Pangaruh hidroksiétil selulosa éter dina hidrasi awal semén CSA

Balukar tinahidroksiétil selulosa (HEC)sarta substitusi tinggi atawa low hydroxyethyl métil selulosa (H HMEC, L HEMC) dina prosés hidrasi mimiti jeung produk hidrasi sulfoaluminate (CSA) semén anu ditalungtik. Hasilna nunjukkeun yén eusi L-HEMC anu béda-béda tiasa ngamajukeun hidrasi semén CSA dina 45.0 mnt ~ 10.0 jam. Sadaya tilu éter selulosa nyangsang hidrasi disolusi semén jeung tahap transformasi CSA munggaran, lajeng diwanohkeun hidrasi dina 2.0 ~ 10.0 h. Perkenalan gugus métil ningkatkeun pangaruh promosi éter hidroksiétil selulosa dina hidrasi semén CSA, sareng L HEMC ngagaduhan pangaruh promosi anu paling kuat; Pangaruh éter selulosa kalayan substituén béda jeung darajat substitusi dina produk hidrasi dina 12,0 h saméméh hidrasi béda sacara signifikan. HEMC gaduh pangaruh promosi anu langkung kuat dina produk hidrasi tibatan HEC. L HEMC dirobah CSA slurry semén ngahasilkeun paling kalsium-vanadite jeung karét aluminium dina 2,0 jeung 4,0 h hidrasi.
Kecap konci: semén sulfoaluminate; Selulosa éter; Pangganti; Gelar substitusi; Prosés hidrasi; Produk hidrasi

Sulfoaluminate (CSA) semén kalawan kalsium sulfoaluminate anhidrat (C4A3) jeung boheme (C2S) salaku mineral klinker utama nyaéta kalawan kaunggulan hardening gancang jeung kakuatan mimiti, anti katirisan jeung anti perméabilitas, alkalinity low, sarta konsumsi panas low dina prosés produksi, kalayan gampang grinding of klinker. Hal ieu loba dipaké dina perbaikan rurusuhan, anti perméabilitas jeung proyék séjén. Selulosa éter (CE) loba dipaké dina modifikasi mortir kusabab sipat nahan cai sarta thickening. Réaksi hidrasi semén CSA rumit, période induksi pondok pisan, période akselerasi multi-tahap, sareng hidrasina susceptible kana pangaruh admixture sareng suhu curing. Zhang et al. kapanggih yén HEMC bisa manjangkeun periode induksi hidrasi semén CSA sarta nyieun puncak utama hidrasi release panas lag. Sun Zhenping et al. kapanggih yén pangaruh nyerep cai HEMC urang mangaruhan hidrasi awal slurry semén. Wu Kai et al. percaya yén adsorption lemah HEMC dina beungeut semén CSA teu cukup pikeun mangaruhan laju release panas hidrasi semén. Hasil panalungtikan ngeunaan pangaruh HEMC dina hidrasi semén CSA henteu seragam, anu tiasa disababkeun ku komponén béda tina klinker semén anu dianggo. Wan et al. kapanggih yén ingetan cai HEMC leuwih hade tinimbang nu ti hydroxyethyl selulosa (HEC), sarta viskositas dinamis sarta tegangan permukaan leyuran liang tina HEMC-dirobah CSA slurry semén kalawan gelar substitusi tinggi éta leuwih gede. Li Jian et al. diawaskeun parobahan suhu internal mimiti HEMC-dirobah mortir semén CSA handapeun fluidity dibereskeun sarta kapanggih yén pangaruh HEMC kalawan derajat béda tina substitusi éta béda.
Tapi, studi banding ngeunaan épék CE kalawan substituén béda jeung darajat substitusi dina hidrasi mimiti semén CSA teu cukup. Dina makalah ieu, épék hidroksiétil selulosa éter kalawan eusi béda, gugus substituén sarta darajat substitusi dina hidrasi mimiti semén CSA diulik. Hukum pelepasan panas hidrasi tina 12h dirobah semén CSA kalawan hydroxyethyl selulosa éter ieu emphatically dianalisis, sarta produk hidrasi anu quantitatively dianalisis.

