Ефект на целулозниот етер врз топлината на хидратација на различен цемент и единечна руда

ефектите на целулозниот етер врз топлината на хидратација на Портланд цемент, сулфоалуминат цемент, трикалциум силикат и трикалциум алуминат во 72 часа беа споредени со тест за изотермна калориметрија. Резултатите покажуваат дека целулозниот етер може значително да ја намали стапката на хидратација и ослободување на топлина на Портланд цемент и трикалциум силикат, а намалувањето на ефектот врз стапката на хидратација и ослободување на топлина на трикалциум силикат е позначајно. Ефектот на целулозниот етер врз намалувањето на брзината на ослободување на топлина на хидратацијата на сулфоалуминат цементот е многу слаб, но има слаб ефект врз подобрувањето на брзината на ослободување на топлина на хидратацијата на трикалциум алуминат. Целулозниот етер ќе се адсорбира од некои производи за хидратација, со што ќе се одложи кристализацијата на производите за хидратација, а потоа ќе влијае на брзината на ослободување на топлина при хидратација на цементот и единечната руда.

Клучни зборови:целулоза етер; Цемент; Единечна руда; Топлина на хидратација; адсорпција

1. Вовед

Целулозниот етер е важно средство за згуснување и средство за задржување вода во сув мешан малтер, самонабиен бетон и други нови материјали на база на цемент. Меѓутоа, целулозниот етер, исто така, ќе ја одложи хидратацијата на цементот, што е погодно за подобрување на оперативното време на материјалите базирани на цемент, за подобрување на конзистентноста на малтерот и губење на време за пад на бетонот, но исто така може да го одложи напредокот на изградбата. Особено, тоа ќе има негативни ефекти врз малтерот и бетонот што се користи во услови на ниска температура. Затоа, многу е важно да се разбере законот на целулозниот етер за кинетиката на хидратација на цементот.

OU и Pourchez систематски ги проучувале ефектите на молекуларните параметри како што се молекуларната тежина на целулозниот етер, типот на супституент или степенот на супституција врз кинетиката на хидратација на цементот и донеле многу важни заклучоци: Способноста на хидроксиетил целулозниот етер (HEC) да ја одложи хидратацијата на цементот обично е посилен од оној на метил целулозниот етер (HPMC), хидроксиметил етил целулозниот етер (HEMC) и метил целулозниот етер (MC). Во целулозниот етер што содржи метил, колку е помала содржината на метил, толку е посилна способноста да се одложи хидратацијата на цементот; Колку е помала молекуларната тежина на целулозниот етер, толку е посилна способноста да се одложи хидратацијата на цементот. Овие заклучоци даваат научна основа за правилно избирање на целулозниот етер.

За различни компоненти на цементот, ефектот на целулозниот етер врз кинетиката на хидратација на цементот е исто така многу загрижен проблем во инженерските апликации. Сепак, нема истражување за овој аспект. Во овој труд, влијанието на целулозниот етер врз кинетиката на хидратација на обичниот портланд цемент, C3S (трикалциум силикат), C3A (трикалциум алуминат) и сулфоалуминат цемент (SAC) беше проучен преку тест за изотермална калориметрија, со цел дополнително да се разбере интеракцијата и внатрешен механизам помеѓу целулозниот етер и производите за хидратација на цемент. Обезбедува дополнителна научна основа за рационална употреба на целулозниот етер во материјалите базирани на цемент и исто така обезбедува истражувачка основа за интеракцијата помеѓу другите примеси и производите за хидратација на цемент.

2. Тест

2.1 Суровини

(1) обичен портланд цемент (P·0). Произведено од Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., спецификацијата е P· 042.5 (GB 175-2007), определена со флуоресцентен спектрометар на Х-зраци од типот на дисперзија на бранова должина (AXIOS напреден, PANalytical Co., LTD.). Според анализата на софтверот JADE 5.0, покрај цементните клинкерски минерали C3S, C2s, C3A, C4AF и гипс, цементните суровини вклучуваат и калциум карбонат.

