Влияние гидроксиэтилового целлюлозного эфира на раннюю гидратацию цемента CSA

Эффектыгидроксиэтилцеллюлоза (HEC)и высокая или низкая замена гидроксиэтилметиловой целлюлозы (H HMEC, L HEMC) были изучены в процессе ранней гидратации и продукты гидратации сульфоалюминатного (CSA) цемента. Результаты показали, что различное содержание L -HEMC может способствовать гидратации CSA -цемента через 45,0 мин ~ 10,0 часа. Все три эфиры целлюлозы задержали гидратацию растворения цемента и сначала трансформации CSA, а затем способствовали гидратации в течение 2,0 ~ 10,0 часа. Внедрение метильной группы усилило стимулирующее влияние гидроксиэтилового целлюлозного эфира на гидратацию CSA -цемента, а L HEMC оказывал самый сильный способность; Влияние целлюлозного эфира с различными заместителями и степенями замещения на продукты гидратации в течение 12,0 часа до гидратации значительно отличается. HEMC оказывает более сильное воздействие на пропаганду на продукты гидратации, чем HEC. L HEMC-модифицированный CSA-цементный суспензион производит наибольшую кальций-ванадит и алюминиевую жевательную резинку при 2,0 и 4,0 ч гидратации.
Ключевые слова: сульфуалумитный цемент; Целлюлозный эфир; Заместитель; Степень замены; Процесс гидратации; Продукт гидратации

Сульфуалуминатный (CSA) цемент с безводным сульфуалуминатом кальция (C4A3) и богемом (C2S) в качестве основного минерала клинкера с преимуществами быстрого укрепления и раннего прочности, антитеромки и анти-повышения, низкой щелочной и низкой потреблением тепла, анти-заморозкой и анти-повышенностью, низкой щелочностью и низким теплым потреблением в рамках тепла, антиморозированием и анти-повышенностью, низкой щелочной щелочностью и низким потреблением тепла, анти-заморозкой и анти-повышенностью. Производственный процесс, с легким шлифованием клинкера. Он широко используется в восстановлении Rush, анти-высокопроизводимости и других проектах. Эфир целлюлозы (CE) широко используется в модификации раствора из-за его нагрузки на воду и утолщения. Реакция гидратации цемента CSA является сложной, период индукции очень короткий, период ускорения является многоэтапным, и его гидратация подвержена влиянию примесей и температуры отверждения. Zhang et al. обнаружил, что HEMC может продлить период индукции гидратации CSA -цемента и сделать основной пик отставания теплового высвобождения гидратации. Sun Zhenping et al. обнаружил, что эффект поглощения воды Hemc влияет на раннюю гидратацию цементной суспензии. Wu Kai et al. полагал, что слабой адсорбции HEMC на поверхности цемента CSA была недостаточно, чтобы повлиять на скорость тепла увлажнения цемента. Результаты исследований о влиянии HEMC на гидратацию цемента CSA не были однородными, что может быть вызвано различными компонентами используемых цементных клинкеров. Wan et al. обнаружили, что задержка воды HEMC была лучше, чем у гидроксиэтил целлюлозы (HEC), а динамическая вязкость и поверхностное натяжение отверстия раствора HEMC-модифицированного CSA-цементной суспензии с высокой степенью замещения были выше. Li Jian et al. контролировали ранние внутренние изменения температуры температуры модифицированных HEMC CSA-цементными растворами при фиксированной текучести и обнаружили, что влияние HEMC с различной степенью замещения было различным.
Однако сравнительное исследование влияния CE с различными заместителями и степенями замещения на раннюю гидратацию CSA -цемента недостаточно. В этой статье было изучено влияние гидроксиэтилового целлюлозного эфира с различным содержанием, заместительными группами и степени замещения на раннюю гидратацию CSA -цемента. Был решительно проанализирован закон тепловыделения гидратации 12H модифицированного CSA -цемента с гидроксиэтилцеллюлозовым эфиром, а продукты гидратации были количественно проанализированы.

1. Тест
1.1 сырье
Цемент составляет 42,5 класса быстрого упрочнения CSA Cement, начальное и окончательное время настройки составляет 28 мин и 50 мин соответственно. Его химический состав и минеральный состав (массовая фракция, соотношение дозировки и водного цемента, упомянутое в этой статье, представляют собой массовую фракцию или массовое соотношение) модификатор CE включает 3 гидроксиэтилцеллюлозные эфиры с аналогичной вязкости: гидроксиэтилцеллюлоза (HEC), высокая степень гидроксила при воздействии. Метил целлюлоза (H HEMC), низкая степень замены гидроксиэтилметил -фибрин (L HEMC), вязкость 32, 37, 36 PA · S, степень замены 2,5, 1,9, 1,6 смесительной воды для деионизированной воды.
