Effettu di l'etere di cellulosa nantu à u calore di l'idratazione di diversi cimenti è minerali

L'effetti di l'etere di cellulosa nantu à u calore di idratazione di u cimentu Portland, u cimentu sulfoaluminate, u silicatu tricalcium è l'aluminate tricalcium in 72h sò stati paragunati da a prova di calorimetria isotermica.I risultati mostranu chì l'etere di cellulosa pò riduce significativamente l'idratazione è a liberazione di u calore di u cimentu Portland è u silicatu tricalcicu, è l'effettu di diminuzione nantu à l'idratazione è a liberazione di u calore di u silicatu tricalcicu hè più significativu.L'effettu di l'etere di cellulosa nantu à a riduzzione di a rata di liberazione di u calore di l'idratazione di u cimentu sulfoaluminate hè assai debule, ma hà un effettu debbule nantu à a migliurà a rata di liberazione di u calore di l'idratazione di l'aluminate tricalcium.L'etere di cellulosa serà adsorbitu da certi prudutti d'idratazione, ritardanu cusì a cristallizazione di i prudutti d'idratazione, è poi affettanu a rata di liberazione di u calore d'idratazione di cimentu è minerale unicu.

Parolle chjave:etere di cellulosa;cimentu;Minerale unicu;Calore di idratazione;adsorption

1. Introduzione

L'etere di cellulosa hè un agente addensante impurtante è l'agentu di retenzione di l'acqua in u mortar mistu seccu, u cimentu autocompacting è altri novi materiali basati in cimentu.Tuttavia, l'etere di cellulosa ritardarà ancu l'idratazione di u cimentu, chì conduce à migliurà u tempu di u funziunamentu di materiali basati in cimentu, migliurà a cunsistenza di u mortar è a perdita di tempu di calata di béton, ma pò ancu ritardà u prugressu di a custruzzione.In particulare, avarà effetti avversi nantu à u mortar è u cimentu utilizatu in e cundizioni ambientali di bassa temperatura.Per quessa, hè assai impurtante per capiscenu a lege di l'etere di cellulosa nantu à a cinetica di idratazione di cimentu.

OU è Pourchez hà studiatu sistematicamente l'effetti di i paràmetri molecolari cum'è u pesu molekulari di l'etere di cellulosa, u tipu di sustituente o u gradu di sustituzione nantu à a cinetica di idratazione di cimentu, è hà tiratu assai cunclusioni impurtanti: A capacità di l'etere di cellulosa hydroxyethyl (HEC) per ritardà l'idratazione di u cimentu hè di solitu più forte di quellu di l'etere di metilcellulosa (HPMC), l'etere d'idrossimetiletilcellulosa (HEMC) è l'etere di metilcellulosa (MC).In l'etere di cellulosa chì cuntene metilu, u più bassu u cuntenutu di metile, più forte hè a capacità di ritardà l'idratazione di cimentu;U più bassu u pesu moleculare di l'etere di cellulosa, più forte hè a capacità di ritardà l'idratazione di u cimentu.Queste cunclusioni furnisce una basa scientifica per selezziunate l'etere di cellulosa currettamente.

Per i diversi cumpunenti di cimentu, l'effettu di l'etere di cellulosa nantu à a cinetica di idratazione di cimentu hè ancu un prublema assai preoccupatu in l'applicazioni di l'ingegneria.Tuttavia, ùn ci hè micca una ricerca nantu à questu aspettu.In questu documentu, l'influenza di l'etere di cellulosa nantu à a cinetica d'idratazione di u cimentu Portland ordinariu, C3S (silicate tricalcium), C3A (aluminate tricalcium) è cimentu sulfoaluminate (SAC) hè stata studiata per un test di calorimetria isotermica, per capiscenu più l'interazzione è mecanismu internu trà l'etere di cellulosa è i prudutti di idratazione di cimentu.Fornisce altre basi scientifiche per l'usu raziunale di l'etere di cellulosa in materiali basati in cimentu è furnisce ancu una basa di ricerca per l'interazzione trà altri additivi è prudutti di idratazione di cimentu.

2. Test

2.1 Materia prima

(1) cimentu Portland ordinariu (P·0).Fabbricatu da Wuhan Huaxin Cement Co., LTD., A specificazione hè P· 042.5 (GB 175-2007), determinata da spettrometru di fluorescenza di raghji X di dispersione di lunghezza d'onda (AXIOS avanzata, PANalytical Co., LTD.).Sicondu l'analisi di u software JADE 5.0, in più di i minerali di clinker di cimentu C3S, C2s, C3A, C4AF è gypsum, a materia prima di cimentu include ancu carbonate di calcium.

