Kesan selulosa eter pada haba penghidratan simen dan bijih tunggal yang berbeza

kesan eter selulosa ke atas haba penghidratan simen Portland, simen sulfoaluminat, trikalsium silikat dan trikalsium aluminat dalam 72j dibandingkan dengan ujian kalorimetri isoterma. Keputusan menunjukkan bahawa selulosa eter boleh mengurangkan penghidratan dan kadar pelepasan haba simen Portland dan trikalsium silikat dengan ketara, dan kesan penurunan ke atas penghidratan dan kadar pelepasan haba trikalsium silikat adalah lebih ketara. Kesan selulosa eter pada mengurangkan kadar pelepasan haba penghidratan simen sulfoaluminat adalah sangat lemah, tetapi ia mempunyai kesan yang lemah untuk meningkatkan kadar pelepasan haba penghidratan trikalsium aluminat. Eter selulosa akan diserap oleh beberapa produk penghidratan, dengan itu melambatkan penghabluran produk penghidratan, dan kemudian menjejaskan kadar pelepasan haba penghidratan simen dan bijih tunggal.

Kata kunci:selulosa eter; simen; Bijih tunggal; Haba penghidratan; penjerapan

1. Pengenalan

Eter selulosa ialah agen pemekat dan agen penahan air yang penting dalam mortar campuran kering, konkrit pemadat sendiri dan bahan berasaskan simen baharu yang lain. Walau bagaimanapun, eter selulosa juga akan melambatkan penghidratan simen, yang kondusif untuk meningkatkan masa operasi bahan berasaskan simen, meningkatkan konsistensi mortar dan kehilangan masa kemerosotan konkrit, tetapi juga boleh melambatkan kemajuan pembinaan. Khususnya, ia akan memberi kesan buruk pada mortar dan konkrit yang digunakan dalam keadaan persekitaran suhu rendah. Oleh itu, adalah sangat penting untuk memahami hukum selulosa eter pada kinetik penghidratan simen.

OU dan Pourchez secara sistematik mengkaji kesan parameter molekul seperti berat molekul eter selulosa, jenis substituen atau darjah penggantian pada kinetik penghidratan simen, dan membuat banyak kesimpulan penting: Keupayaan hidroksietil selulosa eter (HEC) untuk melambatkan penghidratan simen biasanya lebih kuat daripada metil selulosa eter (HPMC), hidroksimetil etil selulosa eter (HEMC) dan metil selulosa eter (MC). Dalam eter selulosa yang mengandungi metil, semakin rendah kandungan metil, semakin kuat keupayaan untuk menangguhkan penghidratan simen; Semakin rendah berat molekul selulosa eter, semakin kuat keupayaan untuk menangguhkan penghidratan simen. Kesimpulan ini memberikan asas saintifik untuk memilih selulosa eter dengan betul.

Bagi komponen simen yang berbeza, kesan eter selulosa pada kinetik penghidratan simen juga merupakan masalah yang sangat membimbangkan dalam aplikasi kejuruteraan. Walau bagaimanapun, tiada kajian mengenai aspek ini. Dalam makalah ini, pengaruh eter selulosa ke atas kinetik penghidratan simen Portland biasa, C3S(trikalsium silikat), C3A(trikalsium aluminat) dan simen sulfoaluminat (SAC) telah dikaji melalui ujian kalorimetri isoterma, untuk lebih memahami interaksi dan mekanisme dalaman antara selulosa eter dan produk penghidratan simen. Ia menyediakan asas saintifik selanjutnya untuk penggunaan rasional selulosa eter dalam bahan berasaskan simen dan juga menyediakan asas penyelidikan untuk interaksi antara bahan tambah lain dan produk penghidratan simen.

2. Ujian

2.1 Bahan Mentah

(1) simen Portland biasa (P·0). Dikilangkan oleh Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., spesifikasinya ialah P· 042.5 (GB 175-2007), ditentukan oleh spektrometer pendarfluor sinar-X jenis serakan panjang gelombang (AXIOS advanced, PANalytical Co., LTD.). Menurut analisis perisian JADE 5.0, sebagai tambahan kepada mineral klinker simen C3S, C2s, C3A, C4AF dan gipsum, bahan mentah simen juga termasuk kalsium karbonat.

(2) simen sulfoaluminat (SAC). Simen sulfoaluminat keras cepat yang dihasilkan oleh Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. ialah R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Kumpulan utamanya ialah kalsium sulfoaluminat dan dikalsium silikat.

