Вплив ефіру гідроксиетил целюлози на ранню гідратацію цементу CSA

НаслідкиГідроксиетил целюлоза (HEC)вивчали високу або низьку заміщення гідроксиетил метил -целюлози (H HMEC, L HEMC) на ранній процес гідратації та продуктів гідратації сульфоаумінату (CSA) цементу. Результати показали, що різний вміст L -HEMC може сприяти гідратації цементу CSA за 45,0 хв ~ 10,0 год. Усі три целюлозні ефіри затримали гідратацію цементу та стадії перетворення CSA, а потім сприяли гідратації протягом 2,0 ~ 10,0 год. Введення метильної групи посилило сприяння впливу гідроксиетил целюлози на гідратацію цементу CSA, а L HEMC мав найсильніший сприяння ефекту; Вплив ефіру целюлози з різними заступниками та ступенями заміщення на продукти гідратації протягом 12,0 год до того, як гідратація суттєво відрізняється. HEMC має більш сильний вплив на продукти гідратації, ніж HEC. L HEMC, модифікована цементна суспензія CSA, виробляє найбільш кальцієво-ванадит та алюмінієву гумку при 2,0 та 4,0 год гідратації.
Ключові слова: сульфоаумінувати цемент; Целюлозний ефір; Заступник; Ступінь заміщення; Процес гідратації; Гідратація

Сульфоаумінат (CSA) цемент безводним кальцієм сульфоаумінатом (C4A3) та богем (C2S) як основним мінералом клінкера-з перевагами швидкого загартування та ранньої міцності, анти замерзання та антипроникності, низької лужності та низького споживання тепла в Процес виробництва, з легким шліфуванням клінкера. Він широко використовується в ремонті Rush, антипроникності та інших проектах. Целюлозний ефір (СЕ) широко використовується в модифікації мінометів через його властивості, що відбирають воду та потовщення. Реакція гідратації цементу CSA є складною, індукційний період дуже короткий, період прискорення є багатоступеневим, і її гідратація сприйнятлива до впливу домішки та температури затвердіння. Чжан та ін. Встановлено, що HEMC може продовжити індукційний період гідратації цементу CSA і зробити основний пік відставання від вивільнення тепла гідратації. Sun Zhenping et al. Встановлено, що ефект поглинання води HEMC впливає на ранню гідратацію цементної суспензії. Ву Кай та ін. вважав, що слабка адсорбція HEMC на поверхні цементу CSA була недостатньою для впливу на швидкість вивільнення тепла гідратації цементу. Результати досліджень щодо впливу HEMC на гідратацію цементу CSA не були рівномірними, що може бути спричинене різними компонентами використовуваного цементного клінкера. Wan та ін. встановлено, що затримка води HEMC була кращою, ніж у гідроксиетил целюлози (HEC), а динамічна в'язкість та поверхневе натяг розчину отвору модифікованої HEMC CSA цементної суспензії з високою ступенем заміщення були більшими. Лі Цзян та ін. Контролював ранні внутрішні зміни температури модифікованих CSA цементних розчинів CSA при фіксованій плинності і виявили, що вплив HEMC з різним ступенем заміни різний.
Однак порівняльне дослідження впливу СЕ з різними заступниками та ступенями заміщення на ранню гідратацію цементу CSA недостатньо. У цій роботі вивчали вплив гідроксиетил целюлози з різним вмістом, заступницькими групами та ступенями заміщення на ранню гідратацію цементу CSA. Закон про вивільнення тепла гідратації 12Н модифікований цемент CSA з гідроксиетил целюлозним ефіром наголошено, а продукти гідратації були кількісно проаналізовані.

1. Тест
1.1 Сировина
Цемент становить 42,5 класу, що швидко загартовує цемент CSA, початковий та кінцевий час встановлення - 28 хв і 50 хв відповідно. Його хімічний склад та мінеральний склад (масова фракція, співвідношення дозування та водо цемент, згаданий у цій роботі, є модифікатор масової фракції або масового співвідношення), включає 3 гідроксиетил целюлози з аналогічною в'язкістю: гідроксиетил целюлози (HEC), високий ступінь заміни гідроксиетил Метилова целюлоза (H HEMC), низький ступінь заміщення гідроксиетил метил -фібрин (L HEMC), в'язкість 32, 37, 36 Па · с, ступінь заміни 2,5, 1,9, 1,6 змішування води для деіонізованої води.
