Pengaruh hidroksietil selulosa eter ing hidrasi awal semen CSA

Efek sakahidroksietil selulosa (HEC)lan hidroksietil metil selulosa substitusi dhuwur utawa kurang (H HMEC, L HEMC) ing proses hidrasi awal lan produk hidrasi semen sulfoaluminate (CSA) diteliti. Asil nuduhake yen isi beda saka L-HEMC bisa ningkataké hidrasi semen CSA ing 45.0 min~10.0 h. Kabeh telung ethers selulosa telat hidrasi saka pembubaran semen lan tataran transformasi saka CSA pisanan, lan banjur dipun hidrasi ing 2.0 ~ 10.0 h. Pambuka klompok metil ningkatake efek promosi hidroksietil selulosa eter ing hidrasi semen CSA, lan L HEMC nduweni efek promosi paling kuat; Efek eter selulosa kanthi substituen lan derajat substitusi sing beda ing produk hidrasi sajrone 12,0 jam sadurunge hidrasi beda banget. HEMC nduweni efek promosi sing luwih kuat ing produk hidrasi tinimbang HEC. L HEMC dipunéwahi CSA slurry semen mrodhuksi paling calcium-vanadite lan aluminium gum ing 2,0 lan 4,0 h hidrasi.
Tembung kunci: semen sulfoaluminate; selulosa eter; Substituen; Derajat panggantos; Proses hidrasi; Produk hidrasi

Sulfoaluminate (CSA) semen karo calcium sulfoaluminate anhydrous (C4A3) lan boheme (C2S) minangka mineral klinker utama karo kaluwihan saka hardening cepet lan kekuatan awal, anti-beku lan anti-permeabilitas, alkalinity kurang, lan konsumsi panas kurang ing proses produksi, kanthi gampang grinding klinker. Kang digunakake digunakake ing rush repair, anti-permeabilitas lan proyèk liyane. Eter selulosa (CE) akeh digunakake ing modifikasi mortir amarga sifat nahan banyu lan penebalan. Reaksi hidrasi semen CSA kompleks, periode induksi cendhak banget, periode akselerasi multi-tataran, lan hidrasi rentan kanggo pengaruh admixture lan suhu ngobati. Zhang et al. ketemu sing HEMC bisa ndawakake periode induksi hidrasi semen CSA lan nggawe puncak utama hidrasi release panas lag. Sun Zhenping et al. nemokake yen efek panyerepan banyu HEMC kena pengaruh hidrasi awal slurry semen. Wu Kai et al. pitados bilih adsorpsi banget saka HEMC ing lumahing semen CSA ora cukup kanggo mengaruhi tingkat release panas hidrasi semen. Asil panaliten babagan efek HEMC ing hidrasi semen CSA ora seragam, sing bisa uga disebabake dening macem-macem komponen klinker semen sing digunakake. Wan et al. nemokake yen penylametan banyu HEMC luwih apik tinimbang hidroksietil selulosa (HEC), lan viskositas dinamis lan tegangan lumahing solusi bolongan saka slurry semen CSA sing diowahi HEMC kanthi gelar substitusi dhuwur luwih gedhe. Li Jian et al. ngawasi owah-owahan suhu internal awal saka HEMC-dimodifikasi mortir semen CSA ing fluidity tetep lan ketemu sing pengaruh HEMC karo derajat substitusi beda beda.
Nanging, studi komparatif babagan efek CE kanthi substituen lan derajat substitusi sing beda ing hidrasi awal semen CSA ora cukup. Ing makalah iki, efek saka hydroxyethyl cellulose ether kanthi isi sing beda, gugus substituen lan derajat substitusi ing hidrasi awal semen CSA diteliti. Hukum release panas hidrasi saka 12h dipunéwahi CSA semen karo hydroxyethyl selulosa eter iki emphatically analisa, lan produk hidrasi padha kuantitatif analisa.

