تأثير اثيرات السليولوز على تطور المكونات المائية ومنتجات الترطيب لمعجون اسمنت سلفو ألومينات

تمت دراسة مكونات الماء وتطور البنية المجهرية في ملاط ​​أسمنت سلفو ألومينات السليلوز المعدل بواسطة الرنين المغناطيسي النووي منخفض المجال والمحلل الحراري. أظهرت النتائج أنه بعد إضافة إيثر السليلوز، قام بامتصاص الماء بين هياكل التلبد، والذي تم وصفه بأنه ذروة الاسترخاء الثالثة في طيف وقت الاسترخاء العرضي (T2)، وارتبطت كمية الماء الممتص بشكل إيجابي مع الجرعة. بالإضافة إلى ذلك، سهّل إيثر السليلوز بشكل كبير تبادل المياه بين الهياكل الداخلية وبين الكتل في كتل CSA. على الرغم من أن إضافة إيثر السليلوز ليس له أي تأثير على أنواع منتجات الترطيب لأسمنت سلفو ألومينات، إلا أنه سيؤثر على كمية منتجات الترطيب لعمر معين.

الكلمات الرئيسية:الأثير السليلوز. أسمنت السلفوألومينات ماء؛ منتجات الترطيب

0、مقدمة

يعتبر إيثر السليلوز، الذي تتم معالجته من السليلوز الطبيعي من خلال سلسلة من العمليات، عبارة عن خليط كيميائي متجدد وصديق للبيئة. تُستخدم إثيرات السليلوز الشائعة مثل ميثيل السليلوز (MC)، وإيثيل السليلوز (HEC)، وهيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز (HEMC) على نطاق واسع في الطب والبناء وغيرها من الصناعات. إذا أخذنا HEMC كمثال، فإنه يمكن أن يحسن بشكل كبير احتباس الماء وتماسك الأسمنت البورتلاندي، ولكنه يؤخر تماسك الأسمنت. على المستوى المجهري، يكون لـ HEMC أيضًا تأثير كبير على البنية المجهرية وبنية المسام لمعجون الأسمنت. على سبيل المثال، من المرجح أن يكون منتج الإترنجايت (AFt) الناتج عن الماء على شكل قضيب قصير، وتكون نسبة العرض إلى الارتفاع أقل؛ وفي الوقت نفسه، يتم إدخال عدد كبير من المسام المغلقة في عجينة الأسمنت، مما يقلل من عدد المسام المتصلة.

تركز معظم الدراسات الحالية حول تأثير إثيرات السليلوز على المواد ذات الأساس الأسمنتي على الأسمنت البورتلاندي. أسمنت سلفو ألومينات (CSA) هو أسمنت منخفض الكربون تم تطويره بشكل مستقل في بلدي في القرن العشرين، مع وجود سلفو ألومينات الكالسيوم اللامائي باعتباره المعدن الرئيسي. نظرًا لأنه يمكن توليد كمية كبيرة من AFt بعد الترطيب، فإن CSA تتمتع بمزايا القوة المبكرة، والنفاذية العالية، ومقاومة التآكل، وتستخدم على نطاق واسع في مجالات الطباعة ثلاثية الأبعاد للخرسانة، وبناء الهندسة البحرية، والإصلاح السريع في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة. . في السنوات الأخيرة، لي جيان وآخرون. تحليل تأثير HEMC على ملاط ​​CSA من منظور قوة الضغط والكثافة الرطبة؛ وو كاي وآخرون. درس تأثير HEMC على عملية الترطيب المبكرة لأسمنت CSA، لكن الماء الموجود في أسمنت CSA المعدل قانون تطور المكونات وتكوين الملاط غير معروف. بناءً على ذلك، يركز هذا العمل على توزيع وقت الاسترخاء العرضي (T2) في ملاط ​​الأسمنت CSA قبل وبعد إضافة HEMC باستخدام أداة الرنين المغناطيسي النووي منخفض المجال، ويحلل كذلك قانون الهجرة والتغيير للمياه في الطين. تمت دراسة التغير في تركيب عجينة الأسمنت.

1. التجربة

1.1 المواد الخام

تم استخدام نوعين من أسمنت السلفولومينات المتوفرين تجاريًا، يُشار إليهما باسم CSA1 وCSA2، مع خسارة في الاشتعال (LOI) أقل من 0.5% (جزء الكتلة).