1,2 співвідношення суміші
Фіксоване коефіцієнт водяного цементу 0,54, вміст L HEMC (вміст цієї статті обчислюється за якістю водної грязі) WL = 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, HEC та H HEMC вміст 0,5%. У цій роботі: L HEMC 0,1 WL = 0,1% L HEMC Зміна цементу CSA тощо; CSA - це чистий цемент CSA; CSA -модифікований HEC CSA, модифікований CSA цемент, модифікований CSA CSA, відповідно, називають HCSA, LHCSA, HHCSA.
1.3 Метод тестування
Для перевірки тепла гідратації було використано восьмиканальний ізотермальний мікрометр з вимірювальним діапазоном 600 МВт. Перед тестом інструмент стабілізувався при (20 ± 2) ℃ та відносній вологості rh = (60 ± 5) % протягом 6,0 ~ 8,0 год. Цемент CSA, СЕ та змішувальну воду змішували відповідно до співвідношення суміші та електричного змішування проводили протягом 1 хв зі швидкістю 600 R/хв. Негайно зважте (10,0 ± 0,1) г суспензії в ампулу, покладіть в інструмент ампулу і почніть тест на терміни. Температура гідратації становила 20 ℃, а дані реєстрували кожні 1 хв, і тест тривав до 12,0 год.
Термогравіметричний (TG) Аналіз: цементну суспензію готували відповідно до ISO 9597-2008-методами випробувань-визначення часу встановлення та надійності. Змішану цементну суспензію поміщали в тестову форму 20 мм × 20 мм × 20 мм, а після штучної вібрації протягом 10 разів її розміщували під (20 ± 2) ℃ і Rh = (60 ± 5) % для затвердіння. Зразки були виведені у віці t = 2,0, 4,0 та 12,0 год відповідно. Після видалення поверхневого шару зразка (≥1 мм) його розбивали на невеликі шматочки і просочили в ізопропіловому спирті. Ізопропіловий спирт замінювали кожні 1D на 7 днів, щоб забезпечити повну суспензію реакції гідратації та сушили на 40 ℃ до постійної ваги. Зважте (75 ± 2) мг зразків у тиглі, нагрійте зразки від 30 ℃ до 1000 ℃ зі швидкістю температури 20 ℃/хв в атмосфері азоту в адіабатичному стані. Теплове розкладання продуктів гідратації CSA цементу в основному відбувається при 50 ~ 550 ℃, а вміст хімічно пов'язаної води може бути отриманий шляхом обчислення швидкості втрат маси зразків у цьому діапазоні. AFT втратив 20 кристалічних вод, а AH3 втратив 3 кристалічні води під час термічного розкладання на 50-180 ℃. Вміст кожного продукту гідратації може бути обчислений відповідно до кривої TG.

2. Результати та обговорення
2.1 Аналіз процесу гідратації
2.1.1 Вплив вмісту СЕ на процес гідратації
Відповідно до гідратації та екзотермічних кривих різного вмісту L HEMC, модифікованого цементного суспензії CSA, на гідратації та екзотермічних кривих CSA цементу (WL = 0%) існує 4 екзотермічні піки (WL = 0%). Процес гідратації можна розділити на стадію розчинення (0 ~ 15,0 хв), стадію перетворення (15,0 ~ 45,0 хв) та стадія прискорення (45,0 хв) ~ 54,0 хв), стадія сповільнення (54,0 хв ~ 2,0 год), динамічна рівновага (стадія ( 2,0 ~ 4,0 год), стадія повторної реєстрації (4,0 ~ 5,0 год), стадія переробки (5,0 ~ 10,0 год) та стадія стабілізації (10,0h ~). За 15,0 хв. Перед гідратацією мінерал цементу швидко розчинявся, а перша та друга гідратаційна екзотермічна піка на цій стадії та 15,0-45,0 хв відповідали утворенню метастабільної фази та її перетворення на моносульфідний гідрат кальцій (AFM) відповідно. Третій екзотермальний пік при 54,0 хв. Гідратації був використаний для розділення етапів прискорення та уповільнення гідратації, а швидкість генерації в AFT і AH3 сприйняла це як точку перегину, від буму до зниження, а потім увійшов у динамічну рівновагу, що триває 2,0 год . Коли гідратація становила 4,0 год, гідратація знову вступила на стадію прискорення, C4A3 - це швидке розчинення та генерація продуктів гідратації, а на 5,0 год з'явився пік гідратації екзотермічного тепла, а потім знову вступив на стадію сповільнення. Гідратація стабілізована приблизно через 10,0 год.