1. Tés
1.1 Bahan Baku
Semén nyaéta 42,5 kelas gancang hardening CSA semén, waktu setting awal jeung ahir nyaéta 28 mnt jeung 50 mnt, mungguh. Komposisi kimia sareng komposisi mineralna (fraksi massa, rasio dosis sareng cai-semén anu disebatkeun dina tulisan ieu mangrupikeun fraksi massa atanapi rasio massa) modifier CE kalebet 3 éter hidroksiétil selulosa kalayan viskositas anu sami: Hydroxyethyl cellulose (HEC), substitusi hidroksiétil anu luhur. métil selulosa (H HEMC), darajat low substitusi hydroxyethyl métil fibrin (L HEMC), viskositas 32, 37, 36 Pa · s, darajat substitusi 2,5, 1,9, 1,6 cai Pergaulan pikeun cai deionized.
1.2 Babandingan campuran
Rasio cai-semén tetep 0,54, eusi L HEMC (eusi artikel ieu diitung ku kualitas leutak cai) wL=0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, HEC jeung H HEMC eusi 0,5%. Dina makalah ieu: L HEMC 0,1 wL = 0,1% L HEMC robah CSA semén, jeung saterusna; CSA nyaéta semén CSA murni; HEC dirobah CSA semén, L HEMC dirobah CSA semén, H HEMC dirobah CSA semén masing-masing disebut HCSA, LHCSA, HHCSA.
1.3 Métode tés
Mikrométer isothermal dalapan saluran kalayan rentang ukur 600 mW digunakeun pikeun nguji panas hidrasi. Saméméh tés, instrumen ieu stabilized dina (20 ± 2) ℃ jeung kalembaban relatif RH = (60 ± 5)% pikeun 6.0 ~ 8.0 h. CSA semén, CE jeung cai Pergaulan anu dicampurkeun nurutkeun rasio campuran sarta campur listrik dipigawé pikeun 1min dina laju 600 r / mnt. Langsung beuratna (10.0±0.1) g slurry kana ampoule nu, nempatkeun ampoule kana instrumen tur mimitian test timing. Suhu hidrasi nyaéta 20 ℃, sareng datana dirékam unggal 1 menit, sareng tés lumangsung dugi ka 12.0h.
Analisis Thermogravimetric (TG): Slurry semén disiapkeun dumasar kana ISO 9597-2008 Semén - Métode tés - Penentuan waktos sareng kasarasan. The slurry semén dicampur ieu nempatkeun kana kapang test 20 mm × 20 mm × 20 mm, sarta sanggeus Geter jieunan pikeun 10 kali, ieu disimpen dina (20 ± 2) ℃ na RH = (60 ± 5)% pikeun curing. Sampel dicandak dina umur t = 2.0, 4.0 sareng 12.0 h, masing-masing. Saatos miceun lapisan permukaan sampel (≥1 mm), éta direcah jadi buah leutik tur soaked dina isopropil alkohol. Isopropil alkohol diganti unggal 1d salila 7 poé padeukeut pikeun mastikeun gantung lengkep réaksi hidrasi, sarta garing dina 40 ℃ nepi ka beurat konstan. Beurat (75±2) mg sampel kana crucible, panas sampel ti 30 ℃ nepi ka 1000 ℃ dina laju suhu 20 ℃ / mnt dina atmosfir nitrogén dina kaayaan adiabatic. Dékomposisi termal produk hidrasi semén CSA utamana lumangsung dina 50 ~ 550 ℃, sarta eusi cai kabeungkeut kimiawi tiasa didapet ku ngitung laju leungitna massa sampel dina rentang ieu. AFt leungit 20 cai kristalin jeung AH3 leungit 3 cai kristalin salila dékomposisi termal dina 50-180 ℃. Eusi unggal produk hidrasi bisa diitung nurutkeun kurva TG.