(2) сулфоалуминат цемент (SAC). Брзиот тврд сулфоалуминат цемент произведен од Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. е R.Star 42,5 (GB 20472-2006). Неговите главни групи се калциум сулфоалуминат и дикалциум силикат.

(3) трикалциум силикат (C3S). Притиснете Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 и H2O во 3:1:0.08: Масен сооднос од 10 беше измешан рамномерно и притиснат под постојан притисок од 60 MPa за да се направи цилиндрично зелено палто. Паркот беше калциниран на 1400℃ за 1,5 ~ 2 часа во електрична печка со висока температура на силикон-молибден, а потоа се премести во микробранова печка за дополнително загревање во микробранова печка 40 мин. По вадењето на палката, таа нагло се ладеше и постојано се кршеше и калцинираше додека содржината на слободен CaO во готовиот производ не беше помала од 1,0%.

(4) трикалциум алуминат (c3A). CaO и A12O3 беа измешани рамномерно, калцинирани на 1450℃ за 4 часа во електрична печка со силикон-молибден, мелени во прав и постојано калцинирани додека содржината на слободниот CaO не беше помала од 1,0%, а врвовите на C12A7 и CA беа игнорирани.

(5) целулоза етер. Претходната работа ги спореди ефектите на 16 видови целулозни етери врз стапката на хидратација и ослободување на топлина на обичниот портланд цемент и откри дека различните видови на целулозни етери имаат значителни разлики во законот за хидратација и ослободување топлина на цементот и го анализираше внатрешниот механизам на оваа значајна разлика. Според резултатите од претходната студија, беа избрани три вида целулозни етер кои имаат очигледно забавен ефект врз обичниот портланд цемент. Тие вклучуваат хидроксиетил целулоз етер (HEC), хидроксипропил метил целулоз етер (HPMC) и хидроксиетил метил целулоз етер (HEMC). Вискозноста на целулозниот етер беше измерена со ротационен вискометар со тест концентрација од 2%, температура од 20℃ и брзина на ротација од 12 r/min. Вискозноста на целулозниот етер беше измерена со ротационен вискометар со тест концентрација од 2%, температура од 20℃ и брзина на ротација од 12 r/min. Степенот на моларна супституција на целулозниот етер е обезбеден од производителот.

(6) Вода. Користете секундарна дестилирана вода.

2.2 Тест метод

Топлина на хидратација. Усвоен е 8-канален изотермичен калориметар TAM Air произведен од TA Instrument Company. Сите суровини се одржуваа константна температура до температурата на тестирање (како (20± 0,5) ℃) пред експериментот. Прво, 3 g цемент и 18 mg целулоз етер во прав беа додадени во калориметарот (масениот сооднос на целулозниот етер до цемелативниот материјал беше 0,6%). По целосно мешање, се додава измешана вода (секундарна дестилирана вода) според наведениот сооднос вода-цемент и рамномерно се меша. Потоа, брзо се става во калориметар за тестирање. Односот вода-врзувач на c3A е 1,1, а односот вода-врзувач на другите три цементни материјали е 0,45.

3. Резултати и дискусија

3.1 Резултати од тестот

Ефектите на HEC, HPMC и HEMC врз стапката на хидратација на ослободување на топлина и кумулативното ослободување на топлина на обичниот портланд цемент, C3S и C3A во рок од 72 часа, и ефектите на HEC врз брзината на ослободување на топлина од хидратација и брзината на кумулативно ослободување топлина на сулфоалуминат цемент во рок од 72 часа, HEC е целулозниот етер со најсилен ефект на одложување на хидратацијата на другиот цемент и единечна руда. Комбинирајќи ги двата ефекти, може да се открие дека со промената на составот на цементниот материјал, целулозниот етер има различни ефекти врз брзината на ослободување на топлината од хидратација и кумулативното ослободување на топлина. Избраниот целулзен етер може значително да ја намали стапката на хидратација и ослободување на топлина на обичниот портланд цемент и C, S, главно го продолжува времето на индукцискиот период, го одложува појавувањето на врвот на хидратацијата и ослободувањето на топлина, меѓу кои целулозниот етер до C, S хидратација и Доцнењето на брзината на ослободување на топлина е поочигледно од обичниот портланд цемент хидратација и доцнењето на брзината на ослободување на топлина; Целулозниот етер, исто така, може да ја одложи брзината на ослободување на топлина на хидратацијата на сулфоалуминат цемент, но способноста за одложување е многу слаба и главно ја одложува хидратацијата по 2 часа; За брзината на ослободување на топлина на хидратација на C3A, целулозниот етер има слаба способност за забрзување.

