Effet vum Celluloseether op d'Hëtzt vun der Hydratatioun vu verschiddene Zement an eenzel Äerz

d'Effekter vum Celluloseether op d'Hydratatiounshëtzt vu Portland Zement, Sulfoaluminatzement, Tricalciumsilikat an Tricalciumaluminat an 72h goufen duerch isothermesch Kalorimetrietest verglach. D'Resultater weisen datt Celluloseether d'Hydratatioun an d'Hëtztverëffentlechungsquote vu Portland Zement an Tricalciumsilikat wesentlech reduzéiere kann, an de Ofsenkungseffekt op d'Hydratatioun an d'Hëtztverëffentlechungsquote vum Tricalciumsilikat ass méi bedeitend. Den Effekt vum Celluloseether op d'Reduktioun vun der Wärmeverëffentlechungsquote vun der Hydratatioun vum Sulfoaluminatzement ass ganz schwaach, awer et huet e schwaache Effekt op d'Verbesserung vun der Wärmeverëffentlechungsquote vun der Hydratatioun vum Tricalciumaluminat. Cellulose Ether gëtt vun e puer Hydratatiounsprodukter adsorbéiert, sou datt d'Kristalliséierung vun Hydratatiounsprodukter verspéit, an dann d'Hydratatiounswärmverëffentlechungsquote vun Zement an eenzel Erz beaflossen.

Schlësselwierder:cellulose Ether; Zement; Eenzel Äerz; Hëtzt vun der Hydratatioun; adsorption

1. Aféierung

Celluloseether ass e wichtege Verdickungsmëttel a Waasserhaltungsmëttel an dréchenem Mörser, selbstverdichtend Beton an aner nei Zementbaséiert Materialien. Wéi och ëmmer, Zelluloseether wäert och d'Zementhydratioun verspéiten, wat d'Operatiounszäit vun Zementbaséierte Materialien verbessert, d'Mörserkonsistenz an d'Betonschlagzäitverloscht verbesseren, awer och de Fortschrëtt vum Bau ze verzögeren. Besonnesch wäert et negativ Auswierkungen op Mörser a Beton hunn, déi an niddreg Temperaturen Ëmfeld benotzt ginn. Dofir ass et ganz wichteg d'Gesetz vum Celluloseether iwwer Zementhydratiounskinetik ze verstoen.

OU a Pourchez studéiert systematesch d'Effekter vu molekulare Parameteren wéi Molekulargewiicht vum Celluloseether, Typ vum Substituent oder Substitutiounsgrad op Zementhydratiounskinetik, an hunn vill wichteg Conclusiounen gezunn: D'Fäegkeet vum Hydroxyethylcelluloseether (HEC) fir d'Hydratatioun vun Zement ass normalerweis méi staark wéi dee vu Methylcelluloseether (HPMC), Hydroxymethylethylcelluloseether (HEMC) a Methylcelluloseether (MC). Am Celluloseether deen Methyl enthält, wat méi niddereg de Methylgehalt ass, wat méi staark d'Fäegkeet fir d'Hydratatioun vum Zement ze verzögeren; Wat méi niddereg ass d'Molekülgewiicht vum Celluloseether, dest méi staark ass d'Fäegkeet fir d'Hydratatioun vum Zement ze verzögeren. Dës Conclusiounen bidden wëssenschaftlech Basis fir d'Auswiel vu Celluloseether korrekt.

Fir verschidde Zementkomponenten ass den Effekt vum Celluloseether op Zementhydratiounskinetik och e ganz besuergte Problem an Ingenieursapplikatiounen. Wéi och ëmmer, et gëtt keng Fuerschung iwwer dësen Aspekt. An dësem Pabeier gouf den Afloss vum Celluloseether op d'Hydratatiounskinetik vum gewéinleche Portland Zement, C3S (Tricalcium Silikat), C3A (Tricalciumaluminat) a Sulfoaluminat Zement (SAC) duerch isothermesch Kalorimetrie Test studéiert, fir d'Interaktioun weider ze verstoen an ze verstoen. intern Mechanismus tëscht Celluloseether an Zementhydratiounsprodukter. Et bitt weider wëssenschaftlech Basis fir rational Notzung vun Celluloseether an Zement-baséiert Materialien a bitt och Fuerschungsbasis fir d'Interaktioun tëscht aneren Zousatzstoffer an Zementhydratiounsprodukter.