1,2 смешанного соотношения
Фиксированное водоэнерное соотношение 0,54, содержание L HEMC (содержание этой статьи рассчитывается по качеству водоснабжения) WL = 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, HEC и H HEMC Содержание 0,5%. В этой статье: L Hemc 0,1 Wl = 0,1% L Hemc изменяет цемент CSA и т. Д.; CSA - это чистый CSA -цемент; Модифицированный HEC CSA Cement, L HEMC -модифицированный CSA -цемент, модифицированный CSA -цемент H HEMC соответственно называется HCSA, LHCSA, HHCSA.
1.3 Метод испытаний
Восьмиканальный изотермический микрометр с диапазоном измерения 600 МВт был использован для проверки тепла гидратации. Перед тестированием инструмент стабилизировали при (20 ± 2) ℃ и относительной влажности RH = (60 ± 5) % в течение 6,0 ~ 8,0 часа. CSA -цемент, CE и смешивание воды смешивали в соответствии с соотношением смеси, а электрическое смешивание проводили в течение 1 минуты со скоростью 600 обнороко. Немедленно весите (10,0 ± 0,1) г суспензии в ампулу, поместите ампулу в инструмент и запустите временные испытания. Температура гидратации составляла 20 ℃, и данные регистрировались каждые 1 минуты, и тест длился до 12,0 часов.
Термогравиметрический (TG) анализ: цементная суспензия была подготовлена ​​в соответствии с ISO 9597-2008 Цемент-Методы испытаний-определение времени настройки и надежности. Смешанную цементную суспензию помещали в тестовую форму 20 мм × 20 мм × 20 мм, а после искусственной вибрации в течение 10 раз она была помещена под (20 ± 2) ℃ и RH = (60 ± 5) % для отверждения. Образцы были взяты в возрасте T = 2,0, 4,0 и 12,0 ч соответственно. После удаления поверхностного слоя образца (≥1 мм) он был разбит на мелкие кусочки и пропитано изопропиловым спиртом. Изопропиловый спирт был заменен каждые 1D на 7 дней подряд, чтобы обеспечить полную суспензию реакции увлажнения и сушат при 40 ℃ до постоянного веса. Взвесьте (75 ± 2) мг образцы в тигель, нагрейте образцы от 30 до 1000 ℃ при температуре 20 ℃/мин в атмосфере азота в адиабатическом состоянии. Тепловое разложение продуктов гидратации цемента CSA в основном происходит в 50 ~ 550 ℃, а содержание химически связанной воды может быть получено путем расчета скорости потери массы образцов в этом диапазоне. AFT потерял 20 кристаллических вод, а AH3 потерял 3 кристаллических вода во время термического разложения при 50-180 ℃. Содержимое каждого продукта гидратации может быть рассчитано в соответствии с кривой TG.

2. Результаты и обсуждение
2.1 Анализ процесса гидратации
2.1.1 Влияние содержания CE на процесс гидратации
В соответствии с гидратацией и экзотермической кривыми различного содержания L Hemc, модифицированной CSA -цементной суспензией, существует 4 экзотермических пика на гидратации и экзотермических кривых чистого цемента CSA (WL = 0%). Процесс гидратации можно разделить на стадию растворения (0 ~ 15,0 мин), стадию трансформации (15,0 ~ 45,0 мин) и стадию ускорения (45,0 мин) ~ 54,0 мин), стадия замедления (54,0 мин ~ 2,0H), стадия динамического равновесия (стадия динамического равновесия (стадия динамического равновесия ( 2,0 ~ 4,0H), стадия повторного воздействия (4,0 ~ 5,0H), стадия реконструкции (5,0 ~ 10,0H) и стадия стабилизации (10,0H ~). За 15,0 мин до гидратации цементный минерал быстро растворился, а экзотермические пики первой и второй гидратации на этой стадии и 15,0-45,0 мин соответствовали образованию метастабильной фазы и его трансформации в моносульфидский алюмитатный гидрат кальция (AFM) соответственно. Третий экзотермальный пик при 54,0 минутах гидратации был использован для разделения стадий ускорения и замедления гидратации, а скорости генерации AFT и AH3 приняли это в качестве точки перегиба, от бума до упадка, а затем вступили в динамическое равновесное равновесие. Полем Когда гидратация составляла 4,0 часа, гидратация снова вошла в стадию ускорения, C4A3 представляет собой быстрое растворение и генерация продуктов гидратации, а при 5,0 часа появилось пик экзотермического тепла гидратации, а затем снова вступил в стадию замедления. Увлажнение стабилизировано примерно через 10,0 часа.
