Celiuliozės eterio poveikis skirtingo cemento ir vienos rūdos hidratacijos šilumai

celiuliozės eterio poveikis portlandcemenčio, sulfoaliuminatinio cemento, trikalcio silikato ir trikalcio aliuminato hidratacijos šilumai per 72 val. buvo lyginamas izoterminės kalorimetrijos testu. Rezultatai rodo, kad celiuliozės eteris gali žymiai sumažinti portlandcemenčio ir trikalcio silikato hidratacijos ir šilumos išsiskyrimo greitį, o trikalcio silikato hidratacijos ir šilumos išsiskyrimo greičio sumažėjimas yra reikšmingesnis. Celiuliozės eterio poveikis mažinant sulfoaliuminato cemento hidratacijos šilumos išsiskyrimo greitį yra labai silpnas, tačiau jis silpnai veikia trikalcio aliuminato hidratacijos šilumos išsiskyrimo greitį. Celiuliozės eteris bus adsorbuotas kai kurių hidratacijos produktų, taip uždelsdamas hidratacijos produktų kristalizaciją, o tada paveiks cemento ir vienos rūdos hidratacijos šilumos išsiskyrimo greitį.

Pagrindiniai žodžiai:celiuliozės eteris; Cementas; Viena rūda; Drėkinimo šiluma; adsorbcija

1. Įvadas

Celiuliozės eteris yra svarbi tirštiklis ir vandenį sulaikanti medžiaga sausame mišraus mišinio, savaime susitankinančio betono ir kitose naujose cemento pagrindo medžiagose. Tačiau celiuliozės eteris taip pat sulėtins cemento hidrataciją, o tai pagerina cemento pagrindu pagamintų medžiagų eksploatavimo laiką, pagerina skiedinio konsistenciją ir betono slinkimo laiko praradimą, tačiau taip pat gali atitolinti statybos eigą. Visų pirma, tai turės neigiamą poveikį skiediniui ir betonui, naudojamiems žemos temperatūros aplinkos sąlygomis. Todėl labai svarbu suprasti celiuliozės eterio dėsnį cemento hidratacijos kinetikai.

OU ir Pourchez sistemingai ištyrė molekulinių parametrų, tokių kaip celiuliozės eterio molekulinė masė, pakaitalo tipas arba pakeitimo laipsnis, poveikį cemento hidratacijos kinetikai ir padarė daug svarbių išvadų: Hidroksietilceliuliozės eterio (HEC) gebėjimas atitolinti celiuliozės eterio hidrataciją. cementas paprastai yra stipresnis nei metilceliuliozės eteris (HPMC), hidroksimetiletilceliuliozės eteris (HEMC) ir metilceliuliozės eteris (MC). Celiuliozės eteryje, kuriame yra metilo, kuo mažesnis metilo kiekis, tuo stipresnis gebėjimas atitolinti cemento hidrataciją; Kuo mažesnė celiuliozės eterio molekulinė masė, tuo stipresnis gebėjimas atitolinti cemento hidrataciją. Šios išvados suteikia mokslinį pagrindą teisingai parinkti celiuliozės eterį.

Įvairių cemento komponentų atveju celiuliozės eterio poveikis cemento hidratacijos kinetikai taip pat yra labai svarbi inžinerijos problema. Tačiau šiuo aspektu tyrimų nėra. Šiame darbe celiuliozės eterio įtaka įprasto portlandcemenčio, C3S (trikalcio silikato), C3A (trikalcio aliuminato) ir sulfoaliuminato cemento (SAC) hidratacijos kinetikai buvo tiriama taikant izoterminį kalorimetrinį testą, siekiant geriau suprasti sąveiką ir vidinis mechanizmas tarp celiuliozės eterio ir cemento hidratacijos produktų. Tai suteikia tolesnį mokslinį pagrindą racionaliam celiuliozės eterio naudojimui cemento pagrindo medžiagose, taip pat suteikia kitų priemaišų ir cemento hidratacijos produktų sąveikos tyrimų pagrindą.

2. Testas

2.1 Žaliavos

(1) paprastas portlandcementis (P·0). Pagaminta Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., specifikacija yra P· 042.5 (GB 175-2007), nustatyta bangos ilgio dispersijos tipo rentgeno fluorescenciniu spektrometru (AXIOS Advanced, PANalytical Co., LTD.). Pagal JADE 5.0 programinės įrangos analizę, be cemento klinkerio mineralų C3S, C2s, C3A, C4AF ir gipso, cemento žaliavoje taip pat yra kalcio karbonatas.

(2) sulfoaliuminatinis cementas (SAC). Greitai kietas sulfoaliuminatinis cementas, kurį gamina Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd., yra R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Pagrindinės jo grupės yra kalcio sulfoaliuminatas ir dikalcio silikatas.

