Erkən etringitin morfologiyası üzrə selüloz efiri

Erkən sement məhlulunda hidroksietilmetilselüloz efirinin və metilselüloz efirinin etringitin morfologiyasına təsiri skan edilmiş elektron mikroskopiya (SEM) vasitəsilə tədqiq edilmişdir. Nəticələr göstərir ki, hidroksietil metilselüloz efiri ilə modifikasiya olunmuş məhlulda etringit kristallarının uzunluq-diametr nisbəti adi məhluldakından daha kiçikdir və etrinjit kristallarının morfologiyası qısa çubuqvari olur. Metilselüloz efiri ilə modifikasiya olunmuş məhlulda etrinqit kristallarının uzunluq-diametr nisbəti adi məhluldakından daha böyükdür və etrinjit kristallarının morfologiyası iynə-çubuqdur. Adi sement məhlullarında olan etrinjit kristallarının aralarında bir yerdə nisbət nisbəti var. Yuxarıdakı eksperimental tədqiqat vasitəsilə daha aydın olur ki, iki növ selüloz efirinin molekulyar çəkisi fərqi etringitin morfologiyasına təsir edən ən mühüm amildir.

Açar sözlər:etringit; Uzunluq-diametr nisbəti; metil selüloz efiri; hidroksietil metilselüloz efiri; morfologiya

Ettringit, bir qədər genişləndirilmiş nəmləndirici məhsul kimi, sement betonunun işinə əhəmiyyətli təsir göstərir və həmişə sement əsaslı materialların tədqiqat nöqtəsi olmuşdur. Ettringit bir növ trisulfid tipli kalsium alüminat hidratdır, kimyəvi formulu [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O-dur və ya 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O kimi yazıla bilər, çox vaxt AFt kimi qısaldılır. . Portland sement sistemində etrinjit əsasən gipsin alüminat və ya dəmir alüminat mineralları ilə reaksiyası nəticəsində əmələ gəlir ki, bu da sementin nəmləndirilməsini və erkən möhkəmliyini gecikdirmək rolunu oynayır. Etrinjitin əmələ gəlməsi və morfologiyası temperatur, pH dəyəri və ion konsentrasiyası kimi bir çox amillərdən təsirlənir. Hələ 1976-cı ildə Metha et al. AFt-nin morfoloji xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün skan edən elektron mikroskopiyadan istifadə etdi və müəyyən etdi ki, böyümə sahəsi kifayət qədər böyük olduqda və məkan məhdud olduqda belə bir qədər genişlənmiş nəmləndirici məhsulların morfologiyası bir qədər fərqlidir. Birincisi əsasən incə iynə çubuqşəkilli kürəciklər, ikincisi isə əsasən qısa çubuqşəkilli prizma idi. Yang Wenyanın araşdırması, AFt formalarının müxtəlif müalicə mühitləri ilə fərqli olduğunu müəyyən etdi. Yaş mühitlər genişləndirici qatqılı betonda AFt əmələ gəlməsini gecikdirəcək və betonun şişməsi və çatlama ehtimalını artıracaq. Müxtəlif mühitlər yalnız AFt-nin əmələ gəlməsinə və mikrostrukturuna deyil, həm də onun həcm sabitliyinə təsir göstərir. Chen Huxing et al. AFt-nin uzunmüddətli sabitliyinin C3A tərkibinin artması ilə azaldığını aşkar etdi. Clark və Monteiro et al. müəyyən etdi ki, ətraf mühitin təzyiqinin artması ilə AFt kristal quruluşu nizamdan pozğunluğa dəyişdi. Balonis və Glasser AFm və AFt-nin sıxlıq dəyişikliklərini nəzərdən keçirdilər. Renaudin və başqaları. məhlula batırılmadan əvvəl və sonra AFt-nin struktur dəyişikliklərini və Raman spektrində AFt-nin struktur parametrlərini öyrənmişdir. Kunther və başqaları. NMR ilə CSH gel kalsium-silikon nisbəti və sulfat ionu arasındakı qarşılıqlı təsirin AFt kristallaşma təzyiqinə təsirini öyrənmişdir. Eyni zamanda sement əsaslı materiallarda AFt-nin tətbiqinə əsaslanaraq Wenk et al. sərt sinxrotron radiasiya rentgen difraksiyasının bitirmə texnologiyası vasitəsilə beton bölmənin AFt kristal oriyentasiyasını öyrənmişdir. Qarışıq sementdə AFt-nin əmələ gəlməsi və etringitin tədqiqat qaynağı tədqiq edilmişdir. Gecikmiş etringit reaksiyasına əsaslanaraq, bəzi alimlər AFt fazasının səbəbi ilə bağlı çoxlu araşdırmalar aparmışlar.

