Эфір цэлюлозы па марфалогіі ранняга этрынгіту

Уплыў гидроксиэтилметилцеллюлозного эфіру і метилцеллюлозного эфіру на марфалогію этрингита ў раннім цэментавым растворы вывучалі з дапамогай сканавальнай электроннай мікраскапіі (SEM). Вынікі паказваюць, што суадносіны даўжыні і дыяметра крышталяў этрынгіту ў суспензіі, мадыфікаванай гідраксіэтылавым эфірам метылавай цэлюлозы, менш, чым у звычайнай суспензіі, а марфалогія крышталяў этрынгіта падобная на кароткі стрыжань. Суадносіны даўжыні і дыяметра крышталяў этрынгіту ў суспензіі, мадыфікаванай эфірам метылавай цэлюлозы, большыя, чым у звычайнай суспензіі, а марфалогія крышталяў этрынгіту - ігольчастая. Крышталі эттрынгіту ў звычайных цэментавых растворах маюць суадносіны бакоў дзесьці пасярэдзіне. Дзякуючы прыведзеным вышэй эксперыментальным даследаванням становіцца яшчэ больш відавочным, што розніца малекулярнай масы двух відаў эфіру цэлюлозы з'яўляецца найбольш важным фактарам, які ўплывае на марфалогію этрынгіту.

Ключавыя словы:этрынгіт; Суадносіны даўжыні і дыяметра; Метылавы эфір цэлюлозы; Гидроксиэтилметилцеллюлозный эфір; марфалогія

Эттрынгіт, як прадукт гідратацыі з некалькі пашыраным узроўнем, аказвае значны ўплыў на характарыстыкі цэментавага бетону і заўсёды быў аб'ектам даследаванняў матэрыялаў на аснове цэменту. Этрынгіт - гэта тып гідрата алюмінату кальцыя трысульфіду, яго хімічная формула [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O або можа быць запісана як 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, часта скарочана як AFt . У сістэме портландцэменту этрынгіт у асноўным утвараецца ў выніку рэакцыі гіпсу з алюмінатам або алюмінатам жалеза, што гуляе ролю затрымкі гідратацыі і ранняй трываласці цэменту. На адукацыю і марфалогію этрынгіту ўплывае мноства фактараў, такіх як тэмпература, значэнне pH і канцэнтрацыя іёнаў. Яшчэ ў 1976 г. Metha et al. выкарыстаў сканіруючую электронную мікраскапію для вывучэння марфалагічных характарыстык AFt і выявіў, што марфалогія такіх злёгку пашыраных прадуктаў гідратацыі крыху адрознівалася, калі прастора для росту была дастаткова вялікай і калі прастора была абмежаванай. Першы ўяўляў сабой у асноўным тонкія іголкападобныя сферы, а другі ўяўляў сабой кароткую стрыжаньпадобную прызму. Даследаванне Ян Вэньяня паказала, што формы AFt былі рознымі ў розных асяроддзях отвержденія. Вільготнае асяроддзе можа затрымаць генерацыю AFt у бетоне, легіраваным пашыральнікам, і павялічыць магчымасць набракання і расколін бетону. Розныя асяроддзя ўплываюць не толькі на фарміраванне і мікраструктуру AFt, але і на яго аб'ёмную стабільнасць. Чэнь Хусін і інш. выявілі, што доўгатэрміновая стабільнасць AFt зніжаецца з павелічэннем ўтрымання C3A. Кларк і Мантэйру і інш. выявілі, што з павелічэннем ціску навакольнага асяроддзя, крышталічная структура AFt змянілася ад парадку да беспарадку. Балоніс і Глассер разгледзелі змены шчыльнасці AFm і AFt. Renaudin і інш. вывучаў структурныя змены AFt да і пасля апускання ў раствор і структурныя параметры AFt у раманаўскім спектры. Кунтэр і інш. вывучаў уплыў ўзаемадзеяння паміж кальцый-крэмніевым суадносінамі геля CSH і сульфат-іёнам на ціск крышталізацыі AFt з дапамогай ЯМР. У той жа час, грунтуючыся на прымяненні AFt ў матэрыялах на аснове цэменту, Wenk et al. вывучаў арыентацыю крышталя AFt бетоннай секцыі з дапамогай тэхналогіі аздаблення рэнтгенаўскай дыфракцыі жорсткага сінхратроннага выпраменьвання. Былі вывучаны адукацыя AFt у змешаным цэменце і даследчая гарачая кропка этрынгіту. Грунтуючыся на запаволенай рэакцыі этрынгіту, некаторыя навукоўцы правялі шмат даследаванняў па прычыне фазы AFt.

