Efekti i eterit të celulozës në nxehtësinë e hidratimit të çimentos së ndryshme dhe mineralit të vetëm

efektet e eterit të celulozës në nxehtësinë e hidratimit të çimentos Portland, çimentos sulfoaluminate, silikatit të trikalciumit dhe aluminatit të trikalciumit në 72 orë u krahasuan me testin e kalorimetrisë izotermale. Rezultatet tregojnë se eteri i celulozës mund të zvogëlojë ndjeshëm shkallën e hidratimit dhe lëshimit të nxehtësisë së çimentos Portland dhe silikatit të trikalciumit, dhe efekti i uljes në shkallën e hidratimit dhe lëshimit të nxehtësisë së silikatit të trikalciumit është më i rëndësishëm. Efekti i eterit të celulozës në uljen e shkallës së lëshimit të nxehtësisë të hidratimit të çimentos sulfoaluminat është shumë i dobët, por ka një efekt të dobët në përmirësimin e shkallës së çlirimit të nxehtësisë të hidratimit të aluminatit të trikalciumit. Eteri celuloz do të absorbohet nga disa produkte hidratimi, duke vonuar kështu kristalizimin e produkteve të hidratimit, dhe më pas do të ndikojë në shpejtësinë e lëshimit të nxehtësisë së hidratimit të çimentos dhe mineralit të vetëm.

Fjalët kyçe:eter celuloze; Çimento; Mineral i vetëm; Nxehtësia e hidratimit; adsorbimi

1. Hyrje

Eteri celuloz është një agjent i rëndësishëm trashësues dhe agjent mbajtës i ujit në llaçin e përzier të thatë, betonin vetë-ngjeshës dhe materiale të tjera të reja me bazë çimento. Megjithatë, eteri celuloz do të vonojë gjithashtu hidratimin e çimentos, i cili është i favorshëm për të përmirësuar kohën e funksionimit të materialeve me bazë çimento, për të përmirësuar konsistencën e llaçit dhe humbjen e kohës së rënies së betonit, por gjithashtu mund të vonojë përparimin e ndërtimit. Në veçanti, do të ketë efekte negative në llaçin dhe betonin e përdorur në kushte mjedisi me temperaturë të ulët. Prandaj, është shumë e rëndësishme të kuptohet ligji i eterit të celulozës mbi kinetikën e hidratimit të çimentos.

OU dhe Pourchez studiuan sistematikisht efektet e parametrave molekularë si pesha molekulare e eterit të celulozës, lloji i zëvendësuesit ose shkalla e zëvendësimit në kinetikën e hidratimit të çimentos dhe nxorrën shumë përfundime të rëndësishme: Aftësia e eterit hidroksietil celulozë (HEC) për të vonuar hidratimin e Çimentoja është zakonisht më e fortë se ajo e eterit metil celulozë (HPMC), eterit hidroksimetil etilik celulozë (HEMC) dhe eterit metil celulozë (MC). Në eterin e celulozës që përmban metil, sa më e ulët të jetë përmbajtja e metilit, aq më e fortë është aftësia për të vonuar hidratimin e çimentos; Sa më e ulët të jetë pesha molekulare e eterit të celulozës, aq më e fortë është aftësia për të vonuar hidratimin e çimentos. Këto përfundime ofrojnë bazën shkencore për përzgjedhjen e saktë të eterit të celulozës.

Për komponentë të ndryshëm të çimentos, efekti i eterit të celulozës në kinetikën e hidratimit të çimentos është gjithashtu një problem shumë i shqetësuar në aplikimet inxhinierike. Megjithatë, nuk ka asnjë hulumtim në këtë aspekt. Në këtë punim, ndikimi i eterit të celulozës në kinetikën e hidratimit të çimentos së zakonshme Portland, C3S (silikat trikalciumi), C3A (aluminat trikalciumi) dhe çimentoja sulfoaluminate (SAC) u studiua përmes testit të kalorimetrisë izotermale, në mënyrë që të kuptohet më tej ndërveprimi dhe mekanizmi i brendshëm ndërmjet eterit të celulozës dhe produkteve të hidratimit të çimentos. Ai siguron bazë të mëtejshme shkencore për përdorimin racional të eterit të celulozës në materialet me bazë çimento dhe gjithashtu ofron bazë kërkimore për ndërveprimin midis përzierjeve të tjera dhe produkteve të hidratimit të çimentos.