(2) cimentu sulfoaluminate (SAC).U cimentu sulfoaluminate duru veloce pruduciutu da Zhengzhou Wang Lou Cement Industry Co., Ltd. hè R.Star 42.5 (GB 20472-2006).I so gruppi principali sò calcium sulfoaluminate è dicalcium silicate.

(3) silicate tricalcium (C3S).Press Ca (OH) 2, SiO2, Co2O3 è H2O à 3: 1: 0,08: Un rapportu di massa di 10 hè stata mischiata uniformi è pressatu sottu una prissioni constante di 60MPa per fà billetta verde cilindrica.A billetta hè stata calcinata à 1400 ℃ per 1,5 ~ 2 h in un fornu elettricu di alta temperatura di silicio-molibdenu, è poi trasladata in un fornu à microonde per più riscaldamentu di micru per 40min.Dopu à piglià a billetta, hè stata abruptamente rinfriscata è ripetutamente rottu è calcined finu à chì u cuntenutu di CaO liberu in u pruduttu finitu era menu di 1,0%

(4) tricalcium aluminate (c3A).CaO è A12O3 sò stati mischiati uniformemente, calcinati à 1450 ℃ per 4 h in un fornu elettricu à bastone di silicium-molibdenu, macinati in polvere, è calcinati ripetutamente finu à chì u cuntenutu di CaO liberu era menu di 1,0%, è i picchi di C12A7 è CA sò stati. ignoratu.

(5) etere di cellulosa.U travagliu precedente hà paragunatu l'effetti di 16 tipi d'eteri di cellulosa nantu à u tassu di idratazione è di liberazione di u calore di u cimentu Portland ordinariu, è hà truvatu chì e diverse tippi di eteri di cellulosa anu differenze significative nantu à a lege di idratazione è di liberazione di calore di u cimentu, è analizò u mecanismu internu. di sta differenza significativa.Sicondu i risultati di u studiu precedente, sò stati scelti trè tippi di etere di cellulosa chì anu un effettu retardante evidenti nantu à u cimentu Portland ordinariu.Questi include l'etere di idrossietilcellulosa (HEC), l'etere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è l'etere di idrossietil metilcellulosa (HEMC).A viscosità di l'etere di cellulosa hè stata misurata da un viscosimetru rotativu cù una cuncentrazione di prova di 2%, una temperatura di 20 ℃ è una velocità di rotazione di 12 r / min.A viscosità di l'etere di cellulosa hè stata misurata da un viscosimetru rotativu cù una cuncentrazione di prova di 2%, una temperatura di 20 ℃ è una velocità di rotazione di 12 r / min.U gradu di sustituzione molare di l'etere di cellulosa hè furnitu da u fabricatore.

(6) Acqua.Aduprà acqua distillata secundaria.

2.2 Metudu di prova

Calore di idratazione.TAM Air 8-channel isotermal calorimeter prodotta da TA Instrument Company hè statu aduttatu.Tutte e materie prime sò stati mantenuti a temperatura constante per pruvà a temperatura (cum'è (20± 0.5) ℃) prima di l'esperimentu.Prima, 3 g di cimentu è 18 mg di cellulosa ether powder sò stati aghjuntu à u calorimetru (a proporzione di massa di l'etere di cellulosa à u materiale cemellativu era 0,6%).Dopu à u mischju tutale, l'acqua mixta (acqua distillata secondaria) hè stata aghjunta secondu u rapportu acqua-cimentu specificatu è agitatu uniformemente.Dopu, hè statu messu rapidamente in u calorimetru per pruvà.U rapportu acqua-legante di c3A hè 1,1, è u rapportu acqua-legante di l'altri trè materiali cimentiti hè 0,45.

3. Risultati è discussione

3.1 I risultati di a prova

L'effetti di HEC, HPMC è HEMC nantu à a rata di liberazione di calore di idratazione è a rata di liberazione di calore cumulativa di u cimentu Portland ordinariu, C3S è C3A in 72 ore, è l'effetti di HEC nantu à a rata di liberazione di calore di idratazione è a rata di liberazione di calore cumulativa di cimentu sulfoaluminate. in 72 h, HEC hè l'etere di cellulosa cù l'effettu di ritardu più forte nantu à l'idratazione di l'altru cimentu è u minerale unicu.Cumminendu i dui effetti, si pò truvà chì cù u cambiamentu di a cumpusizioni di materiale cimentu, l'etere di cellulosa hà effetti diffirenti nantu à u tassu di liberazione di u calore d'idratazione è a liberazione di calore cumulativa.L'etere di cellulosa selezziunatu pò riduce significativamente l'idratazione è a liberazione di u calore di u cimentu Portland ordinariu è C, S, principarmenti prolonga u tempu di u periodu di induzione, ritarda l'apparizione di idratazione è u piccu di liberazione di calore, trà quale l'etere di cellulosa à C, S idratazione è u ritardu di liberazione di u calore hè più ovvi chì l'idratazione di u cimentu Portland ordinariu è u ritardu di u tassu di liberazione di u calore;L'etere di cellulosa pò ancu ritardà a freccia di liberazione di u calore di l'idratazione di cimentu sulfoaluminate, ma a capacità di ritardu hè assai debule, è principalmente ritardà l'idratazione dopu à 2 h;Per a rata di liberazione di calore di l'idratazione C3A, l'etere di cellulosa hà una debule capacità di accelerazione.