2. Hasil jeung diskusi
2.1 Analisis prosés hidrasi
2.1.1 Pangaruh eusi CE dina prosés hidrasi
Nurutkeun kana kurva hidrasi jeung exothermic eusi béda L HEMC dirobah CSA slurry semén, aya 4 puncak exothermic dina hidrasi jeung kurva exothermic of murni CSA slurry semén (wL = 0%). Prosés hidrasi bisa dibagi kana tahap disolusi (0 ~ 15.0min), tahap transformasi (15.0 ~ 45.0min) jeung tahap akselerasi (45.0min) ~ 54.0min), tahap deceleration (54.0min ~ 2.0h), tahap kasatimbangan dinamis ( 2.0~4.0h), tahap reakselerasi (4.0~5.0h), tahap redeceleration (5.0~10.0h) jeung tahap stabilisasi (10.0h~). Dina 15.0min saméméh hidrasi, mineral semén leyur gancang, sarta hidrasi kahiji jeung kadua puncak exothermic dina tahap ieu jeung 15.0-45.0 mnt pakait jeung formasi metastabil fase AFt jeung transformasi na kana monosulfida kalsium aluminate hidrat (AFm), mungguh. Puncak exothermal katilu dina 54.0min hidrasi dipaké pikeun ngabagi akselerasi hidrasi jeung tahap deceleration, sarta laju generasi AFt na AH3 nyandak ieu salaku titik inflection, ti booming ka turunna, lajeng diasupkeun kana tahap kasatimbangan dinamis langgeng 2.0 h. . Nalika hidrasi éta 4.0h, hidrasi deui diasupkeun kana tahap akselerasi, C4A3 mangrupakeun disolusi gancang sarta generasi produk hidrasi, sarta dina 5.0h, puncak hidrasi exothermic panas mucunghul, lajeng diasupkeun kana tahap deceleration deui. Hidrasi stabil saatos sakitar 10.0h.
Pangaruh eusi L HEMC on CSA semén hidrasi disolusijeung tahap konversi mah béda: lamun eusi L HEMC low, L HEMC dirobah CSA semén némpelkeun hidrasi kadua puncak release panas mucunghul rada saméméhna, laju release panas sarta nilai puncak release panas nyata leuwih luhur ti némpelkeun semén CSA murni; Jeung kanaékan eusi L HEMC, laju release panas L HEMC dirobah slurry semén CSA laun turun, sarta leuwih handap slurry semén CSA murni. Jumlah puncak exothermic dina kurva exothermic hidrasi L HEMC 0.1 sarua jeung némpelkeun semén CSA murni, tapi puncak exothermic hidrasi ka-3 jeung ka-4 maju ka 42.0min jeung 2.3h, masing-masing, sarta dibandingkeun jeung 33.5 jeung 9.0. mW/g némpelkeun semén CSA murni, puncak exothermic maranéhanana ngaronjat nepi ka 36,9 jeung 10,5 mW/g, mungguh. Ieu nunjukkeun yén 0,1% L HEMC accelerates sarta ngaronjatkeun hidrasi L HEMC dirobah CSA semén dina tahap saluyu. Jeung eusi L HEMC nyaeta 0.2% ~ 0.5%, L HEMC dirobah CSA akselerasi semén sarta tahap deceleration laun digabungkeun, nyaeta, puncak exothermic kaopat sateuacanna tur digabungkeun jeung puncak exothermic katilu, tengah tahap kasaimbangan dinamis euweuh némbongan. , L HEMC on CSA éfék promosi hidrasi semén leuwih signifikan.