2. Test

2.1 Lëndët e para

(1) çimento Portland i zakonshëm (P·0). Prodhuar nga Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., specifikimi është P· 042.5 (GB 175-2007), i përcaktuar nga spektrometri fluoreshent me rreze X të llojit të shpërndarjes së gjatësisë së valës (AXIOS i avancuar, PANalytical Co., LTD.). Sipas analizës së softuerit JADE 5.0, përveç mineraleve të klinkerit të çimentos C3S, C2s, C3A, C4AF dhe gipsit, lëndët e para të çimentos përfshijnë edhe karbonat kalciumi.

(2) çimento sulfoaluminate (SAC). Çimentoja sulfoaluminate e fortë e shpejtë e prodhuar nga Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. është R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Grupet e tij kryesore janë sulfoaluminati i kalciumit dhe silikati i dikalciumit.

(3) silikat trikalciumi (C3S). Shtypni Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 dhe H2O në 3:1:0.08: Një raport masiv prej 10 u përzie në mënyrë të barabartë dhe u shtyp nën një presion konstant prej 60 MPa për të bërë një mbështjellës cilindrik të gjelbër. Bileta u kalcinua në 1400℃ për 1,5 ~ 2 orë në një furrë elektrike me temperaturë të lartë me shufër silikoni-molibden, dhe më pas u zhvendos në një furrë me mikrovalë për ngrohje të mëtejshme në mikrovalë për 40 minuta. Pas nxjerrjes së biletës, ajo u fto befas dhe u thye në mënyrë të përsëritur dhe kalcinoi derisa përmbajtja e CaO-së së lirë në produktin e përfunduar ishte më pak se 1.0%

(4) aluminat trikalciumi (c3A). CaO dhe A12O3 u përzien në mënyrë të barabartë, u kalcinuan në 1450℃ për 4 orë në një furrë elektrike me shufër silikoni-molibden, u bluan në pluhur dhe u kalcinuan në mënyrë të përsëritur derisa përmbajtja e CaO të lirë ishte më pak se 1,0%, dhe majat e C12A7 dhe CA u injoruar.

(5) eter celuloz. Puna e mëparshme krahasoi efektet e 16 llojeve të etereve të celulozës në shkallën e hidratimit dhe lëshimit të nxehtësisë së çimentos së zakonshme Portland, dhe zbuloi se lloje të ndryshme të etereve të celulozës kanë dallime domethënëse në ligjin e hidratimit dhe çlirimit të nxehtësisë së çimentos dhe analizoi mekanizmin e brendshëm të këtij ndryshimi domethënës. Sipas rezultateve të studimit të mëparshëm, u përzgjodhën tre lloje të eterit të celulozës që kanë një efekt të dukshëm ngadalësues në çimento Portland të zakonshëm. Këto përfshijnë eterin hidroksietil celulozë (HEC), eterin hidroksipropil metil celulozë (HPMC) dhe eterin hidroksietil metil celulozë (HEMC). Viskoziteti i eterit të celulozës u mat me një viskometër rrotullues me një përqendrim provë prej 2%, një temperaturë prej 20℃ dhe një shpejtësi rrotullimi prej 12 r/min. Viskoziteti i eterit të celulozës u mat me një viskometër rrotullues me një përqendrim provë prej 2%, një temperaturë prej 20℃ dhe një shpejtësi rrotullimi prej 12 r/min. Shkalla e zëvendësimit molar të eterit të celulozës sigurohet nga prodhuesi.

(6) Uji. Përdorni ujë të distiluar dytësor.