3.2 Analisi è discussione

U mecanismu di l'etere cellulosicu ritarda l'idratazione di u cimentu.Silva et al.Ipotisatu chì l'etere cellulosicu aumentava a viscosità di a suluzione di poru è hà impeditu a velocità di u muvimentu ionicu, ritardà cusì l'idratazione di cimentu.In ogni casu, assai littiratura hà dubbitatu di questa supposizione, cum'è i so esperimenti anu truvatu chì l'eteri di cellulosa cù viscosità più bassa anu una capacità più forte di ritardà l'idratazione di cimentu.In fattu, u tempu di u muvimentu di ioni o di migrazione hè cusì cortu chì ùn hè ovviamente micca paragunabile à u tempu di ritardu di idratazione di cimentu.L'adsorzione trà l'etere di cellulosa è i prudutti di idratazione di cimentu hè cunsideratu cum'è u veru mutivu di u ritardu di l'idratazione di cimentu da l'etere di cellulosa.L'etere di cellulosa hè facilmente adsorbitu à a superficia di i prudutti d'idratazione cum'è l'idrossidu di calcium, u gel CSH è l'idratu di l'aluminatu di calcium, ma ùn hè micca faciule esse adsorbitu da ettringite è a fase non idratata, è a capacità di adsorption di l'etere di cellulosa nantu à l'idrossidu di calciu hè più altu ch'è. quellu di u gel CSH.Dunque, per i prudutti d'idratazione di cimentu Portland ordinariu, l'etere di cellulosa hà u più forte ritardu nantu à l'idrossidu di calciu, u più forte ritardu nantu à u calciu, u sicondu ritardu nantu à u gel CSH, è u ritardu più debbule nantu à ettringite.

Studi precedenti anu dimustratu chì l'adsorzione trà u polisaccaridu non ionicu è a fase minerale include principalmente ligami di l'idrogenu è complexazione chimica, è questi dui effetti si verificanu trà u gruppu hydroxyl di polisaccharide è l'idrossidu di metallu nantu à a superficia minerale.Liu et al.hà ancu classificatu l'adsorption trà polisaccaridi è idrossidi di metalli cum'è interazzione acidu-base, cù polisaccaridi cum'è acidi è idrossidi metallichi cum'è basi.Per un polisaccharide, l'alcalinità di a superficia minerale determina a forza di l'interazzione trà i polisaccaridi è i minerali.Trà i quattru cumpunenti gelling studiati in stu documentu, i principali elementi metallichi o non-metallici include Ca, Al è Si.Sicondu l'ordine di l'attività di metalli, l'alcalinità di i so idrossidi hè Ca(OH)2>Al(OH3>Si(OH)4. In fattu, a suluzione Si(OH)4 hè acida è ùn adsorbe micca l'etere di cellulosa. u cuntenutu di Ca(OH)2 nantu à a superficia di i prudutti di idratazione di cimentu determina a capacità di adsorption di i prudutti d'idratazione è l'etere di cellulosa, perchè l'idrossidu di calciu, gel CSH (3CaO·2SiO2·3H20), ettringite (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O) è calcium aluminate hydrate (3CaO·Al2O3·6H2O) in u cuntenutu di ossidi inorganici di CaO hè 100%, 58,33%, 49,56% è 62,2%.Per quessa, l'ordine di a so capacità adsorption cù cellulosa etere hè l'idrossidu di calcium> calcium. aluminate > CSH gel > ettringite, chì hè coherente cù i risultati in a literatura.

I prudutti di idratazione di c3S includenu principalmente Ca(OH) è gel csH, è l'etere di cellulosa hà un bonu effettu di ritardu nantu à elli.Dunque, l'etere di cellulosa hà un ritardu assai evidenti in l'idratazione di C3.In più di c3S, u cimentu Portland ordinariu include ancu l'idratazione C2s chì hè più lenta, chì rende l'effettu di ritardu di l'etere di cellulosa micca evidenti in u stadiu iniziale.I prudutti d'idratazione di u silicatu ordinariu includenu ancu ettringite, è l'effettu di ritardu di l'etere di cellulosa hè poviru.Dunque, a capacità di ritardo di l'etere di cellulosa à c3s hè più forte di quella di u cimentu Portland ordinariu osservatu in a prova.

