Целлюлозын эфирийн янз бүрийн цемент ба дан хүдрийн усжилтын дулаанд үзүүлэх нөлөө

Портланд цемент, сульфоалюминат цемент, трикальци силикат, трикальцийн алюминатын усжилтын дулаанд целлюлозын эфирийн нөлөөг 72 цагийн дотор изотерм калориметрийн туршилтаар харьцуулсан. Үр дүнгээс үзэхэд целлюлозын эфир нь портланд цемент ба трикальцийн силикатыг чийгшүүлэх, дулаан ялгаруулах хурдыг мэдэгдэхүйц бууруулж, трикальци силикатыг чийгшүүлэх, дулаан ялгаруулах хурдыг бууруулах нөлөө илүү их байгааг харуулж байна. Сульфоалюминат цементийн усжилтын дулаан ялгаруулах хурдыг бууруулахад целлюлозын эфирийн нөлөө маш сул боловч трикальцийн алюминатыг чийгшүүлэхэд дулаан ялгаруулах хурдыг сайжруулахад сул нөлөө үзүүлдэг. Целлюлозын эфир нь зарим усжилтын бүтээгдэхүүнээр шингэж, улмаар чийгшүүлэх бүтээгдэхүүний талсжилтыг удаашруулж, дараа нь цемент болон нэг хүдрийн чийгшүүлэх дулаан ялгаруулах хурдад нөлөөлнө.

Түлхүүр үгс:целлюлозын эфир; Цемент; Ганц хүдэр; чийгшүүлэх дулаан; шингээх

1. Танилцуулга

Целлюлозын эфир нь хуурай холимог зуурмаг, өөрөө нягтардаг бетон болон бусад шинэ цементэн материалд өтгөрүүлэгч, ус хадгалах чухал бодис юм. Гэсэн хэдий ч целлюлозын эфир нь цементийн чийгшлийг удаашруулдаг бөгөөд энэ нь цементэн суурьтай материалын ашиглалтын хугацааг сайжруулж, зуурмагийн тууштай байдал, бетоны уналтын хугацааг сайжруулахад тустай боловч барилгын ажлын явцыг удаашруулж болзошгүй юм. Ялангуяа бага температурт хүрээлэн буй орчны нөхцөлд ашигласан зуурмаг, бетонд сөрөг нөлөө үзүүлнэ. Тиймээс цементийн чийгшүүлэх кинетикийн целлюлозын эфирийн хуулийг ойлгох нь маш чухал юм.

OU болон Pourchez нар целлюлозын эфирийн молекул жин, орлуулагчийн төрөл, орлуулах зэрэг зэрэг молекулын үзүүлэлтүүдийн цементийн гидрацийн кинетикт үзүүлэх нөлөөг системтэйгээр судалж, олон чухал дүгнэлтийг гаргажээ: Гидроксиэтил целлюлозын эфир (HEC) -ийн чийгшлийг удаашруулах чадвар. цемент нь ихэвчлэн метил целлюлозын эфир (HPMC), гидроксиметил этил целлюлозын эфир (HEMC) болон метил целлюлозын эфир (MC) -ээс илүү бат бөх байдаг. Метил агуулсан целлюлозын эфирт метилийн агууламж бага байх тусам цементийн чийгшлийг хойшлуулах чадвар илүү хүчтэй болно; Целлюлозын эфирийн молекулын жин бага байх тусам цементийн чийгшлийг хойшлуулах чадвар илүү хүчтэй болно. Эдгээр дүгнэлтүүд нь целлюлозын эфирийг зөв сонгох шинжлэх ухааны үндэслэл болдог.

Цементийн янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувьд целлюлозын эфирийн цементийн чийгшлийн кинетикт үзүүлэх нөлөө нь инженерийн хэрэглээнд ихээхэн анхаарал хандуулдаг асуудал юм. Гэхдээ энэ талын судалгаа байхгүй. Энэхүү нийтлэлд целлюлозын эфирийн энгийн портланд цемент, C3S (трикальцийн силикат), C3A (трикальцийн алюминат) ба сульфоалюминат цементийн (SAC) гидрацийн кинетикт үзүүлэх нөлөөг изотерм калориметрийн туршилтаар судалсан. целлюлозын эфир ба цементийн чийгшүүлэгч бүтээгдэхүүний хоорондох дотоод механизм. Энэ нь цементэд суурилсан материалд целлюлозын эфирийг зохистой ашиглах цаашдын шинжлэх ухааны үндэслэлийг бий болгож, бусад нэмэлтүүд болон цементийн чийгшүүлэгч бүтээгдэхүүний харилцан үйлчлэлийн судалгааны үндэслэлийг бүрдүүлдэг.

