Vplyv hydroxyetylcelulózového éteru na včasnú hydratáciu cementu CSA

Účinkyhydroxyetylcelulóza (HEC)a študovali sa vysoké alebo nízke substitučné hydroxyetylmetylcelulóza (HMEC, L HEMC) na včasnom hydratačnom procese a hydratačných produktoch cementu sulfoaluminátu (CSA) cementu. Výsledky ukázali, že rôzny obsah L -HEMC by mohol podporovať hydratáciu cementu CSA za 45,0 min ~ 10,0 h. Všetky tri étery celulózy oneskorili najskôr hydratáciu rozpúšťania cementu a transformácie CSA a potom podporovali hydratáciu do 2,0 ~ 10,0 h. Zavedenie metylovej skupiny zvýšilo podporujúci účinok hydroxyetylcelulózy éteru na hydratáciu cementu CSA a L HEMC mal najsilnejší podporujúci účinok; Účinok celulózového éteru s rôznymi substituentmi a stupňami substitúcie na hydratačné produkty do 12,0 h pred hydratáciou sa výrazne líši. HEMC má silnejší propagačný účinok na hydratačné produkty ako HEC. L Hemc modifikovaná kalka CSA cementu produkuje najviac vápnikovoanaditovú a hliníkovú gumu pri 2,0 a 4,0 h hydratácie.
Kľúčové slová: sulfoaluminátový cement; Celulózový éter; Substituent; Stupeň substitúcie; Hydratačný proces; Hydratačný výrobok

Cement sulfoaluminátu (CSA) s bezvodým sulfoaluminátom vápenatého (C4A3) a Boheme (C2S) ako hlavným cllinkovým minerálom je výhody rýchleho kalenia a skorej sily, anti-mrazenie a anti-permeabilita, nízka zásad Výrobný proces s ľahkým brúsením Clinkera. Všeobecne sa používa pri oprave nával, protiútokom a ďalším projektom. Celulózový éter (CE) sa široko používa pri modifikácii malty z dôvodu jeho vlastností zadržania vody a zahusťovania. CSA cementová hydratačná reakcia je komplexná, indukčná perióda je veľmi krátka, obdobie zrýchlenia je viacstupňové a jej hydratácia je náchylná na vplyv teploty prímesí a vytvrdzovania. Zhang a kol. zistili, že HEMC môže predĺžiť indukčné obdobie hydratácie cementu CSA a urobiť hlavný vrchol oneskorenia hydratačného tepla. Sun Zhenping a kol. zistili, že účinok absorpcie vody HEMC ovplyvnil včasnú hydratáciu cementovej kalu. Wu Kai a kol. veril, že slabá adsorpcia HEMC na povrchu cementu CSA nebola dostatočná na to, aby ovplyvnila rýchlosť uvoľňovania tepla hydratácie cementu. Výsledky výskumu o vplyve HEMC na hydratáciu cementu CSA neboli jednotné, čo môže byť spôsobené rôznymi zložkami použitého cementu. Wan a kol. zistili, že zadržiavanie vody HEMC bolo lepšia ako retencia hydroxyetylcelulózy (HEC) a dynamická viskozita a povrchové napätie otvoru roztoku roztoku CSA modifikovanej HEMC modifikovanou kalom CSA s vysokou substitúciou boli väčšie. Li Jian a kol. Monitorovali skoré zmeny vnútornej teploty mínom CSA modifikovaných HEMC pri fixnej ​​plynulosti a zistili, že vplyv HEMC s rôznymi stupňami substitúcie bol iný.
Porovnávacia štúdia o účinkoch CE s rôznymi substituentmi a stupňami substitúcie na včasnú hydratáciu cementu CSA však nestačí. V tomto článku sa študovali účinky hydroxyetylcelulózy s rôznym obsahom, substituentných skupín a stupňov substitúcie na včasnú hydratáciu cementu CSA. Zákon o uvoľňovaní hydratácie tepla 12h modifikovaného CSA cementu s hydroxyetylcelulózovým éterom sa dôrazne analyzoval a hydratačné produkty sa kvantitatívne analyzovali.