2.2 Metoda e testimit

Nxehtësia e hidratimit. U miratua kalorimetri izotermik me 8 kanale TAM Air i prodhuar nga TA Instrument Company. Të gjitha lëndët e para u mbajtën në temperaturë konstante në temperaturën e testimit (si p.sh. (20±0.5)℃) përpara eksperimentit. Fillimisht, 3 g çimento dhe 18 mg pluhur eter celuloze u shtuan në kalorimetër (raporti masiv i eterit celuloz ndaj materialit cemelativ ishte 0.6%). Pas përzierjes së plotë, u shtua ujë i përzier (ujë i distiluar dytësor) sipas raportit të specifikuar ujë-çimento dhe u trazua në mënyrë të barabartë. Më pas, ai u fut shpejt në kalorimetër për testim. Raporti ujë-lidhës i c3A është 1.1, dhe raporti ujë-lidhës i tre materialeve të tjera çimento është 0.45.

3. Rezultatet dhe diskutimi

3.1 Rezultatet e testit

Efektet e HEC, HPMC dhe HEMC në shpejtësinë e lëshimit të nxehtësisë së hidratimit dhe shpejtësinë kumulative të lëshimit të nxehtësisë së çimentos së zakonshme Portland, C3S dhe C3A brenda 72 orëve, dhe efektet e HEC në shpejtësinë e lëshimit të nxehtësisë së hidratimit dhe shkallën kumulative të çlirimit të nxehtësisë së çimentos sulfoaluminate brenda 72 orëve, HEC është eteri celuloz me efektin më të fortë të vonesës në hidratimin e çimentos tjetër dhe mineralit të vetëm. Duke kombinuar dy efektet, mund të konstatohet se me ndryshimin e përbërjes së materialit çimento, eteri celuloz ka efekte të ndryshme në shpejtësinë e lëshimit të nxehtësisë së hidratimit dhe lirimin kumulativ të nxehtësisë. Eteri i përzgjedhur i celulozës mund të zvogëlojë ndjeshëm shkallën e hidratimit dhe lëshimit të nxehtësisë së çimentos së zakonshme Portland dhe C, S, kryesisht zgjat kohën e periudhës së induksionit, vonon shfaqjen e pikut të hidratimit dhe çlirimit të nxehtësisë, ndër të cilat eteri i celulozës në hidratim C, S dhe Vonesa e shkallës së lëshimit të nxehtësisë është më e dukshme se vonesa e hidratimit të zakonshëm të çimentos Portland dhe shpejtësisë së lëshimit të nxehtësisë; Eteri celuloz gjithashtu mund të vonojë shkallën e lëshimit të nxehtësisë të hidratimit të çimentos sulfoaluminat, por aftësia e vonesës është shumë e dobët dhe kryesisht vonon hidratimin pas 2 orësh; Për shpejtësinë e lëshimit të nxehtësisë të hidratimit C3A, eteri i celulozës ka aftësi të dobët përshpejtuese.

3.2 Analiza dhe diskutimi

Mekanizmi i eterit celuloz vonon hidratimin e çimentos. Silva etj. hipotezoi se eteri celuloz rriti viskozitetin e solucionit të poreve dhe pengoi shpejtësinë e lëvizjes jonike, duke vonuar kështu hidratimin e çimentos. Megjithatë, shumë literatura e ka vënë në dyshim këtë supozim, pasi eksperimentet e tyre kanë gjetur se eterët e celulozës me viskozitet më të ulët kanë një aftësi më të fortë për të vonuar hidratimin e çimentos. Në fakt, koha e lëvizjes ose migrimit të joneve është aq e shkurtër sa që padyshim nuk është e krahasueshme me kohën e vonesës së hidratimit të çimentos. Adsorbimi midis eterit të celulozës dhe produkteve të hidratimit të çimentos konsiderohet të jetë arsyeja e vërtetë për vonesën e hidratimit të çimentos nga eteri celuloz. Eteri i celulozës absorbohet lehtësisht në sipërfaqen e produkteve të hidratimit si hidroksidi i kalciumit, xheli CSH dhe hidrati i aluminatit të kalciumit, por nuk është e lehtë të absorbohet nga etringiti dhe faza e pahidratuar, dhe kapaciteti i absorbimit të eterit të celulozës në hidroksid kalciumi është më i lartë se atë të xhelit të CSH. Prandaj, për produktet e zakonshme të hidratimit të çimentos Portland, eteri celuloz ka vonesën më të fortë në hidroksid kalciumi, vonesën më të fortë në kalcium, vonesën e dytë në xhelin CSH dhe vonesën më të dobët në etringit.