L HEMC sacara signifikan ngamajukeun hidrasi semén CSA dina 45.0 mnt ~ 10.0 jam. Dina 45.0min ~ 5.0h, 0.1% L HEMC boga saeutik pangaruh dina hidrasi semén CSA, tapi lamun eusi L HEMC naek ka 0.2% ~ 0.5%, pangaruhna teu signifikan. Ieu sagemblengna béda ti pangaruh CE dina hidrasi semén Portland. Studi literatur nunjukkeun yén CE anu ngandung sajumlah ageung gugus hidroksil dina molekul bakal diserep dina permukaan partikel semén sareng produk hidrasi kusabab interaksi asam-basa, sahingga ngalambatkeun hidrasi awal semén Portland, sareng langkung kuat adsorpsi, beuki atra reureuhna. Sanajan kitu, kapanggih dina literatur yén kapasitas adsorption CE dina beungeut AFt leuwih lemah batan nu dina kalsium silikat hidrat (C‑S‑H) gél, Ca (OH) 2 jeung kalsium aluminate hydrate beungeut, sedengkeun kapasitas adsorption tina. HEMC dina partikel semén CSA ogé langkung lemah tibatan partikel semén Portland. Sajaba ti éta, atom oksigén dina molekul CE bisa ngalereskeun cai bébas dina bentuk beungkeut hidrogén salaku adsorbed cai, ngarobah kaayaan cai evaporable dina slurry semén, lajeng mangaruhan hidrasi semén. Tapi, adsorption lemah sareng nyerep cai tina CE laun-laun bakal ngaleuleuskeun kalayan perpanjangan waktos hidrasi. Sanggeus sababaraha waktu, cai adsorbed bakal dileupaskeun sarta salajengna meta jeung partikel semén unhydrated. Sumawona, pangaruh enventing CE ogé tiasa nyayogikeun rohangan anu panjang pikeun produk hidrasi. Ieu bisa jadi alesan naha L HEMC promotes CSA hidrasi semén sanggeus 45.0 mnt hidrasi.
2.1.2 Pangaruh substituén CE sareng gelarna dina prosés hidrasi
Ieu bisa ditempo ti kurva release panas hidrasi tilu CE dirobah slurries CSA. Dibandingkeun sareng L HEMC, kurva laju pelepasan panas hidrasi HEC sareng H HEMC anu dirobih slurries CSA ogé ngagaduhan opat puncak pelepasan panas hidrasi. Sakabéh tilu CE geus nyangsang épék dina disolusi jeung tahapan konversi CSA hidrasi semén, sarta HEC na H HEMC gaduh épék nyangsang kuat, delaying mecenghulna tahap hidrasi gancangan. Penambahan HEC sareng H‑HEMC rada ngalambatkeun puncak hidrasi eksotermik ka-3, sacara signifikan ngamajukeun puncak eksotermik hidrasi ka-4, sareng ningkatkeun puncak puncak eksotermik hidrasi ka-4. Kasimpulanana, pelepasan panas hidrasi tina tilu slurries CSA anu dirobih CE langkung ageung tibatan slurries CSA murni dina periode hidrasi 2.0 ~ 10.0 h, nunjukkeun yén tilu CE sadayana ngamajukeun hidrasi semén CSA dina tahap ieu. Dina période hidrasi 2.0 ~ 5.0 h, pelepasan panas hidrasi tina L HEMC dirobah CSA semén téh pangbadagna, sarta H HEMC na HEC nu kadua, nunjukkeun yén pangaruh promotion HEMC substitusi low on hidrasi semén CSA téh kuat. . Pangaruh katalitik HEMC langkung kuat tibatan HEC, nunjukkeun yén bubuka gugus métil ningkatkeun pangaruh katalitik CE dina hidrasi semén CSA. Struktur kimia CE boga pangaruh hébat kana adsorption na dina beungeut partikel semén, utamana darajat substitusi jeung tipe substituent.
Halangan sterik CE béda sareng substituén anu béda. HEC ngan boga hidroksiétil dina ranté samping, nu leuwih leutik batan HEMC nu ngandung gugus métil. Ku alatan éta, HEC boga pangaruh adsorption neneng on CSA partikel semén jeung pangaruh greatest dina réaksi kontak antara partikel semén jeung cai, jadi eta boga pangaruh reureuh paling atra dina puncak exothermic hidrasi katilu. Nyerep cai HEMC kalawan substitusi tinggi nyata kuat batan HEMC kalawan substitusi low. Hasilna, cai bébas aub dina réaksi hidrasi antara struktur flocculated diréduksi, nu boga pangaruh hébat kana hidrasi awal semén CSA dirobah. Kusabab ieu, puncak hydrothermal katilu ditunda. HEMCs substitusi low boga nyerep cai lemah sarta waktu aksi pondok, hasilna release mimiti cai adsorbent sarta hidrasi salajengna tina sajumlah badag partikel semén unhydrated. The adsorption lemah sarta nyerep cai gaduh épék nyangsang béda dina disolusi hidrasi jeung tahap transformasi CSA semén, hasilna bédana dina promosi hidrasi semén dina tahap engké tina CE.