1. Test
1.1 suroviny
Cement je 42,5 stupňa CSA cement CSA, počiatočný a konečný čas nastavenia je 28 minút a 50 minút. Its chemical composition and mineral composition (mass fraction, the dosage and water-cement ratio mentioned in this paper are mass fraction or mass ratio) modifier CE includes 3 hydroxyethyl cellulose ethers with similar viscosity: Hydroxyethyl cellulose (HEC), high degree of substitution hydroxyethyl Metylcelulóza (HEMC), nízky stupeň substitúcie hydroxyetylmetyl -fibrínu (L HEMC), viskozita 32, 37, 36 PA · s, stupeň substitúcie 2,5, 1,9, 1,6 miešacej vody pre deionizovanú vodu.
1,2 pomer mixu
Fixovaný pomer vodného cementu 0,54, obsah L Hemc (obsah tohto článku sa vypočíta podľa kvality vodného bahna) WL = 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, HEC a HEC a Hemc obsah 0,5%. V tomto článku: L Hemc 0,1 WL = 0,1% L Hemc Zmena CSA cementu atď.; CSA je čistý cement CSA; HEC modifikovaný cement CSA, L HEMC modifikovaný CSA cement, HEMC modifikovaný CSA cement sa označuje ako HCSA, LHCSA, HHCSA.
1.3 Testovacia metóda
Na testovanie hydratácie sa použil osemkanálový izotermický mikrometer s meraciemu rozsahu 600 MW. Pred testom sa prístroj stabilizoval pri (20 ± 2) ℃ a relatívnej vlhkosti RH = (60 ± 5) % počas 6,0 ~ 8,0 h. CSA cement, CE a miešacia voda sa zmiešali podľa pomeru zmesi a elektrické miešanie sa uskutočňovalo po dobu 1 minúty pri rýchlosti 600 r/min. Okamžite zvážte (10,0 ± 0,1) g vločky do ampulky, vložte ampulku do prístroja a začnite test načasovania. Teplota hydratácie bola 20 ℃ a údaje boli zaznamenané každé 1 minútu a test trval do 12,0 h.
Termogravimetrická (TG) Analýza: Cement Slurry sa pripravil podľa ISO 9597-2008 Cement-testovacie metódy-stanovenie času a spoľahlivosti. Zmiešaná cementová kalňa sa vložila do testovacej formy 20 mm x 20 mm x 20 mm a po umelých vibráciách počas 10 -krát bola umiestnená pod (20 ± 2) ℃ a RH = (60 ± 5) % na vytvrdzovanie. Vzorky boli odobraté vo veku t = 2,0, 4,0 a 12,0 h. Po odstránení povrchovej vrstvy vzorky (≥1 mm) sa rozdelil na malé kúsky a namočil sa do izopropylalkoholu. Izopropylalkohol sa nahradil každé 1 D za nasledujúcich 7 dní, aby sa zabezpečila úplná suspenzia hydratačnej reakcie a sušená pri 40 ° C na konštantnú hmotnosť. Vzorky (75 ± 2) mg do téglika zahrievajte vzorky z 30 ℃ na 1 000 ℃ pri rýchlosti teploty 20 ℃/min v atmosfére dusíka v adiabatickom stave. Tepelný rozklad produktov hydratácie cementu CSA sa vyskytuje hlavne pri 50 ~ 550 ℃ a obsah chemicky viazanej vody sa dá získať výpočtom rýchlosti straty hmotnosti vzoriek v tomto rozsahu. AFT stratil 20 kryštalických vôd a AH3 stratil 3 kryštalické vody počas tepelného rozkladu pri 50-180 ℃. Obsah každého hydratačného produktu by sa mohol vypočítať podľa krivky TG.

