Целлюлоза эфиринин ар кандай цементтин жана бир руданын гидратациясынын жылуулугуна тийгизген таасири

целлюлоза эфиринин портландцементтин, сульфоалюминат цементинин, трикальций силикатынын жана трикальций алюминатынын гидратация ысыгына 72 саатта тийгизген таасири изотермикалык калориметриялык сыноо аркылуу салыштырылган. Натыйжалар целлюлоза эфири портландцементтин жана трикальций силикатынын гидратациясын жана жылуулукту бөлүп чыгаруу ылдамдыгын олуттуу төмөндөтүшү мүмкүн экенин көрсөтүп турат, ал эми трикальций силикатынын гидратация жана жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына төмөндөтүү таасири кыйла маанилүү. Сульфоалюминат цементинин гидратациясынын жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгын төмөндөтүүгө целлюлоза эфиринин таасири өтө начар, бирок үчкальций алюминатынын гидратациясынын жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгын жакшыртууга начар таасир этет. Целлюлоза эфири кээ бир гидратация продуктулары менен адсорбцияланат, ошентип гидратация продуктуларынын кристаллдашуу процессин кечеңдетет, андан кийин цементтин жана бир руданын гидратациялык жылуулуктун бөлүнүп чыгуу ылдамдыгына таасир этет.

Негизги сөздөр:целлюлоза эфири; цемент; жалгыз руда; Гидратация жылуулук; адсорбция

1. Киришүү

Целлюлоза эфири кургак аралашма эритмеде, өз алдынча кысуучу бетондо жана цементтин негизиндеги башка жаңы материалдарда маанилүү коюулоочу жана сууну кармап туруучу агент болуп саналат. Бирок, целлюлоза эфири цементтин гидратациясын да кечеңдетет, бул цементтин негизиндеги материалдардын иштөө убактысын жакшыртууга, эритменин консистенциясын жана бетондун чөгүп кетүү убактысын жоготууга шарт түзөт, бирок курулуштун жүрүшүн кечеңдетиши мүмкүн. Айрыкча, ал төмөнкү температура чөйрө шарттарында колдонулган эритме жана бетонго терс таасирин тийгизет. Ошондуктан цементтин гидратация кинетикасы боюнча целлюлоза эфиринин мыйзамын түшүнүү абдан маанилүү.

OU жана Pourchez целлюлоза эфиринин молекулярдык салмагы, алмаштыруучу түрү же алмаштыруу даражасы сыяктуу молекулярдык параметрлердин цементтин гидратация кинетикасына тийгизген таасирин системалуу түрдө изилдеп, көптөгөн маанилүү тыянактарды чыгарышкан: Гидроксиэтил целлюлоза эфиринин (ГЭК) гидратациясын кечиктирүүгө жөндөмдүүлүгү. цемент, адатта, метил целлюлоза эфирине (HPMC), гидроксиметил этил целлюлоза эфирине (HEMC) жана метил целлюлоза эфирине (MC) караганда күчтүүрөөк болот. Метилди камтыган целлюлоза эфиринде метилдин курамы канчалык аз болсо, цементтин гидратациясын кечиктирүү жөндөмдүүлүгү ошончолук күчтүү болот; Целлюлоза эфиринин молекулярдык салмагы канчалык төмөн болсо, цементтин гидратациясын кечиктирүү жөндөмдүүлүгү ошончолук күчтүү болот. Бул корутундулар целлюлоза эфирин туура тандоого илимий негиз берет.

Цементтин ар кандай компоненттери үчүн целлюлоза эфиринин цементтин гидратация кинетикасына тийгизген таасири инженердик колдонмолордо да абдан көйгөйлүү маселе болуп саналат. Бирок, бул жагынан эч кандай изилдөө жок. Бул эмгекте целлюлоза эфиринин кадимки портландцементтин, C3S(трикальций силикаты), C3A(трикальций алюминаты) жана сульфоалюминат цементинин (SAC) гидратация кинетикасына тийгизген таасири изотермикалык калориметриялык тест аркылуу изилденген. целлюлоза эфири жана цемент гидрат продуктуларынын ортосундагы ички механизм. Ал цементтин негизиндеги материалдарда целлюлоза эфирин рационалдуу колдонуунун мындан аркы илимий негиздерин камсыз кылат, ошондой эле башка аралашмалар менен цемент гидратациясынын продуктуларынын өз ара аракеттешүүсүн изилдөөнүн негизин түзөт.

