Ефекти на целулозните етери върху еволюцията на водните компоненти и хидратационните продукти на сулфоалумината циментова паста

Водните компоненти и еволюцията на микроструктурата в целулозния етер модифициран сулфоалумен цимент (CSA) суспензия са проучени чрез ядрен магнитен резонанс на ниско поле и термичен анализатор. Резултатите показват, че след добавянето на целулозен етер, той адсорбира вода между структурите на флокулацията, която се характеризира като третият пик на релаксация в спектъра на напречното релаксация (Т2) и количеството на адсорбирана вода е положително свързано с дозата. В допълнение, целулозният етер значително улесни обмена на вода между вътрешните и междуфлок структурите на CSA флоци. Въпреки че добавянето на целулозен етер не оказва влияние върху видовете хидратационни продукти на сулфоалуминат цимент, това ще повлияе на количеството на хидратационните продукти на определена възраст.

Ключови думи:целулозен етер; сулфоалуминат цимент; вода; продукти за хидратация

0、Предговор

Целулозният етер, който се обработва от естествена целулоза чрез поредица от процеси, е възобновяема и зелена химическа примес. Обикновените целулозни етери като метилцелулоза (MC), етилцелулоза (HEC) и хидроксиетилметилцелулоза (HEMC) се използват широко в медицината, строителството и други индустрии. Приемането на HEMC като пример, това може значително да подобри задържането на вода и консистенцията на Portland Cement, но да забави настройката на цимента. На микроскопично ниво HEMC също има значителен ефект върху микроструктурата и структурата на порите на циментовата паста. Например, хидратационният продукт Ettringite (AFT) е по-вероятно да е с къса форма на пръчка и съотношението му на аспектите е по-ниско; В същото време в циментовата паста се въвеждат голям брой затворени пори, намалявайки броя на комуникационните пори.

Повечето от съществуващите проучвания за влиянието на целулозните етери върху циментовите материали се фокусират върху Portland Cement. Сулфоалуминатният цимент (CSA) е нисковъглероден цимент, независимо развит в моята страна през 20 век, с безводен калциев сулфоалуминат като основен минерал. Тъй като голямо количество отпред може да се генерира след хидратация, CSA има предимствата на ранната якост, високата непроницаемост и устойчивост на корозия и се използва широко в полетата на бетонния 3D печат, строителството на морско инженерство и бърз ремонт в ниска температурна среда . През последните години Li Jian et al. анализира влиянието на HEMC върху CSA хоросан от перспективите на якост на натиск и мокра плътност; Wu Kai et al. изследва ефекта на HEMC върху процеса на ранна хидратация на CSA цимента, но водата в модифицирания CSA цимент Законът за еволюцията на компонентите и състава на суспензията не е известен. Въз основа на това тази работа се фокусира върху разпределението на времето за напречно релаксация (T2) в CSA циментовата каша преди и след добавяне на HEMC, като се използва инструмент за ядрен магнитен резонанс на ниско поле и допълнително анализира миграцията и променя закона на водата в The суспензия. Изследва се променят на състава на циментовата паста.

1. Експеримент

1.1 Суровини

Използвани са два налични в търговската мрежа сулфоалуминатни цимента, обозначени като CSA1 и CSA2, със загуба на запалване (LOI) по -малко от 0,5% (масова фракция).

Използват се три различни хидроксиетил метилцелулози, които са обозначени съответно като MC1, MC2 и MC3. MC3 се получава чрез смесване на 5% (масова фракция) полиакриламид (PAM) в MC2.

1.2 Съотношение на смесване

Три вида целулозни етери се смесват съответно в сулфоалуминатния цимент, дозите са 0,1%, 0,2% и 0,3% (масова фракция, същата по -долу). Фиксираното водно-циментово съотношение е 0,6, а коефициентът на водно-цимент на коефициента на воден цимент има добра работоспособност и няма кървене чрез теста за консумация на вода на стандартната консистенция.

1.3 Метод

NMR оборудването с ниско поле, използвано в експеримента, е PQ⁃001 NMR анализатор от Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. Силата на магнитното поле на постоянния магнит е 0,49T, честотата на протоновия резонанс е 21MHz, а температурата на магнита се поддържа постоянна при 32.0°В. По време на теста малката стъклена бутилка, съдържаща цилиндричната проба, се поставя в сондата на намотката на инструмента и CPMG последователността се използва за събиране на сигнала за релаксация на циментовата паста. След инверсия чрез софтуера за анализ на корелацията, кривата на инверсия T2 беше получена чрез използване на алгоритъма за инверсия на SIRT. Водата с различна степен на свобода в суспензията ще се характеризира с различни пикове за релаксация в спектъра на напречния релаксационен спектър, а площта на върха на релаксация е положително свързана с количеството вода, базирана на който вида и съдържанието на водата в суспензията може да се анализира. За да се генерира ядрен магнитен резонанс, е необходимо да се гарантира, че централната честота O1 (единица: kHz) на радиочестотата е в съответствие с честотата на магнита и O1 се калибрира всеки ден по време на теста.