2.2 Analisis produk hidrasi
2.2.1 Pangaruh eusi CE dina produk hidrasi
Ngarobah kurva TG DTG of CSA slurry cai ku eusi béda L HEMC; Eusi cai ww kabeungkeut sacara kimiawi sareng produk hidrasi AFt sareng AH3 wAFt sareng wAH3 diitung dumasar kana kurva TG. Hasil diitung némbongkeun yén kurva DTG of murni CSA némpelkeun semén némbongkeun tilu puncak dina 50 ~ 180 ℃, 230 ~ 300 ℃ na 642 ~ 975 ℃. Cocog sareng dékomposisi AFt, AH3 sareng dolomit, masing-masing. Dina hidrasi 2.0 h, kurva TG of L HEMC dirobah CSA slurry béda. Nalika réaksi hidrasi ngahontal 12,0 jam, henteu aya béda anu signifikan dina kurva. Dina hidrasi 2.0h, kandungan cai ngariung kimiawi wL = 0%, 0.1%, 0.5% L HEMC dirobah némpelkeun semén CSA éta 14.9%, 16.2%, 17.0%, sarta eusi AFt éta 32.8%, 35.2%, 36.7%, masing-masing. Eusi AH3 nyaéta 3.1%, 3.5% sareng 3.7% masing-masing, nunjukkeun yén asupan L HEMC ningkatkeun tingkat hidrasi hidrasi slurry semén salami 2.0 jam, sareng ningkatkeun produksi produk hidrasi AFt sareng AH3, nyaéta, promosi. hidrasi semén CSA. Ieu bisa jadi sabab HEMC ngandung duanana grup hidrofobik métil jeung hidrofilik grup hydroxyethyl, nu boga aktivitas permukaan luhur sarta nyata bisa ngurangan tegangan permukaan fase cair dina slurry semén. Dina waktu nu sarua, éta boga pangaruh entraining hawa pikeun mempermudah generasi produk hidrasi semén. Dina 12.0 h hidrasi, AFt na AH3 eusi dina L HEMC dirobah CSA slurry semén jeung murni CSA slurry semén teu boga béda anu signifikan.
2.2.2 Pangaruh substituén CE sareng darajat substitusina dina produk hidrasi
Kurva TG DTG of CSA semén slurry dirobah ku tilu CE (eusi CE nyaeta 0,5%); Hasil itungan saluyu ww, wAFt na wAH3 nyaéta kieu: dina hidrasi 2.0 jeung 4.0 h, kurva TG tina slurries semén béda béda sacara signifikan. Nalika hidrasi ngahontal 12.0 h, kurva TG tina slurries semén béda euweuh bédana signifikan. Dina hidrasi 2.0 h, eusi cai kabeungkeut kimia tina slurry semén CSA murni tur HEC, L HEMC, H HEMC dirobah slurry semén CSA anu 14,9%, 15,2%, 17,0%, 14,1%, mungguh. Dina 4.0 h hidrasi, kurva TG tina slurry semén CSA murni turun pangsaeutikna. Gelar hidrasi tina tilu slurries CSA anu dirobih CE langkung ageung tibatan slurries CSA murni, sareng eusi cai anu kabeungkeut sacara kimia tina slurries CSA anu dirobih HEMC langkung ageung tibatan slurries CSA anu dirobih HEC. L HEMC dirobah CSA semén slurry kandungan cai ngariung kimiawi teh pangbadagna. Dina kacindekan, CE kalawan substituén béda jeung darajat substitusi boga béda anu signifikan dina produk hidrasi awal semén CSA, sarta L-HEMC boga pangaruh promotion greatest dina formasi produk hidrasi. Dina hidrasi 12.0 h, teu aya béda anu signifikan antara laju leungitna massa tina tilu slurps semén CSA dirobah CE jeung slurps semén CSA murni, nu konsisten jeung hasil release panas kumulatif, nunjukkeun yén CE ngan mangaruhan nyata hidrasi tina. CSA semén dina 12.0 h.