يتم استخدام ثلاثة أنواع مختلفة من هيدروكسي إيثيل ميثيل سيليلوز، والتي يشار إليها بـ MC1، MC2 وMC3 على التوالي. يتم الحصول على MC3 عن طريق خلط 5% (جزء الكتلة) بولي أكريلاميد (PAM) في MC2.

1.2 نسبة الخلط

تم خلط ثلاثة أنواع من إيثرات السليولوز في أسمنت السلفوألومينات على التوالي، وكانت الجرعات 0.1%، 0.2% و0.3% (الجزء الكتلي، كما هو موضح أدناه). نسبة الماء إلى الأسمنت الثابتة هي 0.6، ونسبة الماء إلى الأسمنت في نسبة الماء إلى الأسمنت لديها قابلية تشغيل جيدة ولا يوجد نزيف من خلال اختبار استهلاك الماء للاتساق القياسي.

1.3 الطريقة

معدات الرنين المغناطيسي النووي ذات المجال المنخفض المستخدمة في التجربة هي PQ⁃محلل NMR 001 من شركة Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd.. قوة المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم هي 0.49T، وتردد رنين البروتون هو 21MHz، وتبقى درجة حرارة المغناطيس ثابتة عند 32.0.°ج. أثناء الاختبار، تم وضع الزجاجة الصغيرة التي تحتوي على العينة الأسطوانية في ملف مسبار الجهاز، وتم استخدام تسلسل CPMG لجمع إشارة الاسترخاء لمعجون الأسمنت. بعد الانعكاس بواسطة برنامج تحليل الارتباط، تم الحصول على منحنى الانعكاس T2 باستخدام خوارزمية الانعكاس Sirt. ستتميز المياه ذات درجات الحرية المختلفة في الملاط بقمم استرخاء مختلفة في طيف الاسترخاء المستعرض، وترتبط مساحة ذروة الاسترخاء بشكل إيجابي بكمية الماء، بناءً على نوع ومحتوى الماء في الملاط. يمكن تحليلها. من أجل توليد رنين مغناطيسي نووي، من الضروري التأكد من أن التردد المركزي O1 (الوحدة: كيلو هرتز) للتردد الراديوي يتوافق مع تردد المغناطيس، ويتم معايرة O1 كل يوم أثناء الاختبار.

تم تحليل العينات بواسطة TG?DSC مع المحلل الحراري المدمج STA 449C من NETZSCH، ألمانيا. تم استخدام N2 كجو وقائي، وكان معدل التسخين 10°C / دقيقة، وكان نطاق درجة حرارة المسح 30-800°C.

2. النتائج والمناقشة

2.1 تطور مكونات الماء

2.1.1 إيثر السليلوز غير المخدر

يمكن ملاحظة ذروتي الاسترخاء (المحددتين على أنهما قمتي الاسترخاء الأولى والثانية) بوضوح في أطياف زمن الاسترخاء العرضي (T2) لملاطتي الأسمنت السلفولومينات. تنشأ ذروة الاسترخاء الأولى من داخل هيكل التلبد، الذي يتمتع بدرجة منخفضة من الحرية ووقت استرخاء عرضي قصير؛ تنشأ ذروة الاسترخاء الثانية من بين هياكل التلبد، والتي تتمتع بدرجة كبيرة من الحرية ووقت استرخاء عرضي طويل. في المقابل، فإن T2 المطابق لذروة الاسترخاء الأولى للأسمنتين قابل للمقارنة، بينما تظهر ذروة الاسترخاء الثانية لـ CSA1 لاحقًا. تختلف قمتي الاسترخاء CSA1 وCSA2 عن كلنكر الأسمنت السلفوألومينات والأسمنت المصنوع ذاتيًا، بشكل جزئي من الحالة الأولية. ومع تقدم عملية الترطيب، تميل ذروة الاسترخاء الأولى تدريجياً إلى الاستقلال، وتقل المساحة تدريجياً، وتختفي تماماً بعد حوالي 90 دقيقة. وهذا يدل على أن هناك درجة معينة من التبادل المائي بين هيكل التلبد وهيكل التلبد في المعجون الأسمنتي.

إن تغيير منطقة الذروة لذروة الاسترخاء الثانية وتغيير قيمة T2 المقابلة لقمة الذروة على التوالي يميزان تغير الماء الحر ومحتوى الماء المرتبط ماديًا وتغيير درجة حرية الماء في الملاط . يمكن أن يعكس الجمع بين الاثنين بشكل أكثر شمولاً عملية ترطيب الملاط. مع تقدم الترطيب، تتناقص مساحة الذروة تدريجياً، ويزداد تدريجياً تحول قيمة T2 إلى اليسار، وهناك علاقة مقابلة معينة بينهما.

