Effett tal-etere taċ-ċelluloża fuq is-sħana tal-idratazzjoni tas-siment differenti u l-mineral wieħed

l-effetti ta ' l-etere taċ-ċelluloża fuq is-sħana ta ' l-idratazzjoni tas-siment Portland, siment sulfoaluminate, silikat trikalċju u tricalcium aluminate f'72h tqabblu b'test ta ' kalorimetrija iżotermali. Ir-riżultati juru li l-etere taċ-ċelluloża jista 'jnaqqas b'mod sinifikanti r-rata ta' idratazzjoni u rilaxx tas-sħana tas-siment ta 'Portland u silikat trikalċju, u l-effett ta' tnaqqis fuq l-idratazzjoni u r-rata ta 'rilaxx tas-sħana tas-silikat trikalċju huwa aktar sinifikanti. L-effett tal-etere taċ-ċelluloża fuq it-tnaqqis tar-rata tar-rilaxx tas-sħana tal-idratazzjoni tas-siment tas-sulfoaluminate huwa dgħajjef ħafna, iżda għandu effett dgħajjef fuq it-titjib tar-rata tar-rilaxx tas-sħana tal-idratazzjoni tal-aluminat trikalċju. L-etere taċ-ċelluloża se jiġi adsorbit minn xi prodotti ta 'idratazzjoni, u b'hekk jittardja l-kristallizzazzjoni ta' prodotti ta 'idratazzjoni, u mbagħad jaffettwa r-rata ta' rilaxx tas-sħana ta 'idratazzjoni ta' siment u mineral wieħed.

Kliem ewlieni:etere taċ-ċelluloża; Siment; Minerali wieħed; Sħana ta' idratazzjoni; assorbiment

1. Introduzzjoni

L-etere taċ-ċelluloża huwa aġent importanti li jħaxxen u aġent li jżomm l-ilma f'mehrież imħallat niexef, konkrit li jikkumpatta waħdu u materjali oħra ġodda bbażati fuq is-siment. Madankollu, l-etere taċ-ċelluloża se jdewwem ukoll l-idratazzjoni tas-siment, li jwassal biex itejjeb il-ħin operattiv ta 'materjali bbażati fuq is-siment, itejjeb il-konsistenza tat-tikħil u telf ta' ħin ta 'riċessjoni tal-konkrit, iżda wkoll jista' jdewwem il-progress tal-kostruzzjoni. B'mod partikolari, se jkollu effetti negattivi fuq it-tikħil u l-konkrit użati f'kundizzjonijiet ambjentali ta 'temperatura baxxa. Għalhekk, huwa importanti ħafna li tifhem il-liġi tal-etere taċ-ċelluloża fuq il-kinetika tal-idratazzjoni tas-siment.

OU u Pourchez studjaw b'mod sistematiku l-effetti tal-parametri molekulari bħall-piż molekulari tal-etere taċ-ċelluloża, it-tip ta 'sostituent jew il-grad ta' sostituzzjoni fuq il-kinetika tal-idratazzjoni tas-siment, u ġibdu ħafna konklużjonijiet importanti: L-abbiltà tal-etere taċ-ċelluloża hydroxyethyl (HEC) li jdewwem l-idratazzjoni ta ' is-siment huwa ġeneralment aktar b'saħħtu minn dak tal-metil cellulose ether (HPMC), hydroxymethyl ethyl cellulose ether (HEMC) u metil cellulose ether (MC). Fl-etere taċ-ċelluloża li fih il-metil, iktar ma jkun baxx il-kontenut tal-metil, iktar tkun b'saħħitha l-abbiltà li tittardja l-idratazzjoni tas-siment; Iktar ma jkun baxx il-piż molekulari tal-etere taċ-ċelluloża, iktar tkun b'saħħitha l-abbiltà li tittardja l-idratazzjoni tas-siment. Dawn il-konklużjonijiet jipprovdu bażi xjentifika għall-għażla korretta tal-etere taċ-ċelluloża.