Вплив вмісту L HEMC на розчинення гідратації CSAА стадія перетворення відрізняється: Коли вміст L HEMC низький, L HEMC модифікована цементна паста CSA, другий пік вивільнення тепла гідратації з’явився трохи раніше, швидкість вивільнення тепла та піка вивільнення тепла значно вища, ніж чиста цементна паста CSA; Зі збільшенням вмісту L HEMC швидкість вивільнення тепла L HEMC, модифікована цементною суспензією CSA, поступово знизилася, і нижча, ніж чиста цементна суспензія CSA. Кількість екзотермічних піків у гідратаційній екзотермічній кривій L HEMC 0,1 така ж, як і чиста кістка цементна паста, але 3 -й та 4 -й гідратаційний екзотермічний піки просунуті до 42,0 хв та 2,3 години відповідно і порівняно з 33,5 та 9,0,0 -х 2,0 хв. МВт/г чистої цементної пасти CSA, їх екзотермічні вершини збільшуються до 36,9 та 10,5 МВт/г відповідно. Це вказує на те, що 0,1% L HEMC прискорює та посилює гідратацію цементу, модифікованого L HEMC на відповідній стадії. А вміст L HEMC становить 0,2%~ 0,5%, L HEMC модифікована цементна прискорення CSA та стадія уповільнення поступово, тобто четвертий екзотермічний пік заздалегідь і поєднується з третім екзотермічним піком, середина динамічного балансу більше не з’являється , L HEMC щодо ефекту сприяння гідратації CSA цементу є більш значущим.
L HEMC значно сприяв гідратації цементу CSA за 45,0 хв ~ 10,0 год. У 45,0 хв ~ 5,0 год 0,1%L HEMC мало впливає на гідратацію цементу CSA, але коли вміст L HEMC збільшується до 0,2%~ 0,5%, ефект не є суттєвим. Це абсолютно відрізняється від впливу СЕ на гідратацію цементу Портленда. Літературні дослідження показали, що СЕ, що містить велику кількість гідроксильних груп у молекулі, буде адсоровано на поверхні цементових частинок та продуктів гідратації за рахунок кислотно-лужної взаємодії, тим самим затримуючи ранню гідратацію портландцементу та сильнішу адсорбцію,,, чим очевидніша затримка. Однак у літературі було встановлено, що адсорбційна здатність СЕ на поверхні AFT була слабшою, ніж на гель -гідраті кальцію (C -S -H), CA (OH) 2 та поверхнею гідрата кальцію, в той час як адсорбційна ємність HEMC на частинках цементу CSA також був слабшим, ніж на частинках цементу Портленда. Крім того, атом кисню на молекулі СЕ може зафіксувати вільну воду у вигляді водневої зв'язку як адсорбованої води, змінювати стан випаровувальної води в цементній суспензії, а потім впливати на цементну гідратацію. Однак слабка адсорбція та поглинання води СЕ поступово послабиться при продовженні часу гідратації. Через певний час адсорбована вода буде виділена і надалі реагуватиме на неводії цементних частинок. Більше того, вплив на СЕ може також забезпечити довгий простір для гідратації. Це може бути причиною того, що L HEMC сприяє гідратації цементу CSA після гідратації 45,0 хв.