Etrinqitin əmələ gəlməsi nəticəsində yaranan həcmin genişlənməsi bəzən əlverişlidir və sement əsaslı materialların həcm sabitliyini qorumaq üçün maqnezium oksidinin genişləndirici agentinə bənzər bir "genişləmə" kimi çıxış edə bilər. Polimer emulsiyası və yenidən dağılan emulsiya tozunun əlavə edilməsi sement əsaslı materialların mikrostrukturuna əhəmiyyətli təsir göstərdiyinə görə onların makroskopik xüsusiyyətlərini dəyişir. Bununla belə, əsasən bərkimiş məhlulun yapışma xüsusiyyətini artıran yenidən dağılan emulsiya tozundan fərqli olaraq, suda həll olunan polimer selüloz efiri (CE) yeni qarışdırılmış məhlula yaxşı su saxlama və qalınlaşdırma effekti verir, beləliklə, iş performansını yaxşılaşdırır. Qeyri-ionlu CE ümumiyyətlə istifadə olunur, o cümlədən metil selüloz (MC), hidroksietilselüloz (HEC), hidroksipropil metil selüloz (HPMC),hidroksietil metil selüloz (HEMC)və s. və CE yeni qarışıq məhlulda rol oynayır, həm də sement məhlulunun nəmləndirilməsi prosesinə təsir göstərir. Tədqiqatlar göstərdi ki, HEMC nəmləndirici məhsul kimi istehsal olunan AFt miqdarını dəyişir. Bununla belə, heç bir tədqiqat CE-nin AFt-nin mikroskopik morfologiyasına təsirini sistematik şəkildə müqayisə etməmişdir, buna görə də bu məqalə görüntü təhlili və ilkin (1 günlük) sement məhlulunda HEMC və MC-nin mikroskopik morfologiyasına təsirinin fərqini araşdırır və müqayisə.

1. Təcrübə

1.1 Xammal

Anhui Conch Cement Co., LTD tərəfindən istehsal edilən P·II 52.5R portland sementi təcrübədə sement kimi seçilmişdir. İki sellüloz efiri müvafiq olaraq hidroksietil metilselüloz (HEMC) və metilselülozdur (metilselüloz, Şanxay Sinopat Qrupu). MC); Qarışdırılan su kran suyudur.

1.2 Eksperimental üsullar

Sement pastası nümunəsinin su-sement nisbəti 0,4 (suyun sementə kütlə nisbəti), sellüloz efirinin tərkibi isə sement kütləsinin 1%-ni təşkil etmişdir. Nümunənin hazırlanması GB1346-2011 “Su istehlakı, təyini vaxtı və sement standart konsistensiyasının sabitliyi üçün sınaq metodu”na uyğun olaraq həyata keçirilmişdir. Nümunə formalaşdırıldıqdan sonra səth suyunun buxarlanması və karbonlaşmasının qarşısını almaq üçün qəlibin səthinə plastik plyonka örtülmüş və nümunə (20±2)℃ temperatur və nisbi rütubət (60±5) olan qurutma otağına yerləşdirilmişdir. ) %. 1 gündən sonra qəlib çıxarıldı və nümunə sındırıldı, sonra ortadan kiçik bir nümunə götürüldü və nəmləndirməni dayandırmaq üçün susuz etanolda isladıldı və sınaqdan əvvəl nümunə götürülüb qurudulub. Qurudulmuş nümunələr keçirici ikitərəfli yapışdırıcı ilə nümunə masasına yapışdırılmış və Cressington 108auto avtomatik ion püskürtmə cihazı ilə səthə qızıl plyonka səpilmişdir. Püskürtmə cərəyanı 20 mA, püskürmə vaxtı isə 60 s idi. Nümunə bölməsində AFt-nin morfoloji xüsusiyyətlərini müşahidə etmək üçün FEI QUANTAFEG 650 ətraf mühitin skan edən elektron mikroskopu (ESEM) istifadə edilmişdir. AFT-ni müşahidə etmək üçün yüksək vakuumlu ikinci elektron rejimi istifadə edilmişdir. Sürətlənmə gərginliyi 15 kV, şüa nöqtəsinin diametri 3,0 nm, iş məsafəsi isə təxminən 10 mm-də idarə olunurdu.