2. Výsledky a diskusia
2.1 Analýza procesu hydratácie
2.1.1 Vplyv obsahu CE na proces hydratácie
Podľa hydratácie a exotermických kriviek rôzneho obsahu L Hemc modifikovaného CSA cementového kalu sú na hydratácii 4 exotermické píky a exotermické krivky čistého CSA cementu (WL = 0%). Proces hydratácie sa dá rozdeliť do štádia rozpúšťania (0 ~ 15,0min), štádium transformácie (15,0 ~ 45,0 min) a štádiu zrýchlenia (45,0 min) ~ 54,0 min), štádium spomalenia (54,0 min ~ 2,0 h), dynamická rovnovážna fáza ( 2,0 ~ 4,0H), fáza reaccelerácie (4,0 ~ 5,0H), štádium redecelerácie (5,0 ~ 10,0H) a štádium stabilizácie (10,0H ~). V 15,0 min. pred hydratáciou sa minerál cementu rýchlo rozpustil a prvá a druhá hydratácia exotermických píkov v tomto štádiu a 15,0-45,0 min. Zodpovedali tvorbe metastabilnej fázy AFT a jej transformácii na hydrát caluleulfidu monosulfidu (AFM). Tretí exotermálny vrchol pri 54,0 minúte hydratácie sa použil na rozdelenie fázy zrýchlenia a spomalenia hydratácie a miera tvorby AFT a AH3 to vzala ako bod inflexie, od boomu k poklesu a potom vstúpila do dynamickej rovnovážnej fázy trvajúcej 2,0 h. . Keď bola hydratácia 4,0 h, hydratácia opäť vstúpila do štádia zrýchlenia, C4A3 je rýchle rozpúšťanie a generovanie hydratačných produktov a pri 5,0 h sa objavil vrchol hydratácie exotermického tepla a potom sa znova dostal do štádia spomalenia. Hydratácia sa stabilizovala asi po 10,0 h.
Vplyv obsahu LEMC na rozpustenie hydratácie cementu CSAa fáza konverzie je iná: keď je obsah L Hemc nízky, LEMC modifikovaná CSA cementová pasta Druhý vrchol hydratačného tepla sa objavil o niečo skôr, rýchlosť uvoľňovania tepla a hodnota uvoľňovania tepla je výrazne vyššia ako čistá cementová pasta CSA; So zvýšením obsahu L Hemc sa rýchlosť uvoľňovania tepla modifikovanej kalu CSA cementu postupne znížila a nižšia ako čistá kaša cementu CSA. Počet exotermických píkov v hydratácii exotermickej krivky L Hemc 0,1 je rovnaký ako v prípade čistej cementovej pasty CSA, ale exotermické píky 3. a 4. a v porovnaní s 33,5 a 9,0 MW/G čistej cementovej pasty CSA, ich exotermické píky sa zvyšujú na 36,9 a 10,5 MW/g. To naznačuje, že 0,1% L HOMC zrýchľuje a zvyšuje hydratáciu LEMC modifikovaného CSA cementu v zodpovedajúcom štádiu. A obsah L HOMC je 0,2%~ 0,5%, LEMC modifikované CSA cementové zrýchlenie a spomalenie postupne kombinované, to znamená, že štvrtý exotermický vrchol vopred a kombinovaný s tretím exotermickým vrcholom, strednú fázu dynamickej rovnováhy, sa už dlhšie javí , L Hemc na účinku podpory hydratácie cementu CSA je významnejší.
