Pangaruh éter selulosa dina panas hidrasi semén béda jeung bijih tunggal

efek tina selulosa éter dina panas hidrasi semén Portland, semén sulfoaluminate, tricalcium silikat jeung tricalcium aluminate dina 72h dibandingkeun ku uji calorimetry isothermal. Hasilna nunjukkeun yén éter selulosa tiasa sacara signifikan ngirangan hidrasi sareng tingkat pelepasan panas semén Portland sareng tricalcium silikat, sareng pangaruh panurunan dina hidrasi sareng tingkat pelepasan panas tricalcium silikat langkung signifikan. Pangaruh éter selulosa dina ngurangan laju release panas tina hidrasi semén sulfoaluminate pisan lemah, tapi boga pangaruh lemah dina ngaronjatkeun laju release panas tina hidrasi of tricalcium aluminate. Selulosa éter bakal adsorbed ku sababaraha produk hidrasi, sahingga delaying nu kristalisasi produk hidrasi, lajeng mangaruhan laju release panas hidrasi semén sarta bijih tunggal.

kecap konci:selulosa éter; semén; bijih tunggal; Panas hidrasi; adsorpsi

1. Bubuka

Selulosa éter mangrupa agén thickening penting jeung agén panahan cai dina mortir dicampur garing, beton timer compacting jeung bahan dumasar-semén anyar lianna. Sanajan kitu, selulosa éter ogé bakal reureuh hidrasi semén, nu kondusif pikeun ngaronjatkeun waktu operasional bahan dumasar-semén, ngaronjatkeun konsistensi mortir jeung leungitna waktu slump beton, tapi ogé bisa reureuh kamajuan konstruksi. Khususna, éta bakal gaduh épék ngarugikeun kana mortir sareng beton anu dianggo dina kaayaan lingkungan suhu rendah. Ku alatan éta, penting pisan pikeun ngarti hukum selulosa éter dina kinétika hidrasi semén.

OU sareng Pourchez sacara sistematis ngulik épék parameter molekular sapertos beurat molekul éter selulosa, jinis substituén atanapi darajat substitusi dina kinétika hidrasi semén, sareng nyandak seueur kacindekan penting: Kamampuhan hidroksiétil selulosa éter (HEC) pikeun ngalambatkeun hidrasi semén biasana leuwih kuat batan métil selulosa éter (HPMC), hidroksimétil étil selulosa éter (HEMC) jeung métil selulosa éter (MC). Dina éter selulosa ngandung métil, nu handap eusi métil, nu kuat kamampuhan pikeun reureuh hidrasi semén; Nu nurunkeun beurat molekul éter selulosa, nu kuat kamampuhan pikeun reureuh hidrasi semén. Kacindekan ieu nyayogikeun dasar ilmiah pikeun milih éter selulosa kalayan leres.

Pikeun komponén béda semén, pangaruh éter selulosa dina kinétika hidrasi semén ogé masalah pisan prihatin dina aplikasi rékayasa. Sanajan kitu, teu aya panalungtikan ngeunaan aspék ieu. Dina makalah ieu, pangaruh sélulosa éter dina kinétika hidrasi semén Portland biasa, C3S (tricalcium silikat), C3A (tricalcium aluminate) jeung sulfoaluminate semén (SAC) ieu diulik ngaliwatan test calorimetry isothermal, ku kituna leuwih ngarti interaksi jeung mékanisme internal antara éter selulosa jeung produk hidrasi semén. Eta nyadiakeun dasar ilmiah salajengna pikeun pamakéan rasional éter selulosa dina bahan dumasar-semén sarta ogé nyadiakeun dadasar panalungtikan pikeun interaksi antara admixtures sejen tur produk hidrasi semén.

2. Tés

2.1 Bahan Baku

(1) semén Portland biasa (P · 0). Dijieun ku Wuhan Huaxin semén Co., LTD., spésifikasi nyaeta P · 042.5 (GB 175-2007), ditangtukeun ku panjang gelombang dispersi-tipe X-ray spéktrométer fluoresensi (AXIOS canggih, PANalytical Co., LTD.). Numutkeun analisa software JADE 5.0, salian mineral klinker semén C3S, C2s, C3A, C4AF sareng gips, bahan baku semén ogé kalebet kalsium karbonat.