2. Test

2.1 Matière première

(1) gewéinlech Portland Zement (P · 0). Hiergestallt vu Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., ass d'Spezifikatioun P· 042.5 (GB 175-2007), bestëmmt duerch Wellelängt-Dispersioun-Typ Röntgenfluoreszenzspektrometer (AXIOS advanced, PANalytical Co., LTD.). No der Analyse vun JADE 5.0 Software, Nieft Zement Klinker Mineralstoffer C3S, C2s, C3A, C4AF an Gips, Zement Matière première och Kalziumkarbonat.

(2) Sulfoaluminatzement (SAC). De schnelle hart Sulfoaluminat Zement produzéiert vum Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. ass R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Seng Haaptgruppen sinn Kalziumsulfoaluminat an Dicalciumsilikat.

(3) Tricalcium Silikat (C3S). Press Ca (OH) 2, SiO2, Co2O3 an H2O bei 3: 1: 0,08: Eng Mass Verhältnis vun 10 war gläichméisseg gemëscht an ënner engem konstante Drock vun 60MPa gedréckt fir zylindresch gréng billet ze maachen. De Billet gouf bei 1400 ℃ fir 1,5 ~ 2 Stonnen an engem Silizium-Molybdän Staang Héichtemperatur elektreschen Ofen kalzinéiert, an dann an e Mikrowellenofen geplënnert fir weider Mikrowellheizung fir 40min. Nodeems de Billet erausgeholl gouf, gouf et abrupt ofgekillt an ëmmer erëm gebrach a kalzinéiert bis den Inhalt vu fräie CaO am fäerdege Produkt manner wéi 1,0% war

(4) Tricalciumaluminat (c3A). CaO an A12O3 goufen gläichméisseg gemëscht, calcined bei 1450 ℃ fir 4 Stonnen an engem Silicon-Molybdän Staang elektreschen Uewen, Buedem an Pudder, an ëmmer erëm calcined bis den Inhalt vun fräi CaO war manner wéi 1,0%, an d'Spëtze vun C12A7 an CA goufen ignoréiert.

(5) Celluloseether. Déi viregt Aarbecht verglach d'Effekter vu 16 Aarte vu Celluloseetheren op d'Hydratatioun an d'Hëtztverëffentlechungsquote vum gewéinleche Portland Zement, a fonnt datt verschidden Aarte vu Celluloseethers bedeitend Ënnerscheeder iwwer d'Hydratatioun an d'Hëtztverëffentlechungsgesetz vum Zement hunn, an den internen Mechanismus analyséiert. vun dësem bedeitende Ënnerscheed. No de Resultater vun der viregter Studie, goufen dräi Aarte vu Celluloseether ausgewielt, déi e evident Verzögerungseffekt op gewéinleche Portland Zement hunn. Dës enthalen Hydroxyethylcelluloseether (HEC), Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC), an Hydroxyethyl Methylcelluloseether (HEMC). D'Viskositéit vum Celluloseether gouf mat engem Rotary Viscometer mat enger Testkonzentratioun vun 2%, enger Temperatur vun 20 ℃ an enger Rotatiounsgeschwindegkeet vun 12 r/min gemooss. D'Viskositéit vum Celluloseether gouf mat engem Rotary Viscometer mat enger Testkonzentratioun vun 2%, enger Temperatur vun 20 ℃ an enger Rotatiounsgeschwindegkeet vun 12 r/min gemooss. De molare Substitutiounsgrad vu Celluloseether gëtt vum Hiersteller geliwwert.

(6) Waasser. Benotzt sekundär destilléiert Waasser.