Għal komponenti differenti tas-siment, l-effett tal-etere taċ-ċelluloża fuq il-kinetika tal-idratazzjoni tas-siment huwa wkoll problema mħassba ħafna fl-applikazzjonijiet tal-inġinerija. Madankollu, m'hemm l-ebda riċerka dwar dan l-aspett. F'dan id-dokument, l-influwenza taċ-ċelluloża etere fuq il-kinetika ta 'idratazzjoni tas-siment ta' Portland ordinarju, C3S(tricalcium silicate), C3A(tricalcium aluminate) u siment sulfoaluminate (SAC) ġiet studjata permezz ta 'test ta' kalorimetrija iżotermali, sabiex tifhem aktar l-interazzjoni u mekkaniżmu intern bejn etere taċ-ċelluloża u prodotti ta 'idratazzjoni tas-siment. Jipprovdi aktar bażi xjentifika għall-użu razzjonali tal-etere taċ-ċelluloża f'materjali bbażati fuq is-siment u jipprovdi wkoll bażi ta 'riċerka għall-interazzjoni bejn taħlitiet oħra u prodotti tal-idratazzjoni tas-siment.

2. Test

2.1 Materja Prima

(1) siment Portland ordinarju (P·0). Manifatturat minn Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., L-ispeċifikazzjoni hija P· 042.5 (GB 175-2007), determinata minn spettrometru ta 'fluworexxenza tar-raġġi X tat-tip ta' dispersjoni ta 'wavelength (AXIOS avvanzat, PANalytical Co., LTD.). Skont l-analiżi tas-softwer JADE 5.0, minbarra l-minerali tal-clinker tas-siment C3S, C2s, C3A, C4AF u ġibs, il-materja prima tas-siment tinkludi wkoll karbonat tal-kalċju.

(2) siment sulfoaluminate (SAC). Is-siment tal-sulfoaluminate iebes veloċi prodott minn Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. huwa R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Il-gruppi ewlenin tiegħu huma sulfoaluminate tal-kalċju u silikat tad-dikalċju.

(3) silikat trikalċju (C3S). Agħfas Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 u H2O fi 3:1:0.08: Proporzjon tal-massa ta '10 tħallat b'mod uniformi u ppressat taħt pressjoni kostanti ta' 60MPa biex tagħmel billetta ħadra ċilindrika. Il-billetta ġiet kalċinata f'1400℃ għal 1.5 ~ 2 h f'forn elettriku b'temperatura għolja tal-virga tas-silikon-molibdenu, u mbagħad imċaqlaq ġo forn microwave għal aktar tisħin microwave għal 40min. Wara li ħarġet il-billetta, tkessaħ f'daqqa u tkisser u kkalċinat ripetutament sakemm il-kontenut ta 'CaO ħieles fil-prodott lest kien inqas minn 1.0%

(4) aluminat trikalċju (c3A). CaO u A12O3 tħalltu b'mod uniformi, kalċinati f'1450 ℃ għal 4 sigħat f'forn elettriku tal-virga tas-silikon-molibdenu, mitħun fi trab, u kkalċinati ripetutament sakemm il-kontenut ta 'CaO ħieles kien inqas minn 1.0%, u l-qċaċet ta' C12A7 u CA kienu injorat.

