Sellulose-eter oor die morfologie van vroeë ettringiet

Die effekte van hidroksieletielmetielsellulose-eter en metielsellulose-eter op die morfologie van ettringiet in vroeë sementmis is bestudeer deur skandeerelektronmikroskopie (SEM). Die resultate toon dat die lengte-deursnee-verhouding van ettringietkristalle in hidroksielmetielsellulose-eter-gemodifiseerde flodder kleiner is as dié in gewone flodder, en die morfologie van ettringietkristalle is kort staafagtig. Die lengte-deursnee-verhouding van ettringietkristalle in metielsellulose-eter gemodifiseerde flodder is groter as dié in gewone flodder, en die morfologie van ettringietkristalle is naaldstaaf. Die ettringiet kristalle in gewone sement flodders het 'n aspekverhouding iewers tussenin. Deur bogenoemde eksperimentele studie is dit verder duidelik dat die verskil in molekulêre gewig van twee soorte sellulose-eter die belangrikste faktor is wat die morfologie van ettringiet beïnvloed.

Sleutelwoorde:ettringiet; Lengte-deursnee verhouding; Metielsellulose-eter; Hydroxyethyl metielsellulose-eter; morfologie

Ettringiet, as 'n effens uitgebreide hidrasieproduk, het 'n beduidende effek op die werkverrigting van sementbeton, en was nog altyd die navorsingsbrandpunt van sement-gebaseerde materiale. Ettringiet is 'n soort trisulfiedtipe kalsiumaluminaathidraat, die chemiese formule daarvan is [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, of kan geskryf word as 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, dikwels afgekort as AFt . In Portland sementstelsel word ettringiet hoofsaaklik gevorm deur die reaksie van gips met aluminaat- of ferri-aluminaatminerale, wat die rol speel om hidrasie en vroeë sterkte van sement te vertraag. Die vorming en morfologie van ettringiet word beïnvloed deur baie faktore soos temperatuur, pH-waarde en ioonkonsentrasie. Reeds in 1976 het Metha et al. het skandeerelektronmikroskopie gebruik om die morfologiese kenmerke van AFt te bestudeer, en gevind dat die morfologie van sulke effens uitgebreide hidrasieprodukte effens anders was wanneer die groeispasie groot genoeg was en wanneer die spasie beperk was. Eersgenoemde was meestal skraal naaldstaafvormige sferules, terwyl laasgenoemde meestal kort staafvormige prisma was. Yang Wenyan se navorsing het bevind dat AFt-vorme verskillend was met verskillende genesingsomgewings. Nat omgewings sal AFt-opwekking in uitsetting-gedoteerde beton vertraag en die moontlikheid van beton swel en krake verhoog. Verskillende omgewings beïnvloed nie net die vorming en mikrostruktuur van AFt nie, maar ook die volumestabiliteit daarvan. Chen Huxing et al. gevind dat die langtermynstabiliteit van AFt afgeneem het met die toename in C3A-inhoud. Clark en Monteiro et al. gevind dat met die toename van omgewingsdruk, AFt kristalstruktuur verander het van orde na wanorde. Balonis en Glasser het die digtheidsveranderinge van AFm en AFt hersien. Renaudin et al. het die strukturele veranderinge van AFt voor en na onderdompeling in oplossing en die strukturele parameters van AFt in Raman-spektrum bestudeer. Kunther et al. het die effek van die interaksie tussen CSH gel kalsium-silikon verhouding en sulfaation op AFt kristallisasie druk deur KMR bestudeer. Terselfdertyd, gebaseer op die toepassing van AFt in sement-gebaseerde materiale, het Wenk et al. AFt kristaloriëntasie van betongedeelte bestudeer deur harde sinchrotronstraling X-straaldiffraksieafwerkingstegnologie. Die vorming van AFt in gemengde sement en die navorsingsbrandpunt van ettringiet is ondersoek. Gebaseer op vertraagde ettringietreaksie, het sommige geleerdes baie navorsing gedoen oor die oorsaak van AFt-fase.

