إيثر السليلوز على مورفولوجية الإترينجيت المبكر

تمت دراسة تأثيرات إيثر هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز وإيثر ميثيل السليلوز على شكل الإترينجيت في ملاط ​​الأسمنت المبكر عن طريق المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). أظهرت النتائج أن نسبة الطول إلى القطر لبلورات الإترينجيت في ملاط ​​هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز المعدل أصغر من تلك الموجودة في الملاط العادي، وأن شكل بلورات الإترينجيت يشبه القضيب القصير. إن نسبة الطول إلى القطر لبلورات الإترينجيت في الملاط المعدل بإيثر السليلوز الميثيل أكبر من تلك الموجودة في الملاط العادي، وتشكل بلورات الإترينجيت عبارة عن قضيب إبرة. تتمتع بلورات الإترينجيت الموجودة في ملاط ​​الأسمنت العادي بنسبة عرض إلى ارتفاع في مكان ما بينهما. من خلال الدراسة التجريبية المذكورة أعلاه، يتضح أيضًا أن اختلاف الوزن الجزيئي لنوعين من إيثر السليلوز هو العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على شكل الإترينجيت.

الكلمات الرئيسية:الإترينجيت. نسبة الطول إلى القطر؛ ميثيل السليلوز الأثير. هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز الأثير. التشكل

الإترينجيت، كمنتج ترطيب موسع قليلاً، له تأثير كبير على أداء الخرسانة الأسمنتية، وكان دائمًا نقطة البحث الساخنة للمواد القائمة على الأسمنت. الإترينجيت هو نوع من هيدرات ألومينات الكالسيوم من نوع ثلاثي كبريتيد، صيغته الكيميائية هي [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O، أو يمكن كتابتها كـ 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O، وغالبًا ما يتم اختصارها كـ AFt . في نظام الأسمنت البورتلاندي، يتكون الإترينجيت بشكل أساسي من تفاعل الجبس مع معادن الألومينات أو ألومينات الحديديك، والتي تلعب دور تأخير الترطيب والقوة المبكرة للأسمنت. يتأثر تكوين وتشكل الإترينجيت بعدة عوامل مثل درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني وتركيز الأيونات. في وقت مبكر من عام 1976، ميثا وآخرون. استخدم المجهر الإلكتروني الماسح لدراسة الخصائص المورفولوجية لـ AFt، ووجد أن شكل منتجات الترطيب الموسعة قليلاً كان مختلفًا قليلاً عندما كانت مساحة النمو كبيرة بما يكفي وعندما كانت المساحة محدودة. كان الأول في الغالب عبارة عن كريات رفيعة على شكل قضيب إبرة، في حين كان الأخير في الغالب منشورًا قصيرًا على شكل قضيب. وجد بحث يانغ وينيان أن أشكال AFt كانت مختلفة باختلاف بيئات المعالجة. من شأن البيئات الرطبة أن تؤخر توليد AFt في الخرسانة المخدرة بالتمدد وتزيد من احتمالية تورم الخرسانة وتشققها. لا تؤثر البيئات المختلفة على التكوين والبنية المجهرية لـ AFt فحسب، بل تؤثر أيضًا على استقرار حجمها. تشن هوكسينج وآخرون. وجد أن استقرار AFt على المدى الطويل انخفض مع زيادة محتوى C3A. كلارك ومونتيرو وآخرون. وجد أنه مع زيادة الضغط البيئي، تغير التركيب البلوري AFt من الترتيب إلى الفوضى. قام بالونيس وجلاسر بمراجعة التغيرات في كثافة AFm وAFt. رينودين وآخرون. درس التغيرات الهيكلية لـ AFt قبل وبعد الغمر في المحلول والمعلمات الهيكلية لـ AFt في طيف رامان. كونثر وآخرون. دراسة تأثير التفاعل بين نسبة الكالسيوم إلى السيليكون في هلام CSH وأيون الكبريتات على ضغط التبلور AFt بواسطة الرنين المغناطيسي النووي. في الوقت نفسه، واستنادا إلى تطبيق AFt في المواد القائمة على الأسمنت، وينك وآخرون. درس الاتجاه البلوري AFT للقسم الخرساني من خلال تكنولوجيا تشطيب حيود الأشعة السينية للإشعاع السنكروتروني الصلب. تم استكشاف تكوين AFt في الأسمنت المختلط ونقطة البحث الساخنة للإترينجيت. بناءً على رد فعل الإترينجيت المتأخر، أجرى بعض العلماء الكثير من الأبحاث حول سبب مرحلة AFt.