(5) etere taċ-ċelluloża. Ix-xogħol preċedenti qabbel l-effetti ta '16-il tip ta' eteri taċ-ċelluloża fuq ir-rata ta 'idratazzjoni u rilaxx tas-sħana tas-siment ta' Portland ordinarju, u sab li tipi differenti ta 'eteri taċ-ċelluloża għandhom differenzi sinifikanti fuq il-liġi ta' idratazzjoni u rilaxx tas-sħana tas-siment, u analizza l-mekkaniżmu intern ta’ din id-differenza sinifikanti. Skont ir-riżultati ta 'studju preċedenti, ġew magħżula tliet tipi ta' etere taċ-ċelluloża li għandhom effett ovvju ta 'ritard fuq is-siment ta' Portland ordinarju. Dawn jinkludu hydroxyethyl cellulose ether (HEC), hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC), u hydroxyethyl methyl cellulose ether (HEMC). Il-viskożità tal-etere taċ-ċelluloża kienet imkejla b'viskometru li jdur b'konċentrazzjoni tat-test ta '2%, temperatura ta' 20 ℃ u veloċità ta 'rotazzjoni ta' 12 r/min. Il-viskożità tal-etere taċ-ċelluloża kienet imkejla b'viskometru li jdur b'konċentrazzjoni tat-test ta '2%, temperatura ta' 20 ℃ u veloċità ta 'rotazzjoni ta' 12 r/min. Il-grad ta 'sostituzzjoni molari ta' etere taċ-ċelluloża huwa pprovdut mill-manifattur.

(6) Ilma. Uża ilma distillat sekondarju.

2.2 Metodu tat-test

Sħana ta 'idratazzjoni. TAM Air 8-channel isotermal calorimeter prodott minn TA Instrument Company ġie adottat. Il-materja prima kollha nżammet temperatura kostanti għat-temperatura tat-test (bħal (20± 0.5)℃) qabel l-esperiment. L-ewwelnett, 3 g siment u trab ta ' l-etere taċ-ċelluloża 18 mg ġew miżjuda fil-kalorimetru (proporzjon tal-massa ta ' l-etere taċ-ċelluloża għal materjal cemellative kien 0.6%). Wara t-taħlit sħiħ, ilma mħallat (ilma distillat sekondarju) ġie miżjud skond il-proporzjon ilma-siment speċifikat u mħawwad indaqs. Imbagħad, malajr tpoġġa fil-kalorimetru għall-ittestjar. Il-proporzjon ta 'l-ilma li jgħaqqad ta' c3A huwa 1.1, u l-proporzjon ta 'l-ilma li jgħaqqad it-tliet materjali tas-siment l-oħra huwa 0.45.

3. Riżultati u diskussjoni

3.1 Riżultati tat-test

L-effetti ta 'HEC, HPMC u HEMC fuq ir-rata ta' rilaxx tas-sħana ta 'idratazzjoni u rata ta' rilaxx tas-sħana kumulattiva tas-siment ta 'Portland ordinarju, C3S u C3A fi żmien 72 siegħa, u l-effetti ta' HEC fuq ir-rata ta 'rilaxx tas-sħana ta' idratazzjoni u rata ta 'rilaxx tas-sħana kumulattiva tas-siment sulfoaluminat fi żmien 72 siegħa, HEC huwa l-etere taċ-ċelluloża bl-effett ta 'dewmien l-aktar qawwi fuq l-idratazzjoni ta' siment ieħor u mineral wieħed. Li tgħaqqad iż-żewġ effetti, jista 'jinstab li bil-bidla tal-kompożizzjoni tal-materjal tas-siment, l-etere taċ-ċelluloża għandu effetti differenti fuq ir-rata ta' rilaxx tas-sħana ta 'idratazzjoni u r-rilaxx tas-sħana kumulattiva. L-etere taċ-ċelluloża magħżul jista 'jnaqqas b'mod sinifikanti r-rata ta' idratazzjoni u rilaxx tas-sħana tas-siment ta 'Portland ordinarju u C, S, prinċipalment itawwal il-ħin tal-perjodu ta' induzzjoni, idewwem id-dehra ta 'l-idratazzjoni u l-quċċata tar-rilaxx tas-sħana, fosthom l-etere taċ-ċelluloża għal C, S idratazzjoni u dewmien tar-rata tar-rilaxx tas-sħana huwa aktar ovvju minn idratazzjoni ordinarja tas-siment ta 'Portland u dewmien tar-rata tar-rilaxx tas-sħana; L-etere taċ-ċelluloża jista 'jdewwem ukoll ir-rata tar-rilaxx tas-sħana tal-idratazzjoni tas-siment tas-sulfoaluminate, iżda l-abbiltà ta' dewmien hija dgħajfa ħafna, u prinċipalment ittardja l-idratazzjoni wara 2 h; Għar-rata ta 'rilaxx tas-sħana ta' idratazzjoni C3A, l-etere taċ-ċelluloża għandu kapaċità dgħajfa ta 'aċċellerazzjoni.