Пашырэнне аб'ёму, выкліканае ўтварэннем этрынгіта, часам спрыяльна, і яно можа дзейнічаць як "пашырэнне", падобнае да пашыральніка аксіду магнію, каб падтрымліваць стабільнасць аб'ёму матэрыялаў на аснове цэменту. Даданне палімернай эмульсіі і редиспергируемого парашка эмульсіі змяняе макраскапічныя ўласцівасці матэрыялаў на аснове цэменту з-за іх значнага ўплыву на мікраструктуру матэрыялаў на аснове цэменту. Аднак, у адрозненне ад парашка эмульсіі, які паўторна дыспергуецца, які галоўным чынам паляпшае счапленне зацвярдзелага раствора, растваральны ў вадзе палімерны эфір цэлюлозы (CE) забяспечвае добрае ўтрыманне вады і згушчэнне толькі што змешанага раствора, паляпшаючы, такім чынам, працоўныя характарыстыкі. Звычайна выкарыстоўваецца неіённы CE, у тым ліку метылцэлюлоза (MC), гідраксіэтылцэлюлоза (HEC), гідраксіпрапілметылцэлюлоза (HPMC),гидроксиэтилметилцеллюлоза (HEMC)і г.д., і CE гуляе пэўную ролю ў нядаўна замешаным растворы, але таксама ўплывае на працэс гідратацыі цэментавага раствора. Даследаванні паказалі, што HEMC змяняе колькасць AFt, вырабленага ў якасці прадукту гідратацыі. Аднак ніякія даследаванні не сістэматычна параўноўвалі ўплыў CE на мікраскапічную марфалогію AFt, таму ў гэтым артыкуле даследуецца розніца ўплыву HEMC і MC на мікраскапічную марфалогію ettringham у раннім (1-дзённым) цэментавым растворы з дапамогай аналізу малюнкаў і параўнанне.

1. Эксперымент

1.1 Сыравіна

У якасці цэменту ў эксперыменце быў абраны портландцемент P·II 52.5R вытворчасці Anhui Conch Cement Co., LTD. Два простыя эфіры цэлюлозы - гэта гідраксіэтыл-метылцэлюлоза (HEMC) і метылцэлюлоза (метылцэлюлоза, Shanghai Sinopath Group) адпаведна. MC); Вада для змешвання - вадаправодная.

1.2 Эксперыментальныя метады

Водоцементное стаўленне ўзору цэментавага цеста было 0,4 (масавае стаўленне вады да цэменту), а ўтрыманне эфіру цэлюлозы - 1% ад масы цэменту. Падрыхтоўка ўзору праводзілася ў адпаведнасці з GB1346-2011 «Метад выпрабаванняў на расход вады, час схоплівання і стабільнасць стандартнай кансістэнцыі цэменту». Пасля фарміравання ўзору пластыкавая плёнка была зачынена на паверхні формы для прадухілення выпарэння вады з паверхні і карбанізацыі, і ўзор быў змешчаны ў памяшканне для отвержденія з тэмпературай (20±2) ℃ і адноснай вільготнасцю (60±5). ) %. Праз 1 дзень форму выдалілі, узор разламалі, затым з сярэдзіны ўзялі невялікі ўзор і замачылі ў бязводным этаноле, каб спыніць гідратацыю, а ўзор вымалі і высушылі перад тэставаннем. Высушаныя ўзоры прыляплялі да століка для ўзораў з дапамогай электраправоднага двухбаковага клею, а на паверхню распылялі пласт залатой плёнкі пры дапамозе аўтаматычнага іённага распыляльніка Cressington 108auto. Ток распылення быў 20 мА, а час распылення - 60 с. FEI QUANTAFEG 650 сканіруючы электронны мікраскоп навакольнага асяроддзя (ESEM) быў выкарыстаны для назірання марфалагічных характарыстык AFt на зрэзе ўзору. Для назірання AFT выкарыстоўваўся рэжым другасных электронаў высокага вакууму. Напружанне паскарэння складала 15 кВ, дыяметр плямы прамяня быў 3,0 нм, а рабочая адлегласць кантралявалася на ўзроўні каля 10 мм.