2.2 Test Method

Hëtzt vun der Hydratatioun. TAM Air 8-Kanal isotherm Kalorimeter produzéiert vun TA Instrument Company gouf ugeholl. All Matière première goufen konstant Temperatur gehale bis Test Temperatur (wéi (20 ± 0,5) ℃) virum Experiment. Als éischt goufen 3 g Zement an 18 mg Celluloseetherpulver an de Kalorimeter bäigefüügt (Mass Verhältnis vu Celluloseether zu Zemellatmaterial war 0,6%). No voller Vermëschung gouf gemëscht Waasser (sekundär destilléiert Waasser) no dem spezifizéierte Waasser-Zement Verhältnis bäigefüügt a gläichméisseg gerührt. Duerno gouf et séier an de Kalorimeter gesat fir ze testen. D'Waasser-Binder Verhältnis vun c3A ass 1,1, an de Waasser-Binder Verhältnis vun deenen aneren dräi Zementmaterial ass 0,45.

3. Resultater an Diskussioun

3.1 Test Resultater

D'Effekter vun HEC, HPMC an HEMC op d'Hydratioun Hëtzt Verëffentlechung Taux an kumulative Hëtzt Verëffentlechung Taux vun gewéinlech Portland Zement, C3S an C3A bannent 72 h, an d'Effekter vun HEC op der hydration Hëtzt Verëffentlechung Taux an kumulative Hëtzt Verëffentlechung Taux vun sulfoaluminate Zement bannent 72 h, HEC ass de cellulose Ether mat de stäerkste Retard Effekt op hydration vun aneren Zement an eenzelne Äerz. Kombinéiert déi zwee Effekter, kann et fonnt ginn datt mat der Verännerung vun der Zementmaterial Zesummesetzung, Celluloseether verschidden Effekter op d'Hydratatioun Wärmeverëffentlechungsquote an d'kumulative Wärmeverëffentlechung huet. De gewielte Celluloseether kann d'Hydratatioun an d'Hëtztverëffentlechungsquote vum gewéinleche Portland Zement a C, S wesentlech reduzéieren, verlängert haaptsächlech d'Induktiounsperiod Zäit, verspéit d'Erscheinung vun der Hydratatioun an d'Hëtztverëffentlechungspeak, dorënner de Celluloseether op C, S Hydratatioun an Hëtzt Verëffentlechung Taux Verzögerung ass méi offensichtlech wéi gewéinlech Portland Zement Hydratatioun an Hëtzt Verëffentlechung Taux Verspéidung; Cellulose Ether kann och d'Hëtzt Verëffentlechungsquote vun der Sulfoaluminat Zement Hydratatioun verzögeren, awer d'Verzögerungsfäegkeet ass ganz schwaach, an haaptsächlech d'Hydratatioun no 2 h verzögert; Fir d'Hëtztverëffentlechungsquote vun der C3A Hydratatioun huet Celluloseether eng schwaach Beschleunigungsfäegkeet.

3.2 Analyse an Diskussioun

De Mechanismus vun der Zellulosether verzögert d'Zementhydratioun. Silva et al. Hypotheséiert datt Celluloseether d'Viskositéit vun der Pore Léisung erhéicht huet an den Taux vun der ionescher Bewegung behënnert huet, sou datt d'Zementhydratioun verspéit. Wéi och ëmmer, vill Literatur huet dës Viraussetzung bezweifelt, well hir Experimenter fonnt hunn datt Celluloseether mat enger méi niddereger Viskositéit eng méi staark Fäegkeet hunn fir d'Zementhydratioun ze verzögeren. Tatsächlech ass d'Zäit vun der Ionbewegung oder der Migratioun sou kuerz datt et offensichtlech net mat der Zäit vun der Zementhydratiounsverzögerung vergläichbar ass. D'Adsorptioun tëscht Celluloseether an Zementhydratiounsprodukter gëtt als de richtege Grond fir d'Verzögerung vun der Zementhydratioun duerch Celluloseether ugesinn. Cellulose Ether ass liicht op d'Uewerfläch vun Hydratatiounsprodukter wéi Kalziumhydroxid, CSH Gel a Kalziumaluminathydrat adsorbéiert, awer et ass net einfach duerch ettringite an onhydratiséierter Phase adsorbéiert ze ginn, an d'Adsorptiounskapazitéit vum Celluloseether op Kalziumhydroxid ass méi héich wéi dat vum CSH Gel. Dofir, fir gewéinlech Portland Zement Hydratatiounsprodukter, huet Celluloseether de stäerkste Verspéidung op Kalziumhydroxid, de stäerkste Verspéidung op Kalzium, déi zweet Verspéidung op CSH-gel, an de schwaachste Verspéidung op ettringite.