2. Сыноо

2.1 Чийки заттар

(1) кадимки портландцемент (P·0). Wuhan Huaxin Cement Co., LTD тарабынан өндүрүлгөн, спецификациясы P · 042.5 (GB 175-2007), толкун узундугунун дисперсиялык типтеги рентген флуоресценттик спектрометри (AXIOS өнүккөн, PANalytical Co., LTD.) тарабынан аныкталган. JADE 5.0 программалык камсыздоонун анализине ылайык, цемент чийки затына C3S, C2s, C3A, C4AF минералдарынан жана гипстен тышкары кальций карбонаты да кирет.

(2) сульфоалюминат цементи (САК). Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. тарабынан өндүрүлгөн тез катуу сульфоалюминат цементи R.Star 42,5 (ГБ 20472-2006) болуп саналат. Анын негизги топтору кальций сульфоалюминат жана дикальций силикат болуп саналат.

(3) трикальций силикаты (C3S). Пресс Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 жана H2O 3: 1: 0.08: 10 массасынын катышы бирдей аралаштырылган жана 60МПа туруктуу басым астында басылып, цилиндр формасындагы жашыл бланка жасалат. Дайындама кремний-молибден таякчасы жогорку температурадагы электр мешинде 1400 ℃ 1,5 ~ 2 саатка кальциленген, андан кийин микротолкундуу мешке 40 мүнөткө андан ары ысытуу үчүн которулган. Дайындаманы алып чыккандан кийин, аны кескин муздатып, кайра-кайра сындырып, даяр продуктудагы бош CaO 1,0% дан аз болгонго чейин кальциленди.

(4) трикальций алюминат (c3A). CaO жана A12O3 бирдей аралаштырылды, кремний-молибден таякчалуу электр мешинде 4 саат бою 1450 ℃ кальциленди, порошок кылып майдалады жана эркин CaO мазмуну 1,0% дан аз болгонго чейин кайра-кайра кальциленди, жана C12A7 жана CA чокулары болду этибарга алынбаган.

(5) целлюлоза эфири. Мурунку иш 16 түрдөгү целлюлоза эфирлеринин кадимки портландцементтин гидратация жана жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына тийгизген таасирин салыштырып, целлюлоза эфирлеринин ар кандай түрлөрү цементтин гидратация жана жылуулук бөлүп чыгаруу мыйзамында олуттуу айырмачылыктарга ээ экени аныкталган жана ички механизмин талдаган. бул олуттуу айырма. Мурунку изилдөөлөрдүн натыйжалары боюнча кадимки портландцементке ачык басаңдатуучу таасири бар целлюлоза эфиринин үч түрү тандалып алынган. Аларга гидроксиэтил целлюлоза эфири (HEC), гидроксипропил метил целлюлоза эфири (HPMC) жана гидроксиэтил метил целлюлоза эфири (HEMC) кирет. Целлюлоза эфиринин илешкектүүлүгү 2% сыноо концентрациясы, 20℃ температурасы жана 12 р/мин айлануу ылдамдыгы менен айлануучу вискозиметр менен өлчөнгөн. Целлюлоза эфиринин илешкектүүлүгү 2% сыноо концентрациясы, 20℃ температурасы жана 12 р/мин айлануу ылдамдыгы менен айлануучу вискозиметр менен өлчөнгөн. Целлюлоза эфиринин молярдык алмаштыруу даражасы өндүрүүчү тарабынан берилет.

(6) Суу. Экинчи дистилденген сууну колдонуңуз.

