Epekto ng cellulose ether sa init ng hydration ng iba't ibang semento at solong ore

ang mga epekto ng cellulose eter sa hydration heat ng Portland cement, sulfoaluminate cement, tricalcium silicate at tricalcium aluminate sa 72h ay inihambing sa pamamagitan ng isothermal calorimetry test. Ang mga resulta ay nagpapakita na ang cellulose eter ay maaaring makabuluhang bawasan ang hydration at heat release rate ng Portland cement at tricalcium silicate, at ang pagbaba ng epekto sa hydration at heat release rate ng tricalcium silicate ay mas makabuluhan. Ang epekto ng cellulose eter sa pagbabawas ng heat release rate ng hydration ng sulfoaluminate cement ay napakahina, ngunit ito ay may mahinang epekto sa pagpapabuti ng heat release rate ng hydration ng tricalcium aluminate. Ang cellulose eter ay maa-adsorbed ng ilang mga produkto ng hydration, kaya naantala ang pagkikristal ng mga produkto ng hydration, at pagkatapos ay makakaapekto sa hydration heat release rate ng semento at solong ore.

Susing salita:selulusa eter; Semento; solong mineral; init ng hydration; adsorption

1. Panimula

Ang cellulose eter ay isang mahalagang pampalapot at ahente ng pagpapanatili ng tubig sa dry mixed mortar, self-compacting concrete at iba pang bagong cement-based na materyales. Gayunpaman, ang cellulose ether ay maaantala din ang hydration ng semento, na nakakatulong upang mapabuti ang oras ng pagpapatakbo ng mga materyales na nakabatay sa semento, mapabuti ang pagkakapare-pareho ng mortar at pagkawala ng oras ng konkretong pagbagsak, ngunit maaari ring maantala ang pag-unlad ng konstruksiyon. Sa partikular, magkakaroon ito ng masamang epekto sa mortar at kongkreto na ginagamit sa mababang kondisyon ng kapaligiran sa temperatura. Samakatuwid, napakahalaga na maunawaan ang batas ng cellulose eter sa mga kinetics ng hydration ng semento.

Ang OU at Pourchez ay sistematikong pinag-aralan ang mga epekto ng mga molecular parameters tulad ng molecular weight ng cellulose ether, uri ng substituent o degree ng substitution sa cement hydration kinetics, at gumawa ng maraming mahahalagang konklusyon: Ang kakayahan ng hydroxyethyl cellulose ether (HEC) na maantala ang hydration ng Ang semento ay karaniwang mas malakas kaysa sa methyl cellulose eter (HPMC), hydroxymethyl ethyl cellulose ether (HEMC) at methyl cellulose ether (MC). Sa cellulose eter na naglalaman ng methyl, mas mababa ang nilalaman ng methyl, mas malakas ang kakayahang maantala ang hydration ng semento; Ang mas mababa ang molekular na timbang ng cellulose eter, mas malakas ang kakayahang maantala ang hydration ng semento. Ang mga konklusyong ito ay nagbibigay ng siyentipikong batayan para sa tamang pagpili ng cellulose eter.

Para sa iba't ibang bahagi ng semento, ang epekto ng cellulose ether sa mga kinetika ng hydration ng semento ay isa ring napakababahalang problema sa mga aplikasyon ng engineering. Gayunpaman, walang pananaliksik sa aspetong ito. Sa papel na ito, ang impluwensya ng cellulose ether sa hydration kinetics ng ordinaryong Portland cement, C3S(tricalcium silicate), C3A(tricalcium aluminate) at sulfoaluminate cement (SAC) ay pinag-aralan sa pamamagitan ng isothermal calorimetry test, upang higit na maunawaan ang pakikipag-ugnayan at panloob na mekanismo sa pagitan ng cellulose eter at mga produktong hydration ng semento. Nagbibigay ito ng karagdagang siyentipikong batayan para sa makatuwirang paggamit ng cellulose ether sa mga materyales na nakabatay sa semento at nagbibigay din ng batayan sa pananaliksik para sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng iba pang mga admixture at mga produktong hydration ng semento.