2. Nəticələr və müzakirə

Sərtləşdirilmiş HEMC ilə modifikasiya olunmuş sement məhlulunda etrinqitin SEM şəkilləri göstərdi ki, laylı Ca (OH)2(CH)-nin oriyentasiya artımı açıqdır və AFt qısa çubuq kimi AFt-nin qeyri-müntəzəm yığılmasını və bəzi qısa çubuq kimi AFT-nin örtüldüyünü göstərdi. HEMC membran quruluşu ilə. Zhang Dongfang et al. həmçinin ESEM vasitəsilə HEMC modifikasiyalı sement məhlulunun mikrostruktur dəyişikliklərini müşahidə edərkən qısa çubuqşəkilli AFt tapdı. Onlar hesab edirdilər ki, adi sement məhlulu su ilə qarşılaşdıqdan sonra tez reaksiya verir, ona görə də AFt kristalı nazikdir və hidratasiya yaşının uzadılması uzunluq-diametr nisbətinin davamlı artmasına səbəb olur. Bununla belə, HEMC məhlulun özlülüyünü artırdı, məhluldakı ionların bağlanma sürətini azaltdı və suyun klinker hissəciklərinin səthinə gəlməsini gecikdirdi, buna görə də AFt-nin uzunluq-diametr nisbəti zəif bir tendensiyada artdı və onun morfoloji xüsusiyyətləri göstərdi. qısa çubuq forması. Eyni yaşda olan adi sement məhlulunda AFt ilə müqayisədə bu nəzəriyyə qismən təsdiq edilmişdir, lakin MC modifikasiyalı sement məhlulunda AFt-nin morfoloji dəyişikliklərini izah etmək üçün tətbiq olunmur. 1 günlük bərkidilmiş MC ilə modifikasiya olunmuş sement məhlulunda ettriditin SEM təsvirləri də laylı Ca(OH)2-nin oriyentasiyalı artımını göstərdi, bəzi AFt səthləri də MC-nin plyonka strukturu ilə örtülmüşdü və AFt çoxluq böyüməsinin morfoloji xüsusiyyətlərini göstərmişdir. Bununla belə, müqayisə üçün, MC modifikasiya edilmiş sement məhlulunda olan AFt kristalı daha böyük uzunluq-diametr nisbətinə və daha incə morfologiyaya malikdir və tipik acicular morfologiyasını göstərir.