L Hemc významne podporoval hydratáciu cementu CSA za 45,0 min ~ 10,0 h. V 45,0 min. ~ 5,0H má 0,1%L Hemc malý vplyv na hydratáciu cementu CSA, ale keď sa obsah LEMC zvýši na 0,2%~ 0,5%, účinok nie je významný. To sa úplne líši od vplyvu CE na hydratáciu portlandského cementu. Štúdie literatúry ukázali, že CE obsahujúci veľké množstvo hydroxylových skupín v molekule bude adsorbovaný na povrchu cementových častíc a hydratačných produktov v dôsledku interakcie kyseliny, čím sa oneskorí včasná hydratácia portlandského cementu a silnejšia adsorpcia, Čím je zrejmé oneskorenie. V literatúre sa však zistilo, že adsorpčná kapacita CE na zadnom povrchu bola slabšia ako na géli hydrátu kremičitanu (C -S -H), CA (OH) 2 a povrch hydrátu hlinitého vápenatého, zatiaľ čo adsorpčná kapacita kapacity adsorpčnej kapacity podľa adsorpčnej kapacity podľa adsorpčnej kapacity v prípade adsorpčnej kapacity HEMC na cementových častiach CSA bol tiež slabší ako častice Portland Cement. Okrem toho môže atóm kyslíka na molekule CE fixovať voľnú vodu vo forme vodíkovej väzby ako adsorbovanú vodu, meniť stav odparovacej vody v cementovej kašu a potom ovplyvniť hydratáciu cementu. Slabá adsorpcia a absorpcia vody CE však postupne oslabí s predĺžením času hydratácie. Po určitom čase sa adsorbovaná voda uvoľní a ďalej reaguje s nehydratovanými cementovými časticami. Navyše, závratný účinok CE môže tiež poskytnúť dlhý priestor pre hydratačné výrobky. To je dôvod, prečo L Hemc podporuje hydratáciu cementu CSA po 45,0 minútovej hydratácii.
2.1.2 Vplyv substituenta CE a jeho stupeň na proces hydratácie
Je zrejmé z kriviek hydratačných tepla z troch CE modifikovaných kalov CSA. V porovnaní s L HEMC majú krivky rýchlosti uvoľňovania hydratácie teploty tepla HEC a H HEMC upravené kaly CSA tiež štyri vrcholy uvoľňovania hydratácie tepla. Všetky tri CE majú oneskorené účinky na fázy rozpúšťania a konverzie hydratácie cementu CSA a HEC a H Hemc majú silnejšie oneskorené účinky, čím sa oneskorí vznik zrýchlenej fázy hydratácie. Pridanie HEC a H -HEMC mierne oneskorilo 3. hydratáciu exotermického píku, významne vylepšilo 4. hydratáciu exotermického píku a zvýšila vrchol 4. hydratácie exotermického píku. Záverom je, že uvoľňovanie hydratačného tepla z troch CE modifikovaných kalov CSA je väčšie ako uvoľňovanie čistých kalov CSA v hydratačnej perióde 2,0 ~ 10,0 h, čo naznačuje, že všetky tri CE podporujú hydratáciu CSA cementu v tomto štádiu. V hydratačnej perióde 2,0 ~ 5,0 h je druhé uvoľňovanie hydratačného tepla modifikovaného CSA cementu LEMC a H Hemc a HEC sú druhým, čo naznačuje, že podporný účinok nízkej substitúcie HEMC na hydratáciu CSA cementu je silnejší . Katalytický účinok HEMC bol silnejší ako účinok HEC, čo naznačuje, že zavedenie metylovej skupiny zvýšilo katalytický účinok CE na hydratáciu CSA cementu. Chemická štruktúra CE má veľký vplyv na svoju adsorpciu na povrchu cementových častíc, najmä na stupni substitúcie a typu substituentu.
Sterná prekážka CE je iná s rôznymi substituentmi. HEC má iba hydroxyetyl ​​v bočnom reťazci, ktorý je menší ako HEMC obsahujúca metylovú skupinu. Preto má HEC najsilnejší adsorpčný účinok na častice cementu CSA a najväčší vplyv na kontaktnú reakciu medzi cementovými časticami a vodou, takže má najzreteľnejší účinok oneskorenia na tretiu hydratáciu exotermického píku. Absorpcia vody HEMC s vysokou substitúciou je významne silnejšia ako absorpcia HEMC s nízkou substitúciou. Výsledkom je, že voľná voda zapojená do hydratačnej reakcie medzi vločkovanými štruktúrami sa zníži, čo má veľký vplyv na počiatočnú hydratáciu modifikovaného CSA cementu. Z tohto dôvodu je tretí hydrotermálny vrchol oneskorený. Nízke substitučné HEMC majú slabú absorpciu vody a krátky čas pôsobenia, čo vedie k skorému uvoľňovaniu adsorbentnej vody a ďalšej hydratácii veľkého počtu nehydratovaných cementových častíc. Slabá adsorpcia a absorpcia vody majú rôzne oneskorené účinky na rozpúšťanie hydratácie a štádium transformácie CSA cementu, čo vedie k rozdielu v podpore hydratácie cementu v neskoršom štádiu CE.