Пробите бяха анализирани от TG? N2 се използва като защитна атмосфера, скоростта на нагряване е 10°C/min, а температурният диапазон на сканиране е 30-800°C.

2. Резултати и дискусии

2.1 Еволюция на водните компоненти

2.1.1 Неоткрит целулозен етер

Два пика за релаксация (дефинирани като първи и втора релаксация на пикове) могат да бъдат ясно наблюдавани в спектрите на напречното време за релаксация (Т2) на двете сулфоалумитни циментови суфраи. Първият връх за релаксация произхожда от вътрешността на структурата на флокулацията, която има ниска степен на свобода и кратко време на релаксация; Вторият пик за релаксация възниква между структурите на флокулацията, който има голяма степен на свобода и дълго напречно време за релаксация. За разлика от тях, Т2, съответстващ на първия пик за релаксация на двата цимента, е сравним, докато вторият пик за релаксация на CSA1 се появява по -късно. Различен от сулфоалуминат циментов клинкер и самостоятелно изработен цимент, двата релаксиращи пика на CSA1 и CSA2 частично се припокриват от първоначалното състояние. С напредъка на хидратацията първият пик на релаксация постепенно има тенденция да бъде независим, зоната постепенно намалява и тя изчезва напълно на около 90 минути. Това показва, че има известна степен на обмен на вода между структурата на флокулацията и структурата на флокулацията на двете циментови пасти.

Промяната на пиковата площ на втория релаксационен пик и промяната на стойността на Т2, съответстваща на върха на върха, характеризират промяната на свободната вода и физически свързаното съдържание на вода и промяната на степента на свобода на водата в сушата . Комбинацията от двете може по -цялостно да отразява процеса на хидратация на суспензията. С напредъка на хидратацията пиковата площ постепенно намалява и изместването на стойността на Т2 вляво постепенно се увеличава и между тях има определена съответна връзка.

2.1.2 Добавен целулозен етер

Приемайки CSA2, смесен с 0,3% MC2, като пример, Т2 релаксиращият спектър на сулфоалуминатен цимент след добавяне на целулозен етер може да се види. След добавяне на целулозен етер, третият пик на релаксация, представляващ адсорбцията на водата чрез целулозен етер, се появи в положението, където времето на напречната релаксация е по -голямо от 100 ms, а пиковата площ постепенно се увеличава с увеличаването на съдържанието на целулозен етер.

Количеството вода между флокулационните структури се влияе от миграцията на водата вътре в структурата на флокулацията и водната адсорбция на целулозния етер. Следователно, количеството вода между структурите на флокулацията е свързано с вътрешната структура на порите на суспензията и капацитета на адсорбцията на водата на целулозния етер. Площта на втория релаксационен пик варира в зависимост от съдържанието на целулозен етер варира с различни видове цимент. Площта на втория релаксационен пик на суспензията на CSA1 намалява непрекъснато с увеличаването на съдържанието на целулозен етер и е най -малкото при 0,3% съдържание. За разлика от тях, втората област на релаксация на пиковата площ на суспензията на CSA2 се увеличава непрекъснато с увеличаването на съдържанието на целулозен етер.

Избройте промяната на площта на третия пик за релаксация с увеличаване на съдържанието на целулозен етер. Тъй като пиковата площ се влияе от качеството на пробата, е трудно да се гарантира, че качеството на добавената проба е същото при зареждане на пробата. Следователно съотношението на площта се използва за характеризиране на количеството на сигнала на третия пик за релаксация в различни проби. От промяната на зоната на третия пик за релаксация с увеличаването на съдържанието на целулозен етер, може да се види, че с увеличаването на съдържанието на целулозен етер, площта на третия пик на релаксация основно показва нарастваща тенденция (в CSA1, когато съдържанието на MC1 е 0,3%, това е повече площта на третия пик за релаксация намалява леко при 0,2%), което показва, че с увеличаването на съдържанието на целулозен етер, адсорбираната вода също постепенно се увеличава. Сред CSA1 суховете, MC1 имаше по -добра абсорбция на вода от MC2 и MC3; Докато сред CSA2 суховете, MC2 имаше най -доброто абсорбция на вода.