2. Pagsubok

2.1 Hilaw na Materyales

(1) ordinaryong semento ng Portland (P·0). Ginawa ng Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., ang detalye ay P· 042.5 (GB 175-2007), na tinutukoy ng wavelength dispersion-type na X-ray fluorescence spectrometer (AXIOS advanced, PANalytical Co., LTD.). Ayon sa pagsusuri ng JADE 5.0 software, bilang karagdagan sa mga mineral ng semento ng klinker na C3S, C2s, C3A, C4AF at dyipsum, ang mga hilaw na materyales ng semento ay kasama rin ang calcium carbonate.

(2) sulfoaluminate cement (SAC). Ang mabilis na hard sulfoaluminate na semento na ginawa ng Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. ay R.Star 42.5 (GB 20472-2006). Ang mga pangunahing grupo nito ay calcium sulfoaluminate at dicalcium silicate.

(3) tricalcium silicate (C3S). Pindutin ang Ca(OH)2, SiO2, Co2O3 at H2O sa 3:1:0.08: Ang mass ratio na 10 ay pinaghalo nang pantay at pinindot sa ilalim ng pare-parehong presyon ng 60MPa upang makagawa ng cylindrical green billet. Ang billet ay na-calcined sa 1400 ℃ sa loob ng 1.5 ~ 2 h sa isang silicon-molybdenum rod na may mataas na temperatura na electric furnace, at pagkatapos ay inilipat sa microwave oven para sa karagdagang pagpainit ng microwave sa loob ng 40min. Pagkatapos kunin ang billet, ito ay biglang pinalamig at paulit-ulit na nabasag at na-calcine hanggang ang nilalaman ng libreng CaO sa tapos na produkto ay mas mababa sa 1.0%

(4) tricalcium aluminate (c3A). Ang CaO at A12O3 ay pinaghalo nang pantay-pantay, na-calcined sa 1450 ℃ sa loob ng 4 na oras sa isang silicon-molybdenum rod electric furnace, giniling sa pulbos, at paulit-ulit na na-calcined hanggang ang nilalaman ng libreng CaO ay mas mababa sa 1.0%, at ang mga taluktok ng C12A7 at CA ay hindi pinansin.

(5) selulusa eter. Inihambing ng nakaraang gawain ang mga epekto ng 16 na uri ng cellulose ether sa hydration at heat release rate ng ordinaryong Portland cement, at nalaman na ang iba't ibang uri ng cellulose ethers ay may makabuluhang pagkakaiba sa hydration at heat release law ng semento, at sinuri ang panloob na mekanismo. ng makabuluhang pagkakaibang ito. Ayon sa mga resulta ng nakaraang pag-aaral, tatlong uri ng cellulose eter na may halatang retarding effect sa ordinaryong semento ng Portland ang napili. Kabilang dito ang hydroxyethyl cellulose ether (HEC), hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC), at hydroxyethyl methyl cellulose ether (HEMC). Ang lagkit ng cellulose eter ay sinusukat ng isang rotary viscometer na may test concentration na 2%, isang temperatura na 20 ℃ at isang bilis ng pag-ikot ng 12 r/min. Ang lagkit ng cellulose eter ay sinusukat ng isang rotary viscometer na may test concentration na 2%, isang temperatura na 20 ℃ at isang bilis ng pag-ikot ng 12 r/min. Ang molar substitution degree ng cellulose ether ay ibinibigay ng tagagawa.

(6) Tubig. Gumamit ng pangalawang distilled water.