3.2 Анализа и дискусија

Механизмот на целулозниот етер ја одложува хидратацијата на цементот. Силва и сор. се претпоставува дека целулозниот етер ја зголемува вискозноста на растворот на порите и ја попречува стапката на јонско движење, со што ја одложува хидратацијата на цементот. Сепак, многу литература се сомнева во оваа претпоставка, бидејќи нивните експерименти открија дека целулозните етери со помал вискозитет имаат посилна способност да ја одложат хидратацијата на цементот. Всушност, времето на движење или миграција на јоните е толку кратко што очигледно не е споредливо со времето на доцнење на хидратацијата на цементот. Адсорпцијата помеѓу целулозниот етер и производите за хидратација на цемент се смета за вистинска причина за доцнењето на хидратацијата на цементот од целулозниот етер. Целулозниот етер лесно се адсорбира на површината на производите за хидратација како што се калциум хидроксид, CSH гел и калциум алуминат хидрат, но не е лесно да се адсорбира со етрингит и нехидрирана фаза, а капацитетот на адсорпција на целулозниот етер на калциум хидроксид е поголем од онаа на CSH гелот. Затоа, за обичните производи за хидратација на Портланд цемент, целулозниот етер има најсилно доцнење на калциум хидроксид, најсилно доцнење на калциум, второ доцнење на CSH гел и најслабо доцнење на етрингит.

Претходните студии покажаа дека адсорпцијата помеѓу нејонскиот полисахарид и минералната фаза главно вклучува водородно поврзување и хемиска сложеност, а овие два ефекти се јавуваат помеѓу хидроксилната група полисахариди и металниот хидроксид на површината на минералот. Лиу и сор. понатаму ја класифицираше адсорпцијата помеѓу полисахаридите и металните хидроксиди како киселинско-базна интеракција, со полисахаридите како киселини и металните хидроксиди како бази. За даден полисахарид, алкалноста на минералната површина ја одредува јачината на интеракцијата помеѓу полисахаридите и минералите. Помеѓу четирите компоненти за желатинирање проучувани во овој труд, главните метални или неметални елементи вклучуваат Ca, Al и Si. Според редоследот на металната активност, алкалноста на нивните хидроксиди е Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Всушност, растворот на Si(OH)4 е кисел и не го адсорбира целулозниот етер. содржината на Ca(OH)2 на површината на производите за хидратација на цемент го одредува капацитетот на адсорпција на производите за хидратација и целулозниот етер бидејќи калциум хидроксид, CSH гел (3CaO·2SiO2·3H20), етрингит (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). а калциум алуминат хидрат (3CaO·Al2O3·6H2O) во содржината на неорганските оксиди на CaO е 100%, 58,33%, 49,56% и 62,2%. алуминат >CSH гел > етрингит, што е во согласност со резултатите во литературата.

Производите за хидратација на c3S главно вклучуваат Ca(OH) и csH гел, а целулозниот етер има добар одложен ефект врз нив. Затоа, целулозниот етер има многу очигледно одложување на хидратацијата на C3s. Покрај c3S, обичниот портланд цемент вклучува и C2s хидратација која е побавна, што го прави доцнечкиот ефект на целулозниот етер не очигледен во раната фаза. Производите за хидратација на обичниот силикат, исто така, вклучуваат етрингит, а ефектот на одложување на целулозниот етер е слаб. Затоа, способноста за одложување на целулозниот етер до c3s е посилна од онаа на обичниот Портланд цемент забележан во тестот.