1. Tes
1.1 Bahan Baku
Semen yaiku 42,5 kelas hardening CSA semen, wektu setelan awal lan pungkasan yaiku 28 menit lan 50 menit. Komposisi kimia lan komposisi mineral (fraksi massa, dosis lan rasio banyu-semen sing kasebut ing kertas iki minangka fraksi massa utawa rasio massa) modifier CE kalebu 3 eter selulosa hidroksietil kanthi viskositas sing padha: Hydroxyethyl cellulose (HEC), substitusi hidroksietil sing dhuwur. metil selulosa (H HEMC), tingkat substitusi hidroksietil metil fibrin rendah (L HEMC), viskositas 32, 37, 36 Pa · s, tingkat substitusi 2,5, 1,9, 1,6 banyu sing dicampur kanggo banyu deionisasi.
1.2 rasio campuran
Fixed water-cement ratio 0,54, kandungan L HEMC (isi artikel iki diitung kanthi kualitas lumpur banyu) wL = 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, HEC lan Kandungan H HEMC 0,5%. Ing kertas iki: L HEMC 0,1 wL = 0,1% L HEMC ngganti CSA semen, lan ing; CSA punika semen CSA murni; HEC dipunéwahi CSA semen, L HEMC dipunéwahi CSA semen, H HEMC dipunéwahi CSA semen mungguh diarani minangka HCSA, LHCSA, HHCSA.
1.3 Metode tes
Mikrometer isotermal wolung saluran kanthi ukuran 600 mW digunakake kanggo nguji panas hidrasi. Sadurunge tes, instrumen wis stabil ing (20±2) ℃ lan asor relatif RH= (60±5) % kanggo 6.0 ~ 8.0 h. CSA semen, CE lan banyu sing nyawiji dicampur miturut rasio campuran lan pencampuran listrik ditindakake 1 menit kanthi kecepatan 600 r / min. Langsung nimbang (10.0±0.1) g slurry menyang ampul, sijine ampoule menyang instrument lan miwiti test wektu. Suhu hidrasi yaiku 20 ℃, lan data kasebut dicathet saben 1 menit, lan tes nganti 12.0 jam.
Analisis Thermogravimetric (TG): Slurry semen disiapake miturut ISO 9597-2008 Cement - Cara tes - Penentuan wektu lan soundness. Slurry semen campuran dilebokake ing cetakan uji 20 mm × 20 mm × 20 mm, lan sawise geter gawean kaping 10, diselehake ing ngisor (20 ± 2) ℃ lan RH = (60 ± 5) % kanggo ngobati. Sampel dijupuk ing umur t = 2.0, 4.0 lan 12.0 jam, masing-masing. Sawise ngilangi lapisan permukaan sampel (≥1 mm), dipecah dadi potongan cilik lan direndhem ing isopropil alkohol. Isopropil alkohol diganti saben 1d kanggo consecutive 7 dina kanggo mesthekake penundaan lengkap reaksi hidrasi, lan pepe ing 40 ℃ kanggo bobot pancet. Timbang (75±2) sampel mg menyang crucible, panas conto saka 30 ℃ kanggo 1000 ℃ ing tingkat suhu 20 ℃ / min ing atmosfer nitrogen ing kondisi adiabatik. Dekomposisi termal produk hidrasi semen CSA utamane dumadi ing 50 ~ 550 ℃, lan isi banyu sing kaiket kanthi kimia bisa dipikolehi kanthi ngitung tingkat mundhut massa saka conto ing sawetara iki. AFt ilang 20 banyu kristal lan AH3 ilang 3 banyu kristal sajrone dekomposisi termal ing 50-180 ℃. Isi saben produk hidrasi bisa diitung miturut kurva TG.