Може да се види от промяната на площта на третия пик за релаксация на единица маса на суспензията на CSA2 с времето при съдържанието на 0,3% целулозен етер, която площта на третия релаксационен пик на единица маса намалява непрекъснато с хидратацията, което показва, че показва хидратацията, което показва, показвайки, което показва, че показва, че площ Това, че тъй като скоростта на хидратация на CSA2 е по-бърза от тази на клинкера и самоизправен цимент, целулозният етер няма време за по-нататъшна адсорбция на водата и освобождава адсорбираната вода поради бързото увеличаване на концентрацията на течната фаза в каша. В допълнение, адсорбцията на вода на MC2 е по -силна от тази на MC1 и MC3, което е в съответствие с предишните заключения. Може да се види от промяната на пиковата площ на единица маса на третия пик за релаксация на CSA1 с време при различни 0,3% дози на целулозните етери, че правилото за промяна на третия релаксационен пик на CSA1 е различно от това на CSA2 и Площта на CSA1 се увеличава за кратко в ранния етап на хидратация. След като се увеличи бързо, той намалява, за да изчезне, което може да се дължи на по -дългото време на съсирване на CSA1. В допълнение, CSA2 съдържа повече гипс, хидратацията е лесна за образуване на повече отзад (3CAO AL2O3 3CASO4 32H2O), консумира много свободна вода, а скоростта на консумация на вода надвишава скоростта на адсорбция на водата чрез целулозен етер, което може да доведе до това, че скоростта на адсорбция на водата от целулозен етер, което може да доведе до скоростта на адсорбция на водата от целулозен етер, което може да доведе до скоростта на адсорбция на вода чрез целулозен етер, което може Площта на третия релаксационен пик на суспензията на CSA2 продължава да намалява.

След включването на целулозен етер, първият и вторият релаксационен пик също се променят в известна степен. Може да се види от пиковата ширина на втория пик за релаксация на двата вида циментова каша и свежата каша след добавяне на целулозен етер, че пиковата ширина на втория пик за релаксация на свежата суша е различна след добавяне на целулозен етер. Увеличаване, върховата форма има тенденция да се дифузна. Това показва, че включването на целулозен етер предотвратява до известна степен агломерацията на циментовите частици, прави структурата на флокулацията сравнително разхлабена, отслабва степента на свързване на водата и увеличава степента на свобода на водата между структурите на флокулацията. Въпреки това, с увеличаването на дозата, увеличаването на пиковата ширина не е очевидно и ширината на пика на някои проби дори намалява. Може да се окаже, че увеличаването на дозата увеличава вискозитета на течната фаза на суспензията и в същото време адсорбцията на целулозен етер към циментовите частици се засилва, за да причини флокулация. Степента на свобода на влага между структурите се намалява.

Разделителната способност може да се използва за описание на степента на разделяне между първия и втория релаксационен пик. Степента на разделяне може да бъде изчислена според степента на разделителна способност = (компонент на компонент на Afirst)/Afirst компонент, където компонентът Afirst и Asaddle представляват максималната амплитуда на първия релаксационен пик и амплитудата на най-ниската точка между двата пика, съответно. Степента на разделяне може да се използва за характеризиране на степента на обмен на вода между структурата на флокулацията на суспензията и структурата на флокулацията, а стойността обикновено е 0-1. По -високата стойност за разделяне показва, че двете части вода са по -трудни за обмен, а стойност, равна на 1, показва, че двете части на водата изобщо не могат да се обменят.

От резултатите от изчисленията в степента на разделяне може да се види, че степента на разделяне на двата цимента без добавяне на целулозен етер е еквивалентна, и двете са около 0,64, а степента на разделяне е значително намалена след добавяне на целулозен етер. От една страна, разделителната способност намалява допълнително с увеличаването на дозата, а разделителната способност на двата пика дори пада до 0 в CSA2, смесена с 0,3% MC3, което показва, че целулозният етер значително насърчава обмена на вода вътре и между върху Структури на флокулация. Въз основа на факта, че включването на целулозен етер по принцип няма ефект върху позицията и площта на първия пик за релаксация, може да се спекулира, че намаляването на разделителната способност отчасти се дължи на увеличаването на ширината на втория релаксационен пик и Разхлабената структура на флокулацията прави обмен на вода между вътрешната и външната страна. В допълнение, припокриването на целулозния етер в структурата на суспензията допълнително подобрява степента на обмен на вода между вътрешната и външната структура на флокулацията. От друга страна, ефектът на намаляване на разделителната способност на целулозния етер върху CSA2 е по -силен от този на CSA1, което може да се дължи на по -малката специфична повърхностна площ и по -голям размер на частиците на CSA2, което е по -чувствително към дисперсионния ефект на целулозния етер след етера след етера след етера след етера след етера след етера след етер след етера на целулозата след етера на целулозата след етера на целулозата след етера на целулозата след етера на целулоз Включване.