Die volume-uitbreiding wat veroorsaak word deur die vorming van ettringiet is soms gunstig, en dit kan optree as 'n "uitbreiding" soortgelyk aan magnesiumoksied-uitsettingsmiddel om die volumestabiliteit van sement-gebaseerde materiale te handhaaf. Die byvoeging van polimeeremulsie en herdispergeerbare emulsiepoeier verander die makroskopiese eienskappe van sement-gebaseerde materiale as gevolg van hul beduidende uitwerking op die mikrostruktuur van sement-gebaseerde materiale. Maar anders as die herdispergeerbare emulsiepoeier wat hoofsaaklik die bindingseienskap van geharde mortel verbeter, gee die wateroplosbare polimeersellulose-eter (CE) die nuutgemengde mortel goeie waterretensie- en verdikkingseffek, en sodoende die werkverrigting verbeter. Nie-ioniese CE word algemeen gebruik, insluitend metielsellulose (MC), hidroksieletielsellulose (HEC), hidroksipropylmetielsellulose (HPMC),hidroksielmetielsellulose (HEMC), ens., en CE speel 'n rol in nuutgemengde mortel, maar beïnvloed ook die hidrasieproses van sementmis. Studies het getoon dat HEMC die hoeveelheid AFt wat as 'n hidrasieproduk geproduseer word, verander. Geen studies het egter sistematies die effek van CE op die mikroskopiese morfologie van AFt vergelyk nie, so hierdie vraestel ondersoek die verskil van die effek van HEMC en MC op die mikroskopiese morfologie van ettringham in vroeë (1-dag) sement suspensie deur beeldanalise en vergelyking.

1. Eksperimenteer

1.1 Grondstowwe

P·II 52.5R Portland sement vervaardig deur Anhui Conch Cement Co., LTD is gekies as die sement in die eksperiment. Die twee sellulose-eters is onderskeidelik hidroksielellulose (HEMC) en metielsellulose (metielsellulose, Shanghai Sinopath Group). MC); Die mengwater is kraanwater.

1.2 Eksperimentele metodes

Die water-sementverhouding van die sementpastamonster was 0.4 (die massaverhouding van water tot sement), en die inhoud van sellulose-eter was 1% van die massa sement. Die voorbereiding van die monster is uitgevoer volgens GB1346-2011 “Toetsmetode vir waterverbruik, settyd en stabiliteit van sementstandaardkonsekwentheid”. Nadat die monster gevorm is, is plastiekfilm op die oppervlak van die vorm ingekapsuleer om oppervlakwaterverdamping en karbonisasie te voorkom, en die monster is in 'n uithardingskamer geplaas met 'n temperatuur van (20±2)℃ en relatiewe humiditeit van (60±5) ) %. Na 1 dag is die vorm verwyder, en die monster is gebreek, dan is 'n klein monster uit die middel geneem en in watervrye etanol geweek om hidrasie te beëindig, en die monster is uitgehaal en gedroog voor toetsing. Die gedroogde monsters is met geleidende dubbelzijdige kleefmiddel op die monstertafel vasgeplak, en 'n laag goue film is op die oppervlak gespuit deur Cressington 108-outomatiese ioonsputterinstrument. Die sputterstroom was 20 mA en die sputtertyd was 60 s. FEI QUANTAFEG 650 omgewingskandeerelektronmikroskoop (ESEM) is gebruik om die morfologiese kenmerke van AFt op die monstergedeelte waar te neem. Die hoë vakuum sekondêre elektronmodus is gebruik om die AFT waar te neem. Die versnellingsspanning was 15 kV, die straalkoldeursnee was 3.0 nm, en die werkafstand is op ongeveer 10 mm beheer.

2. Resultate en bespreking

SEM-beelde van ettringiet in geharde HEMC-gemodifiseerde sementmis het getoon dat die oriëntasiegroei van gelaagde Ca (OH)2(CH) duidelik was, en AFt het onreëlmatige ophoping van kort staafagtige AFt getoon, en 'n paar kort staafagtige AFT was bedek met HEMC membraanstruktuur. Zhang Dongfang et al. het ook kort staafagtige AFt gevind wanneer die mikrostruktuurveranderinge van HEMC-gemodifiseerde sementmis deur ESEM waargeneem is. Hulle het geglo dat gewone sementmis vinnig reageer nadat hulle water teëgekom het, so AFt-kristal was skraal, en die verlenging van hidrasie-ouderdom het gelei tot die voortdurende toename in lengte-deursnee-verhouding. HEMC het egter die viskositeit van die oplossing verhoog, die bindingstempo van ione in die oplossing verminder en die aankoms van water op die oppervlak van klinkerdeeltjies vertraag, sodat die lengte-deursnee-verhouding van AFt in 'n swak neiging toegeneem het en die morfologiese kenmerke daarvan het getoon kort staafagtige vorm. In vergelyking met AFt in gewone sement flodder van dieselfde ouderdom, is hierdie teorie gedeeltelik geverifieer, maar dit is nie van toepassing om die morfologiese veranderinge van AFt in MC gemodifiseerde sement flodder te verduidelik nie. SEM beelde van ettridiet in 1-dag geharde MC gemodifiseerde sement flodder het ook georiënteerde groei van gelaagde Ca(OH)2 getoon, sommige AFt oppervlaktes was ook bedek met filmstruktuur van MC, en AFt het morfologiese kenmerke van trosgroei getoon. Ter vergelyking het AFt-kristal in MC-gemodifiseerde sementmis egter 'n groter lengte-deursnee-verhouding en 'n slanker morfologie, wat 'n tipiese naaldvormige morfologie toon.