Ogé bisa ditempo yén AFt na AH3 kakuatan puncak karakteristik L HEMC dirobah CSA slurry nu panggedéna di hidrasi 2.0 jeung 4.0 h. Eusi AFt of murni CSA slurry na HEC, L HEMC, H HEMC dirobah CSA slurry éta 32,8%, 33,3%, 36,7% jeung 31,0% masing-masing dina hidrasi 2,0h. Eusi AH3 masing-masing 3,1%, 3,0%, 3,6% jeung 2,7%. Dina 4.0 h hidrasi, eusi AFt éta 34.9%, 37.1%, 41.5% jeung 39.4%, sarta eusi AH3 éta 3.3%, 3.5%, 4.1% jeung 3.6%, mungguh. Ieu bisa ditempo yén L HEMC boga pangaruh promosi neneng dina formasi produk hidrasi semén CSA, sarta pangaruh promosi HEMC leuwih kuat batan HEC. Dibandingkeun sareng L-HEMC, H-HEMC ningkatkeun viskositas dinamis solusi pori langkung nyata, sahingga mangaruhan angkutan cai, nyababkeun panurunan dina laju penetrasi slurry, sareng mangaruhan produksi produk hidrasi ayeuna. Dibandingkeun sareng HEMC, pangaruh beungkeutan hidrogén dina molekul HEC langkung écés, sareng pangaruh nyerep cai langkung kuat sareng tahan langkung lami. Dina waktos ayeuna, pangaruh nyerep cai boh HEMC substitusi tinggi sareng HEMC substitusi rendah henteu atra deui. Sajaba ti éta, CE ngabentuk "loop katutup" angkutan cai dina mikro-zona jero slurry semén, sarta cai dileupaskeun lalaunan ku CE bisa salajengna meta langsung jeung partikel semén sabudeureun. Dina 12.0 h hidrasi, épék CE on AFt na AH3 produksi slurry semén CSA éta euweuh signifikan.

3. Kacindekan
(1) The hidrasi of sulfoaluminate (CSA) sludge dina 45.0 mnt ~ 10.0 h bisa diwanohkeun kalayan dosage béda low hydroxyethyl métil fibrin (L HEMC).
(2) Hydroxyethyl cellulose (HEC), substitusi tinggi hydroxyethyl métil selulosa (H HEMC), L HEMC HEMC, tilu hydroxyethyl cellulose éter ieu (CE) geus nyangsang disolusi jeung tahap konversi CSA semén hidrasi, sarta diwanohkeun hidrasi 2.0 ~ 10.0 h.
(3) Bubuka métil di hydroxyethyl CE nyata bisa ningkatkeun éfék promotion na dina hidrasi semén CSA di 2.0 ~ 5.0 h, sarta pangaruh promotion L HEMC dina hidrasi semén CSA téh kuat ti H HEMC.
(4) Lamun eusi CE nyaeta 0,5%, jumlah AFt na AH3 dihasilkeun ku L HEMC dirobah CSA slurry di hidrasi 2,0 jeung 4,0 h nyaéta pangluhurna, sarta pangaruh promosi hidrasi téh paling signifikan; H HEMC sareng HEC slurries CSA anu dirobih ngahasilkeun kandungan AFt sareng AH3 anu langkung luhur tibatan slurries CSA murni ngan dina 4,0 h hidrasi. Dina 12.0 h hidrasi, épék 3 CE dina produk hidrasi semén CSA éta euweuh signifikan.