Tsellyuloza efirining turli tsement va bitta rudaning hidratsiya issiqligiga ta'siri

tsellyuloza efirining portlend tsement, sulfoalyuminat tsement, trikalsiy silikat va trikalsiy aluminatning gidratatsiya issiqligiga 72 soat davomida ta'siri izotermik kalorimetriya sinovi bilan solishtirildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, tsellyuloza efiri Portlend tsement va trikalsiy silikatning hidratsiyasi va issiqlik chiqarish tezligini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin va trikalsiy silikatning hidratsiyasi va issiqlik chiqarish tezligiga ta'sirining pasayishi sezilarli darajada muhimdir. Tsellyuloza efirining sulfoalyuminat tsement hidratsiyasining issiqlik ajralib chiqish tezligini kamaytirishga ta'siri juda zaif, ammo trikalsiy aluminat hidratatsiyasining issiqlik chiqarish tezligini yaxshilashga zaif ta'sir ko'rsatadi. Tsellyuloza efiri ba'zi hidratsiya mahsulotlari tomonidan adsorbsiyalanadi, shu bilan hidratsiya mahsulotlarining kristallanishini kechiktiradi va keyin tsement va bitta rudaning hidratsiya issiqlik chiqarish tezligiga ta'sir qiladi.

Kalit so'zlar:tsellyuloza efiri; tsement; Yagona ruda; Hidratsiya issiqligi; adsorbsiya

1. Kirish

Tsellyuloza efiri quruq aralash ohak, o'z-o'zidan siqilgan beton va tsement asosidagi boshqa yangi materiallarda muhim qalinlashtiruvchi va suvni ushlab turuvchi vositadir. Shu bilan birga, tsellyuloza efiri tsement hidratatsiyasini ham kechiktiradi, bu tsement asosidagi materiallarning ishlash vaqtini yaxshilash, ohak mustahkamligini va betonning cho'kish vaqtini yo'qotish uchun qulaydir, lekin ayni paytda qurilish jarayonini kechiktirishi mumkin. Xususan, past haroratli muhit sharoitida ishlatiladigan ohak va betonga salbiy ta'sir ko'rsatadi. Shuning uchun tsement hidratlanish kinetikasida tsellyuloza efirining qonunini tushunish juda muhimdir.

OU va Pourchez tsellyuloza efirining molekulyar og‘irligi, o‘rnini bosuvchi turi yoki almashinish darajasi kabi molekulyar parametrlarning tsement gidratlanish kinetikasiga ta’sirini tizimli ravishda o‘rganib chiqdilar va ko‘plab muhim xulosalar chiqardilar: gidroksietiltsellyuloza efirining (HEC) hidratsiyani kechiktirish qobiliyati. tsement odatda metil tsellyuloza efiri (HPMC), gidroksimetil etil tsellyuloza efiri (HEMC) va metil tsellyuloza efiridan (MC) kuchliroqdir. Metilni o'z ichiga olgan tsellyuloza efirida metil miqdori qancha past bo'lsa, tsementning hidratsiyasini kechiktirish qobiliyati shunchalik kuchli bo'ladi; Tsellyuloza efirining molekulyar og'irligi qanchalik past bo'lsa, tsementning hidratsiyasini kechiktirish qobiliyati shunchalik kuchli bo'ladi. Ushbu xulosalar tsellyuloza efirini to'g'ri tanlash uchun ilmiy asos bo'lib xizmat qiladi.

Tsementning turli komponentlari uchun tsellyuloza efirining tsement hidratsiyasi kinetikasiga ta'siri ham muhandislik dasturlarida juda tashvishli muammo hisoblanadi. Biroq, bu borada hech qanday tadqiqot yo'q. Ushbu maqolada tsellyuloza efirining oddiy Portlend tsement, C3S (trikalsiy silikat), C3A (trikalsiy aluminat) va sulfoalyuminat tsementining (SAC) hidratsiya kinetikasiga ta'siri izotermik kalorimetriya testi orqali o'rganildi, bu o'zaro ta'sirni yanada chuqurroq tushunish uchun. tsellyuloza efiri va tsement hidratsiyasi mahsulotlari o'rtasidagi ichki mexanizm. Bu tsement asosidagi materiallarda tsellyuloza efiridan oqilona foydalanishning keyingi ilmiy asoslarini beradi, shuningdek, boshqa qo'shimchalar va tsement hidratsiyasi mahsulotlari o'rtasidagi o'zaro ta'sir uchun tadqiqot asoslarini beradi.