2. Asil lan diskusi
2.1 Analisis proses hidrasi
2.1.1 Pengaruh isi CE ing proses hidrasi
Miturut kurva hidrasi lan eksotermik isi beda L HEMC slurry semen CSA sing diowahi, ana 4 puncak eksotermik ing kurva hidrasi lan eksotermik saka slurry semen CSA murni (wL = 0%). Proses hidrasi bisa dipérang dadi tahap pembubaran (0 ~ 15.0min), tahap transformasi (15.0 ~ 45.0min) lan tahap percepatan (45.0min) ~ 54.0min), tahap deselerasi (54.0min ~ 2.0h), tahap keseimbangan dinamis ( 2.0~4.0h), tataran reakselerasi (4.0~5.0h), tataran redeceleration (5.0~10.0h) lan tataran stabilisasi (10.0h~). Ing 15.0min sadurunge hidrasi, mineral semen larut kanthi cepet, lan puncak eksotermik hidrasi pisanan lan kaping pindho ing tahap iki lan 15.0-45.0 menit cocog karo pembentukan fase metastabil AFt lan transformasi dadi monosulfide calcium aluminate hydrate (AFm). Puncak eksotermal katelu ing 54.0min hidrasi digunakake kanggo mbagi tahap akselerasi lan perlambatan hidrasi, lan tingkat generasi AFt lan AH3 njupuk iki minangka titik infleksi, saka boom nganti mudhun, lan banjur mlebu tahap keseimbangan dinamis sing tahan 2.0 jam. . Nalika hidrasi 4.0h, hidrasi maneh mlebu ing tahap percepatan, C4A3 minangka pembubaran kanthi cepet lan generasi produk hidrasi, lan ing 5.0h, puncak hidrasi panas eksotermik muncul, lan banjur mlebu tahap deceleration maneh. Hidrasi stabil sawise udakara 10.0h.
Pengaruh konten L HEMC ing pembubaran hidrasi semen CSAlan tataran konversi beda: nalika isi L HEMC kurang, L HEMC dipunéwahi CSA semen tempel puncak release panas hidrasi kapindho katon rada sadurungé, tingkat release panas lan Nilai puncak release panas Ngartekno luwih dhuwur tinimbang tempel semen CSA murni; Kanthi nambah isi L HEMC, tingkat release panas L HEMC dipunéwahi CSA slurry semen mboko sithik sudo, lan luwih murah tinimbang murni CSA slurry semen. Jumlah puncak eksotermik ing kurva eksotermik hidrasi L HEMC 0.1 padha karo tempel semen CSA murni, nanging puncak eksotermik hidrasi kaping 3 lan kaping 4 maju dadi 42.0min lan 2.3h, lan dibandhingake karo 33.5 lan 9.0. mW/g tempel semen CSA murni, puncak eksotermiknya meningkat menjadi 36,9 dan 10,5 mW/g, masing-masing. Iki nuduhake yen 0,1% L HEMC nyepetake lan nambah hidrasi L HEMC semen CSA sing diowahi ing tahap sing cocog. Lan isi L HEMC punika 0.2% ~ 0.5%, L HEMC dipunéwahi akselerasi semen CSA lan tataran deceleration mboko sithik digabungake, sing, puncak exothermic papat ing advance lan digabungake karo puncak exothermic katelu, tengah tataran imbangan dinamis ora katon maneh. , L HEMC ing efek promosi hidrasi semen CSA luwih pinunjul.