(3) trikalcio silikatas (C3S). Paspauskite Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 ir H2O santykiu 3:1:0,08: Masės santykis 10 buvo sumaišytas tolygiai ir presuojamas pastoviu 60 MPa slėgiu, kad gautųsi cilindrinis žalias ruošinys. Ruošinys buvo kalcinuotas 1400 ℃ temperatūroje 1,5–2 valandas silicio-molibdeno strypų aukštos temperatūros elektrinėje krosnyje, o po to perkeltas į mikrobangų krosnelę, kad būtų galima toliau kaitinti mikrobangų krosnelėje 40 minučių. Išėmus ruošinį, jis buvo staigiai atvėsinamas ir pakartotinai laužomas bei kalcinuojamas, kol laisvojo CaO kiekis gatavame produkte buvo mažesnis nei 1,0 %.

(4) trikalcio aliuminatas (c3A). CaO ir A12O3 buvo sumaišyti tolygiai, 4 valandas kaitinti 1450 ℃ temperatūroje silicio-molibdeno strypų elektrinėje krosnyje, sumalti į miltelius ir pakartotinai kalcinuoti, kol laisvojo CaO kiekis buvo mažesnis nei 1,0%, o C12A7 ir CA smailės buvo gautos. ignoruojamas.

(5) celiuliozės eteris. Ankstesniame darbe buvo lyginamas 16 rūšių celiuliozės eterių poveikis įprasto portlandcemenčio hidratacijai ir šilumos išsiskyrimo greičiui ir nustatyta, kad skirtingų rūšių celiuliozės eteriai turi reikšmingų cemento hidratacijos ir šilumos išsiskyrimo dėsnių skirtumų bei analizavo vidinį mechanizmą. šio reikšmingo skirtumo. Remiantis ankstesnio tyrimo rezultatais, buvo atrinktos trys celiuliozės eterio rūšys, kurios turi akivaizdų įprastą portlandcementį lėtinantį poveikį. Tai yra hidroksietilceliuliozės eteris (HEC), hidroksipropilmetilceliuliozės eteris (HPMC) ir hidroksietilmetilceliuliozės eteris (HEMC). Celiuliozės eterio klampumas buvo matuojamas sukamuoju viskozimetru, kurio bandomoji koncentracija buvo 2%, temperatūra 20 ℃ ir sukimosi greitis 12 aps / min. Celiuliozės eterio klampumas buvo matuojamas sukamuoju viskozimetru, kurio bandomoji koncentracija buvo 2%, temperatūra 20 ℃ ir sukimosi greitis 12 aps / min. Celiuliozės eterio molinį pakeitimo laipsnį pateikia gamintojas.

(6) Vanduo. Naudokite antrinį distiliuotą vandenį.

2.2 Bandymo metodas

Drėkinimo šiluma. Buvo priimtas TA Instrument Company pagamintas 8 kanalų izoterminis kalorimetras TAM Air. Prieš eksperimentą visos žaliavos buvo laikomos pastovioje temperatūroje iki bandymo temperatūros (pvz., (20±0,5) ℃). Pirmiausia į kalorimetrą buvo įpilta 3 g cemento ir 18 mg celiuliozės eterio miltelių (celiuliozės eterio masės santykis su celiuliozės medžiaga buvo 0,6%). Visiškai išmaišius, pagal nurodytą vandens ir cemento santykį pilamas sumaišytas vanduo (antrinis distiliuotas vanduo) ir tolygiai išmaišomas. Tada jis buvo greitai įdėtas į kalorimetrą testavimui. C3A vandens rišiklio santykis yra 1,1, o kitų trijų cementinių medžiagų vandens rišiklio santykis yra 0,45.

3. Rezultatai ir diskusija

3.1 Bandymo rezultatai

HEC, HPMC ir HEMC poveikis įprasto portlandcemenčio, C3S ir C3A hidratacijos šilumos išsiskyrimo greičiui ir kumuliaciniam šilumos išsiskyrimo greičiui per 72 val. per 72 valandas HEC yra celiuliozės eteris, turintis stipriausią uždelsimo poveikį kito cemento ir vienos rūdos hidratacijai. Sujungus abu efektus, galima pastebėti, kad keičiantis cementinės medžiagos sudėčiai, celiuliozės eteris turi skirtingą poveikį hidratacijos šilumos išsiskyrimo greičiui ir kaupiamojo šilumos išsiskyrimo greičiui. Pasirinktas celiuliozės eteris gali žymiai sumažinti įprasto portlandcemenčio ir C, S hidrataciją ir šilumos išsiskyrimo greitį, daugiausia pailgina indukcijos laikotarpį, atitolina hidratacijos ir šilumos išsiskyrimo piko atsiradimą, tarp kurių celiuliozės eteris hidratuojasi iki C, S ir šilumos išsiskyrimo greičio vėlavimas yra akivaizdesnis nei įprastas portlandcemenčio hidratacijos ir šilumos išsiskyrimo greičio vėlavimas; Celiuliozės eteris taip pat gali atidėti sulfoaliuminato cemento hidratacijos šilumos išsiskyrimo greitį, tačiau vėlavimo gebėjimas yra labai silpnas ir daugiausia atitolina hidrataciją po 2 valandų; C3A hidratacijos šilumos išsiskyrimo greičiui celiuliozės eteris turi silpną greitinimo gebą.