C3A брзо ќе се раствори и хидрира кога ќе се сретне со вода, а производите за хидратација обично се C2AH8 и c4AH13, а топлината на хидратацијата ќе се ослободи. Кога растворот на C2AH8 и c4AH13 ќе достигне заситеност, ќе се формира кристализација на C2AH8 и C4AH13 хексагонален лист хидрат, а брзината на реакција и топлината на хидратација ќе се намалат во исто време. Поради адсорпцијата на целулозниот етер на површината на калциум алуминат хидрат (CxAHy), присуството на целулозниот етер би ја одложило кристализацијата на C2AH8 и C4AH13 хексагонална плоча хидрат, што резултира со намалување на брзината на реакција и стапката на ослободување на топлина на хидратација од тоа од чист C3A, што покажува дека целулозниот етер има слаба забрзувачка способност за хидратација на C3A. Вреди да се напомене дека во овој тест, целулозниот етер има слаба забрзувачка способност за хидратација на чистиот c3A. Меѓутоа, во обичниот Портланд цемент, бидејќи c3A ќе реагира со гипсот за да формира етрингит, поради влијанието на рамнотежата на ca2+ во растворот од кашеста маса, целулозниот етер ќе го одложи формирањето на етрингит, со што ќе се одложи хидратацијата на c3A.

Од ефектите на HEC, HPMC и HEMC врз стапката на хидратација и ослободување топлина и кумулативно ослободување топлина на обичниот портланд цемент, C3S и C3A во рок од 72 часа, и ефектите на HEC врз брзината на хидратација и ослободување топлина и кумулативно ослободување топлина на сулфоалуминатот цемент во рок од 72 часа, може да се види дека меѓу трите избрани целулозни етери, Способноста за одложена хидратација на c3s и Портланд цементот беше најсилна во HEC, проследено со HEMC и најслаба во HPMC. Што се однесува до C3A, способноста на трите целулозни етери да ја забрзаат хидратацијата е исто така во ист редослед, односно HEC е најсилна, HEMC е втора, HPMC е најслаба и најсилна. Ова взаемно потврди дека целулозниот етер го одложил формирањето на производи за хидратација на материјалите за желатинирање.

Главните производи за хидратација на сулфоалуминат цемент се етрингит и гел Al(OH)3. C2S во сулфоалуминат цемент, исто така, ќе хидрира одделно за да формира Ca(OH)2 и cSH гел. Бидејќи адсорпцијата на целулозниот етер и етрингит може да се игнорира, а хидратацијата на сулфоалуминатот е пребрза, затоа, во раната фаза на хидратација, целулозниот етер има мало влијание врз стапката на хидратација на топлинско ослободување на сулфоалуминат цементот. Но, до одредено време на хидратација, бидејќи c2s одделно ќе хидрира за да генерира Ca(OH)2 и CSH гел, овие два производи за хидратација ќе бидат одложени од целулозниот етер. Затоа, беше забележано дека целулозниот етер ја одложи хидратацијата на сулфоалуминат цементот по 2 часа.

4. Заклучок

Во овој труд, преку тест за изотермална калориметрија, беа споредени законот за влијание и механизмот на формирање на целулозниот етер врз топлината на хидратација на обичниот Портланд цемент, c3s, c3A, сулфоалуминат цемент и други различни компоненти и единечна руда за 72 часа. Главните заклучоци се како што следува:

(1) Целулозниот етер може значително да ја намали стапката на ослободување на топлина на хидратација на обичниот портланд цемент и трикалциум силикат, а ефектот на намалување на стапката на хидратација на топлина ослободување на трикалциум силикат е позначаен; Ефектот на целулозниот етер врз намалувањето на брзината на ослободување на топлина на сулфоалуминат цементот е многу слаб, но има слаб ефект врз подобрувањето на брзината на ослободување на топлина на трикалциум алуминат.

(2) целулозниот етер ќе се адсорбира од некои производи за хидратација, со што ќе се одложи кристализацијата на производите за хидратација, што ќе влијае на стапката на ослободување на топлина на хидратација на цементот. Видот и количината на производите за хидратација се различни за различни компоненти на цементната руда, така што ефектот на целулозниот етер врз нивната хидратациска топлина не е ист.