Studimet e mëparshme kanë treguar se adsorbimi midis polisaharidit jo-jonik dhe fazës minerale përfshin kryesisht lidhjen hidrogjenore dhe kompleksimin kimik, dhe këto dy efekte ndodhin midis grupit hidroksil të polisaharidit dhe hidroksidit të metalit në sipërfaqen e mineralit. Liu et al. klasifikoi më tej adsorbimin midis polisaharideve dhe hidroksideve metalike si ndërveprim acid-bazë, me polisaharidet si acide dhe hidroksidet e metaleve si baza. Për një polisaharid të caktuar, alkaliniteti i sipërfaqes së mineralit përcakton forcën e ndërveprimit midis polisaharideve dhe mineraleve. Ndër katër përbërësit xhelatorë të studiuar në këtë punim, elementët kryesorë metalikë ose jometalë përfshijnë Ca, Al dhe Si. Sipas rendit të aktivitetit të metaleve, alkaliniteti i hidroksideve të tyre është Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4.Në fakt tretësira Si(OH)4 është acide dhe nuk përthith eterin e celulozës.Prandaj. përmbajtja e Ca(OH)2 në sipërfaqen e produkteve të hidratimit të çimentos përcakton aftësinë absorbuese të produkteve të hidratimit dhe eterit të celulozës, sepse hidroksidi i kalciumit, xheli CSH (3CaO·2SiO2·3H20), etringiti (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). dhe hidrati i aluminit të kalciumit (3CaO·Al2O3·6H2O) në përmbajtjen e oksideve inorganike të CaO është 100%, 58.33%, 49.56% dhe 62.2%. aluminat >Xhel CSH > etringit, i cili është në përputhje me rezultatet në literaturë.

Produktet e hidratimit të c3S përfshijnë kryesisht xhelin Ca(OH) dhe csH, dhe eteri i celulozës ka një efekt të mirë vonese mbi to. Prandaj, eteri i celulozës ka një vonesë shumë të dukshme në hidratimin e C3s. Përveç c3S, çimentoja e zakonshme Portland përfshin gjithashtu hidratimin C2s i cili është më i ngadalshëm, gjë që e bën efektin e vonesës së eterit të celulozës jo të dukshëm në fazën e hershme. Produktet e hidratimit të silikatit të zakonshëm përfshijnë gjithashtu etringitin, dhe efekti i vonesës së eterit të celulozës është i dobët. Prandaj, aftësia e vonesës së eterit të celulozës ndaj c3s është më e fortë se ajo e çimentos së zakonshme Portland e vërejtur në provë.

C3A do të tretet dhe hidratohet shpejt kur takohet me ujë, dhe produktet e hidratimit janë zakonisht C2AH8 dhe c4AH13, dhe nxehtësia e hidratimit do të çlirohet. Kur tretësira e C2AH8 dhe c4AH13 arrin ngopjen, do të formohet kristalizimi i hidratit të fletës gjashtëkëndore C2AH8 dhe C4AH13, dhe shpejtësia e reagimit dhe nxehtësia e hidratimit do të reduktohen në të njëjtën kohë. Për shkak të përthithjes së eterit të celulozës në sipërfaqen e hidratit të aluminatit të kalciumit (CxAHy), prania e eterit të celulozës do të vononte kristalizimin e hidratit të pllakës gjashtëkëndore C2AH8 dhe C4AH13, duke rezultuar në uljen e shpejtësisë së reagimit dhe shkallës së lëshimit të nxehtësisë së hidratimit se kaq. të C3A të pastër, gjë që tregon se eteri i celulozës ka një aftësi të dobët përshpejtuese ndaj hidratimit të C3A. Vlen të përmendet se në këtë provë, eteri i celulozës ka një aftësi të dobët përshpejtuese për të hidratuar c3A të pastër. Megjithatë, në çimenton e zakonshëm Portland, për shkak se c3A do të reagojë me gipsin për të formuar etringit, për shkak të ndikimit të bilancit të ca2+ në tretësirën e slurit, eteri celuloz do të vonojë formimin e etringitit, duke vonuar kështu hidratimin e c3A.