3.2 Analiżi u diskussjoni

Il-mekkaniżmu ta ' l-etere ċellulożiku dewmien siment idratazzjoni. Silva et al. ipotizzat li l-etere ċellulożiku żied il-viskożità tas-soluzzjoni tal-pori u xekkel ir-rata tal-moviment joniku, u b'hekk idewwem l-idratazzjoni tas-siment. Madankollu, ħafna letteratura ddubitat din is-suppożizzjoni, peress li l-esperimenti tagħhom sabu li l-eteri taċ-ċelluloża b'viskożità aktar baxxa għandhom kapaċità aktar b'saħħitha li jdewmu l-idratazzjoni tas-siment. Fil-fatt, il-ħin tal-moviment jew tal-migrazzjoni tal-jone huwa tant qasir li ovvjament mhuwiex komparabbli mal-ħin tad-dewmien tal-idratazzjoni tas-siment. L-assorbiment bejn l-etere taċ-ċelluloża u l-prodotti ta 'idratazzjoni tas-siment huwa meqjus bħala r-raġuni reali għad-dewmien ta' idratazzjoni tas-siment mill-etere taċ-ċelluloża. L-etere taċ-ċelluloża jiġi adsorbit faċilment mal-wiċċ ta 'prodotti ta' idratazzjoni bħal idrossidu tal-kalċju, ġel CSH u idrat tal-aluminat tal-kalċju, iżda mhuwiex faċli li jiġi adsorbit minn ettringite u fażi mhux idratata, u l-kapaċità ta 'assorbiment tal-etere taċ-ċelluloża fuq idrossidu tal-kalċju hija ogħla minn dik tal-ġel CSH. Għalhekk, għal prodotti ordinarji ta 'idratazzjoni tas-siment ta' Portland, l-etere taċ-ċelluloża għandu l-aktar dewmien b'saħħtu fuq l-idrossidu tal-kalċju, l-iktar dewmien b'saħħtu fuq il-kalċju, it-tieni dewmien fuq il-ġel CSH, u l-iktar dewmien dgħajjef fuq ettringite.

Studji preċedenti wrew li l-assorbiment bejn il-polysaccharide mhux joniku u l-fażi minerali prinċipalment jinkludi t-twaħħil tal-idroġenu u l-kumplessazzjoni kimika, u dawn iż-żewġ effetti jseħħu bejn il-grupp hydroxyl tal-polisakkarid u l-idrossidu tal-metall fuq il-wiċċ minerali. Liu et al. ikklassifika aktar l-adsorbiment bejn polysaccharides u idrossidi tal-metall bħala interazzjoni aċidu-bażi, bil-polisakkaridi bħala aċidi u idrossidi tal-metall bħala bażijiet. Għal polisakkarid partikolari, l-alkalinità tal-wiċċ tal-minerali tiddetermina s-saħħa tal-interazzjoni bejn il-polisakkaridi u l-minerali. Fost l-erba 'komponenti tal-ġelling studjati f'dan id-dokument, l-elementi prinċipali tal-metall jew mhux tal-metall jinkludu Ca, Al u Si. Skont l-ordni tal-attività tal-metall, l-alkalinità tal-idrossidi tagħhom hija Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Fil-fatt, is-soluzzjoni Si(OH)4 hija aċiduża u ma tassorbix etere taċ-ċelluloża.Għalhekk, il-kontenut ta 'Ca (OH)2 fuq il-wiċċ tal-prodotti ta' idratazzjoni tas-siment jiddetermina l-kapaċità ta 'assorbiment ta' prodotti ta 'idratazzjoni u etere taċ-ċelluloża Minħabba li l-idrossidu tal-kalċju, ġel CSH (3CaO·2SiO2·3H20), ettringite (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). u l-idrat tal-aluminat tal-kalċju (3CaO·Al2O3·6H2O) fil-kontenut ta 'ossidi inorganiċi ta' CaO huwa 100%, 58.33%, 49.56% u 62 .2%. Għalhekk, l-ordni tal-kapaċità ta 'assorbiment tagħhom ma' etere taċ-ċelluloża hija idrossidu tal-kalċju > kalċju aluminate > ġel CSH > ettringite, li huwa konsistenti mar-riżultati fil-letteratura.