2.1.2 أثير السليلوز المضافة

إذا أخذنا CSA2 ممزوجًا بـ 0.3% MC2 كمثال، يمكن رؤية طيف الاسترخاء T2 لأسمنت السلفوألومينات بعد إضافة إيثر السليلوز. بعد إضافة أثير السليلوز، ظهرت قمة الاسترخاء الثالثة التي تمثل امتصاص الماء بواسطة أثير السليلوز في الموضع الذي كان فيه وقت الاسترخاء العرضي أكبر من 100 مللي ثانية، وزادت مساحة الذروة تدريجيًا مع زيادة محتوى أثير السليلوز.

تتأثر كمية الماء بين هياكل التلبد بهجرة الماء داخل هيكل التلبد وامتصاص الماء لأثير السليلوز. لذلك، ترتبط كمية الماء بين هياكل التلبد ببنية المسام الداخلية للملاط وقدرة امتصاص الماء لإثير السليلوز. وتختلف مساحة قمة الاسترخاء الثانية باختلاف محتوى الأثير السليولوزي باختلاف أنواع الأسمنت. انخفضت مساحة ذروة الاسترخاء الثانية لملاط CSA1 بشكل مستمر مع زيادة محتوى إيثر السليلوز، وكانت الأصغر بمحتوى 0.3٪. في المقابل، تزداد مساحة ذروة الاسترخاء الثانية لملاط CSA2 بشكل مستمر مع زيادة محتوى إيثر السليلوز.

اذكر التغير في مساحة قمة الاسترخاء الثالثة مع زيادة محتوى الأثير السليلوز. وبما أن منطقة الذروة تتأثر بجودة العينة، فمن الصعب التأكد من أن جودة العينة المضافة هي نفسها عند تحميل العينة. ولذلك، يتم استخدام نسبة المساحة لتوصيف مقدار الإشارة لذروة الاسترخاء الثالثة في عينات مختلفة. من التغير في مساحة ذروة الاسترخاء الثالثة مع زيادة محتوى أثير السليلوز، يمكن ملاحظة أنه مع زيادة محتوى أثير السليلوز، أظهرت مساحة ذروة الاسترخاء الثالثة بشكل أساسي اتجاهًا متزايدًا (في CSA1، عندما كان محتوى MC1 0.3٪، كان أكثر انخفاضًا طفيفًا في مساحة ذروة الاسترخاء الثالثة بنسبة 0.2٪، مما يشير إلى أنه مع زيادة محتوى إيثر السليلوز، يزداد الماء الممتص أيضًا تدريجيًا. من بين ملاط ​​CSA1، كان MC1 يتمتع بامتصاص أفضل للماء من MC2 وMC3؛ بينما من بين ملاط ​​CSA2، كان MC2 يتمتع بأفضل امتصاص للماء.

يمكن أن نرى من التغير في مساحة ذروة الاسترخاء الثالثة لكل وحدة كتلة من ملاط ​​CSA2 مع مرور الوقت عند محتوى 0.3٪ من إيثر السليلوز أن مساحة ذروة الاسترخاء الثالثة لكل وحدة كتلة تتناقص بشكل مستمر مع الترطيب، مما يشير إلى نظرًا لأن معدل ترطيب CSA2 أسرع من معدل ترطيب الكلنكر والأسمنت المصنوع ذاتيًا، فإن إيثر السليلوز ليس لديه وقت لمزيد من امتصاص الماء، ويطلق الماء الممتز بسبب الزيادة السريعة في تركيز الطور السائل في الملاط. بالإضافة إلى ذلك، فإن امتصاص الماء لـ MC2 أقوى من امتصاص MC1 وMC3، وهو ما يتوافق مع الاستنتاجات السابقة. يمكن أن نرى من تغير مساحة الذروة لكل وحدة كتلة من ذروة الاسترخاء الثالثة لـ CSA1 مع مرور الوقت عند جرعات مختلفة بنسبة 0.3٪ من إثيرات السليلوز أن قاعدة التغيير لذروة الاسترخاء الثالثة لـ CSA1 تختلف عن قاعدة CSA2، و تزداد مساحة CSA1 لفترة وجيزة في المرحلة المبكرة من الترطيب. وبعد الزيادة السريعة، انخفض ليختفي، وهو ما قد يكون بسبب وقت تخثر CSA1 الأطول. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي CSA2 على المزيد من الجبس، ومن السهل تكوين المزيد من AFt (3CaO Al2O3، 3CaSO4، 32H2O)، ويستهلك الكثير من الماء الحر، ويتجاوز معدل استهلاك الماء معدل امتصاص الماء بواسطة إيثر السليلوز، مما قد يؤدي إلى استمرت مساحة ذروة الاسترخاء الثالثة لملاط CSA2 في الانخفاض.