2.1.2 Вплив заступника CE та його ступінь на процес гідратації
Це можна побачити з кривих вивільнення тепла гідратації трьох модифікованих суспензії CSA. Порівняно з L HEMC, криві швидкості вивільнення тепла гідратації HEC та H HEMC модифіковані сути CSA також мають чотири піки вивільнення тепла гідратації. Усі три СЕ мають затримку впливу на стадії розчинення та перетворення гідратації CSA, а HEC та H HEMC мають більш сильні затримки, затримуючи появу стадії прискореної гідратації. Додавання HEC та H -HEMC трохи затримало третій гідратаційний екзотермічний пік, значно просунув 4 -й екзотермічний пік гідратації та збільшив пік 4 -го гідратації екзотермічного піку. На закінчення, вивільнення тепла гідратації трьох модифікованих суспензії CSA більше, ніж у чистої сути CSA в період гідратації 2,0 ~ 10,0 год, що свідчить про те, що на цьому етапі всі три СЕ сприяють гідратації цементу CSA. У періоді гідратації 2,0 ~ 5,0 год гідратацію вивільнення тепла, модифікованого CSA CSA, є найбільшим, а H HEMC та HEC - друге, що свідчить про те, що сприяння впливу низької заміни на гідратацію цементу CSA сильніший, сильніший . Каталітичний ефект HEMC був сильнішим, ніж у HEC, що свідчить про те, що введення метильної групи посилило каталітичний вплив СЕ на гідратацію цементу CSA. Хімічна структура СЕ має великий вплив на її адсорбцію на поверхні цементових частинок, особливо на ступінь заміщення та тип заміщення.
Стерична перешкода СЕ відрізняється від різних заступників. HEC має лише гідроксиетил у бічному ланцюзі, який менший, ніж HEMC, що містить метильну групу. Тому HEC має найсильніший адсорбційний вплив на частинки цементу CSA та найбільший вплив на контактну реакцію між цементними частинками та водою, тому він має найбільш очевидний ефект затримки на третій екзотермічний пік гідратації. Поглинання води HEMC з високою заміною значно сильніший, ніж у HEMC з низькою заміною. Як результат, вільна вода, що бере участь у реакції гідратації між флокуляційними структурами, зменшується, що має великий вплив на початкову гідратацію модифікованого цементу CSA. Через це третій гідротермальний пік затягується. Низькі заміщення мають слабке поглинання води та короткий час дії, що призводить до раннього вивільнення адсорбентної води та подальшої гідратації великої кількості нежированих цементних частинок. Слабка адсорбція та поглинання води мають різну затримку впливу на стадію розчинення гідратації та перетворення цементу CSA, що призводить до різниці в просуванні гідратації цементу на пізнішій стадії СЕ.
2.2 Аналіз продуктів гідратації
2.2.1 Вплив вмісту СЕ на продукти гідратації
Змініть криву TG DTG водної суспензії CSA на різний вміст L HEMC; Вміст хімічно пов'язаної води WW та продуктів гідратації AFT та AH3 WAFT та WAH3 обчислювали відповідно до кривих TG. Розраховані результати показали, що криві DTG чистої цементної пасти CSA показали три піки при 50 ~ 180 ℃, 230 ~ 300 ℃ і 642 ~ 975 ℃. Відповідно до декомпозиції AH3, AH3 та доломіту відповідно. При гідратації 2,0 год криві ТГ модифікованої суспензії CSA L -HEMC різні. Коли реакція гідратації досягає 12,0 год, не існує суттєвої різниці в кривих. При гідратації 2,0 год вміст води хімічного зв'язування WL = 0%, 0,1%, 0,5%L HEMC модифікована цементна паста CSA становила 14,9%, 16,2%, 17,0%, а вміст АФТ становив 32,8%, 35,2%, 36,7%, відповідно. Вміст AH3 становив 3,1%, 3,5%та 3,7%відповідно, що свідчить про те, що включення L HEMC покращило ступінь гідратації гідратації суспензії протягом 2,0 год та збільшив виробництво продуктів гідратації AFT та AH3, тобто сприяє Гідратація цементу CSA. Це може бути тому, що HEMC містить як гідрофобну групову метил, так і гідрофільну групу гідроксиетил, яка має високу поверхневу активність і може значно зменшити поверхневий натяг рідкої фази в цементній суспензії. У той же час, він впливає на захоплення повітря для полегшення виробництва продуктів гідратації цементу. Через 12,0 год гідратації вміст AFT та AH3 в модифікованій цементній суспензії CSA та чистої суспензії CSA цементу не мали суттєвої різниці.