(2) semén sulfoaluminate (SAC). The gancang teuas sulfoaluminate semén dihasilkeun Zhengzhou Wang Lou semén Industri Co., Ltd nyaeta R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Grup utamina nyaéta kalsium sulfoaluminate sareng dicalcium silikat.

(3) trikalsium silikat (C3S). Pencét Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 jeung H2O dina 3:1:0.08: A ratio massa 10 ieu dicampur merata sarta dipencet dina tekanan konstan 60MPa nyieun billet héjo cylindrical. Billet ieu calcined dina 1400 ℃ pikeun 1,5 ~ 2 h dina rod silikon-molybdenum tungku listrik suhu luhur, lajeng dipindahkeun kana oven microwave pikeun pemanasan microwave salajengna pikeun 40min. Saatos nyandak billet, éta ngadadak tiis sareng sababaraha kali pegat sareng dikalsinasi dugi ka eusi CaO gratis dina produk réngsé kirang ti 1,0%

(4) trikalsium aluminat (c3A). CaO jeung A12O3 dicampurkeun merata, calcined dina 1450 ℃ salila 4 h dina tungku listrik rod silikon-molybdenum, ditumbuk jadi bubuk, jeung sababaraha kali calcined nepi ka eusi CaO bébas kurang ti 1,0%, jeung puncak C12A7 jeung CA éta. teu dipaliré.

(5) éter selulosa. Karya saméméhna dibandingkeun efek tina 16 rupa éter selulosa dina hidrasi sarta laju release panas semén Portland biasa, sarta kapanggih yén rupa béda éter selulosa boga béda anu signifikan dina hidrasi jeung hukum release panas semén, sarta dianalisis mékanisme internal. tina bédana signifikan ieu. Numutkeun hasil ulikan saméméhna, dipilih tilu rupa éter selulosa nu boga pangaruh retarding atra dina semén Portland biasa. Ieu kalebet hidroksiétil selulosa éter (HEC), hidroksipropil métil selulosa éter (HPMC), sareng hidroksiétil métil selulosa éter (HEMC). Viskositas éter selulosa diukur ku viscometer Rotary kalayan konsentrasi tés 2%, suhu 20 ℃ sareng laju rotasi 12 r / mnt. Viskositas éter selulosa diukur ku viscometer Rotary kalayan konsentrasi tés 2%, suhu 20 ℃ sareng laju rotasi 12 r / mnt. Gelar substitusi molar éter selulosa disayogikeun ku produsén.

(6) Cai. Paké cai sulingan sekundér.

2.2 Métode tés

Panas hidrasi. TAM Air 8-kanal calorimeter isothermal dihasilkeun ku TA Instrumen Company diadopsi. Sadaya bahan baku dijaga suhu konstan pikeun nguji suhu (sapertos (20 ± 0,5) ℃) sateuacan ékspérimén. Firstly, 3 g semén jeung 18 mg bubuk selulosa éter ditambahkeun kana calorimeter (rasio massa éter selulosa pikeun bahan cemelative éta 0,6%). Sanggeus nyampur pinuh, cai dicampur (cai sulingan sekundér) ditambahkeun nurutkeun rasio cai-semén nu ditangtukeun sarta diaduk rata. Lajeng, éta gancang diasupkeun kana calorimeter pikeun nguji. Babandingan cai-pengikat c3A nyaéta 1,1, sareng rasio cai-pengikat tina tilu bahan semén anu sanés nyaéta 0,45.

3. Hasil jeung diskusi

3.1 Hasil tés

Balukar HEC, HPMC sareng HEMC dina laju pelepasan panas hidrasi sareng laju pelepasan panas kumulatif semén Portland biasa, C3S sareng C3A dina 72 jam, sareng épék HEC dina laju pelepasan panas hidrasi sareng laju pelepasan panas kumulatif semén sulfoaluminate. dina 72 h, HEC nyaéta éter selulosa jeung pangaruh reureuh neneng on hidrasi semén sejen tur bijih tunggal. Ngagabungkeun dua épék, bisa kapanggih yén kalawan parobahan komposisi bahan semén, selulosa éter boga épék béda dina laju release panas hidrasi jeung release panas kumulatif. Éter selulosa anu dipilih sacara signifikan tiasa ngirangan hidrasi sareng tingkat pelepasan panas tina semén Portland biasa sareng C, S, utamina manjangkeun waktos période induksi, ngalambatkeun penampilan hidrasi sareng puncak pelepasan panas, diantarana éter selulosa ka C, S hidrasi sareng reureuh laju release panas leuwih atra ti hidrasi semén Portland biasa jeung reureuh laju release panas; Selulosa éter ogé bisa reureuh laju release panas hidrasi semén sulfoaluminate, tapi kamampuh reureuh pisan lemah, sarta utamana reureuh hidrasi sanggeus 2 h; Pikeun laju pelepasan panas tina hidrasi C3A, éter selulosa gaduh kamampuan ngagancangan anu lemah.