2.2 Analýza hydratačných výrobkov
2.2.1 Vplyv obsahu CE na hydratačné výrobky
Zmeňte krivku TG DTG vodnej kaše CSA pomocou iného obsahu l hemc; Obsah chemicky viazaných vodných výrobkov a hydratačných produktov zadných a AH3 Waft a WAH3 sa vypočítal podľa kriviek TG. Vypočítané výsledky ukázali, že krivky DTG čistej cementovej pasty CSA vykazovali tri píky pri 50 až 180 ℃, 230 ~ 300 ℃ a 642 ~ 975 ℃. Zodpovedá rozkladu AFT, AH3 a Dolomit. Pri hydratácii 2,0 h sú Tg krivky L Hemc modifikovanej kaše CSA odlišné. Keď hydratačná reakcia dosiahne 12,0 h, nie je významný rozdiel v krivkách. Pri 2,0 -h hydratácii bol obsah chemickej väzbovej vody v WL = 0%, 0,1%, 0,5%L LEMC modifikovaná cementová pasta CSA 14,9%, 16,2%, 17,0%a obsah AFT bol 32,8%, 35,2%, 36,7%, resp. Obsah AH3 bol 3,1%, 3,5%a 3,7%, čo naznačuje, že začlenenie L Hemc zlepšilo stupeň hydratácie hydratácie cementu počas 2,0 hodiny a zvýšila výrobu hydratačných produktov na základe zadnosti a AH3, to znamená, čo znamená, propagované hydratácia cementu CSA. Dôvodom môže byť, že HEMC obsahuje hydroxyetyl ​​hydrofóbnej skupiny a hydroxyetyl ​​hydrofilickej skupiny, ktorá má vysokú povrchovú aktivitu a môže významne znížiť povrchové napätie kvapalnej fázy v cementovej kašu. Zároveň má za následok, že uľahčuje vzduchový vzduch na uľahčenie výroby výrobkov z hydratácie cementu. Po 12,0 hodinách hydratácie obsahovali obsah AFT a AH3 v LEMC modifikovanej kalu CSA cementu a čisté kalu CSA cementom žiadny významný rozdiel.
2.2.2 Vplyv substituentov CE a ich stupne substitúcie na hydratačné výrobky
Krivka TG DTG CSA cementovej kaše modifikovanej tromi CE (obsah CE je 0,5%); Zodpovedajúce výsledky výpočtu WW, Waft a Wah3 sú nasledujúce: pri hydratácii 2,0 a 4,0 h sa krivky Tg rôznych cementových kalov významne líšia. Keď hydratácia dosiahne 12,0 h, krivky TG rôznych kalov cementov nemajú významný rozdiel. Pri 2,0 h hydratácii je chemicky viazaný obsah vody čistej kaše CSA cementu a HEC, L Hemc, H HEMC modifikovaný cementový kal CSA 14,9%, 15,2%, 17,0%, 14,1%. Po 4,0 hodinách hydratácie znížila najmenej TG krivka čistého cementu CSA. Stupeň hydratácie troch CE modifikovaných kalov CSA bol väčší ako stupnica čistých kalov CSA a obsah chemicky viazanej vody kalov modifikovaných HEMC bol väčší ako obsah CSA modifikovaných kalov CSA. LEMC modifikovaný CSA cementový kal Slurry Chemická väzba Voda je najväčší. Záverom možno povedať, že CE s rôznymi substituentmi a stupňami substitúcie má významné rozdiely v počiatočných hydratačných produktoch cementu CSA a L -HEMC má najväčší podporný účinok na tvorbu hydratačných produktov. Po 12,0 hodinách hydratácie nebol významný rozdiel medzi rýchlosťou straty hmotnosti troch modifikovaných CSA cementu CSA a mierami čistých šmrncov CSA, čo bolo v súlade s výsledkami kumulatívneho uvoľňovania tepla, čo naznačuje, že CE iba významne ovplyvnila hydratáciu hydratácie CSA cement do 12,0 h.