Il-prodotti ta 'idratazzjoni ta' c3S jinkludu prinċipalment Ca (OH) u ġel csH, u l-etere taċ-ċelluloża għandu effett tajjeb ta 'dewmien fuqhom. Għalhekk, l-etere taċ-ċelluloża għandu dewmien ovvju ħafna fuq l-idratazzjoni C3s. Minbarra c3S, is-siment ta 'Portland ordinarju jinkludi wkoll idratazzjoni C2s li hija aktar bil-mod, li tagħmel l-effett ta' dewmien tal-etere taċ-ċelluloża mhux ovvju fl-istadju bikri. Il-prodotti ta 'idratazzjoni tas-silikat ordinarju jinkludu wkoll ettringite, u l-effett ta' dewmien tal-etere taċ-ċelluloża huwa fqir. Għalhekk, il-kapaċità ta 'dewmien tal-etere taċ-ċelluloża għal c3s hija aktar b'saħħitha minn dik tas-siment ta' Portland ordinarju osservat fit-test.

C3A se jinħall u idrat malajr meta jiltaqa 'ma' l-ilma, u l-prodotti ta 'idratazzjoni huma ġeneralment C2AH8 u c4AH13, u s-sħana ta' idratazzjoni tkun rilaxxata. Meta s-soluzzjoni ta 'C2AH8 u c4AH13 tilħaq is-saturazzjoni, il-kristallizzazzjoni ta' C2AH8 u C4AH13 idrat tal-folja eżagonali se tiġi ffurmata, u r-rata ta 'reazzjoni u s-sħana ta' idratazzjoni titnaqqas fl-istess ħin. Minħabba l-assorbiment tal-etere taċ-ċelluloża mal-wiċċ tal-idrat tal-aluminat tal-kalċju (CxAHy), il-preżenza tal-etere taċ-ċelluloża tittardja l-kristallizzazzjoni tal-idrat tal-pjanċa eżagonali C2AH8 u C4AH13, li jirriżulta fit-tnaqqis tar-rata ta 'reazzjoni u r-rata ta' rilaxx tas-sħana tal-idratazzjoni minn dik ta 'C3A pur, li juri li l-etere taċ-ċelluloża għandu kapaċità dgħajfa ta' aċċelerazzjoni għall-idratazzjoni C3A. Ta 'min jinnota li f'dan it-test, l-etere taċ-ċelluloża għandu kapaċità dgħajfa ta' aċċelerazzjoni għall-idratazzjoni ta 'c3A pur. Madankollu, fis-siment ta 'Portland ordinarju, minħabba li c3A se jirreaġixxi mal-ġibs biex jifforma ettringite, minħabba l-influwenza tal-bilanċ ta' ca2 + f'soluzzjoni ta 'demel likwidu, l-etere taċ-ċelluloża se jdewwem il-formazzjoni ta' ettringite, u b'hekk jittardja l-idratazzjoni ta 'c3A.