(3) trikalsium silikat (C3S). Tekan Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 dan H2O pada 3:1:0.08: Nisbah jisim 10 dicampur sama rata dan ditekan di bawah tekanan malar 60MPa untuk membuat bilet hijau silinder. Bilet telah dikalsinkan pada 1400 ℃ selama 1.5 ~ 2 jam dalam relau elektrik suhu tinggi rod silikon-molibdenum, dan kemudian dipindahkan ke dalam ketuhar gelombang mikro untuk pemanasan gelombang mikro selanjutnya selama 40 minit. Selepas mengeluarkan bilet, ia disejukkan secara tiba-tiba dan berulang kali dipecahkan dan dikalsinasi sehingga kandungan CaO percuma dalam produk siap adalah kurang daripada 1.0%

(4) trikalsium aluminat (c3A). CaO dan A12O3 dicampur sama rata, dikalsinkan pada 1450 ℃ selama 4 jam dalam relau elektrik rod silikon-molibdenum, dikisar menjadi serbuk, dan berulang kali dikalsin sehingga kandungan CaO bebas kurang daripada 1.0%, dan puncak C12A7 dan CA adalah. diabaikan.

(5) eter selulosa. Kerja-kerja terdahulu membandingkan kesan 16 jenis eter selulosa pada kadar penghidratan dan pelepasan haba simen Portland biasa, dan mendapati bahawa pelbagai jenis eter selulosa mempunyai perbezaan yang ketara pada undang-undang penghidratan dan pelepasan haba simen, dan menganalisis mekanisme dalaman. perbezaan ketara ini. Mengikut keputusan kajian lepas, tiga jenis eter selulosa yang mempunyai kesan melambatkan yang jelas pada simen Portland biasa telah dipilih. Ini termasuk hydroxyethyl cellulose ether (HEC), hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC), dan hydroxyethyl methyl cellulose ether (HEMC). Kelikatan eter selulosa diukur dengan viskometer berputar dengan kepekatan ujian 2%, suhu 20 ℃ dan kelajuan putaran 12 r/min. Kelikatan eter selulosa diukur dengan viskometer berputar dengan kepekatan ujian 2%, suhu 20 ℃ dan kelajuan putaran 12 r/min. Tahap penggantian molar selulosa eter disediakan oleh pengilang.

(6) Air. Gunakan air suling sekunder.

2.2 Kaedah ujian

Haba penghidratan. Kalorimeter isoterma 8 saluran TAM Air yang dihasilkan oleh Syarikat Instrumen TA telah diterima pakai. Semua bahan mentah disimpan pada suhu malar untuk menguji suhu (seperti (20± 0.5) ℃) sebelum eksperimen. Pertama, 3 g simen dan 18 mg serbuk selulosa eter telah ditambah ke dalam kalorimeter (nisbah jisim eter selulosa kepada bahan semelatif ialah 0.6%). Selepas pencampuran penuh, air campuran (air suling sekunder) ditambah mengikut nisbah air-simen yang ditetapkan dan dikacau rata. Kemudian, ia segera dimasukkan ke dalam kalorimeter untuk ujian. Nisbah pengikat air bagi c3A ialah 1.1, dan nisbah pengikat air bagi tiga bahan bersimen yang lain ialah 0.45.

3. Keputusan dan perbincangan

3.1 Keputusan ujian

Kesan HEC, HPMC dan HEMC pada kadar pelepasan haba penghidratan dan kadar pelepasan haba terkumpul simen Portland biasa, C3S dan C3A dalam masa 72 jam, dan kesan HEC pada kadar pelepasan haba penghidratan dan kadar pelepasan haba terkumpul simen sulfoaluminat dalam masa 72 jam, HEC ialah eter selulosa dengan kesan kelewatan paling kuat pada penghidratan simen lain dan bijih tunggal. Menggabungkan kedua-dua kesan, boleh didapati bahawa dengan perubahan komposisi bahan bersimen, eter selulosa mempunyai kesan yang berbeza pada kadar pelepasan haba penghidratan dan pelepasan haba terkumpul. Eter selulosa terpilih boleh mengurangkan penghidratan dan kadar pelepasan haba simen Portland biasa dan C, S dengan ketara, terutamanya memanjangkan masa tempoh aruhan, melambatkan penampilan penghidratan dan puncak pelepasan haba, antaranya eter selulosa kepada C, S penghidratan dan kelewatan kadar pelepasan haba adalah lebih jelas daripada penghidratan simen Portland biasa dan kelewatan kadar pelepasan haba; Eter selulosa juga boleh melambatkan kadar pelepasan haba penghidratan simen sulfoaluminate, tetapi keupayaan kelewatan sangat lemah, dan terutamanya melambatkan penghidratan selepas 2 jam; Untuk kadar pelepasan haba penghidratan C3A, eter selulosa mempunyai keupayaan pecutan yang lemah.