يكون تمدد الحجم الناتج عن تكوين الإترينجيت مناسبًا في بعض الأحيان، ويمكن أن يكون بمثابة "تمدد" مشابه لعامل تمدد أكسيد المغنيسيوم للحفاظ على استقرار حجم المواد القائمة على الأسمنت. تؤدي إضافة مستحلب البوليمر ومسحوق المستحلب القابل لإعادة التشتيت إلى تغيير الخواص العيانية للمواد القائمة على الأسمنت نظرًا لتأثيراتها الكبيرة على البنية المجهرية للمواد القائمة على الأسمنت. مع ذلك، على عكس مسحوق المستحلب القابل لإعادة التشتيت الذي يعزز بشكل أساسي خاصية الترابط للملاط المتصلب، فإن إيثر السليلوز البوليمر القابل للذوبان في الماء (CE) يعطي الملاط المختلط حديثًا تأثيرًا جيدًا على الاحتفاظ بالماء وتأثير السماكة، وبالتالي تحسين أداء العمل. يستخدم CE غير الأيوني بشكل شائع، بما في ذلك ميثيل السليلوز (MC)، هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)، هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)،هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز (HEMC)وما إلى ذلك، ويلعب CE دورًا في الملاط المختلط حديثًا ولكنه يؤثر أيضًا على عملية ترطيب ملاط ​​الأسمنت. أظهرت الدراسات أن HEMC يغير كمية AFt المنتجة كمنتج ترطيب. ومع ذلك، لم تقارن أي دراسات بشكل منهجي تأثير CE على التشكل المجهري لـ AFt، لذلك تستكشف هذه الورقة الفرق بين تأثير HEMC وMC على التشكل المجهري للإترينجهام في ملاط ​​الأسمنت المبكر (يوم واحد) من خلال تحليل الصور و مقارنة.

1. التجربة

1.1 المواد الخام

تم اختيار الأسمنت البورتلاندي P·II 52.5R الذي تنتجه شركة Anhui Conch Cement Co., LTD ليكون الأسمنت في التجربة. إيثرات السليلوز هما هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز (HEMC) وميثيل السليلوز (ميثيل السليلوز، مجموعة شنغهاي سينوباث) على التوالي. مولودية)؛ ماء الخلط هو ماء الصنبور.

1.2 الطرق التجريبية

كانت نسبة الماء إلى الأسمنت في عينة عجينة الأسمنت 0.4 (نسبة كتلة الماء إلى الأسمنت)، وكان محتوى إيثر السليلوز 1% من كتلة الأسمنت. تم إعداد العينة وفقًا للمواصفة GB1346-2011 "طريقة اختبار استهلاك المياه وتحديد الوقت واستقرار الاتساق القياسي للأسمنت". بعد تشكيل العينة، يتم تغليف فيلم بلاستيكي على سطح القالب لمنع تبخر الماء السطحي وتكربنه، وتوضع العينة في غرفة معالجة بدرجة حرارة (20±2) درجة مئوية ورطوبة نسبية (60±5) )%. بعد يوم واحد، تمت إزالة القالب وتكسير العينة، ثم تم أخذ عينة صغيرة من المنتصف ونقعها في الإيثانول اللامائي لإنهاء الترطيب، وتم إخراج العينة وتجفيفها قبل الاختبار. تم لصق العينات المجففة على طاولة العينة بمادة لاصقة موصلة على الوجهين، وتم رش طبقة من الفيلم الذهبي على السطح بواسطة أداة رش الأيون الأوتوماتيكية Cressington 108auto. كان تيار الاخرق 20 مللي أمبير وكان وقت الاخرق 60 ثانية. تم استخدام FEI QUANTAFEG 650 المجهر الإلكتروني الماسح البيئي (ESEM) لمراقبة الخصائص المورفولوجية لـ AFt في قسم العينة. تم استخدام وضع الإلكترون الثانوي عالي الفراغ لمراقبة AFT. كان جهد التسارع 15 كيلو فولت، وكان قطر بقعة الشعاع 3.0 نانومتر، وتم التحكم في مسافة العمل عند حوالي 10 ملم.