2.2 Paraan ng pagsubok

Ang init ng hydration. Ang TAM Air 8-channel na isothermal calorimeter na ginawa ng TA Instrument Company ay pinagtibay. Ang lahat ng mga hilaw na materyales ay pinananatiling pare-pareho ang temperatura upang subukan ang temperatura (tulad ng (20± 0.5) ℃) bago ang eksperimento. Una, 3 g semento at 18 mg cellulose eter powder ay idinagdag sa calorimeter (mass ratio ng cellulose eter sa cemellative material ay 0.6%). Pagkatapos ng buong paghahalo, ang halo-halong tubig (pangalawang distilled water) ay idinagdag ayon sa tinukoy na ratio ng tubig-semento at hinalo nang pantay-pantay. Pagkatapos, mabilis itong inilagay sa calorimeter para sa pagsubok. Ang water-binder ratio ng c3A ay 1.1, at ang water-binder ratio ng iba pang tatlong cementitious na materyales ay 0.45.

3. Mga resulta at talakayan

3.1 Mga resulta ng pagsusulit

Ang mga epekto ng HEC, HPMC at HEMC sa hydration heat release rate at cumulative heat release rate ng ordinaryong Portland cement, C3S at C3A sa loob ng 72 h, at ang mga epekto ng HEC sa hydration heat release rate at cumulative heat release rate ng sulfoaluminate cement sa loob ng 72 h, ang HEC ay ang cellulose ether na may pinakamalakas na epekto ng pagkaantala sa hydration ng iba pang semento at solong ore. Ang pagsasama-sama ng dalawang epekto, makikita na sa pagbabago ng cementitious material composition, ang cellulose ether ay may iba't ibang epekto sa hydration heat release rate at cumulative heat release. Ang napiling cellulose ether ay maaaring makabuluhang bawasan ang hydration at heat release rate ng ordinaryong Portland cement at C, S, higit sa lahat ay nagpapahaba ng induction period time, naaantala ang hitsura ng hydration at heat release peak, bukod sa kung saan ang cellulose ether sa C, S hydration at Ang pagkaantala ng rate ng paglabas ng init ay mas halata kaysa sa ordinaryong hydration ng semento ng Portland at pagkaantala sa rate ng paglabas ng init; Ang selulusa eter ay maaari ring antalahin ang init release rate ng sulfoaluminate semento hydration, ngunit ang pagkaantala kakayahan ay masyadong mahina, at higit sa lahat antalahin ang hydration pagkatapos ng 2 h; Para sa rate ng paglabas ng init ng C3A hydration, ang cellulose eter ay may mahinang kakayahan sa pagpapabilis.

3.2 Pagsusuri at talakayan

Ang mekanismo ng cellulosic eter delay cement hydration. Silva et al. hypothesized na ang cellulosic ether ay nagpapataas ng lagkit ng pore solution at humahadlang sa rate ng ionic na paggalaw, kaya naantala ang hydration ng semento. Gayunpaman, maraming literatura ang nag-alinlangan sa pagpapalagay na ito, dahil natuklasan ng kanilang mga eksperimento na ang mga cellulose ether na may mas mababang lagkit ay may mas malakas na kakayahang maantala ang hydration ng semento. Sa katunayan, ang oras ng paggalaw o paglipat ng ion ay napakaikli na malinaw na hindi ito maihahambing sa oras ng pagkaantala ng hydration ng semento. Ang adsorption sa pagitan ng cellulose ether at cement hydration na mga produkto ay itinuturing na tunay na dahilan ng pagkaantala ng cement hydration ng cellulose eter. Ang cellulose eter ay madaling na-adsorbed sa ibabaw ng mga produkto ng hydration tulad ng calcium hydroxide, CSH gel at calcium aluminate hydrate, ngunit hindi madaling ma-adsorbed ng ettringite at unhydrated phase, at ang kapasidad ng adsorption ng cellulose eter sa calcium hydroxide ay mas mataas kaysa sa yung sa CSH gel. Samakatuwid, para sa mga ordinaryong produkto ng Portland cement hydration, ang cellulose eter ay may pinakamalakas na pagkaantala sa calcium hydroxide, ang pinakamalakas na pagkaantala sa calcium, ang pangalawang pagkaantala sa CSH gel, at ang pinakamahina na pagkaantala sa ettringite.