Nga efektet e HEC, HPMC dhe HEMC në shkallën e hidratimit dhe çlirimit të nxehtësisë dhe lirimin kumulativ të nxehtësisë së çimentos së zakonshme Portland, C3S dhe C3A brenda 72 orëve, dhe efektet e HEC në shkallën e hidratimit dhe çlirimit të nxehtësisë dhe lirimin kumulativ të nxehtësisë së sulfoaluminatit çimento brenda 72 orëve, mund të shihet se midis tre eterëve të celulozës së përzgjedhur, aftësia e hidratimit të vonuar të c3s dhe çimentos Portland ishte më e forta në HEC, e ndjekur nga HEMC dhe më e dobëta në HPMC. Për sa i përket C3A, aftësia e tre eterëve të celulozës për të përshpejtuar hidratimin është gjithashtu në të njëjtin rend, domethënë, HEC është më i forti, HEMC është i dyti, HPMC është më i dobëti dhe më i forti. Kjo konfirmoi reciprokisht se eteri celuloz ka vonuar formimin e produkteve të hidratimit të materialeve xhel.

Produktet kryesore të hidratimit të çimentos sulfoaluminat janë etringiti dhe xheli Al(OH)3. C2S në çimento sulfoaluminat gjithashtu do të hidratohet veçmas për të formuar xhel Ca(OH)2 dhe cSH. Për shkak se adsorbimi i eterit të celulozës dhe etringitit mund të injorohet dhe hidratimi i sulfoaluminatit është shumë i shpejtë, prandaj, në fazën e hershme të hidratimit, eteri celuloz ka pak efekt në shkallën e lëshimit të nxehtësisë së hidratimit të çimentos sulfoaluminat. Por për një kohë të caktuar hidratimi, për shkak se c2s do të hidratohet veçmas për të gjeneruar Ca(OH)2 dhe xhel CSH, këto dy produkte hidratimi do të vonohen nga eteri celuloz. Prandaj, u vu re se eteri celuloz vonoi hidratimin e çimentos sulfoaluminat pas 2 orësh.

4. Përfundim

Në këtë punim, përmes testit të kalorimetrisë izotermike, u krahasua ligji i ndikimit dhe mekanizmi i formimit të eterit celuloz në nxehtësinë e hidratimit të çimentos Portland të zakonshëm, c3s, c3A, çimentos sulfoaluminate dhe përbërësve të tjerë të ndryshëm dhe mineralit të vetëm në 72 orë. Përfundimet kryesore janë si më poshtë:

(1) Eteri celuloz mund të zvogëlojë ndjeshëm shkallën e lëshimit të nxehtësisë së hidratimit të çimentos Portland të zakonshëm dhe silikatit të trikalciumit, dhe efekti i reduktimit të shkallës së lëshimit të nxehtësisë së hidratimit të silikatit të trikalciumit është më i rëndësishëm; Efekti i eterit të celulozës në uljen e shkallës së çlirimit të nxehtësisë së çimentos sulfoaluminat është shumë i dobët, por ka një efekt të dobët në përmirësimin e shkallës së çlirimit të nxehtësisë së aluminatit të trikalciumit.

(2) eteri i celulozës do të absorbohet nga disa produkte hidratimi, duke vonuar kështu kristalizimin e produkteve të hidratimit, duke ndikuar në shkallën e lëshimit të nxehtësisë së hidratimit të çimentos. Lloji dhe sasia e produkteve të hidratimit janë të ndryshme për përbërës të ndryshëm të mineralit të çimentos, kështu që efekti i eterit celuloz në nxehtësinë e hidratimit të tyre nuk është i njëjtë.