3.2 Analizė ir diskusija

Celiuliozės eterio mechanizmas sulėtina cemento hidrataciją. Silva ir kt. iškėlė hipotezę, kad celiuliozės eteris padidino porų tirpalo klampumą ir trukdo jonų judėjimui, todėl atitolina cemento hidrataciją. Tačiau daugelis literatūros suabejojo ​​šia prielaida, nes jų eksperimentai parodė, kad mažesnio klampumo celiuliozės eteriai turi stipresnę savybę atitolinti cemento hidrataciją. Tiesą sakant, jonų judėjimo arba migracijos laikas yra toks trumpas, kad akivaizdžiai nepalyginamas su cemento hidratacijos vėlavimo laiku. Adsorbcija tarp celiuliozės eterio ir cemento hidratacijos produktų yra laikoma tikra priežastimi, dėl kurios vėluoja cemento hidratacija celiuliozės eteriu. Celiuliozės eteris lengvai adsorbuojamas ant hidratacijos produktų, tokių kaip kalcio hidroksidas, CSH gelis ir kalcio aliuminato hidratas, paviršiaus, tačiau jį nėra lengva adsorbuoti ettringitu ir nehidratuota faze, o celiuliozės eterio adsorbcijos gebėjimas ant kalcio hidroksido yra didesnis nei kad CSH gelis. Todėl įprastiems portlandcemenčio hidratacijos produktams celiuliozės eteris labiausiai vėluoja kalcio hidroksidą, stipriausią kalcio vėlavimą, antrąjį CSH gelio vėlavimą ir silpniausią ettringito vėlavimą.

Ankstesni tyrimai parodė, kad adsorbcija tarp nejoninio polisacharido ir mineralinės fazės daugiausia apima vandenilio jungtį ir cheminį kompleksavimą, o šie du poveikiai atsiranda tarp polisacharido hidroksilo grupės ir metalo hidroksido mineralinio paviršiaus. Liu ir kt. toliau klasifikavo adsorbciją tarp polisacharidų ir metalų hidroksidų kaip rūgšties ir bazės sąveiką, su polisacharidais kaip rūgštimis ir metalų hidroksidais kaip bazėmis. Tam tikro polisacharido mineralinio paviršiaus šarmingumas lemia polisacharidų ir mineralų sąveikos stiprumą. Tarp keturių šiame darbe tirtų želiančių komponentų pagrindiniai metaliniai arba nemetaliniai elementai yra Ca, Al ir Si. Pagal metalo aktyvumo eiliškumą jų hidroksidų šarmingumas yra Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4.Iš tikrųjų Si(OH)4 tirpalas yra rūgštus ir neadsorbuoja celiuliozės eterio.Todėl. Ca(OH)2 kiekis cemento hidratacijos produktų paviršiuje lemia hidratacijos produktų ir celiuliozės eterio adsorbcijos gebėjimą Kadangi kalcio hidroksidas, CSH gelis (3CaO·2SiO2·3H20), ettringitas (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). o kalcio aliuminato hidratas (3CaO·Al2O3·6H2O) neorganiniuose CaO oksiduose yra 100 %, 58,33 %, 49,56 % ir 62 ,2 % aliuminatas > CSH gelis > ettringitas, o tai atitinka literatūroje pateiktus rezultatus.

C3S hidratacijos produktai daugiausia apima Ca (OH) ir csH gelį, o celiuliozės eteris turi gerą uždelsimo poveikį. Todėl celiuliozės eteris labai akivaizdžiai vėluoja C3s hidrataciją. Be c3S, įprastas portlandcementis taip pat apima C2s hidrataciją, kuri yra lėtesnė, todėl celiuliozės eterio delsimo efektas nėra akivaizdus ankstyvoje stadijoje. Paprasto silikato hidratacijos produktai taip pat apima ettringitą, o celiuliozės eterio vėlavimo poveikis yra silpnas. Todėl celiuliozės eterio vėlavimo gebėjimas c3s yra stipresnis nei įprasto portlandcemenčio, pastebėto atliekant bandymą.