2. Туршилт

2.1 Түүхий эд

(1) энгийн портланд цемент (P·0). Wuhan Huaxin Cement Co., LTD.-д үйлдвэрлэсэн, техникийн үзүүлэлт нь долгионы уртын дисперсийн төрлийн рентген флюресценцийн спектрометрээр (AXIOS дэвшилтэт, PANalytical Co., LTD.) тодорхойлогддог P· 042.5 (GB 175-2007). Цементийн түүхий эдэд C3S, C2s, C3A, C4AF, гипс зэрэг цементийн чулуунцар эрдсээс гадна кальцийн карбонат зэрэг нь JADE 5.0 программын шинжилгээгээр тогтоогджээ.

(2) сульфоалюминат цемент (SAC). Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd-ийн үйлдвэрлэсэн хурдан хатуу сульфоалюминат цемент нь R.Star 42.5 (GB 20472-2006) юм. Үүний үндсэн бүлгүүд нь кальцийн сульфоалюминат ба дикальцийн силикат юм.

(3) гурвалсан силикат (C3S). Ca(OH)2, SiO2, Co2O3, H2O-г 3:1:0.08-д дарах: Массын харьцаа 10-ыг жигд хольж, 60МПа тогтмол даралтын дор шахаж, цилиндр хэлбэртэй ногоон бэлдэцийг гаргав. Бэлдэцийг цахиур-молибдений саваа өндөр температурт цахилгаан зууханд 1.5 ~ 2 цагийн турш 1400 градусын температурт шохойж, дараа нь бичил долгионы зууханд 40 минутын турш богино долгионы зууханд шилжүүлэв. Бэлдэцийг гаргаж авсны дараа гэнэт хөргөж, бэлэн бүтээгдэхүүн дэх чөлөөт CaO-ийн агууламж 1.0% -иас бага болтол дахин дахин хугалж, шохойжуулсан.

(4) гурвалсан алюминат (c3A). CaO болон A12O3-ийг жигд хольж, цахиур-молибдений саваа цахилгаан зууханд 1450 хэмд 4 цагийн турш шохойж, нунтаг болгон нунтаглаж, чөлөөт CaO-ийн агууламж 1.0% -иас бага болтол дахин дахин шохойж, C12A7 ба CA-ийн оргил цэгүүд нь байв. үл тоомсорлосон.

(5) целлюлозын эфир. Өмнөх ажилд 16 төрлийн целлюлозын эфирийн энгийн портланд цементийн чийгшил, дулаан ялгаруулалтад үзүүлэх нөлөөг харьцуулж, янз бүрийн төрлийн целлюлозын эфир нь цементийн чийгшүүлэх, дулаан ялгаруулах хуульд ихээхэн ялгаатай болохыг тогтоож, дотоод механизмд дүн шинжилгээ хийсэн. энэ мэдэгдэхүйц ялгаанаас. Өмнөх судалгааны үр дүнгээс үзэхэд энгийн портланд цементэд илт удаашруулах үйлчилгээтэй гурван төрлийн целлюлозын эфирийг сонгосон. Үүнд гидроксиэтил целлюлозын эфир (HEC), гидроксипропил метил целлюлозын эфир (HPMC), гидроксиэтил метил целлюлозын эфир (HEMC) орно. Целлюлозын эфирийн зуурамтгай чанарыг туршилтын концентраци 2%, 20 хэмийн температур, 12 р/мин эргэлтийн хурдтай эргэлтэт вискозиметрээр хэмжсэн. Целлюлозын эфирийн зуурамтгай чанарыг туршилтын концентраци 2%, 20 хэмийн температур, 12 р/мин эргэлтийн хурдтай эргэлтэт вискозиметрээр хэмжсэн. Целлюлозын эфирийн молийн орлуулалтын зэрэг нь үйлдвэрлэгчээс тодорхойлогддог.

(6) Ус. Хоёрдогч нэрмэл ус хэрэглэнэ.