بعد دمج إيثر السليلوز، تغيرت قمم الاسترخاء الأولى والثانية أيضًا إلى حد ما. يمكن ملاحظة من عرض الذروة لذروة الاسترخاء الثانية لنوعي ملاط ​​الأسمنت والملاط الطازج بعد إضافة أثير السليلوز أن عرض الذروة لذروة الاسترخاء الثانية للملاط الطازج يختلف بعد إضافة أثير السليلوز. زيادة، وشكل الذروة يميل إلى أن يكون منتشرا. وهذا يوضح أن دمج إيثر السليلوز يمنع تكتل جزيئات الأسمنت إلى حد ما، ويجعل بنية التلبد فضفاضة نسبيًا، ويضعف درجة ربط الماء، ويزيد من درجة حرية الماء بين هياكل التلبد. ومع ذلك، مع زيادة الجرعة، فإن زيادة عرض الذروة غير واضحة، بل إن عرض الذروة لبعض العينات يتناقص. من الممكن أن تؤدي زيادة الجرعة إلى زيادة لزوجة الطور السائل من الملاط، وفي الوقت نفسه، يتم تعزيز امتصاص إيثر السليلوز إلى جزيئات الأسمنت لإحداث التلبد. يتم تقليل درجة حرية الرطوبة بين الهياكل.

يمكن استخدام الدقة لوصف درجة الانفصال بين قمتي الاسترخاء الأولى والثانية. ويمكن حساب درجة الانفصال حسب درجة الاستبانة = (المكون الأول-أسدل)/المكون الأول، حيث يمثل المكون الأول والسدل السعة القصوى لقمة الاسترخاء الأولى وسعة أدنى نقطة بين القمتين، على التوالى. يمكن استخدام درجة الانفصال لتوصيف درجة تبادل المياه بين هيكل التلبد الملاط وهيكل التلبد، وتكون القيمة بشكل عام 0-1. تشير القيمة الأعلى للانفصال إلى أن تبادل جزأي الماء أكثر صعوبة، وتشير القيمة التي تساوي 1 إلى أن جزأي الماء لا يمكن تبادلهما على الإطلاق.

ويتبين من نتائج حساب درجة الانفصال أن درجة الانفصال بين الأسمنتين دون إضافة أثير السليلوز متكافئة، وكلاهما حوالي 0.64، وتنخفض درجة الانفصال بشكل ملحوظ بعد إضافة أثير السليلوز. من ناحية، تتناقص الدقة بشكل أكبر مع زيادة الجرعة، وتنخفض دقة القمتين إلى 0 في CSA2 الممزوج بـ 0.3٪ MC3، مما يشير إلى أن إيثر السليلوز يعزز بشكل كبير تبادل الماء داخل وبين هياكل التلبد. استنادًا إلى حقيقة أن دمج إيثر السليلوز ليس له أي تأثير في الأساس على موضع ومساحة قمة الاسترخاء الأولى، يمكن التكهن بأن الانخفاض في الدقة يرجع جزئيًا إلى الزيادة في عرض قمة الاسترخاء الثانية، و هيكل التلبد الفضفاض يجعل تبادل المياه بين الداخل والخارج أسهل. بالإضافة إلى ذلك، فإن تداخل إيثر السليلوز في بنية الملاط يعمل على تحسين درجة تبادل الماء بين داخل وخارج بنية التلبد. من ناحية أخرى، فإن تأثير تقليل دقة إيثر السليلوز على CSA2 أقوى من تأثير CSA1، والذي قد يكون بسبب مساحة السطح الأصغر المحددة وحجم الجسيمات الأكبر لـ CSA2، وهو أكثر حساسية لتأثير تشتت إيثر السليلوز بعد ذلك. التأسيس.

