Таъсири эфири целлюлоза ба гармии гидратсияи сементи гуногун ва маъдани якхела

таъсири эфири целлюлоза ба гармии гидратсионии портландсемент, сементи сульфоалюминат, силикати трикалсий ва алюминати трикалсий дар давоми 72 соат тавассути озмоиши калориметрии изотермикӣ муқоиса карда шуданд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки эфири селлюлоза метавонад суръати гидратсия ва гармии гармии портландсемент ва силикати трикалсиумро ба таври назаррас коҳиш диҳад ва таъсири коҳиш ба гидрататсия ва гармии силикати трикалсий назаррастар аст. Таъсири эфири целлюлоза дар паст кардани суръати гармшавии гидратсияи сементи сульфоалюминат хеле суст аст, аммо он ба баланд бардоштани суръати гармкунии гидратсияи алюминати трикалсий таъсири суст дорад. Эфири селлюлоза аз ҷониби баъзе маҳсулоти гидратсионӣ adsorbed мешавад ва ба ин васила кристализатсияи маҳсулоти гидрататсияро ба таъхир меандозад ва сипас ба суръати гармии гидратсияи семент ва маъдан таъсир мерасонад.

Калимаҳои калидӣ:эфири селлюлоза; цемент; маъдани ягона; Гармии гидрататсия; адсорбция

1. Муқаддима

Эфири целлюлоза як агенти муҳими ғафскунанда ва нигоҳдории об дар минометҳои омехтаи хушк, бетони худфишор ва дигар маводи нави сементӣ мебошад. Бо вуҷуди ин, эфири селлюлоза инчунин гидратсияи сементро ба таъхир меандозад, ки барои беҳтар кардани вақти кори маводҳои сементӣ, беҳтар кардани консентратсияи маҳлул ва талафоти вақти пастшавии бетон мусоидат мекунад, аммо инчунин метавонад пешрафти сохтмонро кашол диҳад. Аз ҷумла, он ба миномет ва бетоне, ки дар шароити муҳити ҳарорати паст истифода мешаванд, таъсири манфӣ мерасонад. Аз ин рӯ, фаҳмидани қонуни эфири селлюлоза дар бораи кинетикаи гидратсияи цемент хеле муҳим аст.

ОУ ва Поурчес ба таври мунтазам таъсири параметрҳои молекулавӣ, аз қабили вазни молекулавии эфири селлюлоза, навъи ивазкунанда ё дараҷаи ивазкуниро ба кинетикаи гидратсияи семент омӯхтанд ва бисёр хулосаҳои муҳим бароварданд: Қобилияти эфири гидроксиэтил целлюлоза (HEC) барои таъхир додани гидратсияи семент одатан нисбат ба эфири метилселлюлоза (HPMC), эфири гидроксиметитилселлюлоза (HEMC) ва эфири метилселлюлоза (MC) қавитар аст. Дар эфири селлюлоза, ки дар таркибаш метил бошад, миқдори метил ҳар қадар камтар бошад, қобилияти таъхир додани гидратсияи семент ҳамон қадар қавӣ мешавад; Вазни молекулавии эфири целлюлоза камтар бошад, қобилияти таъхир додани гидратсияи семент ҳамон қадар қавӣ аст. Ин хулосахо барои дуруст интихоб кардани эфири целлюлоза асосхои илмй медиханд.

Барои ҷузъҳои гуногуни семент, таъсири эфири селлюлоза ба кинетикаи гидратсияи семент низ дар барномаҳои муҳандисӣ як масъалаи хеле ташвишовар аст. Аммо, дар ин ҷиҳат ягон тадқиқот вуҷуд надорад. Дар ин мақола, таъсири эфири селлюлоза ба кинетикаи гидратсияи портландсементи оддӣ, C3S (силикати трикалсий), C3A (алюминати трикалсий) ва сементи сульфоалюминатӣ (SAC) тавассути санҷиши калориметрии изотермикӣ омӯхта шудааст, то дарки минбаъдаи таъсири мутақобила ва механизми дохилии байни эфири селлюлоза ва маҳсулоти гидратсияи семент. Он барои истифодаи оқилонаи эфири целлюлоза дар масолеҳи цемент асосҳои минбаъдаи илмӣ фароҳам оварда, инчунин барои таъсири мутақобилаи дигар омехтаҳо ва маҳсулоти гидратсияи цемент заминаи тадқиқотӣ фароҳам меорад.