Ipinakita ng mga nakaraang pag-aaral na ang adsorption sa pagitan ng non-ionic polysaccharide at mineral phase ay pangunahing kinabibilangan ng hydrogen bonding at chemical complexation, at ang dalawang epektong ito ay nangyayari sa pagitan ng hydroxyl group ng polysaccharide at ng metal hydroxide sa ibabaw ng mineral. Liu et al. karagdagang inuri ang adsorption sa pagitan ng polysaccharides at metal hydroxides bilang acid-base interaction, na may polysaccharides bilang acids at metal hydroxides bilang base. Para sa isang ibinigay na polysaccharide, tinutukoy ng alkalinity ng ibabaw ng mineral ang lakas ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng polysaccharides at mineral. Kabilang sa apat na sangkap ng gelling na pinag-aralan sa papel na ito, ang pangunahing elemento ng metal o di-metal ay kinabibilangan ng Ca, Al at Si. Ayon sa pagkakasunud-sunod ng aktibidad ng metal, ang alkalinity ng kanilang mga hydroxides ay Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Sa katunayan, ang solusyon ng Si(OH)4 ay acidic at hindi nag-adsorb ng cellulose eter. Samakatuwid, ang nilalaman ng Ca(OH)2 sa ibabaw ng cement hydration products ay tumutukoy sa adsorption capacity ng hydration products at cellulose ether Dahil calcium hydroxide, CSH gel (3CaO·2SiO2·3H20), ettringite (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). at calcium aluminate hydrate (3CaO·Al2O3·6H2O) sa nilalaman ng inorganic oxides ng CaO ay 100%, 58.33%, 49.56% at 62 .2%. aluminate >CSH gel > ettringite, na naaayon sa mga resulta sa panitikan.

Ang mga produkto ng hydration ng c3S ay pangunahing kinabibilangan ng Ca(OH) at csH gel, at ang cellulose ether ay may magandang epekto sa pagkaantala sa kanila. Samakatuwid, ang cellulose eter ay may napakalinaw na pagkaantala sa C3s hydration. Bukod sa c3S, kasama rin sa ordinaryong Portland cement ang C2s hydration na mas mabagal, na ginagawang hindi halata ang delay effect ng cellulose ether sa maagang yugto. Ang mga produkto ng hydration ng ordinaryong silicate ay kinabibilangan din ng ettringite, at ang pagkaantala ng epekto ng cellulose eter ay hindi maganda. Samakatuwid, ang kakayahan ng pagkaantala ng cellulose eter sa c3s ay mas malakas kaysa sa ordinaryong Portland semento na sinusunod sa pagsubok.

Ang C3A ay matutunaw at ma-hydrate nang mabilis kapag ito ay sumalubong sa tubig, at ang mga produkto ng hydration ay karaniwang C2AH8 at c4AH13, at ang init ng hydration ay ilalabas. Kapag ang solusyon ng C2AH8 at c4AH13 ay umabot sa saturation, ang pagkikristal ng C2AH8 at C4AH13 hexagonal sheet hydrate ay mabubuo, at ang rate ng reaksyon at init ng hydration ay bababa sa parehong oras. Dahil sa adsorption ng cellulose ether sa ibabaw ng calcium aluminate hydrate (CxAHy), ang pagkakaroon ng cellulose ether ay maaantala ang crystallization ng C2AH8 at C4AH13 hexagonal-plate hydrate, na nagreresulta sa pagbaba ng reaction rate at hydration heat release rate kaysa doon. ng purong C3A, na nagpapakita na ang cellulose eter ay may mahinang kakayahan sa pagpabilis sa C3A hydration. Kapansin-pansin na sa pagsubok na ito, ang cellulose eter ay may mahinang kakayahang mapabilis sa hydration ng purong c3A. Gayunpaman, sa ordinaryong semento ng Portland, dahil ang c3A ay tutugon sa gypsum upang mabuo ang ettringite, dahil sa impluwensya ng balanse ng ca2+ sa slurry solution, ang cellulose ether ay maaantala ang pagbuo ng ettringite, kaya naantala ang hydration ng c3A.