2.2 Промени в състава на суспензията

От TG-DTG спектрите на CSA1 и CSA2 суховете, хидратирани в продължение на 90 минути, 150 минути и 1 ден, се вижда, че видовете хидратационни продукти не са се променяли преди и след добавяне на целулозен етер, а AFT, AFM и AH3 са всички са всички образувано. Литературата посочва, че диапазонът на разлагане на AFT е 50-120°C; Диапазонът на разлагане на AFM е 160-220°C; Диапазонът на разлагане на AH3 е 220-300°В. С напредъка на хидратацията загубата на тегло на пробата постепенно се увеличава и характерните пикове на DTG на AFT, AFM и AH3 постепенно стават очевидни, което показва, че образуването на трите хидратационни продукта постепенно се увеличава.

От масовата фракция на всеки хидратационен продукт в пробата в различни хидратационни възрасти може да се види, че следното генериране на празната проба на 1D възраст надвишава тази на пробата, смесена с целулозен етер, което показва, че целулозният етер оказва голямо влияние върху Хидратацията на суспензията след коагулация. Има определен ефект на забавяне. На 90 минути производството на AFM на трите проби остана същото; При 90-150 минути производството на AFM в празната проба е значително по-бавно от това на другите две групи проби; След 1 ден съдържанието на AFM в празната проба е същото като това на пробата, смесена с MC1, а съдържанието на AFM в пробата MC2 е значително по -ниско в други проби. Що се отнася до хидратационния продукт AH3, скоростта на генериране на празна проба CSA1 след хидратация в продължение на 90 минути е значително по -бавна от тази на целулозния етер, но скоростта на генериране е значително по -бърза след 90 минути и производственото количество на AH3 на трите проби беше еквивалентен на 1 ден.

След като суспензията на CSA2 се хидратира за 90 минути и 150 минути, количеството на AFT, получена в пробата, смесена с целулозен етер, е значително по -малко от това на празната проба, което показва, че целулозният етер също има определен ефект на забавяне върху сушата на CSA2. В пробите на 1D възраст е установено, че съдържанието на AFT в празната проба все още е по -високо от това на пробата, смесена с целулозен етер, което показва, че целулозният етер все още има определен ефект на забавяне върху хидратацията на CSA2 след окончателна настройка, и степента на забавяне на MC2 е по -голяма от тази на пробата, добавена с целулозен етер. MC1. На 90 минути количеството на AH3, произведено от празната проба, беше малко по -малко от това на пробата, смесена с целулозен етер; На 150 минути AH3, произведен от празната проба, надвишава тази на пробата, смесена с целулозен етер; На 1 ден AH3, произведен от трите проби, беше еквивалентен.

3. Заключение

(1) Целулозният етер може значително да насърчи обмена на вода между структурата на флокулацията и структурата на флокулацията. След включване на целулозен етер, целулозният етер адсорбира водата в суспензията, която се характеризира като третият пик за релаксация в спектъра на напречното релаксация (Т2). С увеличаването на съдържанието на целулозен етер, абсорбцията на вода на целулозния етер се увеличава и площта на третия пик за релаксация се увеличава. Водата, абсорбирана от целулозен етер, постепенно се отделя във флокулационната структура с хидратация на суспензията.

(2) включването на целулозен етер предотвратява до известна степен агломерацията на циментовите частици, което прави структурата на флокулацията относително разхлабена; И с увеличаването на съдържанието, вискозитетът на течната фаза на суспензията се увеличава и целулозният етер има по -голям ефект върху циментовите частици. Засиленият адсорбционен ефект намалява степента на свобода на водата между флокулираните структури.

(3) Преди и след добавянето на целулозен етер, видовете хидратационни продукти в сулфоалуминатния циментен суспензия не се променят и се образуват отзад, AFM и алуминиево лепило; Но целулозният етер леко забави образуването на ефекта на хидратационните продукти.