Virdrun Studien hu gewisen datt d'Adsorptioun tëscht net-ionesche Polysaccharid a Mineralphase haaptsächlech Waasserstoffbindung a chemesch Komplexatioun enthält, an dës zwee Effekter geschéien tëscht der Hydroxylgrupp vu Polysaccharid an dem Metallhydroxid op der Mineralfläch. Liu et al. weider klasséiert d'Adsorptioun tëscht Polysacchariden a Metallhydroxiden als Säure-Basis Interaktioun, mat Polysacchariden als Säuren a Metallhydroxiden als Basen. Fir e bestëmmte Polysaccharid bestëmmt d'Alkalinitéit vun der Mineralfläch d'Kraaft vun der Interaktioun tëscht Polysacchariden a Mineralstoffer. Ënnert de véier Geléierungskomponenten, déi an dësem Pabeier studéiert sinn, enthalen d'Haaptmetall oder Net-Metal Elementer Ca, Al a Si. No der Uerdnung vun der Metallaktivitéit ass d'Alkalinitéit vun hiren Hydroxiden Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Tatsächlech ass d'Si(OH)4-Léisung sauer an adsorbéiert net Celluloseether. den Inhalt vun Ca (OH) 2 op der Uewerfläch vun Zement hydration Produiten bestëmmt d'adsorption Kapazitéit vun hydration Produiten an cellulose Ether Well Calcium hydroxide, CSH gel (3CaO·2SiO2·3H20), ettringite (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). a Kalziumaluminathydrat (3CaO·Al2O3·6H2O) am Inhalt vun anorganeschen Oxiden vu CaO ass 100%, 58,33%, 49,56% an 62,2%. aluminate> CSH gelies> ettringite, déi mat de Resultater an der Literatur konsequent ass.

D'Hydratatiounsprodukter vu c3S enthalen haaptsächlech Ca (OH) a csH Gel, an Celluloseether huet e gudde Verzögerungseffekt op hinnen. Dofir huet Celluloseether e ganz offensichtleche Verzögerung op C3s Hydratatioun. Nieft c3S enthält gewéinlech Portland Zement och C2s Hydratatioun déi méi lues ass, wat de Verzögerungseffekt vum Celluloseether net an der éischter Etapp offensichtlech mécht. D'Hydratatiounsprodukter vum gewéinleche Silikat enthalen och Ettringit, an de Verzögerungseffekt vum Celluloseether ass schlecht. Dofir ass d'Verzögerungsfäegkeet vum Celluloseether op c3s méi staark wéi déi vum gewéinleche Portland Zement am Test observéiert.

C3A wäert séier opléisen an hydratiséieren wann et Waasser trëfft, an d'Hydratatiounsprodukter si meeschtens C2AH8 an c4AH13, an d'Hydratatiounshëtzt gëtt entlooss. Wann d'Léisung vu C2AH8 an c4AH13 Sättigung erreecht, gëtt d'Kristalliséierung vu C2AH8 a C4AH13 sechseckegen Blathydrat geformt, an d'Reaktiounsquote an d'Hëtzt vun der Hydratatioun ginn zur selwechter Zäit reduzéiert. Wéinst der Adsorptioun vum Celluloseether op d'Uewerfläch vum Kalziumaluminathydrat (CxAHy), wäert d'Präsenz vu Celluloseether d'Kristalliséierung vum C2AH8 a C4AH13 sechseckegen-Plack-Hydrat verzögeren, wat zu enger Ofsenkung vun der Reaktiounsrate an der Hydratatiounswärmverëffentlechungsrate wéi dat resultéiert. vu pure C3A, wat weist datt Celluloseether eng schwaach Beschleunigungsfäegkeet fir C3A Hydratatioun huet. Et ass derwäert ze bemierken datt an dësem Test Celluloseether eng schwaach beschleunegt Fäegkeet fir d'Hydratatioun vu pure c3A huet. Wéi och ëmmer, am gewéinleche Portland Zement, well c3A mat Gips reagéiert fir ettringite ze bilden, wéinst dem Afloss vun ca2+ Gläichgewiicht an der Schlammléisung, wäert Celluloseether d'Bildung vun ettringite verzögeren, sou datt d'Hydratatioun vun c3A verspéit.