C3A greitai ištirps ir hidratuos, kai susidurs su vandeniu, o hidratacijos produktai paprastai yra C2AH8 ir c4AH13, o hidratacijos šiluma išsiskiria. Kai C2AH8 ir c4AH13 tirpalas pasieks prisotinimą, susidarys C2AH8 ir C4AH13 šešiakampio lakštinio hidrato kristalizacija, o reakcijos greitis ir hidratacijos šiluma tuo pačiu metu sumažės. Dėl celiuliozės eterio adsorbcijos į kalcio aliuminato hidrato (CxAHy) paviršių celiuliozės eteris uždelstų C2AH8 ir C4AH13 šešiakampės plokštelės hidrato kristalizaciją, todėl reakcijos greitis ir hidratacijos šilumos išsiskyrimo greitis sumažės. gryno C3A, o tai rodo, kad celiuliozės eteris turi silpną C3A hidratacijos pagreitį. Verta paminėti, kad šiame bandyme celiuliozės eteris turi silpną grynojo c3A hidratacijos greitinimo savybę. Tačiau įprastame portlandcemente, kadangi c3A reaguos su gipsu, sudarydamas ettringitą, dėl ca2+ balanso įtakos suspensijos tirpale, celiuliozės eteris sulėtins ettringito susidarymą, taip uždelsdamas c3A hidrataciją.

Iš HEC, HPMC ir HEMC poveikio įprasto portlandcemenčio, C3S ir C3A hidratacijos ir šilumos išsiskyrimo greičiui bei suminiam šilumos išsiskyrimui per 72 val., ir HEC poveikio sulfoaliuminato hidratacijai ir šilumos išsiskyrimo greičiui cemento per 72 val., matyti, kad tarp trijų pasirinktų celiuliozės eterių C3s ir portlandcemenčio uždelsto hidratacijos gebėjimas buvo stipriausias HEC, po to HEMC, o silpniausias HPMC. Kalbant apie C3A, trijų celiuliozės eterių gebėjimas pagreitinti hidrataciją taip pat yra ta pačia tvarka, tai yra, HEC yra stipriausias, HEMC yra antras, HPMC yra silpniausias ir stipriausias. Tai abipusiai patvirtino, kad celiuliozės eteris atitolino želiančių medžiagų hidratacijos produktų susidarymą.

Pagrindiniai sulfoaliuminato cemento hidratacijos produktai yra ettringitas ir Al(OH)3 gelis. C2S sulfoaliuminatiniame cemente taip pat hidratuos atskirai, sudarydamas Ca(OH)2 ir cSH gelį. Kadangi į celiuliozės eterio ir ettringito adsorbciją galima nepaisyti, o sulfoaliuminato hidratacija yra per greita, todėl ankstyvoje hidratacijos stadijoje celiuliozės eteris mažai veikia sulfoaliuminato cemento hidratacijos šilumos išsiskyrimo greitį. Tačiau iki tam tikro hidratacijos laiko, kadangi c2s atskirai hidratuos, kad susidarytų Ca(OH)2 ir CSH gelis, šiuos du hidratacijos produktus atidės celiuliozės eteris. Todėl buvo pastebėta, kad celiuliozės eteris atitolino sulfoaliuminato cemento hidrataciją po 2 val.

4. Išvada

Šiame darbe, atliekant izoterminės kalorimetrijos testą, buvo lyginamas celiuliozės eterio įtakos dėsnis ir susidarymo mechanizmas paprasto portlandcemenčio, c3s, c3A, sulfoaliuminatinio cemento ir kitų skirtingų komponentų bei vienos rūdos hidratacijos šilumai per 72 val. Pagrindinės išvados yra šios:

(1) Celiuliozės eteris gali žymiai sumažinti įprasto portlandcemenčio ir trikalcio silikato hidratacijos šilumos išsiskyrimo greitį, o trikalcio silikato hidratacijos šilumos išsiskyrimo greičio mažinimo poveikis yra reikšmingesnis; Celiuliozės eterio poveikis mažinant sulfoaliuminato cemento šilumos išsiskyrimo greitį yra labai silpnas, tačiau jis silpnai veikia trikalcio aliuminato šilumos išsiskyrimo greitį.

(2) celiuliozės eteris bus adsorbuotas kai kurių hidratacijos produktų, taip uždelsdamas hidratacijos produktų kristalizaciją ir paveikdamas cemento hidratacijos šilumos išsiskyrimo greitį. Skirtingų cemento rūdos komponentų hidratacijos produktų tipas ir kiekis skiriasi, todėl celiuliozės eterio poveikis jų hidratacijos šilumai yra nevienodas.