2.2 التغييرات في تكوين الملاط

من أطياف TG-DTG لملاط CSA1 وCSA2 المرطبة لمدة 90 دقيقة و150 دقيقة ويوم واحد، يمكن ملاحظة أن أنواع منتجات الترطيب لم تتغير قبل وبعد إضافة إيثر السليلوز، وكانت جميعها AFt وAFm وAH3 شكلت. تشير الأدبيات إلى أن نطاق تحلل AFt هو 50-120°ج؛ نطاق تحلل AFm هو 160-220°ج؛ نطاق التحلل لـ AH3 هو 220-300°C. مع تقدم عملية الترطيب، زاد فقدان وزن العينة تدريجياً، وأصبحت قمم DTG المميزة لـ AFt و AFm و AH3 واضحة تدريجياً، مما يشير إلى أن تكوين منتجات الترطيب الثلاثة زاد تدريجياً.

من الجزء الكتلي لكل منتج ترطيب في العينة في أعمار ترطيب مختلفة، يمكن ملاحظة أن توليد AFt للعينة الفارغة في عمر 1d يتجاوز توليد العينة الممزوجة بإيثر السليلوز، مما يشير إلى أن إيثر السليلوز له تأثير كبير على ترطيب الطين بعد التخثر. هناك تأثير تأخير معين. عند 90 دقيقة، ظل إنتاج AFm للعينات الثلاث كما هو؛ عند 90-150 دقيقة، كان إنتاج AFm في العينة الفارغة أبطأ بكثير من مجموعتي العينات الأخريين؛ بعد يوم واحد، كان محتوى AFm في العينة الفارغة هو نفس محتوى العينة الممزوجة بـ MC1، وكان محتوى AFm في عينة MC2 أقل بكثير في العينات الأخرى. أما بالنسبة لمنتج الترطيب AH3، فإن معدل توليد العينة الفارغة CSA1 بعد الترطيب لمدة 90 دقيقة كان أبطأ بشكل ملحوظ من معدل التوليد لإثير السليلوز، ولكن معدل التوليد كان أسرع بشكل ملحوظ بعد 90 دقيقة، وكمية إنتاج AH3 للعينات الثلاث كان يعادل في 1 يوم.

بعد ترطيب ملاط ​​CSA2 لمدة 90 دقيقة و150 دقيقة، كانت كمية AFT المنتجة في العينة الممزوجة بإيثر السليلوز أقل بكثير من العينة الفارغة، مما يشير إلى أن إيثر السليلوز كان له أيضًا تأثير مثبط معين على ملاط ​​CSA2. في العينات في عمر 1d، وجد أن محتوى AFt للعينة الفارغة كان لا يزال أعلى من محتوى العينة الممزوجة بإيثر السليلوز، مما يشير إلى أن إيثر السليلوز لا يزال له تأثير مثبط معين على ترطيب CSA2 بعد الإعداد النهائي، وكانت درجة التخلف في MC2 أكبر من درجة العينة المضافة مع إيثر السليلوز. MC1. وبعد 90 دقيقة، كانت كمية AH3 التي تنتجها العينة الفارغة أقل بقليل من العينة الممزوجة بإيثر السليلوز؛ وبعد مرور 150 دقيقة، تجاوز AH3 الذي أنتجته العينة الفارغة تلك الموجودة في العينة الممزوجة بإيثر السليلوز؛ وفي يوم واحد، كان AH3 الذي أنتجته العينات الثلاث متكافئًا.

3. الاستنتاج

(1) يمكن لإيثر السليلوز أن يعزز بشكل كبير تبادل الماء بين هيكل التلبد وهيكل التلبد. بعد دمج إيثر السليلوز، يمتص إيثر السليلوز الماء الموجود في الملاط، والذي يتميز بأنه ذروة الاسترخاء الثالثة في طيف زمن الاسترخاء المستعرض (T2). مع زيادة محتوى أثير السليلوز، يزداد امتصاص الماء لأثير السليلوز، وتزداد مساحة قمة الاسترخاء الثالثة. يتم إطلاق الماء الذي يمتصه إيثر السليلوز تدريجيًا في بنية التلبد مع ترطيب الملاط.

(2) دمج إيثر السليلوز يمنع تكتل جزيئات الأسمنت إلى حد ما، مما يجعل هيكل التلبد فضفاضًا نسبيًا؛ ومع زيادة المحتوى، تزداد لزوجة الطور السائل للملاط، ويكون لإثير السليلوز تأثير أكبر على جزيئات الأسمنت. يقلل تأثير الامتصاص المعزز من درجة حرية الماء بين الهياكل المتلبدة.

(3) قبل وبعد إضافة إيثر السليلوز، لم تتغير أنواع منتجات الترطيب في ملاط ​​الأسمنت السلفولومينات، وتم تشكيل AFt وAFm وغراء الألومنيوم؛ ولكن الأثير السليلوز يؤخر قليلا تشكيل تأثير منتجات الترطيب.