L HEMC sacara signifikan ningkatake hidrasi semen CSA ing 45.0 min~10.0 h. Ing 45.0min ~ 5.0h, 0.1% L HEMC duweni efek cilik ing hidrasi semen CSA, nanging nalika isi L HEMC mundhak dadi 0.2% ~ 0.5%, efek kasebut ora signifikan. Iki beda banget karo efek CE ing hidrasi semen Portland. Pasinaon sastra wis ditampilake sing CE ngemot nomer akeh gugus hidroksil ing molekul bakal adsorbed ing lumahing partikel semen lan produk hidrasi amarga interaksi asam-basa, saéngga delaying awal hidrasi semen Portland, lan kuwat adsorpsi, luwih ketok tundha. Nanging, ditemokake ing literatur yen kapasitas adsorpsi CE ing permukaan AFt luwih lemah tinimbang ing gel kalsium silikat hidrat (C‑S‑H), Ca (OH) 2 lan permukaan hidrat kalsium aluminat, dene kapasitas adsorpsi saka HEMC ing partikel semen CSA uga luwih lemah tinimbang partikel semen Portland. Kajaba iku, atom oksigen ing molekul CE bisa ndandani banyu free ing wangun ikatan hidrogen minangka adsorbed banyu, ngganti negara evaporable banyu ing slurry semen, lan banjur mengaruhi hidrasi semen. Nanging, adsorpsi sing lemah lan panyerepan banyu CE bakal mboko sithik kanthi tambahan wektu hidrasi. Sawise wektu tartamtu, banyu adsorbed bakal dirilis lan luwih reaksi karo partikel semen unhydrated. Kajaba iku, efek enventing CE uga bisa nyedhiyakake papan sing dawa kanggo produk hidrasi. Iki bisa dadi alesan ngapa L HEMC promosiake hidrasi semen CSA sawise hidrasi 45.0 min.
2.1.2 Pengaruh substituen CE lan gelar ing proses hidrasi
Bisa dideleng saka kurva pelepasan panas hidrasi saka telung slurri CSA sing diowahi CE. Dibandhingake karo L HEMC, kurva tingkat pelepasan panas hidrasi HEC lan H HEMC sing diowahi CSA slurries uga duwe papat puncak pelepasan panas hidrasi. Kabeh telu CE duwe efek tundha ing tahap pembubaran lan konversi hidrasi semen CSA, lan HEC lan H HEMC duwe efek telat sing luwih kuat, nundha munculé tahap hidrasi sing dipercepat. Penambahan HEC lan H‑HEMC rada tundha puncak eksotermik hidrasi kaping 3, kanthi signifikan ningkatake puncak eksotermik hidrasi kaping 4, lan nambah puncak puncak eksotermik hidrasi kaping 4. Kesimpulane, release panas hidrasi saka telung slurries CSA sing diowahi CE luwih gedhe tinimbang slurries CSA murni ing wektu hidrasi 2.0 ~ 10.0 h, nuduhake yen telung CE kabeh ningkatake hidrasi semen CSA ing tahap iki. Ing periode hidrasi 2.0 ~ 5.0 h, release panas hidrasi saka L HEMC dipunéwahi CSA semen punika paling gedhé, lan H HEMC lan HEC sing kaloro, nuduhake yen efek promosi saka HEMC substitusi kurang ing hidrasi saka semen CSA kuwat. . Efek katalitik HEMC luwih kuat tinimbang HEC, nuduhake yen introduksi klompok metil nambah efek katalitik CE ing hidrasi semen CSA. Struktur kimia CE nduwe pengaruh gedhe ing adsorpsi ing permukaan partikel semen, utamane tingkat substitusi lan jinis substituen.
Rintangan sterik CE beda karo substituen sing beda. HEC mung nduweni hidroksietil ing rantai samping, sing luwih cilik tinimbang HEMC sing ngemot gugus metil. Mulane, HEC nduweni efek adsorpsi paling kuat ing partikel semen CSA lan pengaruh paling gedhe ing reaksi kontak antarane partikel semen lan banyu, saengga nduweni efek tundha paling jelas ing puncak eksotermik hidrasi katelu. Penyerapan banyu HEMC kanthi substitusi dhuwur luwih kuat tinimbang HEMC kanthi substitusi sing sithik. Akibaté, banyu gratis sing ana ing reaksi hidrasi antarane struktur flocculated dikurangi, sing nduwe pengaruh gedhe ing hidrasi awal semen CSA sing dimodifikasi. Amarga iki, puncak hidrotermal katelu ditundha. HEMC substitusi sing kurang nduweni panyerepan banyu sing ringkih lan wektu aksi sing cendhak, nyebabake release awal banyu adsorben lan hidrasi luwih akeh saka partikel semen sing ora dihidrasi. Adsorpsi sing ringkih lan panyerepan banyu duwe efek telat sing beda ing pembubaran hidrasi lan tahap transformasi semen CSA, sing nyebabake bedane promosi hidrasi semen ing tahap pungkasan CE.