Влияние содержания L HEMC на растворение гидратации цемента CSAи стадия преобразования отличается: когда содержание L HEMC низкое, L -HEMC -модифицированная CSA -цементная паста, пик второго гидратационного тепла оказался немного более ранним, скорость тепла и пиковое значение тепла значительно выше, чем чистая цементная паста CSA; При увеличении содержания L HEMC скорость тепла L -HEMC -модифицированной CSA -цементной суспензии постепенно снижалась и ниже, чем чистая цементная суспензия CSA. Количество экзотермических пиков в экзотермической кривой гидратации L HEMC 0,1 такое же, как и у чистой цементной пасты CSA, но 3 -й и 4 -й гидратационный экзотермический пики продвигаются до 42,0 минуты и 2,3 часа, соответственно, и сравнивают с 33,5 и 9,0. МВт/г чистой цементной пасты CSA, их экзотермические пики увеличиваются до 36,9 и 10,5 мВт/г соответственно. Это указывает на то, что 0,1% L HEMC ускоряется и усиливает гидратацию L HEMC -модифицированного CSA -цемента на соответствующей стадии. И содержание L HEMC составляет 0,2%~ 0,5%, модифицированное L HEMC CSA -цементное ускорение и стадию замедления постепенно объединяется, то есть четвертый экзотермический пик заранее и в сочетании с третьим экзотермическим пиком, середина стадии динамического баланса больше не появляется , L HEMC на эффект повышения гидратации CSA цемента является более значительным.
L HEMC значительно способствовал гидратации CSA -цемента через 45,0 мин ~ 10,0 часа. За 45,0 мин ~ 5,0 часа 0,1%L HEMC мало влияет на гидратацию CSA -цемента, но когда содержание L HEMC увеличивается до 0,2%~ 0,5%, эффект не является значительным. Это полностью отличается от влияния CE на гидратацию портлендского цемента. Литературные исследования показали, что CE, содержащий большое количество гидроксильных групп в молекуле, будет адсорбировать на поверхности цементных частиц и продуктов гидратации из-за кислотно-основного взаимодействия, тем самым откладывая раннюю гидратацию портлендского цемента и тем сильнее адсорбция, адсорбция, тем самым, задерживая раннюю гидратацию портлендского цемента, и тем сильнее адсорбция, адсорбция, тем самым задерживая раннюю гидратацию портлендского цемента, и тем сильнее адсорбция, и тем сильнее адсорбция, и тем сильнее адсорбция, и тем более сильнее адсорбция, и тем более сильнее адсорбция Чем более очевидны задержка. Однако в литературе было обнаружено, что адсорбционная способность CE на AFT поверхности была слабее, чем на геле гидрата кальциевого силиката (C -S -H), CA (OH) 2 и грандиозного гидрата кальция, в то время как адсорбционная способность уплаты адсорбции HEMC на частицах CSA Cement также был слабее, чем на Портлендских цементных частицах. Кроме того, атом кислорода на молекуле CE может исправлять свободную воду в виде водородной связи в качестве адсорбированной воды, изменять состояние испаренной воды в цементной суспензии, а затем влияет на гидратацию цемента. Тем не менее, слабая адсорбция и водопоглощение CE будут постепенно ослабеваться с продолжением времени гидратации. Через определенное время адсорбированная вода будет высвобождена и в дальнейшем отреагировать с негидратированными цементными частицами. Более того, эвизирующий эффект CE также может обеспечить длительное пространство для увлажнения. Это может быть причиной, по которой L HEMC способствует гидратации цемента CSA после 45,0 мин гидратации.