2. Вынікі і абмеркаванне

СЭМ выявы этрынгіту ў зацвярдзелай цэментавай суспензіі, мадыфікаванай HEMC, паказалі, што арыентацыйны рост слаістай Ca (OH)2(CH) быў відавочным, а AFt паказала нерэгулярнае назапашванне кароткіх стрыжаньпадобных AFt, і некаторыя кароткія стрыжаньпадобныя AFT былі пакрытыя са структурай мембраны HEMC. Чжан Дунфан і інш. таксама выявіў кароткі стрыжаньпадобны AFt пры назіранні за зменамі мікраструктуры цэментавага раствора, мадыфікаванага HEMC, праз ESEM. Яны лічылі, што звычайная цэментавая суспензія хутка рэагуе пасля сутыкнення з вадой, таму крышталь AFt быў тонкім, а падаўжэнне ўзросту гідратацыі прывяло да пастаяннага павелічэння суадносін даўжыні і дыяметра. Аднак HEMC павялічваў глейкасць раствора, зніжаў хуткасць звязвання іёнаў у растворы і затрымліваў паступленне вады на паверхню часціц клінкеру, таму стаўленне даўжыні да дыяметра AFt павялічылася ў слабой тэндэнцыі, а яго марфалагічныя характарыстыкі паказалі кароткая палачкападобная форма. У параўнанні з AFt у звычайным цэментавым растворы таго ж узросту гэтая тэорыя была часткова праверана, але яна непрыдатная для тлумачэння марфалагічных змен AFt у цэментавым растворы, мадыфікаваным MC. СЭМ выявы этрыдыту ў 1-дзённым зацвярдзелым цэментавым растворы, мадыфікаваным MC, таксама паказалі арыентаваны рост слаістай Ca(OH)2, некаторыя паверхні AFt таксама былі пакрытыя плёнкавай структурай MC, а AFt паказаў марфалагічныя характарыстыкі росту кластараў. Аднак, для параўнання, крышталь AFt у мадыфікаваным цэментавым растворы MC мае большае стаўленне даўжыні да дыяметра і больш стройную марфалогію, дэманструючы тыповую ігольчастую марфалогію.