2.2 Analisis produk hidrasi
2.2.1 Pengaruh isi CE ing produk hidrasi
Ngganti kurva TG DTG saka slurry banyu CSA dening isi beda saka L HEMC; Isi ww banyu sing kaiket sacara kimia lan produk hidrasi AFt lan AH3 wAFt lan wAH3 diitung miturut kurva TG. Asil sing diwilang nuduhake yen kurva DTG saka tempel semen CSA murni nuduhake telung puncak ing 50 ~ 180 ℃, 230 ~ 300 ℃ lan 642 ~ 975 ℃. Cocog karo dekomposisi AFt, AH3 lan dolomit. Ing hidrasi 2.0 h, kurva TG saka L HEMC modifikasi CSA slurry beda. Nalika reaksi hidrasi tekan 12,0 jam, ora ana bedane sing signifikan ing kurva. Ing hidrasi 2.0h, kandungan banyu pengikat kimia wL=0%, 0.1%, 0.5% L HEMC tempel semen CSA modifikasi yaiku 14.9%, 16.2%, 17.0%, lan konten AFt yaiku 32.8%, 35.2%, 36.7%, mungguh. Isi AH3 masing-masing yaiku 3,1%, 3,5% lan 3,7%, nuduhake yen penggabungan L HEMC ningkatake tingkat hidrasi hidrasi slurry semen sajrone 2,0 jam, lan nambah produksi produk hidrasi AFt lan AH3, yaiku, dipromosikan. hidrasi semen CSA. Iki bisa uga amarga HEMC ngemot loro klompok hidrofobik metil lan hidrofilik klompok hydroxyethyl, kang nduweni aktivitas lumahing dhuwur lan Ngartekno bisa nyuda tension lumahing fase Cairan ing slurry semen. Ing wektu sing padha, nduweni efek entraining online kanggo nggampangake generasi produk hidrasi semen. Ing 12.0 h hidrasi, AFt lan AH3 isi ing L HEMC diowahi CSA slurry semen lan murni CSA slurry semen ora ana prabédan sing signifikan.
2.2.2 Pengaruh substituen CE lan derajat substitusi ing produk hidrasi
Kurva TG DTG saka slurry semen CSA diowahi dening telung CE (isi CE 0,5%); Asil pitungan sing cocog saka ww, wAFt lan wAH3 kaya ing ngisor iki: ing hidrasi 2.0 lan 4.0 h, kurva TG saka slurries semen sing beda beda banget. Nalika hidrasi tekan 12.0 h, kurva TG saka slurries semen beda ora beda sing signifikan. Ing hidrasi 2.0 h, isi banyu kimia saka slurry semen CSA murni lan HEC, L HEMC, H HEMC diowahi slurry semen CSA 14,9%, 15,2%, 17,0%, 14,1%. Ing 4.0 h saka hidrasi, kurva TG saka slurry semen CSA murni sudo paling. Tingkat hidrasi saka telung slurries CSA sing diowahi CE luwih gedhe tinimbang slurries CSA murni, lan isi banyu sing kaiket sacara kimia saka slurries CSA sing diowahi HEMC luwih gedhe tinimbang slurries CSA sing diowahi HEC. L HEMC dipunéwahi CSA semen slurry kimia isi banyu naleni paling gedhe. Kesimpulane, CE kanthi substituen lan derajat substitusi sing beda duwe beda sing signifikan ing produk hidrasi awal semen CSA, lan L-HEMC duwe efek promosi paling gedhe ing pambentukan produk hidrasi. Ing hidrasi 12.0 h, ora ana prabédan sing signifikan antarane tingkat mundhut massa saka telung slurps semen CSA sing diowahi CE lan slurps semen CSA murni, sing konsisten karo asil pelepasan panas kumulatif, sing nuduhake yen CE mung kena pengaruh hidrasi. CSA semen ing 12.0 h.