2.1.2 Влияние заместителя CE и его степени на процесс гидратации
Это видно из кривых тепловыделения гидратации трех модифицированных CSA Slurries. По сравнению с L HEMC, кривые скорости высвобождения тепла гидратации кривых HEC и H HEMC -модифицированных CSA Slurries также имеют четыре пика тепловой высвобождения гидратации. Все три CE оказывают отсроченное воздействие на этапы растворения и преобразования гидратации цемента CSA, а HEC и H HEMC оказывают более сильные отложенные эффекты, задерживая появление ускоренной стадии гидратации. Добавление HEC и H -HEMC немного задержало 3 -й экзотермический пик 3 -го гидратации, значительно выдвинул 4 -й экзотермический пик 4 -го гидратации и увеличило пик экзотермического пика 4 -го гидратации. В заключение, выброс тепла гидратации трех модифицированных CE CSA Slurries больше, чем у чистых CSA -выстрелов в период гидратации 2,0 ~ 10,0 ч, что указывает на то, что все три CE способствуют гидратации цемента CSA на этой стадии. В период гидратации 2,0 ~ 5,0 часа тепловое высвобождение тепловой тепловыделения CSA -модифицированного цемента L -HEM Полем Каталитический эффект HEMC был сильнее, чем у HEC, что указывает на то, что введение метильной группы усилило каталитическое действие CE на гидратацию цемента CSA. Химическая структура CE оказывает большое влияние на его адсорбцию на поверхности цементных частиц, особенно степень замещения и типа заместителя.
Стерическое препятствие CE отличается с разными заместителями. HEC имеет только гидроксиэтил в боковой цепи, которая меньше, чем HEMC, содержащая метильную группу. Следовательно, HEC оказывает самый сильный эффект адсорбции на цементные частицы CSA и наибольшее влияние на контактную реакцию между цементными частицами и водой, поэтому он оказывает наиболее очевидный эффект задержки на экзотермический пик третьего гидратации. Водопоглощение HEMC с высокой заменой значительно сильнее, чем у HEMC с низкой заменой. В результате свободная вода, участвующая в реакции гидратации между флокулированными структурами, уменьшается, что оказывает большое влияние на начальную гидратацию модифицированного цемента CSA. Из -за этого третий гидротермальный пик откладывается. Низкие замены HEMC имеют слабый поглощение воды и короткое время действия, что приводит к раннему высвобождению адсорбентной воды и дальнейшему увлажнению большого количества негистированных цементных частиц. Слабая адсорбция и водопоглощение оказывают различные отсроченные воздействия на стадию растворения и трансформации гидратации CSA Cement, что приводит к разнице в продвижении гидратации цемента на более поздней стадии CE.
2.2 Анализ продуктов гидратации
2.2.1 Влияние содержания CE на продукты гидратации
Измените кривую TG DTG водной суспензии CSA различным содержанием L HEMC; Содержание химически связанной воды WW и продуктов увлажнения AFT и AH3 Waft и WAH3 были рассчитаны в соответствии с кривыми TG. Расчетные результаты показали, что кривые DTG чистой цементной пасты CSA показали три пика при 50 ~ 180 ℃, 230 ~ 300 ℃ и 642 ~ 975 ℃. Соответствует кормовому разложению AH3 и доломитов, соответственно. При гидратации 2,0 часа кривые TG модифицированной CSA -суспензии L HEMC различны. Когда реакция гидратации достигает 12,0 ч, существенной разницы в кривых нет. При 2,0 -часовой гидратации содержание химической связывающей воды в WL = 0%, 0,1%, 0,5%L HEMC -модифицированная цементная паста CSA составила 14,9%, 16,2%, 17,0%, а содержание AFT составило 32,8%, 35,2%, 36,7%, соответственно. Содержание AH3 составило 3,1%, 3,5%и 3,7%соответственно, что указывает на то, что включение L HEMC улучшило степень гидратации гидратации цементной суспензии в течение 2,0 часов и увеличило производство продуктов гидратации AT и AH3, то есть гидратация CSA Cement. Это может быть связано с тем, что HEMC содержит как гидрофобную группу, так и гидроксиэтил, которая обладает высокой поверхностной активностью, и может значительно снизить поверхностное натяжение жидкой фазы в цементной суспензии. В то же время, он имеет эффект, чтобы увлечь воздух для облегчения генерации продуктов увлажнения цемента. Через 12,0 ч гидратации содержимое AFT и AH3 в модифицированной CSA -цементной суспензии CSA и чистой цементной суспензии CSA не имели существенной разницы.