3.2 Analisis jeung diskusi

Mékanisme sélulosa éter reureuh hidrasi semén. Silva et al. hipotésis yén éter selulosa ngaronjat viskositas solusi pori sarta hindered laju gerakan ionik, sahingga delaying hidrasi semén. Sanajan kitu, loba literatur geus doubted asumsi ieu, sabab percobaan maranéhanana geus kapanggih yén éter selulosa kalawan viskositas handap boga pangabisa kuat pikeun reureuh hidrasi semén. Kanyataanna, waktu gerak ion atawa migrasi téh jadi pondok anu jelas teu comparable jeung waktu reureuh hidrasi semén. Adsorpsi antara éter selulosa sareng produk hidrasi semén dianggap alesan nyata pikeun reureuh hidrasi semén ku éter selulosa. éter selulosa gampang adsorbed kana beungeut produk hidrasi kayaning kalsium hidroksida, CSH gél jeung kalsium aluminate hidrat, tapi teu gampang pikeun jadi adsorbed ku ettringite jeung fase unhydrated, sarta kapasitas adsorption of selulosa éter dina kalsium hidroksida leuwih luhur batan. éta gél CSH. Ku alatan éta, pikeun produk hidrasi semén Portland biasa, éter selulosa boga reureuh neneng on kalsium hidroksida, reureuh neneng on kalsium, reureuh kadua dina gél CSH, sarta reureuh weakest on ettringite.

Panaliti saméméhna nunjukkeun yén adsorpsi antara polisakarida non-ionik sareng fase mineral utamina kalebet beungkeutan hidrogén sareng kompleksasi kimia, sareng dua épék ieu lumangsung antara gugus hidroksil polisakarida sareng logam hidroksida dina permukaan mineral. Liu et al. salajengna digolongkeun adsorpsi antara polisakarida jeung logam hidroksida salaku interaksi asam-basa, jeung polisakarida salaku asam jeung logam hidroksida salaku basa. Pikeun polisakarida tinangtu, alkalinitas permukaan mineral nangtukeun kakuatan interaksi antara polisakarida jeung mineral. Di antara opat komponén gél anu diulik dina makalah ieu, unsur logam atawa nonlogam utama ngawengku Ca, Al jeung Si. Numutkeun urutan aktivitas logam, alkalinitas hidroksida maranéhanana nyaéta Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Kanyataanna, solusi Si(OH)4 téh asam sarta henteu adsorb selulosa éter. eusi Ca(OH)2 dina beungeut produk hidrasi semén nangtukeun kapasitas adsorption produk hidrasi jeung selulosa éter Kusabab kalsium hidroksida, CSH gél (3CaO·2SiO2·3H20), ettringite (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). jeung kalsium aluminate hidrat (3CaO·Al2O3·6H2O) dina eusi oksida anorganik CaO nyaéta 100%, 58,33%, 49,56% jeung 62 ,2%. aluminate>CSH gél> ettringite, nu konsisten jeung hasil dina literatur.

Produk hidrasi c3S utamina kalebet Ca(OH) sareng gél csH, sareng éter selulosa gaduh pangaruh reureuh anu hadé pikeun aranjeunna. Ku alatan éta, éter selulosa boga reureuh pisan atra dina hidrasi C3s. Di sagigireun c3S, semén Portland biasa ogé ngawengku hidrasi C2s nu leuwih laun, nu ngajadikeun éfék reureuh éter selulosa teu atra dina tahap awal. Produk hidrasi tina silikat biasa ogé kaasup ettringite, sarta éfék reureuh éter selulosa goréng. Ku alatan éta, kamampuh reureuh éter selulosa mun c3s leuwih kuat batan semén Portland biasa observasi dina tés.