2. النتائج والمناقشة

أظهرت صور SEM للإترينجيت في ملاط ​​الأسمنت المتصلب المعدل بـ HEMC أن نمو اتجاه طبقات Ca (OH) 2 (CH) كان واضحًا، وأظهر AFt تراكمًا غير منتظم لـ AFt قصير يشبه القضيب، وتمت تغطية بعض AFT قصير يشبه القضيب مع هيكل غشاء HEMC. تشانغ دونغفانغ وآخرون. عثر أيضًا على AFt قصير يشبه القضيب عند ملاحظة التغيرات في البنية المجهرية لملاط الأسمنت المعدل من HEMC من خلال ESEM. لقد اعتقدوا أن ملاط ​​الأسمنت العادي يتفاعل بسرعة بعد مواجهة الماء، لذلك كانت بلورة AFt نحيلة، وأدى تمديد عمر الماء إلى الزيادة المستمرة في نسبة الطول إلى القطر. ومع ذلك، قام HEMC بزيادة لزوجة المحلول، وخفض معدل ربط الأيونات في المحلول وتأخير وصول الماء على سطح جزيئات الكلنكر، لذلك زادت نسبة الطول إلى القطر AFt في اتجاه ضعيف وأظهرت خصائصه المورفولوجية شكل قصير يشبه القضيب. بالمقارنة مع AFt في ملاط ​​الأسمنت العادي من نفس العمر، تم التحقق من هذه النظرية جزئيًا، ولكنها لا تنطبق على شرح التغيرات المورفولوجية لـ AFt في ملاط ​​الأسمنت المعدل MC. أظهرت صور SEM للإتريديت في ملاط ​​الأسمنت المعدل MC المتصلب لمدة يوم واحد أيضًا نموًا موجهًا لطبقات Ca (OH) 2، كما تمت تغطية بعض أسطح AFt أيضًا ببنية فيلم MC، وأظهر AFt الخصائص المورفولوجية لنمو الكتلة. ومع ذلك، على سبيل المقارنة، فإن بلورة AFt في ملاط ​​الأسمنت المعدل MC لها نسبة طول إلى قطر أكبر وتشكل أكثر رشاقة، مما يُظهر مورفولوجيا حادة نموذجية.