2.2 Туршилтын арга

Усжилтын дулаан. TA Instrument компанийн үйлдвэрлэсэн TAM Air 8 сувгийн изотермкалориметрийг нэвтрүүлсэн. Туршилтын өмнө бүх түүхий эдийг туршилтын температурт (20± 0.5) ℃ гэх мэт тогтмол температурт байлгасан. Эхлээд калориметрт 3 г цемент, 18 мг целлюлозын эфирийн нунтаг нэмсэн (целлюлозын эфирийн массын харьцаа 0.6%). Бүрэн холилдсоны дараа заасан ус цементийн харьцааны дагуу холимог ус (хоёрдогч нэрмэл ус) нэмээд жигд хутгана. Дараа нь калориметрт хурдан оруулан туршилт хийсэн. c3A-ийн ус холбогч бодисын харьцаа 1.1, бусад гурван цементэн материалын ус холбогч харьцаа 0.45 байна.

3. Үр дүн ба хэлэлцүүлэг

3.1 Туршилтын үр дүн

72 цагийн дотор энгийн портланд цемент, C3S ба C3A-ийн чийгшүүлэх дулаан ялгаруулах хурд болон хуримтлагдсан дулаан ялгаруулах хурдад HEC, HPMC, HEMC-ийн нөлөө, мөн HEC-ийн сульфоалюминат цементийн чийгшүүлэх дулаан ялгаруулах хурд болон хуримтлагдсан дулаан ялгаруулах хурдад үзүүлэх нөлөө. 72 цагийн дотор HEC нь бусад цемент болон дан хүдрийн усжилтыг удаашруулах хамгийн хүчтэй нөлөө бүхий целлюлозын эфир юм. Хоёр нөлөөг хослуулан цементийн материалын найрлага өөрчлөгдөхөд целлюлозын эфир нь чийгшүүлэх дулаан ялгаруулах хурд болон хуримтлагдсан дулаан ялгаруулалтад өөр өөр нөлөө үзүүлдэг болохыг олж мэдэх боломжтой. Сонгосон целлюлозын эфир нь ердийн портланд цемент ба C, S-ийн чийгшүүлэх, дулаан ялгаруулах хурдыг мэдэгдэхүйц бууруулж, индукцийн хугацааг уртасгаж, чийгшүүлэх, дулаан ялгаруулах оргил үеийг удаашруулж, целлюлозын эфирийг C, S чийгшүүлэх, дулаан ялгаруулах хурдны саатал нь ердийн портланд цементийн усжилт, дулаан ялгаруулах хурдны сааталаас илүү тодорхой байна; Целлюлозын эфир нь мөн сульфоалюминат цементийн чийгшлийн дулаан ялгаруулах хурдыг удаашруулж болох боловч саатуулах чадвар нь маш сул бөгөөд голчлон 2 цагийн дараа чийгшүүлэхийг хойшлуулдаг; C3A усжилтын дулаан ялгаруулах хурдны хувьд целлюлозын эфир нь сул хурдасгах чадвартай байдаг.

3.2 Шинжилгээ, хэлэлцүүлэг

Целлюлозын эфирийн механизм нь цементийн чийгшлийг удаашруулдаг. Силва нар. Целлюлозын эфир нь нүх сүвний уусмалын зуурамтгай чанарыг нэмэгдүүлж, ионы хөдөлгөөний хурдыг саатуулж, цементийн усжилтыг удаашруулдаг гэсэн таамаглал дэвшүүлсэн. Гэсэн хэдий ч бага зуурамтгай чанар бүхий целлюлозын эфир нь цементийн чийгшлийг удаашруулах чадвартай болохыг туршилтаар тогтоосон тул олон ном зохиол энэ таамаглалд эргэлзэж байна. Үнэн хэрэгтээ ионы шилжилт эсвэл шилжилтийн хугацаа маш богино тул цементийн усжилтын сааталтай харьцуулах боломжгүй юм. Целлюлозын эфир ба цементийн чийгшүүлэгч бүтээгдэхүүний хоорондох шингээлт нь целлюлозын эфирээр цементийн чийгшлийг удаашруулах бодит шалтгаан гэж үздэг. Целлюлозын эфир нь кальцийн гидроксид, CSH гель, кальцийн алюминат гидрат зэрэг чийгшүүлэх бүтээгдэхүүний гадаргуу дээр амархан шингэдэг боловч этрингит болон усгүй фазаар шингээх нь тийм ч хялбар биш бөгөөд целлюлозын эфирийн кальцийн гидроксид шингээх чадвар нь целлюлозын эфирийн шингээх чадвараас өндөр байдаг. CSH гель. Иймээс энгийн портланд цементийн чийгшүүлэгч бүтээгдэхүүний хувьд целлюлозын эфир нь кальцийн гидроксид хамгийн хүчтэй саатал, кальцийн саатал хамгийн хүчтэй, CSH гель дээр хоёр дахь удаашрал, этрингитийн саатал хамгийн бага байдаг.