Mill-effetti ta 'HEC, HPMC u HEMC fuq ir-rata ta' idratazzjoni u rilaxx tas-sħana u rilaxx kumulattiv tas-sħana tas-siment ta 'Portland ordinarju, C3S u C3A fi żmien 72 siegħa, u l-effetti ta' HEC fuq ir-rata ta 'idratazzjoni u rilaxx tas-sħana u rilaxx kumulattiv tas-sħana ta' sulfoaluminate siment fi żmien 72 siegħa, wieħed jista 'jara li fost it-tliet eteri taċ-ċelluloża magħżula, Il-kapaċità ta' idratazzjoni mdewma ta 'c3s u siment ta' Portland kienet l-aktar b'saħħitha f'HEC, segwita minn HEMC, u l-aktar dgħajfa f'HPMC. Safejn huwa kkonċernat C3A, il-kapaċità tat-tliet eteri taċ-ċelluloża li jaċċelleraw l-idratazzjoni hija wkoll fl-istess ordni, jiġifieri, HEC hija l-aktar b'saħħitha, HEMC hija t-tieni, HPMC hija l-iktar dgħajfa u b'saħħitha. Dan ikkonferma b'mod reċiproku li l-etere taċ-ċelluloża ttardja l-formazzjoni ta 'prodotti ta' idratazzjoni ta 'materjali tal-ġell.

Il-prodotti ewlenin ta 'idratazzjoni tas-siment tas-sulfoaluminate huma ettringite u ġel Al(OH)3. Is-C2S fis-siment tas-sulfoaluminate se idrat ukoll separatament biex jifforma ġel Ca(OH)2 u cSH. Minħabba li l-assorbiment ta 'etere taċ-ċelluloża u ettringite jista' jiġi injorat, u l-idratazzjoni tas-sulfoaluminate hija mgħaġġla wisq, għalhekk, fl-istadju bikri tal-idratazzjoni, l-etere taċ-ċelluloża għandu ftit effett fuq ir-rata ta 'rilaxx tas-sħana tal-idratazzjoni tas-siment tas-sulfoaluminat. Iżda għal ċertu żmien ta 'idratazzjoni, minħabba li c2s se idrat separatament biex jiġġenera Ca(OH)2 u ġel CSH, dawn iż-żewġ prodotti ta' idratazzjoni se jiġu ttardjati mill-etere taċ-ċelluloża. Għalhekk, ġie osservat li l-etere taċ-ċelluloża ttardja l-idratazzjoni tas-siment tas-sulfoaluminate wara 2 h.

4. Konklużjoni

F'dan id-dokument, permezz tat-test tal-kalorimetrija iżotermali, tqabblu l-liġi tal-influwenza u l-mekkaniżmu tal-formazzjoni tal-etere taċ-ċelluloża fuq is-sħana tal-idratazzjoni tas-siment ta 'Portland ordinarju, c3s, c3A, siment sulfoaluminate u komponenti differenti oħra u mineral wieħed f'72 siegħa. Il-konklużjonijiet ewlenin huma kif ġej:

(1) L-etere taċ-ċelluloża jista 'jnaqqas b'mod sinifikanti r-rata ta' rilaxx tas-sħana ta 'idratazzjoni tas-siment ta' Portland ordinarju u silikat trikalċju, u l-effett li titnaqqas ir-rata ta 'rilaxx tas-sħana ta' idratazzjoni tas-silikat trikalċju huwa aktar sinifikanti; L-effett tal-etere taċ-ċelluloża fuq it-tnaqqis tar-rata tar-rilaxx tas-sħana tas-siment tas-sulfoaluminate huwa dgħajjef ħafna, iżda għandu effett dgħajjef fuq it-titjib tar-rata tar-rilaxx tas-sħana tat-tricalcium aluminate.

(2) l-etere taċ-ċelluloża se jiġi adsorbit minn xi prodotti ta 'idratazzjoni, u b'hekk jittardja l-kristallizzazzjoni tal-prodotti ta' idratazzjoni, li jaffettwa r-rata ta 'rilaxx tas-sħana ta' l-idratazzjoni tas-siment. It-tip u l-kwantità ta 'prodotti ta' idratazzjoni huma differenti għal komponenti differenti ta 'mineral tal-kont tas-siment, għalhekk l-effett tal-etere taċ-ċelluloża fuq is-sħana ta' idratazzjoni tagħhom mhuwiex l-istess.