Vun den Effekter vun HEC, HPMC an HEMC op d'Hydratatioun an d'Hëtztverëffentlechungsquote a kumulative Wärmeverëffentlechung vum gewéinleche Portland Zement, C3S an C3A bannent 72 Stonnen, an d'Effekter vum HEC op d'Hydratatioun an d'Hëtztverëffentlechungsquote an d'kumulative Wärmeverëffentlechung vu Sulfoaluminat Zement bannent 72 h, kann et gesi ginn, datt ënnert den dräi cellulose ethers ausgewielt, D'Kapazitéit vun verspéiten hydration vun c3s an Portland Zement war stäerkste an HEC, gefollegt vun HEMC, a schwaachsten an HPMC. Wat C3A ugeet, ass d'Fäegkeet vun den dräi Celluloseethers fir d'Hydratatioun ze beschleunegen och an der selwechter Uerdnung, dat heescht HEC ass de Stäerksten, HEMC ass déi zweet, HPMC ass dee schwaachsten a stäerkste. Dëst huet géigesäiteg bestätegt datt Celluloseether d'Bildung vu Hydratatiounsprodukter vu Geléierungsmaterialien verspéit huet.

D'Haaptrei Hydratatioun Produite vun sulfoaluminate Zement sinn ettringite an Al (OH) 3 gelies. D'C2S am Sulfoaluminat Zement wäert och separat hydratiséieren fir Ca (OH) 2 an cSH Gel ze bilden. Well d'adsorption vun cellulose Ether an ettringite kann ignoréiert ginn, an der hydration vun sulfoaluminate ass ze séier, dofir, an der fréi Etapp vun hydration, cellulose Ether huet wéineg Effekt op der hydration Hëtzt Fräisetzung Taux vun sulfoaluminate Zement. Awer zu enger gewësser Zäit vun der Hydratatioun, well c2s getrennt hydratéiere fir Ca (OH) 2 an CSH Gel ze generéieren, ginn dës zwee Hydratatiounsprodukter duerch Celluloseether verspéit. Dofir gouf beobachtet datt Celluloseether d'Hydratatioun vum Sulfoaluminatzement no 2 Stonnen verspéit.

4. Conclusioun

An dësem Pabeier, duerch isotherm Kalorimetrie Test, den Afloss Gesetz a Formatioun Mechanismus vun cellulose Ether op hydration Hëtzt vun gewéinlech Portland Zement, c3s, c3A, sulfoaluminate Zement an aner verschidde Komponente an eenzelne Äerz am 72 h Verglach goufen. D'Haaptconclusiounen sinn wéi follegt:

(1) Celluloseether kann d'Hydratatiounswärmeverëffentlechungsquote vum gewéinleche Portland Zement an Tricalciumsilikat wesentlech reduzéieren, an den Effekt vun der Reduktioun vun der Hydratatiounswärmeverëffentlechungsquote vum Tricalciumsilikat ass méi bedeitend; Den Effekt vum Celluloseether op d'Reduktioun vun der Wärmeverëffentlechungsquote vum Sulfoaluminatzement ass ganz schwaach, awer et huet e schwaache Effekt op d'Verbesserung vun der Wärmeverëffentlechungsquote vum Tricalciumaluminat.

(2) Celluloseether gëtt vun e puer Hydratatiounsprodukter adsorbéiert, sou datt d'Kristalliséierung vun Hydratatiounsprodukter verspéit, wat d'Hëtztverëffentlechungsquote vun der Zementhydratioun beaflosst. D'Aart an d'Quantitéit vun Hydratatiounsprodukter sinn ënnerschiddlech fir verschidde Komponenten vun Zementrechnungsäerz, sou datt den Effekt vum Celluloseether op hir Hydratatiounswärmung net déiselwecht ass.