurry. L HEMC breytt CSA sement slurry efnabindandi vatnsinnihald er stærsta. Niðurstaðan er sú að CE með mismunandi skiptihópa og skiptingarstig hefur verulegan mun á upphafsvökvaafurðum CSA sements og L-HEMC hefur mest áhrif á myndun vökvaafurða. Við 12,0 klst. vökvun var enginn marktækur munur á massatapshraða þriggja CE-breyttu CSA sementslúpanna og hreins CSA-sementslurps, sem var í samræmi við uppsöfnuð hitalosunarniðurstöður, sem gefur til kynna að CE hafi aðeins marktæk áhrif á vökvun CSA sement innan 12,0 klst.
Einnig má sjá að AFt og AH3 einkennandi hámarksstyrkur L HEMC breyttrar CSA slurry eru stærstir við vökvun 2,0 og 4,0 klst. AFt-innihald hreinnar CSA grugglausnar og HEC, L HEMC, H HEMC breyttrar CSA slurry var 32,8%, 33,3%, 36,7% og 31,0%, í sömu röð, við 2,0 klst. AH3 innihald var 3,1%, 3,0%, 3,6% og 2,7%, í sömu röð. Eftir 4,0 klst af vökvun var AFt innihald 34,9%, 37,1%, 41,5% og 39,4% og AH3 innihald var 3,3%, 3,5%, 4,1% og 3,6%, í sömu röð. Það má sjá að L HEMC hefur sterkustu hvetjandi áhrifin á myndun vökvaafurða CSA sements, og kynningaráhrif HEMC eru sterkari en HEC. Samanborið við L-HEMC, bætti H-HEMC kraftmikla seigju holulausnar marktækt og hafði þannig áhrif á vatnsflutninginn, sem leiddi til lækkunar á skarpskyggni hraða og hafði áhrif á framleiðslu vökvaafurða á þessum tíma. Í samanburði við HEMC eru vetnisbindingaráhrifin í HEC sameindum augljósari og vatnsgleypniáhrifin eru sterkari og varanleg. Á þessum tíma eru vatnsgleypniáhrif bæði HEMCs með mikla útskiptingu og lágskipta HEMCs ekki lengur augljós. Að auki myndar CE „lokaða lykkju“ vatnsflutnings á örsvæðinu inni í sementslausninni og vatnið sem losnar hægt af CE getur frekar hvarfast beint við nærliggjandi sementagnir. Eftir 12,0 klst af vökvun voru áhrif CE á AFt og AH3 framleiðslu á CSA sementslausn ekki lengur marktæk.

3. Niðurstaða
(1) Hægt er að stuðla að vökvun súlfóaluminats (CSA) seyru í 45,0 mín ~ 10,0 klst. með mismunandi skömmtum af lágu hýdroxýetýlmetýlfíbríni (L HEMC).
(2) Hýdroxýetýl sellulósa (HEC), hýdroxýetýl metýlsellulósa (H HEMC), L HEMC HEMC, þessir þrír hýdroxýetýl sellulósa eter (CE) hafa seinkað upplausn og umbreytingarstigi CSA sementvökvunar og stuðlað að vökvun 2,0~ 10.0 klst.
(3) Innleiðing metýls í hýdroxýetýl CE getur verulega aukið kynningaráhrif þess á vökvun CSA sements á 2,0 ~ 5,0 klst. og kynningaráhrif L HEMC á vökvun CSA sements eru sterkari en H HEMC.
(4) Þegar innihald CE er 0,5% er magn AFt og AH3 sem myndast af L HEMC breytt CSA slurry við vökvun 2,0 og 4,0 klst hæst og áhrif þess að stuðla að vökva eru mikilvægust; H HEMC og HEC breytt CSA slurry framleiddi hærra AFt og AH3 innihald en hrein CSA slurry aðeins við 4,0 klst vökva. Eftir 12,0 klst. vökvun voru áhrif 3 CE á vökvaafurðir CSA sements ekki lengur marktæk.