3.2 Analisis dan perbincangan

Mekanisme eter selulosa melambatkan penghidratan simen. Silva et al. membuat hipotesis bahawa eter selulosa meningkatkan kelikatan larutan liang dan menghalang kadar pergerakan ionik, sekali gus melambatkan penghidratan simen. Walau bagaimanapun, banyak literatur telah meragui andaian ini, kerana eksperimen mereka telah mendapati bahawa eter selulosa dengan kelikatan yang lebih rendah mempunyai keupayaan yang lebih kuat untuk menangguhkan penghidratan simen. Malah, masa pergerakan atau penghijrahan ion adalah sangat singkat sehingga ia jelas tidak setanding dengan masa kelewatan penghidratan simen. Penjerapan antara selulosa eter dan produk penghidratan simen dianggap sebagai sebab sebenar kelewatan penghidratan simen oleh selulosa eter. Eter selulosa mudah diserap ke permukaan produk penghidratan seperti kalsium hidroksida, gel CSH dan kalsium aluminat hidrat, tetapi ia tidak mudah untuk diserap oleh fasa etringit dan tidak terhidrat, dan kapasiti penjerapan selulosa eter pada kalsium hidroksida adalah lebih tinggi daripada iaitu gel CSH. Oleh itu, untuk produk penghidratan simen Portland biasa, eter selulosa mempunyai kelewatan paling kuat pada kalsium hidroksida, kelewatan paling kuat pada kalsium, kelewatan kedua pada gel CSH, dan kelewatan paling lemah pada etringit.

Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa penjerapan antara polisakarida bukan ionik dan fasa mineral terutamanya termasuk ikatan hidrogen dan kompleksasi kimia, dan kedua-dua kesan ini berlaku antara kumpulan hidroksil polisakarida dan hidroksida logam pada permukaan mineral. Liu et al. selanjutnya mengklasifikasikan penjerapan antara polisakarida dan hidroksida logam sebagai interaksi asid-bes, dengan polisakarida sebagai asid dan logam hidroksida sebagai bes. Untuk polisakarida tertentu, kealkalian permukaan mineral menentukan kekuatan interaksi antara polisakarida dan mineral. Antara empat komponen pembentuk gel yang dikaji dalam kertas ini, unsur logam atau bukan logam utama termasuk Ca, Al dan Si. Mengikut susunan aktiviti logam, kealkalian hidroksidanya ialah Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Malah, larutan Si(OH)4 adalah berasid dan tidak menjerap selulosa eter.Oleh itu, kandungan Ca(OH)2 pada permukaan produk penghidratan simen menentukan kapasiti penjerapan produk penghidratan dan selulosa eter Kerana kalsium hidroksida, gel CSH (3CaO·2SiO2·3H20), etringit (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). dan kalsium aluminat hidrat (3CaO·Al2O3·6H2O) dalam kandungan oksida tak organik CaO ialah 100%, 58.33%, 49.56% dan 62 .2%. Oleh itu, susunan kapasiti penjerapannya dengan selulosa eter ialah kalsium hidroksida > kalsium aluminat >CSH gel > etringit, yang konsisten dengan keputusan dalam literatur.

Produk penghidratan c3S terutamanya termasuk Ca(OH) dan gel csH, dan selulosa eter mempunyai kesan kelewatan yang baik pada mereka. Oleh itu, eter selulosa mempunyai kelewatan yang sangat jelas pada penghidratan C3s. Selain c3S, simen Portland biasa juga termasuk penghidratan C2s yang lebih perlahan, yang menjadikan kesan kelewatan eter selulosa tidak jelas pada peringkat awal. Produk penghidratan silikat biasa juga termasuk etringit, dan kesan kelewatan eter selulosa adalah lemah. Oleh itu, keupayaan kelewatan eter selulosa kepada c3s adalah lebih kuat daripada simen Portland biasa yang diperhatikan dalam ujian.