2. Sinov

2.1 Xom ashyo

(1) oddiy portlend tsement (P · 0). Wuhan Huaxin Cement Co., LTD. tomonidan ishlab chiqarilgan, spetsifikatsiya P · 042,5 (GB 175-2007), to'lqin uzunligi dispersiyasi tipidagi rentgen-flüoresan spektrometri (AXIOS rivojlangan, PANalytical Co., LTD.) tomonidan aniqlanadi. JADE 5.0 dasturiy ta'minotining tahliliga ko'ra, sement klinker minerallari C3S, C2s, C3A, C4AF va gipsdan tashqari, tsement xomashyosi kaltsiy karbonatni ham o'z ichiga oladi.

(2) sulfoalyuminat tsement (SAC). Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd tomonidan ishlab chiqarilgan tez qattiq sulfoalüminat tsement R.Star 42,5 (GB 20472-2006). Uning asosiy guruhlari kaltsiy sulfoalyuminat va dikalsiy silikatdir.

(3) trikalsiy silikat (C3S). Ca (OH) 2, SiO2, Co2O3 va H2O ni 3: 1: 0,08 da bosing: 10 massa nisbati teng ravishda aralashtiriladi va silindrsimon yashil ignabargli igna hosil qilish uchun 60MPa doimiy bosim ostida presslanadi. Idish 1400 ℃ da 1,5 ~ 2 soat davomida kremniy-molibdenli novda yuqori haroratli elektr pechida kaltsiylangan va keyin mikroto'lqinli pechda 40 daqiqa davomida keyingi isitish uchun mikroto'lqinli pechga o'tkazilgan. Tayyor mahsulotdagi erkin CaO ning miqdori 1,0% dan kam bo'lgunga qadar, ignabargli igna olingandan so'ng, u keskin sovutilgan va qayta-qayta sindirilgan va kaltsiylangan.

(4) trikalsiy aluminat (c3A). CaO va A12O3 teng ravishda aralashtiriladi, kremniy-molibden novda elektr pechida 4 soat davomida 1450 ℃ da kaltsiylanadi, kukunga aylantiriladi va erkin CaO miqdori 1,0% dan kam bo'lguncha qayta-qayta kaltsiylanadi va C12A7 va CA cho'qqilari ko'tariladi. e'tiborga olinmagan.

(5) tsellyuloza efiri. Oldingi ish 16 turdagi tsellyuloza efirlarining oddiy portlend tsementining hidratsiyasi va issiqlik chiqarish tezligiga ta'sirini taqqosladi va turli xil tsellyuloza efirlarining tsementning hidratsiya va issiqlik chiqarish qonunida sezilarli farqlarga ega ekanligini aniqladi va ichki mexanizmni tahlil qildi. bu muhim farqdan. Oldingi tadqiqot natijalariga ko'ra, oddiy portlend tsementiga aniq sekinlashtiruvchi ta'sir ko'rsatadigan uch xil tsellyuloza efiri tanlangan. Bularga gidroksietil tsellyuloza efiri (HEC), gidroksipropil metil tsellyuloza efiri (HPMC) va gidroksietil metil tsellyuloza efiri (HEMC) kiradi. Tsellyuloza efirining viskozitesi 2% sinov konsentratsiyasi, 20 ℃ harorat va 12 r/min aylanish tezligi bilan aylanadigan viskozimetr bilan o'lchandi. Tsellyuloza efirining viskozitesi 2% sinov konsentratsiyasi, 20 ℃ harorat va 12 r/min aylanish tezligi bilan aylanadigan viskozimetr bilan o'lchandi. Tsellyuloza efirining molyar almashinish darajasi ishlab chiqaruvchi tomonidan taqdim etiladi.

(6) Suv. Ikkilamchi distillangan suvdan foydalaning.