قام كل من HEMC وMC بتأخير عملية الترطيب المبكرة للأسمنت وزيادة لزوجة المحلول، ولكن الاختلافات في الخصائص المورفولوجية AFt الناجمة عنهما كانت لا تزال كبيرة. يمكن توضيح الظواهر المذكورة أعلاه بشكل أكبر من منظور التركيب الجزيئي لإيثر السليلوز والبنية البلورية AFt. رينودين وآخرون. نقع AFt المركب في المحلول القلوي المحضر للحصول على "AFt مبلل"، وقم بإزالته جزئيًا وتجفيفه على سطح محلول CaCl2 المشبع (35٪ رطوبة نسبية) للحصول على "AFt جاف". بعد دراسة تحسين البنية بواسطة مطيافية رامان وحيود مسحوق الأشعة السينية، وجد أنه لا يوجد فرق بين التركيبين، فقط اتجاه التكوين البلوري للخلايا يتغير في عملية التجفيف، أي في عملية البيئة. التغيير من "الرطب" إلى "الجاف"، شكلت بلورات AFt خلايا على طول الاتجاه الطبيعي للزيادة تدريجيا. أصبحت بلورات AFT على طول الاتجاه الطبيعي أقل وأقل. تتكون الوحدة الأساسية للفضاء ثلاثي الأبعاد من خط عادي، وخط عادي ب، وخط عادي ج، متعامدين مع بعضهم البعض. في حالة تثبيت القيم الطبيعية b، تتجمع بلورات AFt على طول القيم الطبيعية، مما يؤدي إلى مقطع عرضي موسع للخلية في مستوى المعايير الطبيعية. وبالتالي، إذا قام HEMC "بتخزين" مياه أكثر من MC، يمكن أن تحدث بيئة "جافة" في منطقة محلية، مما يشجع التجميع الجانبي ونمو بلورات AFt. باتورال وآخرون. وجد أنه بالنسبة لـ CE نفسه، كلما ارتفعت درجة البلمرة (أو كلما زاد الوزن الجزيئي)، زادت لزوجة CE وكان أداء الاحتفاظ بالمياه أفضل. يدعم التركيب الجزيئي لـ HEMCs وMCS هذه الفرضية، حيث تتمتع مجموعة الهيدروكسي إيثيل بوزن جزيئي أكبر بكثير من مجموعة الهيدروجين.

بشكل عام، سوف تتشكل بلورات AFt وتترسب فقط عندما تصل الأيونات ذات الصلة إلى تشبع معين في نظام المحلول. ولذلك، فإن عوامل مثل تركيز الأيونات ودرجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني ومساحة التكوين في محلول التفاعل يمكن أن تؤثر بشكل كبير على مورفولوجيا بلورات AFt، والتغيرات في ظروف التوليف الاصطناعي يمكن أن تغير شكل بلورات AFt. ولذلك، فإن نسبة بلورات AFt في ملاط ​​الأسمنت العادي بين الاثنين قد يكون سببها العامل الوحيد لاستهلاك الماء في الترطيب المبكر للأسمنت. ومع ذلك، فإن الاختلاف في التشكل البلوري AFt الناجم عن HEMC وMC يجب أن يرجع بشكل أساسي إلى آلية الاحتفاظ بالمياه الخاصة بهما. تقوم Hemcs وMCS بإنشاء "حلقة مغلقة" لنقل المياه داخل المنطقة الدقيقة لملاط الأسمنت الطازج، مما يسمح بـ "فترة قصيرة" حيث يكون من السهل دخول المياه ويصعب الخروج منها. ومع ذلك، خلال هذه الفترة، تتغير أيضًا بيئة الطور السائل داخل المنطقة الدقيقة وبالقرب منها. عوامل مثل تركيز الأيونات، ودرجة الحموضة، وما إلى ذلك، ينعكس تغير بيئة النمو بشكل أكبر في الخصائص المورفولوجية لبلورات AFt. تشبه "الحلقة المغلقة" للنقل المائي آلية العمل التي وصفها بورشيز وآخرون. يلعب HPMC دورًا في احتباس الماء.

3. الاستنتاج

(1) يمكن أن تؤدي إضافة إيثر هيدروكسي إيثيل ميثيل سليلوز (HEMC) وإيثر سليلوز ميثيل (MC) إلى تغيير كبير في شكل الإترينجيت في ملاط ​​الأسمنت العادي المبكر (يوم واحد).

(2) طول وقطر بلورة الإترينجيت في ملاط ​​الأسمنت المعدل HEMC يكون على شكل قضيب صغير وقصير؛ نسبة الطول والقطر لبلورات الإترينجيت في ملاط ​​الأسمنت المعدل MC كبيرة، وهي على شكل قضيب الإبرة. إن بلورات الإترينجيت الموجودة في ملاط ​​الأسمنت العادي لها نسبة عرض إلى ارتفاع بين هاتين البلورتين.

(3) التأثيرات المختلفة لإثيري السليلوز على شكل الإترينجيت ترجع أساسًا إلى الاختلاف في الوزن الجزيئي.