2.2.2 Влияние заместителей CE и их степени замены на продукты гидратации
Кривая TG DTG CSA -цементной суспензии, модифицированная тремя CE (содержание CE составляет 0,5%); Соответствующие результаты расчета WW, Waft и Wah3 следующие: при гидратации 2.0 и 4,0 ч, кривые TG различных цементных сног. Когда гидратация достигает 12,0 ч, кривые TG различных цементных сног. Через 2,0 часа гидратация химически связанная вода в чистой цементной суспензии CSA и HEC, L HEMC, модифицированная CSA -цементная суспензия CSA составляет 14,9%, 15,2%, 17,0%, 14,1%соответственно. Через 4,0 ч гидратации кривая TG чистого цемента CSA снизилась наименьшее. Степень гидратации трех модифицированных CE CSA Slurries была больше, чем у чистых сроков CSA, и содержание химически связанной воды модифицированных HEMC CSA -сроков было больше, чем у модифицированных HEC CSA Slurries. L Hemc модифицированный CSA -цементный суспензионный привязый. Химическое связывание воды является самым большим. В заключение, CE с различными заместителями и степенями замещения имеет существенные различия в первоначальных продуктах гидратации CSA Cement, а L -HEMC оказывает наибольшее влияние на формирование продуктов гидратации. Через 12,0 ч гидратации не было значительной разницы между скоростью потери массы трех модифицированных CE -модифицированных CSA -цементных Slurps и чистыми CSA -цементны CSA цемент в течение 12,0 часов.
Также можно увидеть, что AFT и AH3 характерная пиковая прочность L -HEMC -модифицированной CSA -суспензии является самым большим при гидратации 2,0 и 4,0 часа. Содержание AFT в чистой суспензии CSA и HEC, L HEMC, модифицированном HEMC CSA -суспензии составляли 32,8%, 33,3%, 36,7%и 31,0%соответственно при 2,0 -часовой гидратации. Содержание AH3 составило 3,1%, 3,0%, 3,6%и 2,7%соответственно. При 4,0 ч гидратации содержание AFT составляло 34,9%, 37,1%, 41,5%и 39,4%, а содержание AH3 составило 3,3%, 3,5%, 4,1%и 3,6%соответственно. Можно видеть, что L HEMC оказывает самое сильное способность способствовать образованию продуктов гидратации CSA Cement, а способность повышать эффект HEMC сильнее, чем у HEC. По сравнению с L -HEMC H -HEMC более значительно улучшил динамическую вязкость раствора пор, тем самым влияя на транспорт воды, что приводит к снижению скорости проникновения в суспензии и влияет на производство продукта гидратации в это время. По сравнению с HEMC, эффект водородной связи в молекулах HEC более очевиден, а эффект поглощения воды является более сильным и более длительным. В настоящее время эффект поглощения воды как HEMC с высокой простыдной веществом, так и HEMC с низкой суппитацией больше не очевиден. Кроме того, CE образует «замкнутую петлю» транспорта воды в микроатоне внутри цементной суспензии, а вода, медленно высвобождаемая CE, может дополнительно реагировать непосредственно с окружающими цементными частицами. Через 12,0 часа гидратации влияние CE на кормовой и AH3 производство цементной суспензии CSA больше не было значимым.

3. Заключение
(1) Гидратация сульфуалуминатного (CSA) ила через 45,0 мин ~ 10,0 ч может быть пропагандирована с различной дозой низкой гидроксиэтилметило Фибрин (L HEMC).
(2) Гидроксиэтилцеллюлоза (HEC), гидроксиэтилметил -метилметилцеллюлоза (H HEMC), LEMC HemC, эти три гидроксиэтилцеллюлозы (CE) задержали растворение и стадию преобразования гидратации цемента CSA и способствуя гидратации 2.0 ~ 10,0 ч.
(3) Внедрение метила в гидроксиэтил -СЕ может значительно усилить эффект его продвижения на гидратацию CSA -цемента в течение 2,0 ~ 5,0 ч, а повышение влияния L HEMC на гидратацию CSA -цемента сильнее H hemc.
(4) Когда содержание CE составляет 0,5%, количество AFT и AH3, генерируемое L -HEMC -модифицированным суспензией CSA при гидратации 2,0 и 4,0 часа, является самым высоким, а эффект стимулирования гидратации является наиболее значимым; Модифицированные H HEMC и HEC Slurries производили более высокое содержание AH3, чем чистые CSA -сроки только через 4,0 часа гидратации. Через 12,0 ч гидратации влияние 3 CE на продукты гидратации CSA Cement больше не были значимыми.