hrvatski

Studij komparativne kinetičke analize hidratacije cementa

Istraživana je kinetika hidratacije portland-cementa pomoću razvijenog matematičkog modela hidratacije temeljenog na diferencijalnim kinetičkim jednadžbama. Model podrazumijeva istodobno odvijanje više hidratacijskih procesa s različitim brzinama. U svrhu prikupljanja pogodnih podataka za kinetičku analizu provedena su mjerenja i praćenja procesa hidratacije na uzorcima cementa PC-45B te miješanog portland-cementa oznake PC-30z-45S. Portland-cement PC-55 poslužio je kao etalonski uzorak za mikrokalorimetrijska mjerenja. Također proces hidratacije na spomenutim cementima praćen je i uz određeni udjel polimernog dodatka tipa plastifikatora, trgovačkog naziva ˝Aquarex direct˝. Pri tome je utvrđen optimalni udjel tog polimernog dodatka te omjer voda/cement, (V/C), za koji isti odgovara V/C omjeru normalne konzistencije cementne paste. Proces hidratacije praćen je kontinuiranim metodama ; diferencijalnom mikrokalorimetrijom (DMK), pri temperaturama 20, 25 i 35 °C, uz omjer V/C=0.5, zatim konduktometrijom i pH-metrijom, te diskontinuiranim ; klasičnom analizom žarenjem uzoraka, diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom (DSC) i termogravi-metrijom (TG). Za diskontinuirano praćenje hidratacije bilo je potrebno pripraviti uzorke cementa kojima je hidratacija zaustavljena poslije 1, 3, 7, 15, 24, 72 i 168 sati uz V/C omjer 0.5 te za uzorke kojima je dodan plastifikator i uz omjer V/C koji odgovara normalnoj konzistenciji cementne paste. Modelom su procijenjeni kinetički parametri eksponent n, konstanta nukleacije i rasta, kNR, konstanta reakcija na granici faza, kI i konstanta difuzije, kD. Oni definiraju pojedine hidratacijske procese te redoslijed i trajanje pojedinog procesa koji kontrolira hidrataciju. Potvrda valjanosti modela zadovoljena je kada eksperimentalno dobivenu kinetičku krivulju a=f(t) model uz procijenjene kinetičke parametre dobro opisuje. Određivanja stupnja hidratacije, a, različitim metodama te prikaz ovisnosti a=f(t) za pojedina vremena hidratacije daje ocjenu mogućnosti pojedine metode za opis hidratacije cementa. Polimerni dodatak bitno utječe na kinetiku procesa hidratacije cementa ako omjer V/C znatnije odstupa od vrijednosti V/C za normalnu konzistenciju. Elektrokemijske metode, konduktometrija i pH-metrija pomoćne su metode i pomažu pri razumijevanju mehanizma rane hidratacije cementa. Kinetička analiza uspješno je provedena i model hidratacije je testiran obradom podataka dobivenih mikrokalorimetrijskom te diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom. Utvrđeno je, da se procesi hidratacije, s obzirom na brzinu odvijanja slijedno izmjenjuju ; proces nukleacije i rasta (NR), proces interakcija na granici faza (I) te difuzijski proces (D).

Portland-cement; hidratacija; kinetička analiza; kinetički parametri; matematički model; aditiv; plastifikator; gubitak žarenjem; diferencijalna mikrokalorimetrija; diferencijalna pretražna kalorimetrija; termogravimetrija; konduktometrija; pH-metrija

nije evidentirano