Uga bisa dideleng yen kekuatan puncak karakteristik AFt lan AH3 saka L HEMC modifikasi CSA slurry paling gedhe ing hidrasi 2.0 lan 4.0 h. Isi AFt saka slurry CSA murni lan HEC, L HEMC, H HEMC dipunéwahi slurry CSA padha 32,8%, 33,3%, 36,7% lan 31,0%, mungguh, ing hidrasi 2,0h. Isi AH3 yaiku 3,1%, 3,0%, 3,6% lan 2,7%. Ing 4.0 jam hidrasi, konten AFt yaiku 34,9%, 37,1%, 41,5% lan 39,4%, lan konten AH3 masing-masing yaiku 3,3%, 3,5%, 4,1% lan 3,6%. Bisa dideleng yen L HEMC nduweni efek promosi paling kuat ing pambentukan produk hidrasi semen CSA, lan efek promosi HEMC luwih kuat tinimbang HEC. Dibandhingake karo L-HEMC, H-HEMC nambah viskositas dinamis saka solusi pori luwih nyata, saéngga mengaruhi transportasi banyu, asil ing nyuda ing tingkat seng nembus slurry, lan mengaruhi produksi produk hidrasi ing wektu iki. Dibandhingake karo HEMC, efek ikatan hidrogen ing molekul HEC luwih jelas, lan efek panyerepan banyu luwih kuwat lan tahan suwe. Ing wektu iki, efek panyerepan banyu saka HEMC substitusi dhuwur lan HEMC substitusi rendah ora katon maneh. Kajaba iku, CE mbentuk "daur ulang tertutup" transportasi banyu ing mikro-zona nang slurry semen, lan banyu dirilis alon dening CE bisa luwih reaksi langsung karo partikel semen lingkungan. Ing 12.0 h hidrasi, efek saka CE ing produksi AFt lan AH3 saka slurry semen CSA ora signifikan maneh.

3. Kesimpulan
(1) Ing hidrasi saka sulfoaluminate (CSA) endhot ing 45.0 min ~ 10.0 h bisa disedhiyakake karo dosis beda kurang hydroxyethyl methyl fibrin (L HEMC).
(2) Hydroxyethyl cellulose (HEC), substitusi dhuwur hydroxyethyl methyl cellulose (H HEMC), L HEMC HEMC, telung hydroxyethyl cellulose ether (CE) iki wis tundha pembubaran lan tahap konversi hidrasi semen CSA, lan ningkatake hidrasi 2.0 ~ 10.0 jam.
(3) Introduksi metil ing hydroxyethyl CE bisa ningkatake efek promosi ing hidrasi semen CSA ing 2.0 ~ 5.0 h, lan efek promosi L HEMC ing hidrasi semen CSA luwih kuwat tinimbang H HEMC.
(4) Nalika isi CE punika 0,5%, jumlah AFt lan AH3 kui dening L HEMC dipunéwahi CSA slurry ing hidrasi 2,0 lan 4,0 h paling dhuwur, lan efek mromosiaken hidrasi paling pinunjul; H HEMC lan HEC modifikasi CSA slurries ngasilake luwih dhuwur AFt lan AH3 slurries saka murni CSA slurries mung ing 4,0 h hidrasi. Ing 12.0 jam hidrasi, efek saka 3 CE ing produk hidrasi semen CSA ora signifikan maneh.