2.2 Sinov usuli

Gidratsiya issiqligi. TA Instrument kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan TAM Air 8 kanalli izotermik kalorimetr qabul qilindi. Tajribadan oldin barcha xom ashyolar doimiy haroratda (masalan, (20 ± 0,5) ℃) sinov haroratida saqlanadi. Birinchidan, kalorimetrga 3 g tsement va 18 mg tsellyuloza efir kukuni qo'shildi (tsellyuloza efirining tsellyulozali materialga massa nisbati 0,6% ni tashkil etdi). To'liq aralashtirilgandan so'ng, belgilangan suv-sement nisbati bo'yicha aralash suv (ikkilamchi distillangan suv) qo'shildi va teng ravishda aralashtiriladi. Keyin u tezda sinov uchun kaloriyametrga qo'yildi. c3A ning suv-bog'lovchi nisbati 1,1, qolgan uchta tsementli materialning suv-bog'lovchi nisbati esa 0,45 ni tashkil qiladi.

3. Natijalar va muhokama

3.1 Sinov natijalari

HEC, HPMC va HEMC ning 72 soat ichida oddiy portlend tsement, C3S va C3A ning hidratsiya issiqlik chiqarish tezligiga va kümülatif issiqlik chiqarish tezligiga ta'siri va HEC ning sulfoalyuminat tsementning hidratsiya issiqlik chiqarish tezligiga va kümülatif issiqlik chiqarish tezligiga ta'siri. 72 soat ichida HEC boshqa tsement va bitta rudaning hidratsiyasiga eng kuchli kechikish ta'siriga ega bo'lgan tsellyuloza efiridir. Ikki ta'sirni birlashtirgan holda, tsementli material tarkibining o'zgarishi bilan tsellyuloza efiri hidratsiya issiqlik chiqarish tezligiga va kümülatif issiqlik chiqishiga turli xil ta'sir ko'rsatishini aniqlash mumkin. Tanlangan tsellyuloza efiri oddiy Portlend tsement va C, S ning hidratsiya va issiqlik chiqarish tezligini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin, asosan induksiya davri vaqtini uzaytiradi, hidratsiya va issiqlik chiqarish cho'qqisining ko'rinishini kechiktiradi, ular orasida tsellyuloza efiri C, S hidratsiyasi va issiqlik chiqarish tezligining kechikishi oddiy Portlend tsement hidratsiyasi va issiqlik chiqarish tezligining kechikishidan ko'ra aniqroqdir; Tsellyuloza efiri sulfoaluminat tsement hidratsiyasining issiqlik chiqarish tezligini ham kechiktirishi mumkin, ammo kechikish qobiliyati juda zaif va asosan 2 soatdan keyin hidratsiyani kechiktiradi; C3A hidratsiyasining issiqlik chiqarish tezligi uchun tsellyuloza efiri zaif tezlashtirish qobiliyatiga ega.

3.2 Tahlil va muhokama

Tsellyulozali efir mexanizmi sementning hidratsiyasini kechiktiradi. Silva va boshqalar. tsellyulozali efir g'ovak eritmasining viskozitesini oshirdi va ion harakati tezligiga to'sqinlik qildi, shuning uchun tsement hidratsiyasini kechiktirdi. Biroq, ko'plab adabiyotlar bu taxminni shubha ostiga qo'ydi, chunki ularning tajribalari yopishqoqligi past bo'lgan tsellyuloza efirlarining tsement hidratsiyasini kechiktirish qobiliyatiga ega ekanligini aniqladi. Darhaqiqat, ion harakati yoki migratsiya vaqti shunchalik qisqaki, uni tsement hidratsiyasining kechikish vaqti bilan solishtirish mumkin emas. Tsellyuloza efiri va tsement hidratsiyasi mahsulotlari orasidagi adsorbsiya tsementning tsellyuloza efiri bilan hidratlanishining kechikishining haqiqiy sababi hisoblanadi. Tsellyuloza efiri kaltsiy gidroksidi, CSH jeli va kaltsiy aluminat gidrati kabi hidratsiya mahsulotlarining yuzasiga osongina so'riladi, ammo etringit va hidratlanmagan faza bilan adsorbsiyalanishi oson emas va tsellyuloza efirining kaltsiy gidroksididagi adsorbsiya qobiliyati yuqoriroqdir. CSH jeli. Shuning uchun, oddiy Portlend tsement hidratsiya mahsulotlari uchun tsellyuloza efiri kaltsiy gidroksidida eng kuchli kechikish, kaltsiyda eng kuchli kechikish, CSH jelida ikkinchi kechikish va etringitda eng zaif kechikish.

Oldingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ion bo'lmagan polisakkarid va mineral faza o'rtasidagi adsorbsiya asosan vodorod bog'lanishi va kimyoviy komplekslarni o'z ichiga oladi va bu ikki ta'sir polisakkaridning gidroksil guruhi va mineral yuzasida metall gidroksidi o'rtasida sodir bo'ladi. Liu va boshqalar. polisaxaridlar va metall gidroksidlari orasidagi adsorbsiyani kislota-asos oʻzaro taʼsiri, polisaxaridlar kislotalar, metall gidroksidlari esa asoslar deb tasnifladi. Berilgan polisaxarid uchun mineral sirtning ishqoriyligi polisaxaridlar va minerallar o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchini belgilaydi. Ushbu maqolada o'rganilgan to'rtta jelleşme komponenti orasida asosiy metall yoki metall bo'lmagan elementlar Ca, Al va Si ni o'z ichiga oladi. Metall faollik tartibiga ko'ra ularning gidroksidlarining ishqoriyligi Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. Aslida Si(OH)4 eritmasi kislotali bo'lib, tsellyuloza efirini adsorbsiya qilmaydi. Shuning uchun tsement hidratsiya mahsulotlari yuzasida Ca (OH) 2 tarkibi hidratsiya mahsulotlari va tsellyuloza efiri adsorbsiya qobiliyatini belgilaydi, chunki kaltsiy gidroksidi, CSH gel (3CaO · 2SiO2 · 3H20), ettringit (3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 32H2O). va CaO ning noorganik oksidlari tarkibida kaltsiy aluminatgidrat (3CaO·Al2O3·6H2O) 100%, 58,33%, 49,56% va 62 ,2% ni tashkil qiladi, shuning uchun ularning tsellyuloza efiri bilan adsorbsiya qilish qobiliyati > kalsiydir. aluminat >CSH gel > ettringit, bu adabiyotdagi natijalarga mos keladi.

C3S ning hidratsiya mahsulotlari asosan Ca (OH) va csH jelini o'z ichiga oladi va tsellyuloza efiri ularga yaxshi kechikish ta'siriga ega. Shuning uchun tsellyuloza efiri C3s hidratsiyasida juda aniq kechikishga ega. C3S dan tashqari, oddiy Portlend tsementi C2s hidratsiyasini ham o'z ichiga oladi, bu sekinroq, bu esa tsellyuloza efirining kechikish ta'sirini erta bosqichda aniq ko'rsatmaydi. Oddiy silikatning hidratsiya mahsulotlariga etringit ham kiradi va tsellyuloza efirining kechikish ta'siri yomon. Shuning uchun tsellyuloza efirining c3s ga kechikish qobiliyati sinovda kuzatilgan oddiy portlend tsementiga qaraganda kuchliroqdir.

C3A suv bilan uchrashganda tezda eriydi va namlanadi va hidratsiya mahsulotlari odatda C2AH8 va c4AH13 bo'ladi va hidratsiya issiqligi chiqariladi. C2AH8 va c4AH13 eritmasi to'yinganlikka erishganda, C2AH8 va C4AH13 olti burchakli varaq gidratining kristallanishi hosil bo'ladi va reaksiya tezligi va hidratsiyaning issiqligi bir vaqtning o'zida kamayadi. Tsellyuloza efirining kaltsiy aluminat gidrati (CxAHy) yuzasiga adsorbsiyasi tufayli tsellyuloza efirining mavjudligi C2AH8 va C4AH13 olti burchakli plastinka gidratining kristallanishini kechiktiradi, natijada reaktsiya tezligi va hidratsiyaning issiqlik chiqarish tezligi kamayadi. tsellyuloza efirining C3A hidratsiyasiga zaif tezlashuv qobiliyatiga ega ekanligini ko'rsatadigan sof C3A. Shunisi e'tiborga loyiqki, ushbu sinovda tsellyuloza efiri sof c3A ni hidratsiya qilish uchun zaif tezlashtiruvchi qobiliyatga ega. Biroq, oddiy portlend tsementida, c3A gips bilan reaksiyaga kirishib, etringit hosil qiladi, chunki atala eritmasida Ca2 + balansining ta'siri tufayli, tsellyuloza efiri etringit hosil bo'lishini kechiktiradi va shu bilan c3A ning hidratsiyasini kechiktiradi.