Beide HEMC en MC het die vroeë hidrasieproses van sement vertraag en die viskositeit van die oplossing verhoog, maar die verskille in AFt morfologiese eienskappe wat daardeur veroorsaak is, was steeds betekenisvol. Bogenoemde verskynsels kan verder uitgewerk word vanuit die perspektief van molekulêre struktuur van sellulose-eter en AFt-kristalstruktuur. Renaudin et al. het die gesintetiseerde AFt in die voorbereide alkali-oplossing geweek om "nat AFt" te kry, en dit gedeeltelik verwyder en dit op die oppervlak van versadigde CaCl2-oplossing (35% relatiewe humiditeit) gedroog om "droë AFt" te kry. Na die struktuurverfyningstudie deur Raman-spektroskopie en X-straalpoeierdiffraksie, is gevind dat daar geen verskil tussen die twee strukture was nie, slegs die rigting van kristalvorming van selle het verander in die droogproses, dit wil sê in die proses van omgewing verander van "nat" na "droog", AFt kristalle gevorm selle langs die normale rigting van 'n geleidelik toegeneem. Die AFt-kristalle langs die c normale rigting het al hoe minder geword. Die mees basiese eenheid van driedimensionele ruimte is saamgestel uit 'n normaallyn, b normaallyn en c normaallyn wat loodreg op mekaar is. In die geval dat b-normale vasgestel is, het AFt-kristalle langs 'n normale gegroepeer, wat gelei het tot 'n vergrote selversnit in die vlak van abnormale. Dus, as die HEMC meer water as die MC "berg", kan 'n "droë" omgewing in 'n gelokaliseerde area voorkom, wat laterale aggregasie en groei van AFt-kristalle aanmoedig. Patural et al. het gevind dat vir CE self, hoe hoër die graad van polimerisasie (of hoe groter die molekulêre gewig), hoe groter is die viskositeit van CE en hoe beter is die waterretensieprestasie. Die molekulêre struktuur van HEMC's en MCS ondersteun hierdie hipotese, met die hidroksietielgroep met 'n baie groter molekulêre gewig as die waterstofgroep.

Oor die algemeen sal AFt-kristalle slegs vorm en presipiteer wanneer relevante ione 'n sekere versadiging in die oplossingsisteem bereik. Daarom kan faktore soos ioonkonsentrasie, temperatuur, pH-waarde en vormingsruimte in die reaksie-oplossing die morfologie van AFt-kristalle aansienlik beïnvloed, en veranderinge in kunsmatige sintese-toestande kan die morfologie van AFt-kristalle verander. Daarom kan die verhouding van AFt-kristalle in gewone sementmis tussen die twee veroorsaak word deur die enkele faktor van waterverbruik in die vroeë hidrasie van sement. Die verskil in AFt-kristalmorfologie wat deur HEMC en MC veroorsaak word, behoort egter hoofsaaklik te wyte wees aan hul spesiale waterretensiemeganisme. Hemcs en MCS skep 'n "geslote lus" van watervervoer binne die mikrosone van die vars sementmis, wat 'n "kort tydperk" moontlik maak waarin water "maklik is om in te kom en moeilik om uit te kom." Gedurende hierdie tydperk word die vloeistoffase-omgewing in en naby die mikrosone egter ook verander. Faktore soos ioonkonsentrasie, pH, ens., Die verandering van groei-omgewing word verder weerspieël in die morfologiese kenmerke van AFt-kristalle. Hierdie "geslote lus" van watervervoer is soortgelyk aan die werkingsmeganisme wat deur Pourchez et al. HPMC speel 'n rol in waterretensie.

3. Gevolgtrekking

(1) Die byvoeging van hidroksielmetielsellulose-eter (HEMC) en metielsellulose-eter (MC) kan die morfologie van ettringiet in vroeë (1 dag) gewone sementmis aansienlik verander.

(2) Die lengte en deursnee van ettringietkristal in HEMC-gemodifiseerde sementmis is klein en kort staafvorm; Die lengte en deursnee verhouding van ettringiet kristalle in MC gemodifiseerde sement slurry is groot, wat naald-staaf vorm. Die ettringiet kristalle in gewone sement flodders het 'n aspekverhouding tussen hierdie twee.

(3) Die verskillende effekte van twee sellulose-eters op die morfologie van ettringiet is in wese te wyte aan die verskil in molekulêre gewig.