І HEMC, і MC затрымлівалі працэс ранняй гідратацыі цэменту і павялічвалі глейкасць раствора, але выкліканыя імі адрозненні ў марфалагічных характарыстыках AFt па-ранейшаму заставаліся значнымі. Вышэйзгаданыя з'явы могуць быць дадаткова разгледжаны з пункту гледжання малекулярнай структуры эфіру цэлюлозы і крышталічнай структуры AFt. Renaudin і інш. замачылі сінтэзаваны AFt у падрыхтаваным растворы шчолачы, каб атрымаць «мокры AFt», і часткова выдалілі яго і высушылі на паверхні насычанага раствора CaCl2 (35% адносная вільготнасць), каб атрымаць «сухі AFt». Пасля даследавання ўдакладнення структуры з дапамогай спектраскапіі камбінацыйнага рассеяння і рэнтгенаўскай парашковай дыфракцыі было выяўлена, што паміж дзвюма структурамі не было ніякай розніцы, змяняўся толькі кірунак фарміравання крышталяў ячэек у працэсе сушкі, гэта значыць у працэсе ўздзеяння навакольнага асяроддзя. пераход ад «вільготнага» да «сухому», крышталяў AFt фармуюцца вочкі ўздоўж нармальнага кірунку паступова павялічваецца. Крышталяў AFt уздоўж нармальнага кірунку c станавілася ўсё менш і менш. Самая асноўная адзінка трохмернай прасторы складаецца з нармальнай лініі, нармальнай лініі b і нармальнай лініі c, якія перпендыкулярныя адна да адной. У выпадку, калі нармалі b былі фіксаванымі, крышталі AFt згрупаваліся ўздоўж нармаляў a, што прывяло да павялічанага папярочнага перасеку ячэйкі ў плоскасці нармаляў ab. Такім чынам, калі HEMC «захоўвае» больш вады, чым MC, у лакалізаванай вобласці можа ўзнікнуць «сухое» асяроддзе, якое спрыяе бакавой агрэгацыі і росту крышталяў AFt. Патураль і інш. выявілі, што для самога CE, чым вышэй ступень полімерызацыі (або чым большая малекулярная маса), тым большая глейкасць CE і тым лепш характарыстыкі ўтрымання вады. Малекулярная структура HEMC і MCS пацвярджае гэтую гіпотэзу, пры гэтым гідраксіэтыльная група мае значна большую малекулярную масу, чым вадародная група.

Як правіла, крышталі AFt утвараюцца і выпадаюць у асадак толькі тады, калі адпаведныя іёны дасягаюць пэўнага насычэння ў сістэме раствора. Такім чынам, такія фактары, як канцэнтрацыя іёнаў, тэмпература, значэнне pH і прастора адукацыі ў рэакцыйным растворы, могуць істотна паўплываць на марфалогію крышталяў AFt, а змены ва ўмовах штучнага сінтэзу могуць змяніць марфалогію крышталяў AFt. Такім чынам, суадносіны крышталяў AFt у звычайным цэментавым растворы паміж імі можа быць выклікана адзіным фактарам спажывання вады ў ранняй гідратацыі цэменту. Аднак розніца ў марфалогіі крышталяў AFt, выкліканая HEMC і MC, павінна быць у асноўным звязана з іх асаблівым механізмам утрымання вады. Hemcs і MCS ствараюць «замкнёны цыкл» воднага транспарту ў мікразоне свежага цэментавага раствора, дазваляючы «кароткі перыяд», у які вада «лёгка патрапіць і цяжка выйсці». Аднак на працягу гэтага перыяду вадкая фаза асяроддзя ў мікразоне і побач з ёй таксама змяняецца. Такія фактары, як канцэнтрацыя іёнаў, pH і г.д., Змена асяроддзя росту дадаткова адлюстроўваецца на марфалагічных характарыстыках крышталяў AFt. Гэты «замкнёны цыкл» воднага транспарту падобны на механізм дзеяння, апісаны Pourchez et al. HPMC гуляе ролю ў затрымцы вады.

3. Заключэнне

(1) Даданне эфіру гідраксіэтыл-метылацэлюлозы (HEMC) і эфіру метылацэлюлозы (MC) можа істотна змяніць марфалогію этрынгіта ў ранняй (1 дзень) звычайнай цэментавай суспензіі.

(2) Даўжыня і дыяметр крышталя этрынгіту ў мадыфікаванай цэментавай суспензіі HEMC малыя і маюць кароткую форму стрыжня; Суадносіны даўжыні і дыяметра крышталяў этрынгіта ў мадыфікаванай цэментавай суспензіі МС вялікія, і гэта іголкападобная форма. Крышталі этрынгіта ў звычайных цэментавых суспензіях маюць гэтыя два суадносіны бакоў.

(3) Рознае ўздзеянне двух простых эфіраў цэлюлозы на марфалогію этрынгіту ў асноўным звязана з розніцай у малекулярнай масе.