2.2 Сыноо ыкмасы

Гидратация жылуулук. TA Instrument компаниясы чыгарган TAM Air 8 каналдуу изотермикалык калориметр кабыл алынган. Бардык чийки заттар эксперимент алдында (мисалы, (20 ± 0,5) ℃) сыноо үчүн туруктуу температурада сакталган. Биринчиден, калориметрге 3 г цемент жана 18 мг целлюлоза эфиринин порошоку кошулган (целлюлоза эфиринин целлюлоза материалына болгон массасынын катышы 0,6% түзгөн). Толук аралаштыргандан кийин, көрсөтүлгөн суу-цемент катышы боюнча аралаш суу (экинчи дистилденген суу) кошулуп, бир калыпта аралаштырылды. Андан кийин, ал тез эле текшерүү үчүн калориметрге салынды. c3A суу менен байланыштыргыч катышы 1,1, ал эми башка үч цементтүү материалдардын суу менен байланыштыргыч катышы 0,45.

3. Жыйынтыктар жана талкуу

3.1 Тесттин натыйжалары

HEC, HPMC жана HEMCдин 72 сааттын ичинде кадимки портландцементтин, C3S жана C3A гидратациясынын жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына жана кумулятивдүү жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына жана HECтин сульфоалюминат цементинин гидратациялык жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына жана кумулятивдүү жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына тийгизген таасири 72 сааттын ичинде, HEC башка цементтин жана жалгыз руданын гидратациясына эң күчтүү кечиктирүүчү таасири бар целлюлоза эфири. Эки эффектти бириктирип, цементтүү материалдын курамынын өзгөрүшү менен целлюлоза эфири гидратациянын жылуулук чыгаруу ылдамдыгына жана жылуулуктун кумулятивдүү бөлүнүп чыгуусуна ар кандай таасир этет. Тандалган целлюлоза эфири кадимки портландцементтин жана C, S дын гидратациясын жана жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгын олуттуу кыскарта алат, негизинен индукция мезгилинин убактысын узартат, гидратациянын жана жылуулуктун релиз чокусунун пайда болушун кечеңдетет, алардын арасында целлюлоза эфири C, S гидратациясына жана жылуулук чыгаруу ылдамдыгы кечигүү кадимки портландцемент гидратация жана жылуулук чыгаруу ылдамдыгы кечигүү караганда ачык болуп саналат; Целлюлоза эфири да сульфоалюминат цемент гидратациясынын жылуулук чыгаруу ылдамдыгын кечеңдетет, бирок кечиктирүү жөндөмдүүлүгү өтө алсыз жана негизинен 2 сааттан кийин гидратацияны кечеңдетет; C3A гидратациясынын жылуулук чыгаруу ылдамдыгы үчүн целлюлоза эфири алсыз тездетүүчү жөндөмгө ээ.

3.2 Талдоо жана талкуу

Целлюлоздук эфирдин механизми цементтин гидратациясын кечеңдетет. Silva жана башкалар. целлюлоздук эфир пор эритмесинин илешкектүүлүгүн жогорулатып, иондук кыймылдын ылдамдыгына тоскоол болуп, цементтин гидратациясын кечеңдетет деген гипотеза айтылган. Бирок, көптөгөн адабияттар бул божомолдон күмөн санашкан, анткени алардын эксперименттери илешкектүүлүгү төмөн целлюлоза эфирлери цементтин гидратациясын кечиктирүүгө күчтүүрөөк жөндөмдүүлүгүн аныкташкан. Чынында, иондун кыймылынын же миграциясынын убактысы ушунчалык кыска болгондуктан, аны цементтин гидратациясынын кечигүү убактысы менен салыштырууга болбойт. Целлюлоза эфири менен цементтин гидратациялануу продуктыларынын ортосундагы адсорбция целлюлоза эфири менен цементтин гидратациясынын кечиктирилишинин чыныгы себеби болуп эсептелет. Целлюлоза эфири кальций гидроксиди, CSH гели жана кальций алюминат гидраты сыяктуу гидратация продуктуларынын бетине оңой адсорбцияланат, бирок эттрингит жана гидратсыз фаза менен адсорбциялануу оңой эмес, ал эми целлюлоза эфиринин кальций гидроксидине адсорбциялоо жөндөмдүүлүгү жогору. CSH гели. Ошондуктан, кадимки портландцемент гидратация продуктулары үчүн целлюлоза эфири кальций гидроксиди боюнча эң күчтүү кечигүү, кальций боюнча эң күчтүү кечигүү, CSH гелинде экинчи кечигүү жана эттрингит боюнча эң начар кечигүү.