C3A akan larut dan terhidrat dengan cepat apabila ia bertemu dengan air, dan produk penghidratan biasanya C2AH8 dan c4AH13, dan haba penghidratan akan dibebaskan. Apabila larutan C2AH8 dan c4AH13 mencapai tepu, penghabluran C2AH8 dan C4AH13 heksagon lembaran hidrat akan terbentuk, dan kadar tindak balas dan haba penghidratan akan dikurangkan pada masa yang sama. Disebabkan oleh penjerapan selulosa eter ke permukaan kalsium aluminat hidrat (CxAHy), kehadiran selulosa eter akan melambatkan penghabluran C2AH8 dan C4AH13 plat heksagon hidrat, mengakibatkan penurunan kadar tindak balas dan kadar pelepasan haba penghidratan daripada itu. daripada C3A tulen, yang menunjukkan bahawa eter selulosa mempunyai keupayaan pecutan yang lemah untuk penghidratan C3A. Perlu diingat bahawa dalam ujian ini, selulosa eter mempunyai keupayaan pecutan yang lemah untuk penghidratan c3A tulen. Walau bagaimanapun, dalam simen Portland biasa, kerana c3A akan bertindak balas dengan gipsum untuk membentuk etringit, disebabkan oleh pengaruh keseimbangan ca2+ dalam larutan buburan, eter selulosa akan melambatkan pembentukan etringit, dengan itu melambatkan penghidratan c3A.

Daripada kesan HEC, HPMC dan HEMC ke atas penghidratan dan kadar pelepasan haba dan pelepasan haba terkumpul simen Portland biasa, C3S dan C3A dalam masa 72 jam, dan kesan HEC ke atas penghidratan dan kadar pelepasan haba dan pelepasan haba terkumpul sulfoaluminat simen dalam tempoh 72 jam, dapat dilihat bahawa antara tiga eter selulosa yang dipilih, Keupayaan penghidratan tertunda c3s dan simen Portland adalah paling kuat dalam HEC, diikuti oleh HEMC, dan paling lemah dalam HPMC. Setakat C3A, keupayaan tiga eter selulosa untuk mempercepatkan penghidratan juga dalam susunan yang sama, iaitu HEC adalah yang paling kuat, HEMC adalah yang kedua, HPMC adalah yang paling lemah dan paling kuat. Ini saling mengesahkan bahawa selulosa eter telah melambatkan pembentukan produk penghidratan bahan pembentuk gel.

Hasil penghidratan utama simen sulfoaluminat ialah etringit dan gel Al(OH)3. C2S dalam simen sulfoaluminat juga akan terhidrat secara berasingan untuk membentuk Ca(OH)2 dan gel cSH. Oleh kerana penjerapan selulosa eter dan etringit boleh diabaikan, dan penghidratan sulfoaluminat terlalu cepat, oleh itu, pada peringkat awal penghidratan, selulosa eter mempunyai sedikit kesan ke atas kadar pelepasan haba penghidratan simen sulfoaluminat. Tetapi untuk masa penghidratan tertentu, kerana c2s akan terhidrat secara berasingan untuk menghasilkan Ca(OH)2 dan gel CSH, kedua-dua produk penghidratan ini akan ditangguhkan oleh eter selulosa. Oleh itu, diperhatikan bahawa selulosa eter melambatkan penghidratan simen sulfoaluminat selepas 2 jam.

4. Kesimpulan

Dalam makalah ini, melalui ujian kalorimetri isoterma, undang-undang pengaruh dan mekanisme pembentukan selulosa eter pada haba penghidratan simen Portland biasa, c3s, c3A, simen sulfoaluminat dan komponen lain yang berbeza dan bijih tunggal dalam 72 jam telah dibandingkan. Kesimpulan utama adalah seperti berikut:

(1) Selulosa eter boleh mengurangkan kadar pelepasan haba penghidratan simen Portland biasa dan trikalsium silikat, dan kesan mengurangkan kadar pelepasan haba penghidratan trikalsium silikat adalah lebih ketara; Kesan selulosa eter terhadap mengurangkan kadar pelepasan haba simen sulfoaluminat adalah sangat lemah, tetapi ia mempunyai kesan yang lemah untuk meningkatkan kadar pelepasan haba trikalsium aluminat.

(2) selulosa eter akan diserap oleh beberapa produk penghidratan, sekali gus melambatkan penghabluran produk penghidratan, menjejaskan kadar pelepasan haba penghidratan simen. Jenis dan kuantiti produk penghidratan adalah berbeza untuk komponen bijih bil simen yang berbeza, jadi kesan eter selulosa pada haba penghidratannya tidak sama.