2. Санҷиш

2.1 Ашьёи хом

(1) портландсементи оддӣ (P·0). Истеҳсолкардаи Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., мушаххасот P· 042.5 (GB 175-2007) мебошад, ки аз ҷониби спектрометри флуорессенсияи рентгении навъи паҳншавии мавҷ муайян карда шудааст (AXIOS пешрафта, PANalytical Co., LTD.). Тибқи таҳлили нармафзори JADE 5.0, ба ҷуз аз маъданҳои клинкери сементӣ C3S, C2s, C3A, C4AF ва гаҷ, ашёи хоми семент инчунин карбонати калсий дорад.

(2) сементи сулфоалюминатӣ (SAC). Сементи сульфоалюминатии тези сахти истеҳсолшуда аз ҷониби Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. R.Star 42.5 (ГБ 20472-2006) мебошад. Гуруххои асосии он сульфоалюминати калсий ва силикати дикальсий мебошанд.

(3) силикати трикалсий (C3S). Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 ва H2O-ро дар 3:1:0,08 пахш кунед: Таносуби массаи 10 баробар омехта ва зери фишори доимии 60МПа пахш карда шуд, то ки силиндрии сабзро созед. Табақ дар 1400 ℃ барои 1,5 ~ 2 соат дар як кӯраи электрикии ҳарорати баланд кремний-молибден калсий карда шуд ва сипас ба танӯри печи барои гармкунии минбаъдаи микроволновка барои 40 дақиқа интиқол дода шуд. Пас аз баровардани бюллетен, он якбора хунук карда шуд ва такроран шикаста ва калсий карда шуд, то миқдори CaO озод дар маҳсулоти тайёр камтар аз 1,0% бошад.

(4) алюминати трикалсий (c3A). CaO ва A12O3 баробар омехта шуда, дар 1450 ℃ барои 4 соат дар печи барқии кремний-молибден калсий карда шуда, хок карда шуд ва такроран калсий карда шуд, то миқдори CaO озод камтар аз 1,0% ва қуллаҳои C12A7 ва CA буданд. сарфи назар кард.

(5) эфири селлюлоза. Кори қаблӣ таъсири 16 намуди эфирҳои селлюлозаро ба гидратсия ва гармии гармии портландсементи оддӣ муқоиса карда, муайян кард, ки навъҳои гуногуни эфирҳои селлюлоза дар қонуни гидрататсия ва гармии семент фарқиятҳои назаррас доранд ва механизми дохилиро таҳлил карданд. аз ин фарқияти назаррас. Аз рӯи натиҷаҳои тадқиқоти қаблӣ, се намуди эфири селлюлоза, ки ба портландсементи оддӣ таъсири равшани сусткунанда доранд, интихоб карда шуданд. Ба онҳо эфири гидроксиэтил селлюлоза (HEC), эфири гидроксипропил метил селлюлоза (HPMC) ва эфири гидроксиэтил метил селлюлоза (HEMC) дохил мешаванд. Вискозиметрии эфири селлюлоза тавассути вискозиметри даврӣ бо консентратсияи санҷишии 2%, ҳарорати 20 ° C ва суръати гардиш 12 р/дақ чен карда шуд. Вискозиметрии эфири селлюлоза тавассути вискозиметри даврӣ бо консентратсияи санҷишии 2%, ҳарорати 20 ° C ва суръати гардиш 12 р/дақ чен карда шуд. Дараҷаи ивазкунии молярии эфири селлюлоза аз ҷониби истеҳсолкунанда таъмин карда мешавад.

(6) Об. Оби дуюмдараҷаро истифода баред.