C3A si dissolve è idratà rapidamente quandu scontra l'acqua, è i prudutti di idratazione sò generalmente C2AH8 è c4AH13, è u calore di idratazione serà liberatu.Quandu a suluzione di C2AH8 è c4AH13 righjunghji a saturazione, a cristallizazione di C2AH8 è C4AH13 hydrate esagonale sarà furmatu, è a velocità di reazione è u calore di l'idratazione seranu ridutta à u stessu tempu.A causa di l'adsorzione di l'etere di cellulosa à a superficia di l'idratu di l'aluminatu di calcium (CxAHy), a prisenza di l'etere di cellulosa ritardaria a cristallizazione di l'idratu di placca esagonale C2AH8 è C4AH13, risultatu in a diminuzione di a velocità di reazione è di a rata di liberazione di calore di idratazione. di C3A pura, chì mostra chì l'etere di cellulosa hà una debule capacità di accelerazione à l'idratazione di C3A.Hè nutate chì in questa prova, l'etere di cellulosa hà una debule capacità accelerante à l'idratazione di c3A pura.In ogni casu, in u cimentu Portland ordinariu, perchè c3A reagisce cù gypsum per furmà ettringite, per via di l'influenza di l'equilibriu di ca2 + in suluzione slurry, l'etere di cellulosa ritardarà a furmazione di ettringite, ritardà cusì l'idratazione di c3A.

Da l'effetti di HEC, HPMC è HEMC nantu à a rata di idratazione è liberazione di calore è a liberazione di calore cumulativa di u cimentu Portland ordinariu, C3S è C3A in 72 ore, è l'effetti di HEC nantu à a rata di idratazione è liberazione di calore è a liberazione di calore cumulativa di sulfoaluminate. cimentu in 72 h, pò esse vistu chì trà i trè eteri di cellulosa selezziunati, A capacità di idratazione ritardata di c3s è cimentu Portland era più forte in HEC, seguita da HEMC, è più debule in HPMC.In quantu à C3A, a capacità di i trè etere di cellulosa per accelerà l'idratazione hè ancu in u stessu ordine, vale à dì, HEC hè u più forte, HEMC hè u sicondu, HPMC hè u più debule è più forte.Questu cunfirmatu mutualmente chì l'etere di cellulosa hà ritardatu a furmazione di prudutti d'idratazione di materiali gelificanti.

I principali prudutti di idratazione di cimentu sulfoaluminate sò ettringite è gel Al(OH)3.U C2S in u cimentu sulfoaluminate si idraterà ancu separatamente per furmà Ca(OH)2 è gel cSH.Perchè l'adsorption di l'etere di cellulosa è l'etringite pò esse ignoratu, è l'idratazione di sulfoaluminate hè troppu veloce, per quessa, in a prima fase di l'idratazione, l'etere di cellulosa hà pocu effettu nantu à a rata di liberazione di calore di idratazione di cimentu sulfoaluminate.Ma à un certu tempu di idratazione, perchè c2s si idratanu separatamente per generà Ca(OH)2 è gel CSH, sti dui prudutti di idratazione seranu ritardati da l'etere di cellulosa.Dunque, hè statu osservatu chì l'etere di cellulosa ritardava l'idratazione di u cimentu sulfoaluminate dopu à 2 h.

4. Cunclusioni

In questu documentu, attraversu a prova di calorimetria isotermica, a lege di influenza è u mecanismu di furmazione di l'etere di cellulosa nantu à u calore d'idratazione di u cimentu Portland ordinariu, c3s, c3A, cimentu sulfoaluminate è altri cumpunenti diffirenti è minerale unicu in 72 h sò stati paragunati.I cunclusioni principali sò i seguenti:

(1) L'etere di cellulosa pò riduce significativamente a rata di liberazione di u calore di l'idratazione di u cimentu Portland ordinariu è u silicatu tricalcicu, è l'effettu di riduce a rata di liberazione di u calore di l'idratazione di u silicatu tricalcium hè più significativu;L'effettu di l'etere di cellulosa nantu à a riduzione di a rata di liberazione di u calore di u cimentu sulfoaluminate hè assai debbule, ma hà un effettu debule nantu à a migliurà a rata di liberazione di u calore di l'aluminate tricalcium.

(2) l'etere di cellulosa serà adsorbitu da certi prudutti di idratazione, ritardanu cusì a cristallizazione di i prudutti di idratazione, affettendu a rata di liberazione di calore di l'idratazione di cimentu.U tipu è a quantità di prudutti di idratazione sò diffirenti per i diversi cumpunenti di u minerale di cimentu, cusì l'effettu di l'etere di cellulosa nantu à u so calore d'idratazione ùn hè micca listessu.