C3A bakal ngaleyurkeun sarta hydrate gancang nalika eta meets cai, sarta produk hidrasi biasana C2AH8 na c4AH13, sarta panas hidrasi bakal dileupaskeun. Nalika solusi C2AH8 sareng c4AH13 ngahontal jenuh, kristalisasi C2AH8 sareng C4AH13 héksagonal lambar hidrat bakal kabentuk, sareng laju réaksi sareng panas hidrasi bakal ngirangan dina waktos anu sami. Kusabab adsorpsi selulosa éter kana permukaan kalsium aluminat hidrat (CxAHy), ayana selulosa éter bakal ngalambatkeun kristalisasi C2AH8 sareng C4AH13 hidrat pelat héksagonal, nyababkeun panurunan laju réaksi sareng laju pelepasan panas hidrasi ti éta. tina C3A murni, nu nunjukeun yen selulosa éter miboga kamampuh akselerasi lemah pikeun hidrasi C3A. Perhatos yén dina tés ieu, éter selulosa ngagaduhan kamampuan akselerasi anu lemah pikeun hidrasi c3A murni. Sanajan kitu, dina semén Portland biasa, sabab c3A bakal meta jeung gips pikeun ngabentuk ettringite, alatan pangaruh kasaimbangan ca2 + dina larutan slurry, selulosa éter bakal reureuh formasi ettringite, sahingga delaying hidrasi c3A.

Tina épék HEC, HPMC sareng HEMC dina laju hidrasi sareng pelepasan panas sareng sékrési panas kumulatif semén Portland biasa, C3S sareng C3A dina 72 jam, sareng épék HEC dina hidrasi sareng tingkat pelepasan panas sareng pelepasan panas kumulatif sulfoaluminate. semén dina 72 h, eta bisa ditempo yén diantara tilu éter selulosa dipilih, Kamampuh hidrasi nyangsang of c3s na Portland semén éta neneng di HEC, dituturkeun ku HEMC, sarta weakest di HPMC. Sajauh C3A prihatin, kamampuan tilu éter selulosa pikeun ngagancangkeun hidrasi ogé dina urutan anu sami, nyaéta, HEC anu paling kuat, HEMC anu kadua, HPMC anu paling lemah sareng paling kuat. Ieu saling dikonfirmasi yén selulosa éter geus nyangsang formasi produk hidrasi bahan gelling.

Produk hidrasi utama semén sulfoaluminate nyaéta ettringite sareng gél Al(OH)3. C2S dina semén sulfoaluminate ogé bakal hidrasi misah pikeun ngabentuk Ca(OH)2 jeung gél cSH. Kusabab adsorption of selulosa éter na ettringite bisa dipaliré, sarta hidrasi of sulfoaluminate teuing gancang, ku kituna, dina tahap awal hidrasi, selulosa éter boga saeutik pangaruh dina laju release panas hidrasi semén sulfoaluminate. Tapi ka waktu hidrasi nu tangtu, sabab c2s bakal misah hydrate pikeun ngahasilkeun Ca(OH)2 jeung gél CSH, dua produk hidrasi ieu bakal nyangsang ku éter selulosa. Ku alatan éta, éta katalungtik yén selulosa éter nyangsang hidrasi semén sulfoaluminate sanggeus 2 h.

4. Kacindekan

Dina makalah ieu, ngaliwatan test calorimetry isothermal, hukum pangaruh jeung mékanisme formasi selulosa éter dina panas hidrasi semén Portland biasa, c3s, c3A, semén sulfoaluminate sareng komponenana béda lianna sarta bijih tunggal dina 72 h dibandingkeun. Kacindekan utama nyaéta kieu:

(1) Selulosa éter nyata bisa ngurangan laju release panas hidrasi semén Portland biasa na tricalcium silikat, sarta pangaruh ngurangan laju release panas hidrasi tricalcium silikat leuwih signifikan; Pangaruh éter selulosa dina ngurangan laju release panas semén sulfoaluminate pisan lemah, tapi boga pangaruh lemah dina ngaronjatkeun laju release panas tricalcium aluminate.

(2) selulosa éter bakal adsorbed ku sababaraha produk hidrasi, sahingga delaying nu kristalisasi produk hidrasi, mangaruhan laju release panas hidrasi semén. Jinis sareng kuantitas produk hidrasi béda pikeun komponén anu béda tina bijih bil semén, ku kituna pangaruh éter selulosa dina panas hidrasina henteu sami.