2.2.2 Вплив замінників СЕ та їх ступеня заміщення на гідратаційні продукти
Крива TG DTG цементної суспензії CSA, модифікована трьома СЕ (вміст СЕ становить 0,5%); Відповідні результати розрахунку WW, WAFT та WAH3 такі: при гідратації 2.0 та 4,0 год, криві TG різних цементних суспензій суттєво відрізняються. Коли гідратація досягає 12,0 год, криві TG різних цементних суспензій не мають суттєвої різниці. Через 2,0 год гідратацію вміст води з хімічно пов'язаною водою в чистому цементному суспензії CSA та HEC, L HEMC, H HEMC модифікована цементна суспензія CSA становить 14,9%, 15,2%, 17,0%, 14,1%відповідно. При 4,0 год гідратації крива TG чистої суспензії CSA зменшилася найменше. Ступінь гідратації трьох модифікованих суспензії CSA був більшим, ніж у чистої суспензії CSA, а вміст хімічно пов'язаної води модифікованих суспензій CSA HEMC був більшим, ніж у модифікованих HEC CSA Spurries. L HEMC, модифікований CSA цементна суспензія, хімічний вміст води, що зв'язує воду. На закінчення, CE з різними заступниками та ступенями заміщення має суттєві відмінності щодо початкових продуктів гідратації цементу CSA, а L -HEMC найбільше сприяє формуванню продуктів гідратації. Через 12,0 год гідратації не було суттєвої різниці між швидкістю втрат маси трьох модифікованих CSA цементу CSA та швидкістю чистих цементових котлів CSA, що відповідало результатам кумулятивного вивільнення тепла, що свідчить про те, що СЕ лише суттєво вплинуло на гідратацію CSA цемент протягом 12,0 год.
Також видно, що характерна пікова міцність на AFT та AH3 модифікованої суспензії L HEMC є найбільшою при гідратації 2,0 та 4,0 год. Вміст AFT у чистій суспензії CSA та HEC, L HEMC, H HEMC модифікована суспензія CSA становила 32,8%, 33,3%, 36,7%та 31,0%відповідно, при 2,0 год. Вміст AH3 становив відповідно 3,1%, 3,0%, 3,6%та 2,7%. За 4,0 год гідратації вміст AFT становив 34,9%, 37,1%, 41,5%та 39,4%, а вміст AH3 - 3,3%, 3,5%, 4,1%та 3,6%відповідно. Видно, що L HEMC має найсильніший сприяння впливу на утворення продуктів гідратації цементу CSA, а сприяння ефекту HEMC сильніший, ніж у HEC. Порівняно з L -HEMC, H -HEMC більш значно покращив динамічну в'язкість розчину пор, таким чином, впливаючи на транспорт води, що призвело до зниження швидкості проникнення суспензії та впливає на виробництво гідратації в цей час. Порівняно з HEMC, ефект зв'язку водню в молекулах HEC є більш очевидним, а ефект поглинання води сильніший і триваліший. У цей час ефект поглинання води як високосудотворних HEMC, так і низькосудівських HEMCS вже не очевидний. Крім того, CE утворює «закриту петлю» транспорту води в мікрозоні всередині цементної суспензії, і вода, що вивільняється повільно, може додатково реагувати безпосередньо з навколишніми цементними частинками. Через 12,0 год гідратації вплив CE на AFT та AH3 вироблення цементної суспензії CSA вже не було значущим.

3. Висновок
(1) Гідратація сульфоаумінату (CSA) мулу за 45,0 хв ~ 10,0 год може сприяти різній дозуванні низького гідроксиетил -метил -фібрину (L HEMC).
(2) Гідроксиетил целюлоза (HEC), високопоставлена ​​гідроксиетил метил -целюлоза (H HEMC), L HEMC, ці три ефіри гідроксиетил целюлози (СЕ) затримали стадію розчинення та перетворення гідратації CSA та сприяли гідратації 2,0 ~ 10,0 год.
(3) Введення метилу в гідроксиетил СЕ може значно посилити його сприяння впливу на гідратацію цементу CSA в 2,0 ~ 5,0 год, а сприяння впливу L HEMC на гідратацію цементу CSA сильніший, ніж H HEMC.
(4) Коли вміст СЕ становить 0,5%, кількість AFT та AH3, що генерується за допомогою модифікованої L HEMC CSA -суспензії при гідратації 2,0 та 4,0 год, є найвищим, а ефект сприяння гідратації є найбільш значущим; H HEMC та HEC модифіковані суфіли CSA створювали більш високий вміст AH3 та AH3, ніж чисті суспензії CSA лише при 4,0 год гідратації. Через 12,0 год гідратації вплив 3 Се на продукти гідратації цементу CSA вже не був значущим.