2.2 Усули санҷиш

Гармии гидратсия. Калориметри изотермиии 8-канал TAM Air, ки аз ҷониби ширкати TA Instrument истеҳсол шудааст, қабул карда шуд. Ҳама ашёи хом пеш аз таҷриба дар ҳарорати доимӣ нигоҳ дошта мешуданд, то ҳарорати санҷиш (масалан (20 ± 0,5) ℃). Аввал ба калориметр 3 грамм цемент ва хокаи эфири целлюлозаи 18 мг илова карда шуд (таносуби массаи эфири целлюлоза ба маводи семелятсионї 0,6% буд). Баъди пурра омехта кардан, оби омехта (оби дуюмдараҷаи соф) мувофиқи таносуби муқарраршудаи обу семент илова карда шуд ва яксон омехта карда шуд. Сипас, онро зуд ба калориметр барои санҷиш гузоштанд. Таносуби обу пайвандкунандаи c3A 1,1 ва таносуби об-пайванди се маводи сементии дигар 0,45 аст.

3. Натиҷаҳо ва муҳокима

3.1 Натиҷаҳои санҷиш

Таъсири HEC, HPMC ва HEMC ба суръати ҷудошавии гармии гидратсия ва суръати ҷамъшавии гармии сементи маъмулии портланд, C3S ва C3A дар давоми 72 соат ва таъсири HEC ба суръати ҷудошавии гармии гидратсия ва суръати ҷамъшавии гармии сементи сулфоалюминат дар давоми 72 соат, HEC эфири селлюлоза мебошад, ки ба гидратсияи дигар семент ва маъданҳои ягона таъсири сахттарин дорад. Якҷоя кардани ин ду таъсир, маълум кардан мумкин аст, ки бо тағирёбии таркиби маводи сементӣ, эфири селлюлоза ба суръати гармии гидратсия ва гармии ҷамъшаванда таъсири гуногун дорад. Эфири селлюлозаи интихобшуда метавонад суръати гидратсия ва гармии гармии портландсементи оддӣ ва C, S-ро ба таври назаррас коҳиш диҳад, асосан вақти индуксияро дароз мекунад, пайдоиши гидратсия ва қуллаи гармиро ба таъхир меандозад, ки дар байни онҳо эфири селлюлоза ба C, S гидрататсия ва таъхири суръати гармӣ нисбат ба гидратсияи муқаррарии портландсемент ва таъхири суръати гармӣ равшантар аст; Эфири селлюлоза инчунин метавонад суръати ҷудошавии гармии гидратсияи сементҳои сулфоалюминатро ба таъхир андозад, аммо қобилияти таъхир хеле заиф аст ва асосан гидротатсияро пас аз 2 соат таъхир мекунад; Барои суръатбахшии гармии гидратсияи C3A, эфири селлюлоза қобилияти сусти суръатбахшӣ дорад.

3.2 Таҳлил ва муҳокима

Механизми эфири целлюлозӣ гидратсияи сементро ба таъхир меандозад. Силва ва дигарон. фарзия кард, ки эфири целлюлозӣ часпакии маҳлули сӯрохиро зиёд карда, суръати ҳаракати иониро бозмедорад ва ҳамин тариқ гидратсияи сементро ба таъхир меандозад. Бо вуҷуди ин, бисёре аз адабиётҳо ба ин фарзия шубҳа доранд, зеро таҷрибаҳои онҳо муайян карданд, ки эфирҳои селлюлоза бо часпакии паст қобилияти қавитар барои таъхир кардани гидратсияи семент доранд. Дарвоқеъ, вақти ҳаракат ё муҳоҷирати ионҳо он қадар кӯтоҳ аст, ки онро бешубҳа бо вақти таъхири гидратсияи цемент муқоиса кардан мумкин нест. Адсорбсияи байни эфири селлюлоза ва мањсулоти гидратсионии семент сабаби аслии ба таъхир афтодани гидратсияи семент тавассути эфири селлюлоза дониста мешавад. Эфири селлюлоза ба сатҳи маҳсулоти гидратсия ба монанди гидроксиди калсий, гели CSH ва гидрати алюминат калсий ба осонӣ адсорб мешавад, аммо аз ҷониби этрингит ва фазаи бетаъсир адсорб карда шудан осон нест ва қобилияти адсорбсияи эфири селлюлоза дар гидроксиди калсий аз ки гели CSH. Аз ин рӯ, барои маҳсулоти оддии гидратсияи портландсемент, эфири селлюлоза қавитарин таъхир дар гидроксиди калсий, таъхири қавитарин дар калсий, таъхири дуюм дар гели CSH ва сусттарин таъхир дар этрингит дорад.