Мурунку изилдөөлөр көрсөткөндөй, иондук эмес полисахарид менен минералдык фазанын ортосундагы адсорбция негизинен суутек байланышын жана химиялык комплексти камтыйт жана бул эки эффект полисахариддин гидроксил тобу менен минералдын бетиндеги металл гидроксидинин ортосунда пайда болот. Лю жана башкалар. андан ары полисахариддер менен металл гидроксиддеринин ортосундагы адсорбцияны кислота-негиздик өз ара аракеттенүү, полисахариддер кислоталар жана металл гидроксиддери негиздер катары классификацияланган. Берилген полисахарид үчүн минералдын бетинин щелочтуулугу полисахариддер менен минералдардын өз ара аракеттенүүсүнүн күчүн аныктайт. Бул макалада изилденген төрт гелдөө компоненттеринин арасында негизги металл же металл эмес элементтерге Ca, Al жана Si кирет. Металлдардын активдүүлүк тартиби боюнча алардын гидроксиддеринин щелочтуулугу Са(ОН)2>Al(OH3>Si(OH)4. Чындыгында Si(OH)4 эритмеси кислоталуу жана целлюлоза эфирин адсорбциялабайт. Ошондуктан цемент гидратациялоочу продуктылардын бетиндеги Са(OH)2 курамы гидратация продуктуларынын жана целлюлоза эфиринин адсорбциялуулугун аныктайт, анткени кальций гидроксиди, CSH гели (3CaO·2SiO2·3H20), эттрингит (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). жана кальций алюминат гидраты (3CaO·Al2O3·6H2O) курамында CaO органикалык эмес оксиддери 100%, 58,33%, 49,56% жана 62 ,2%, ошондуктан алардын целлюлоза эфири менен адсорбциялоо жөндөмдүүлүгүнүн тартиби >кальций. алюминат >CSH гель > эттрингит, бул адабияттагы натыйжаларга дал келет.

c3S гидраттоо продуктулары негизинен Ca(OH) жана csH гелди камтыйт, ал эми целлюлоза эфири аларга жакшы кечиктирүүчү таасирин тийгизет. Ошондуктан, целлюлоза эфири C3s гидратациясында абдан ачык кечигүү бар. Кадимки портландцемент c3Sден тышкары C2s гидратациясын да камтыйт, ал жайыраак, бул целлюлоза эфиринин кечигүү эффектиси алгачкы этапта байкалбайт. Жөнөкөй силикаттын гидраттык продуктуларына эттрингит да кирет, ал эми целлюлоза эфиринин кечиктирүү таасири начар. Демек, целлюлоза эфиринин c3s кечиктирүү жөндөмдүүлүгү сыноодо байкалган кадимки портландцементке караганда күчтүүрөөк.

C3A сууга жолукканда тез ээрийт жана гидраттанат, ал эми гидратация продуктулары, адатта, C2AH8 жана c4AH13 болуп саналат, ал эми гидратациянын жылуулугу бөлүнүп чыгат. C2AH8 жана c4AH13 эритмеси каныккандыкка жеткенде, C2AH8 жана C4AH13 алты бурчтуу барак гидратынын кристаллдашуусу пайда болуп, реакция ылдамдыгы жана гидратациянын жылуулугу ошол эле учурда төмөндөйт. Целлюлоза эфиринин кальций алюминат гидратынын (CxAHy) бетине адсорбцияланышына байланыштуу, целлюлоза эфиринин болушу C2AH8 жана C4AH13 алты бурчтуу пластиналык гидраттын кристаллдашуу процессин кечеңдетет, натыйжада реакциянын ылдамдыгы жана гидратациянын жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгы төмөндөйт. таза C3A, бул целлюлоза эфиринин C3A гидратациясына алсыз акселерация жөндөмүнө ээ экенин көрсөтөт. Белгилей кетсек, бул сыноодо целлюлоза эфири таза c3A гидратациясына начар акселерация жөндөмдүүлүгүнө ээ. Бирок, кадимки портландцементте, c3A гипс менен реакцияга кирип, этрингитти пайда кылгандыктан, шламдын эритмесинде ca2+ балансынын таасиринен целлюлоза эфири эттрингиттин пайда болушун кечеңдетет, ошентип c3A гидратациясын кечеңдетет.