Həm HEMC, həm də MC sementin erkən hidratasiya prosesini gecikdirdi və məhlulun özlülüyünü artırdı, lakin onların yaratdığı AFt morfoloji xüsusiyyətlərindəki fərqlər hələ də əhəmiyyətli idi. Yuxarıdakı hadisələri sellüloza efirinin molekulyar quruluşu və AFt kristal quruluşu baxımından daha da inkişaf etdirmək olar. Renaudin və başqaları. sintez edilmiş AFt-ni hazırlanmış qələvi məhlulunda “yaş AFt” almaq üçün isladıb, qismən çıxararaq “quru AFt” almaq üçün doymuş CaCl2 məhlulunun (35% nisbi rütubət) səthində qurutdu. Raman spektroskopiyası və rentgen tozunun difraksiyası ilə strukturun dəqiqləşdirilməsi tədqiqindən sonra məlum olmuşdur ki, iki struktur arasında heç bir fərq yoxdur, yalnız qurutma prosesində, yəni ətraf mühitin mühafizəsi prosesində hüceyrələrin kristal əmələ gəlmə istiqaməti dəyişmişdir. "yaş" dan "quru"ya çevrilməsi, AFt kristallarının normal istiqaməti boyunca tədricən artan hüceyrələri əmələ gətirir. c normal istiqaməti boyunca AFt kristalları getdikcə azaldı. Üçölçülü fəzanın ən əsas vahidi bir-birinə perpendikulyar olan normal xətt, b normal xətt və c normal xəttdən ibarətdir. B normallarının sabit olduğu halda, AFt kristalları normallar boyunca toplanır, nəticədə ab normallar müstəvisində genişlənmiş hüceyrə kəsiyi yaranır. Beləliklə, əgər HEMC MC-dən daha çox su “saxlayırsa”, lokallaşdırılmış ərazidə “quru” mühit yarana bilər ki, bu da AFt kristallarının yanal yığılmasını və böyüməsini təşviq edir. Patural və başqaları. aşkar etdi ki, CE-nin özü üçün polimerləşmə dərəcəsi nə qədər yüksək olarsa (və ya molekulyar çəki nə qədər böyük olarsa), CE-nin özlülüyü bir o qədər yüksək olar və su tutma qabiliyyəti bir o qədər yaxşı olar. HEMC və MCS-nin molekulyar quruluşu bu hipotezi dəstəkləyir, hidroksietil qrupu hidrogen qrupundan daha böyük molekulyar çəkiyə malikdir.

Ümumiyyətlə, AFt kristalları yalnız müvafiq ionlar məhlul sistemində müəyyən doyma səviyyəsinə çatdıqda əmələ gələcək və çökəcək. Buna görə də, reaksiya məhlulunda ion konsentrasiyası, temperatur, pH dəyəri və əmələ gəlmə məkanı kimi amillər AFt kristallarının morfologiyasına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər, süni sintez şəraitinin dəyişməsi isə AFt kristallarının morfologiyasını dəyişə bilər. Buna görə də, adi sement məhlulunda AFt kristallarının ikisi arasındakı nisbəti sementin erkən nəmləndirilməsində su sərfinin tək faktoru ilə bağlı ola bilər. Bununla belə, HEMC və MC-nin yaratdığı AFt kristal morfologiyasındakı fərq əsasən onların xüsusi su tutma mexanizminə görə olmalıdır. Hemcs və MCS təzə sement məhlulunun mikrozonası daxilində su nəqliyyatının “qapalı dövrəsini” yaradır və suyun “daxil olması asan və çıxması çətin” olan “qısa müddətə” imkan verir. Lakin bu müddət ərzində mikrozonada və onun yaxınlığında maye faza mühiti də dəyişir. İon konsentrasiyası, pH və s. kimi amillər, böyümə mühitinin dəyişməsi AFt kristallarının morfoloji xüsusiyyətlərində daha çox əks olunur. Su nəqliyyatının bu “qapalı dövrəsi” Pourchez et al tərəfindən təsvir edilən fəaliyyət mexanizminə bənzəyir. HPMC suyun tutulmasında rol oynayır.

3. Nəticə

(1) Hidroksietil metilselüloz efirinin (HEMC) və metilselüloz efirinin (MC) əlavə edilməsi erkən (1 gün) adi sement məhlulunda etringitin morfologiyasını əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər.

(2) HEMC modifikasiya edilmiş sement məhlulunda etrinqit kristalının uzunluğu və diametri kiçik və qısa çubuq şəklindədir; MC modifikasiya olunmuş sement məhlulunda etrinqit kristallarının uzunluğu və diametri nisbəti böyükdür, bu da iynə-çubuq şəklindədir. Adi sement məhlullarında olan etringit kristalları bu ikisi arasında bir nisbət nisbətinə malikdir.

(3) İki selüloz efirinin etringitin morfologiyasına fərqli təsiri əsasən molekulyar çəki fərqi ilə bağlıdır.