Өмнөх судалгаагаар ион бус полисахарид ба эрдсийн фазын хоорондох шингээлт нь гол төлөв устөрөгчийн холбоо, химийн цогцолборыг агуулдаг бөгөөд эдгээр хоёр нөлөө нь эрдсийн гадаргуу дээрх полисахаридын гидроксил бүлэг ба металлын гидроксидын хооронд үүсдэг. Лю нар. цаашлаад полисахарид ба металлын гидроксидын хоорондох шингээлтийг хүчил-суурь харилцан үйлчлэл гэж ангилж, полисахаридуудыг хүчил, металлын гидроксидыг суурь гэж ангилсан. Тухайн полисахаридын хувьд эрдсийн гадаргуугийн шүлтлэг чанар нь полисахарид ба эрдэс бодисын харилцан үйлчлэлийн хүчийг тодорхойлдог. Энэхүү нийтлэлд судлагдсан гель үүсгэх дөрвөн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дунд гол металл буюу металл бус элементүүдэд Ca, Al, Si орно. Металлын идэвхжлийн дарааллаар тэдгээрийн гидроксидын шүлтлэг чанар нь Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Үнэн хэрэгтээ Si(OH)4 уусмал нь хүчиллэг бөгөөд целлюлозын эфирийг шингээдэггүй.Тиймээс цементийн чийгшүүлэгч бүтээгдэхүүний гадаргуу дээрх Ca(OH)2 агууламж нь чийгшүүлэх бүтээгдэхүүн ба целлюлозын эфирийн шингээх чадварыг тодорхойлдог учир нь кальцийн гидроксид, CSH гель (3CaO·2SiO2·3H20), этрингит (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). болон кальцийн алюминат гидрат (3CaO·Al2O3·6H2O) нь CaO-ийн органик бус ислийн агууламжид 100%, 58.33%, 49.56%, 62 .2% байдаг тул тэдгээрийн целлюлозын эфиртэй шингээх чадварын дараалал нь >кальци юм. aluminate >CSH gel > ettringite байгаа нь уран зохиолын үр дүнтэй нийцэж байна.

c3S-ийн чийгшүүлэх бүтээгдэхүүнд голчлон Ca(OH) ба csH гель ордог бөгөөд целлюлозын эфир нь тэдгээрийг саатуулах үйлчилгээтэй. Тиймээс целлюлозын эфир нь C3s чийгшүүлэхэд маш тодорхой сааталтай байдаг. Энгийн портланд цемент нь c3S-ээс гадна C2s-ийн чийгшлийг агуулдаг бөгөөд энэ нь удаан байдаг нь целлюлозын эфирийн саатлын нөлөөг эхний шатанд тодорхойгүй болгодог. Энгийн силикатыг чийгшүүлэх бүтээгдэхүүнд мөн этрингит агуулагддаг бөгөөд целлюлозын эфирийн саатуулах нөлөө муу байдаг. Тиймээс целлюлозын эфирийг c3s-д саатуулах чадвар нь туршилтанд ажиглагдсан энгийн портланд цементээс илүү хүчтэй байдаг.

C3A устай уулзахдаа хурдан уусч чийгшүүлэх ба чийгшүүлэх бүтээгдэхүүн нь ихэвчлэн C2AH8 ба c4AH13 байх ба чийгшүүлэх дулаан ялгардаг. C2AH8 ба c4AH13-ийн уусмал ханалтад хүрэхэд C2AH8 ба C4AH13 зургаан өнцөгт хуудас гидрат талсжих ба урвалын хурд болон усжилтын дулаан зэрэг буурна. Кальцийн алюминат гидрат (CxAHy) гадаргуу дээр целлюлозын эфир шингэдэг тул целлюлозын эфир байгаа нь C2AH8 ба C4AH13 зургаан өнцөгт хавтан гидратын талсжилтыг удаашруулж, урвалын хурд, чийгшлийн дулаан ялгаруулах хурдыг үүнээс илүү бууруулдаг. Целлюлозын эфир нь C3A-ийн чийгшлийг хурдасгах чадвар муутай болохыг харуулж байна. Энэ туршилтанд целлюлозын эфир нь цэвэр c3A-ийн чийгшүүлэх хурдасгах чадвар сул байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Харин энгийн портланд цементэд с3А нь гипстэй урвалд орж этрингит үүсгэдэг учир зутан уусмал дахь ca2+ балансын нөлөөгөөр целлюлозын эфир нь эттрингит үүсэхийг удаашруулж, улмаар c3A-ийн усжилтыг удаашруулна.