HEC, HPMC va HEMC ning 72 soat ichida oddiy portlend tsement, C3S va C3A ning hidratsiya va issiqlik chiqarish tezligiga va kümülatif issiqlik chiqishiga ta'siridan va HEC ning hidratsiya va issiqlik chiqarish tezligiga va sulfoaluminatning kümülatif issiqlik chiqishiga ta'siridan. tsement 72 soat ichida, tanlangan uchta tsellyuloza efiri orasida c3s va portlend tsementining kechiktirilgan hidratsiya qobiliyati HECda eng kuchli, keyin HEMCda va eng zaif HPMCda ekanligini ko'rish mumkin. C3A ga kelsak, uchta tsellyuloza efirining hidratsiyani tezlashtirish qobiliyati ham bir xil tartibda, ya'ni HEC eng kuchli, HEMC ikkinchi, HPMC eng zaif va kuchli. Bu o'zaro tsellyuloza efiri jelleşme materiallarining hidratsiya mahsulotlarini shakllantirishni kechiktirganligini o'zaro tasdiqladi.

Sulfoalyuminat sementining asosiy hidratsiya mahsulotlari etringit va Al(OH)3 gel hisoblanadi. Sulfoalyuminat tsementidagi C2S ham Ca(OH)2 va cSH gelini hosil qilish uchun alohida hidratlanadi. Tsellyuloza efiri va etringitning adsorbsiyasini e'tiborsiz qoldirishi mumkin va sulfoaluminatning hidratsiyasi juda tez bo'lgani uchun, hidratsiyaning dastlabki bosqichida tsellyuloza efiri sulfoalyuminat tsementining hidratsiya issiqlik chiqarish tezligiga juda oz ta'sir qiladi. Ammo ma'lum bir hidratsiya vaqtiga qadar, chunki c2s Ca (OH) 2 va CSH gelini hosil qilish uchun alohida hidratlanadi, bu ikki hidratsiya mahsuloti tsellyuloza efiri bilan kechiktiriladi. Shuning uchun tsellyuloza efiri 2 soatdan keyin sulfoalyuminat tsementining hidratsiyasini kechiktirishi kuzatildi.

4. Xulosa

Ushbu maqolada izotermik kalorimetriya sinovi orqali tsellyuloza efirining oddiy portlend tsement, c3s, c3A, sulfoalyuminat tsement va boshqa turli komponentlar va bitta rudaning gidratlanish issiqligiga 72 soat ichida ta'sir qilish qonuni va hosil bo'lish mexanizmi solishtirildi. Asosiy xulosalar quyidagilardan iborat:

(1) Tsellyuloza efiri oddiy Portlend tsement va trikalsiy silikatning hidratsion issiqlik chiqarish tezligini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin va trikalsiy silikatning hidratsiya issiqlik ajralib chiqish tezligini kamaytirish ta'siri yanada muhimroqdir; Tsellyuloza efirining sulfoalyuminat tsementning issiqlik chiqarish tezligini kamaytirishga ta'siri juda zaif, ammo trikalsiy aluminatning issiqlik chiqarish tezligini yaxshilashga zaif ta'sir ko'rsatadi.

(2) tsellyuloza efiri ba'zi hidratsiya mahsulotlari tomonidan adsorbsiyalanadi, shuning uchun hidratsiya mahsulotlarining kristallanishini kechiktiradi, tsement hidratsiyasining issiqlik chiqarish tezligiga ta'sir qiladi. Tsement rudasining turli komponentlari uchun hidratsiya mahsulotlarining turi va miqdori har xil, shuning uchun tsellyuloza efirining ularning hidratsiya issiqligiga ta'siri bir xil emas.