Je tiež zrejmé, že zadná a AH3 charakteristická maximálna pevnosť LEMC modifikovanej kal CSA je najväčšia pri hydratácii 2,0 a 4,0 h. Obsah AFT v čistej kalu CSA a HEC, L Hemc, H HEMC modifikovaný CSA kašu bol 32,8%, 33,3%, 36,7%a 31,0%, pri 2,0H hydratácii. Obsah AH3 bol 3,1%, 3,0%, 3,6%a 2,7%. Po 4,0 hodinách hydratácie bol obsah AFT 34,9%, 37,1%, 41,5%a 39,4%a obsah AH3 bol 3,3%, 3,5%, 4,1%a 3,6%. Je zrejmé, že L Hemc má najsilnejší podporujúci účinok na tvorbu hydratačných produktov cementu CSA a podporujúci účinok HEMC je silnejší ako účinok HEC. V porovnaní s L -HEMC, H -HEMC zlepšila dynamickú viskozitu roztoku pórov, čo ovplyvnilo transport vody, čo viedlo k zníženiu rýchlosti penetrácie kalu a v tomto čase ovplyvnilo produkciu hydratačného produktu. V porovnaní s HEMCS je účinok vodíkovej väzby v molekulách HEC zrejmejší a účinok absorpcie vody je silnejší a dlhší. V tejto dobe už nie je zrejmý účinok absorpcie vody vysokých substitučných HEMC a HEMC s nízkym substitúciou. Okrem toho CE tvorí „uzavretú slučku“ vodného transportu v mikro-zóne vo vnútri cementovej kalu a voda uvoľňovaná pomaly pomocou CE môže ďalej reagovať priamo s okolitými cementovými časticami. Po 12,0 hodinách hydratácie už neboli významné účinky CE na výrobu AFT a AH3 cementu CSA významné.

3. Záver
(1) Hydratácia kalu sulfoaluminátu (CSA) za 45,0 min ~ 10,0 h sa môže podporovať rôznou dávkou nízkej hydroxyetylmetyl -fibrínu (L HEMC).
(2) Hydroxyetylcelulóza (HEC), vysoká substitučná hydroxyetylmetyllalóza (H HemC), LEMC HEMC, tieto tri hydroxyetylcelulózové éter (CE) oneskorili rozpúšťanie a štádium konverzie CSA cementovej hydratácie a podporovali hydratáciu 2,0 ~ 10,0 h.
(3) Zavedenie metylu v hydroxyetyl ​​CE môže významne zvýšiť jeho podporný účinok na hydratáciu cementu CSA za 2,0 ~ 5,0 h a podporný účinok L HEMC na hydratáciu cementu CSA je silnejší ako H hemc.
(4) Ak je obsah CE 0,5%, množstvo AFT a AH3 generovaného L HEMC modifikovaným kalom CSA pri hydratácii 2,0 a 4,0 h je najvyšší a účinok podpory hydratácie je najvýznamnejší; HEMC a HEC modifikované kalu CSA produkovali vyšší obsah AFT a AH3 ako čisté kalu CSA iba pri 4,0 hodinách hydratácie. Po 12,0 hodinách hydratácie už neboli významné účinky 3 CE na hydratačné produkty cementu CSA.