72 цагийн дотор энгийн портланд цемент, C3S ба C3A-ийн усжилт, дулаан ялгаруулах хурд болон хуримтлагдсан дулаан ялгаруулалтад HEC, HPMC, HEMC-ийн нөлөөллөөс, мөн HEC-ийн сульфоалюминатыг чийгшүүлэх, дулаан ялгаруулах хурд болон хуримтлагдсан дулаан ялгаруулалтад үзүүлэх нөлөөллөөс. Цементийг 72 цагийн дотор 72 цагийн дотор цутгахад сонгосон гурван целлюлозын эфирээс c3s ба портланд цементийн удаашруулсан чийгшүүлэх чадвар нь HEC-д хамгийн хүчтэй, дараа нь HEMC, харин HPMC-д хамгийн сул байсан нь харагдаж байна. C3A-ийн хувьд гурван целлюлозын эфирийн чийгшлийг хурдасгах чадвар нь ижил дарааллаар байна, өөрөөр хэлбэл HEC нь хамгийн хүчтэй, HEMC нь хоёрдугаарт, HPMC нь хамгийн сул, хамгийн хүчтэй байдаг. Энэ нь целлюлозын эфир нь гельжсэн материалын чийгшүүлэх бүтээгдэхүүн үүсэхийг удаашруулж байгааг харилцан баталж байна.

Сульфоалюминат цементийн усжилтын гол бүтээгдэхүүн нь этрингит ба Al(OH)3 гель юм. Мөн сульфоалюминат цемент дэх C2S нь Ca(OH)2 болон cSH гель үүсгэхийн тулд тус тусад нь усжуулна. Целлюлозын эфир ба этрингитийн шингээлтийг үл тоомсорлож болох ба сульфоалюминатыг чийгшүүлэх нь хэтэрхий хурдан байдаг тул усжилтын эхний шатанд целлюлозын эфир нь сульфоалюминат цементийн чийгшүүлэх дулаан ялгаруулах хурдад бага нөлөө үзүүлдэг. Гэхдээ чийгшүүлэх тодорхой хугацаанд, c2s нь Ca(OH)2 болон CSH гелийг үүсгэхийн тулд тус тусад нь усалдаг тул эдгээр хоёр чийгшүүлэх бүтээгдэхүүн нь целлюлозын эфирээр саатах болно. Иймээс целлюлозын эфир нь сульфоалюминат цементийн усжилтыг 2 цагийн дараа хойшлуулсан нь ажиглагдсан.

4. Дүгнэлт

Энэхүү нийтлэлд изотерм калориметрийн туршилтаар энгийн портланд цемент, c3s, c3A, сульфоалюминат цемент болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд, дан хүдрийн гидрацийн дулаанд целлюлозын эфирийн нөлөөллийн хууль, үүсэх механизмыг 72 цагийн дотор харьцуулсан болно. Гол дүгнэлтүүд нь дараах байдалтай байна.

(1) Целлюлозын эфир нь ердийн портланд цемент ба трикальци силикатаас чийгшүүлэх дулаан ялгаруулах хурдыг мэдэгдэхүйц бууруулж, трикальцийн силикатыг чийгшүүлэх дулаан ялгаруулах хурдыг бууруулах нөлөө нь илүү чухал юм; Сульфоалюминат цементийн дулаан ялгаруулах хурдыг бууруулахад целлюлозын эфирийн нөлөө маш сул боловч трикальцийн алюминатын дулаан ялгаруулах хурдыг сайжруулахад сул нөлөө үзүүлдэг.

(2) целлюлозын эфир нь зарим усжилтын бүтээгдэхүүнээр шингэж, улмаар чийгшүүлэх бүтээгдэхүүний талсжилтыг удаашруулж, цементийн чийгшлийн дулаан ялгаруулах хурдад нөлөөлнө. Цементийн хүдрийн өөр өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувьд чийгшүүлэх бүтээгдэхүүний төрөл, тоо хэмжээ өөр өөр байдаг тул тэдгээрийн чийгшүүлэх дулаанд целлюлозын эфирийн нөлөө ижил биш байна.