Тадқиқотҳои қаблӣ нишон доданд, ки адсорбсия байни полисахариди ғайриионикӣ ва фазаи минералӣ асосан пайвастагии гидроген ва мураккабсозии химиявиро дар бар мегирад ва ин ду таъсир байни гидроксилҳои полисахарид ва гидроксиди металлӣ дар сатҳи минералӣ ба амал меоянд. Лю ва дигарон. минбаъд адсорбсияи байни полисахаридҳо ва гидроксидҳои металлӣ ҳамчун мутақобилаи кислотаву асос ва полисахаридҳо ҳамчун кислотаҳо ва гидроксидҳои металлӣ ҳамчун асосҳо тасниф карда шуданд. Барои полисахариди додашуда сілтӣ будани сатҳи минералӣ қувваи таъсири мутақобилаи полисахаридҳо ва минералҳоро муайян мекунад. Дар байни чор ҷузъҳои геллингӣ, ки дар ин мақола омӯхта шудаанд, унсурҳои асосии металлӣ ё ғайриметаллӣ Ca, Al ва Si мебошанд. Мувофиқи тартиби фаъолияти металлҳо ишқдории гидроксидҳои онҳо Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4 аст. Дар асл маҳлули Si(OH)4 туршӣ буда, эфири селлюлозаро адсорб намекунад. мазмуни Ca(OH)2 дар сатхи махсулоти гидратсиони семент иктидори адсорбсияи махсулоти гидратсия ва эфири селлюлозаро муайян мекунад, зеро гидроксиди калсий, гели CSH (3CaO · 2SiO2 · 3H20), этрингит (3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 32H2O). ва алюминат гидрати калсий (3CaO·Al2O3·6H2O) дар таркиби оксидхои гайриорганикии СаО 100%, 58,33%, 49,56% ва 62 ,2% мебошад, бинобар ин тартиби адсорбсияи онхо бо эфири селлюлоза гидроксиди калсий мебошад. алюминат >ЦШ гел >этрингит, ки ба натичахои адабиёт мувофик аст.

Маҳсулоти гидратсияи c3S асосан Са(OH) ва гели csH-ро дар бар мегирад ва эфири селлюлоза ба онҳо таъсири хуб дорад. Аз ин рӯ, эфири селлюлоза дар гидратсияи C3s таъхири хеле возеҳ дорад. Ба ғайр аз c3S, портландсементи оддӣ инчунин гидратсияи C2s-ро дар бар мегирад, ки сусттар аст, ки таъсири таъхири эфири селлюлозаро дар марҳилаи аввал аён намекунад. Маҳсулоти гидратсияи силикати оддӣ инчунин эттрингитро дар бар мегирад ва таъсири таъхирнопазири эфири селлюлоза суст аст. Аз ин рӯ, қобилияти таъхири эфири селлюлоза ба c3s нисбат ба сементи муқаррарии портландсементи дар озмоиш мушоҳидашуда қавитар аст.

C3A ҳангоми вохӯрӣ бо об зуд об мешавад ва гидрат мешавад ва маҳсулоти гидратсия одатан C2AH8 ва c4AH13 мебошанд ва гармии гидрататсия хориҷ мешавад. Вақте ки маҳлули C2AH8 ва c4AH13 ба сершавӣ мерасад, кристаллизатсияи гидрати варақи шашкунҷаи C2AH8 ва C4AH13 ба вуҷуд меояд ва суръати реаксия ва гармии гидратсия ҳамзамон кам мешавад. Аз сабаби адсорбсияи эфири селлюлоза ба сатҳи гидрати алюминати калсий (CxAHy), мавҷудияти эфири селлюлоза кристаллизатсияи гидратҳои шашкунҷаи C2AH8 ва C4AH13-ро ба таъхир меандозад, ки дар натиҷа суръати реаксия ва суръати ҷудошавии гармии гидратӣ коҳиш меёбад. аз C3A пок аст, ки ин нишон медиҳад, ки эфири селлюлоза қобилияти сусти суръатбахшии гидратсияи C3A дорад. Қобили зикр аст, ки дар ин озмоиш, эфири селлюлоза қобилияти сусти суръатбахшии гидратсияи c3A-и пок дорад. Бо вуҷуди ин, дар портландсементи оддӣ, азбаски c3A бо гаҷ реаксия карда, этилрингит ташкил мекунад, бинобар таъсири мувозинати ca2+ дар маҳлули slurry, эфири селлюлоза ташаккули этрингитро ба таъхир меандозад ва ҳамин тавр, гидратсияи c3A-ро ба таъхир меандозад.