HEC, HPMC жана HEMC таасиринен гидратация жана жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына жана кадимки портландцементтин, C3S жана C3A 72 сааттын ичинде, жана HECтин сульфоалюминаттын гидратацияга жана жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына жана кумулятивдүү жылуулук бөлүп чыгаруусуна тийгизген таасиринен. цементти 72 сааттын ичинде иштетсе, анда тандалган үч целлюлоза эфиринин ичинен c3s жана портландцементтин кечиктирилген гидратация жөндөмдүүлүгү HECде эң күчтүү, андан кийин HEMCде жана эң начар HPMCде болгонун көрүүгө болот. C3A болсо, үч целлюлоза эфиринин гидратацияны тездетүү жөндөмдүүлүгү да бирдей тартипте, башкача айтканда, HEC эң күчтүү, HEMC экинчи, HPMC эң алсыз жана эң күчтүү. Бул целлюлоза эфиринин гельдик материалдардын гидратация продуктуларынын пайда болушун кечеңдеткендигин өз ара ырастады.

Сульфоалюминат цементинин негизги гидраттык продуктулары эттрингит жана Al(OH)3 гели болуп саналат. Сульфоалюминат цементиндеги C2S да өзүнчө гидраттанып, Ca(OH)2 жана cSH гелин түзөт. Целлюлоза эфиринин жана эттрингиттин адсорбциясын этибарга албай коюуга болот, ал эми сульфоалюминаттын гидратациясы өтө тез болгондуктан, гидратациянын алгачкы этабында целлюлоза эфири сульфоалюминат цементинин гидратациялык жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына анча таасир этпейт. Бирок гидратациянын белгилүү бир убактысына чейин, анткени c2s өзүнчө гидраттанып, Ca(OH)2 жана CSH гелин пайда кылат, бул эки гидратация продуктусу целлюлоза эфири менен кечеңдетилет. Демек, целлюлоза эфири сульфоалюминат цементинин гидратациясын 2 сааттан кийин кечиктиргени байкалды.

4. Корутунду

Бул эмгекте изотермикалык калориметриялык тест аркылуу кадимки портландцементтин, c3s, c3A, сульфоалюминат цементинин жана башка ар түрдүү компоненттердин жана бир руданын гидратациялык ысыктыгына 72 саатта целлюлоза эфиринин таасири мыйзамы жана пайда болуу механизми салыштырылган. Негизги корутундулар төмөнкүдөй:

(1) Целлюлоза эфири кадимки портландцементтин жана tricalcium силикатынын гидратациялык жылуулук чыгаруу ылдамдыгын олуттуу төмөндөтөт жана tricalcium силикатынын гидратация жылуулук чыгаруу ылдамдыгын азайтуунун таасири кыйла маанилүү; Сульфоалюминат цементинин жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгын төмөндөтүүгө целлюлоза эфиринин таасири өтө начар, бирок үчкальций алюминатынын жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгын жакшыртууга начар таасир этет.

(2) целлюлоза эфири кээ бир гидратация продуктулары менен адсорбцияланат, ошентип гидратация продуктуларынын кристаллдашуу процессин кечеңдетип, цемент гидратациясынын жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгына таасир этет. Цемент рудасынын ар кандай компоненттери үчүн гидратация продуктуларынын түрү жана саны ар түрдүү, ошондуктан алардын гидраттык жылуулукка целлюлоза эфиринин таасири бирдей эмес.