Mula sa mga epekto ng HEC, HPMC at HEMC sa hydration at heat release rate at cumulative heat release ng ordinaryong Portland cement, C3S at C3A sa loob ng 72 h, at ang mga epekto ng HEC sa hydration at heat release rate at cumulative heat release ng sulfoaluminate semento sa loob ng 72 h, makikita na kabilang sa tatlong cellulose ethers na napili, Ang kakayahan ng delayed hydration ng c3s at Portland cement ay pinakamalakas sa HEC, sinundan ng HEMC, at pinakamahina sa HPMC. Sa pag-aalala sa C3A, ang kakayahan ng tatlong cellulose ether na mapabilis ang hydration ay nasa parehong pagkakasunud-sunod, iyon ay, ang HEC ang pinakamalakas, ang HEMC ang pangalawa, ang HPMC ang pinakamahina at pinakamalakas. Ito ay kapwa nakumpirma na ang cellulose eter ay naantala ang pagbuo ng mga produkto ng hydration ng mga gelling na materyales.

Ang mga pangunahing produkto ng hydration ng sulfoaluminate cement ay ettringite at Al(OH)3 gel. Ang C2S sa sulfoaluminate cement ay magha-hydrate din nang hiwalay upang mabuo ang Ca(OH)2 at cSH gel. Dahil ang adsorption ng cellulose eter at ettringite ay maaaring balewalain, at ang hydration ng sulfoaluminate ay masyadong mabilis, samakatuwid, sa maagang yugto ng hydration, ang cellulose eter ay may maliit na epekto sa hydration heat release rate ng sulfoaluminate semento. Ngunit sa isang tiyak na oras ng hydration, dahil magkahiwalay na mag-hydrate ang mga c2 upang makabuo ng Ca(OH)2 at CSH gel, ang dalawang produktong hydration na ito ay maaantala ng cellulose ether. Samakatuwid, napansin na ang cellulose ether ay naantala ang hydration ng sulfoaluminate cement pagkatapos ng 2 h.

4. Konklusyon

Sa papel na ito, sa pamamagitan ng isothermal calorimetry test, inihambing ang batas ng impluwensya at mekanismo ng pagbuo ng cellulose ether sa hydration heat ng ordinaryong Portland cement, c3s, c3A, sulfoaluminate cement at iba pang iba't ibang bahagi at solong ore sa 72 h. Ang mga pangunahing konklusyon ay ang mga sumusunod:

(1) Ang selulusa eter ay maaaring makabuluhang bawasan ang hydration heat release rate ng ordinaryong Portland semento at tricalcium silicate, at ang epekto ng pagbabawas ng hydration heat release rate ng tricalcium silicate ay mas makabuluhan; Ang epekto ng cellulose eter sa pagbabawas ng heat release rate ng sulfoaluminate cement ay napakahina, ngunit ito ay may mahinang epekto sa pagpapabuti ng heat release rate ng tricalcium aluminate.

(2) ang cellulose eter ay maa-adsorbed ng ilang mga produkto ng hydration, kaya naantala ang pagkikristal ng mga produkto ng hydration, na nakakaapekto sa rate ng paglabas ng init ng hydration ng semento. Ang uri at dami ng mga produkto ng hydration ay iba para sa iba't ibang bahagi ng cement bill ore, kaya ang epekto ng cellulose ether sa kanilang hydration heat ay hindi pareho.