Аз таъсири HEC, HPMC ва HEMC ба суръати гидрататсия ва гармии гармӣ ва ҷудошавии гармии ҷамъшудаи портландсементи оддӣ, C3S ва C3A дар давоми 72 соат ва таъсири HEC ба гидрататсия ва гармии гармӣ ва гармии ҷамъшавии сулфоалюминат семент дар давоми 72 соат, дидан мумкин аст, ки дар байни се эфирҳои селлюлоза интихобшуда, Қобилияти гидратсияи таъхиршудаи c3s ва портландсемент дар HEC қавитарин буд, пас аз он HEMC ва заифтарин дар HPMC. Дар мавриди C3A, қобилияти се эфири селлюлоза барои суръат бахшидан ба гидрататсия низ дар ҳамин тартиб аст, яъне HEC қавитарин аст, HEMC дуюм, HPMC заифтарин ва қавӣ аст. Ин ба хамдигар тасдик кард, ки эфири целлюлоза ба вучуд омадани махсулоти гидратсионии материалхои геллингро кашол додааст.

Маҳсулоти асосии гидратсияи сементи сульфоалюминатӣ этрингит ва гели Al(OH)3 мебошанд. C2S дар сементи сульфоалюминатӣ инчунин гидрат карда, Ca(OH)2 ва gel cSH-ро ташкил медиҳад. Азбаски адсорбсияи эфири селлюлоза ва эттрингитро нодида гирифтан мумкин аст ва гидратсияи сульфоалюминат хеле тез аст, бинобар ин, дар марҳилаи аввали гидрататсия эфири селлюлоза ба суръати гармшавии гидратсионии сементи сулфоалюминат таъсири кам дорад. Аммо то вақти муайяни гидрататсия, азбаски c2s алоҳида гидрат карда, Ca(OH)2 ва gel CSH тавлид мекунанд, ин ду маҳсулоти гидратсиониро эфири селлюлоза ба таъхир меандозанд. Бинобар ин мушохида карда шуд, ки эфири целлюлоза гидратсияи цементи сульфоалюминатро пас аз 2 соат ба таъхир меандозад.

4. Хулоса

Дар ин мақола тавассути санҷиши калориметрии изотермикӣ қонуни таъсир ва механизми ташаккули эфири селлюлоза ба гармии гидратсионии портландсементи оддӣ, c3s, c3A, сементи сулфоалюминатӣ ва дигар ҷузъҳои гуногун ва як маъдан дар давоми 72 соат муқоиса карда шудааст. Хулосаҳои асосӣ инҳоянд:

(1) Эфири селлюлоза метавонад суръати гармии гидратсияи сементи оддӣ ва силикати трикалсиумро ба таври назаррас коҳиш диҳад ва таъсири кам кардани суръати гармии гидратсионии силикати трикалсий назаррастар аст; Таъсири эфири целлюлоза дар кам кардани гармии сементи сульфоалюминат хеле суст аст, аммо он ба баланд бардоштани гармии алюминати трикалсий таъсири суст дорад.

(2) эфири селлюлоза аз ҷониби баъзе маҳсулоти гидратсионӣ adsorbed мешавад ва ба ин васила кристализатсияи маҳсулоти гидратсиониро ба таъхир меандозад ва ба суръати гармии гидратсияи семент таъсир мерасонад. Навъ ва микдори мањсулоти гидратсионї барои ќисмњои гуногуни маъдани семент гуногун аст, бинобар ин таъсири эфири селлюлоза ба гармии гидратсионии онњо як хел нест.