Èter de cel·lulosa sobre la morfologia de l'etringita primerenca

Els efectes de l'èter d'hidroxietil metil cel·lulosa i l'èter de metil cel·lulosa sobre la morfologia de l'etringita en purins de ciment primerencs es van estudiar mitjançant microscòpia electrònica d'escaneig (SEM). Els resultats mostren que la relació longitud-diàmetre dels cristalls d'etringita en la purín modificada amb hidroxietil metil cel·lulosa èter és més petita que la de la purín ordinària i la morfologia dels cristalls d'etringita és semblant a una vareta curta. La relació longitud-diàmetre dels cristalls d'etringita en la purín modificada amb èter de metilcel·lulosa és més gran que la de la purín ordinària, i la morfologia dels cristalls d'etringita és de vareta d'agulla. Els cristalls d'etringita dels purins de ciment normals tenen una relació d'aspecte entremig. A través de l'estudi experimental anterior, queda clar a més que la diferència de pes molecular de dos tipus d'èter de cel·lulosa és el factor més important que afecta la morfologia de l'etringita.

Paraules clau:etringita; Relació longitud-diàmetre; Èter de metil cel·lulosa; Èter hidroxietil metil cel·lulosa; morfologia

L'ettringita, com a producte d'hidratació lleugerament expandit, té un efecte significatiu en el rendiment del formigó de ciment i sempre ha estat el punt d'investigació dels materials a base de ciment. L'ettringita és una mena d'hidrat d'aluminat de calci de tipus trisulfur, la seva fórmula química és [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, o es pot escriure com 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, sovint abreujat com a AFt . En el sistema de ciment Portland, l'etringita es forma principalment per la reacció del guix amb minerals d'aluminat o aluminat fèrric, que té el paper de retardar la hidratació i la força primerenca del ciment. La formació i la morfologia de l'etringita es veuen afectades per molts factors com la temperatura, el valor del pH i la concentració d'ions. Ja el 1976, Metha et al. va utilitzar la microscòpia electrònica d'escaneig per estudiar les característiques morfològiques de l'AFt i va trobar que la morfologia d'aquests productes d'hidratació lleugerament expandits era lleugerament diferent quan l'espai de creixement era prou gran i quan l'espai era limitat. La primera eren majoritàriament esfèrules esveltes en forma d'agulla, mentre que la segona eren majoritàriament prismes curts en forma de vareta. La investigació de Yang Wenyan va trobar que les formes AFt eren diferents amb diferents entorns de curació. Els entorns humits retardarien la generació d'AFt en el formigó dopat amb expansió i augmentarien la possibilitat d'inflar-se i esquerdar-se el formigó. Els diferents entorns afecten no només la formació i la microestructura de l'AFt, sinó també la seva estabilitat de volum. Chen Huxing et al. va trobar que l'estabilitat a llarg termini de l'AFt va disminuir amb l'augment del contingut de C3A. Clark i Monteiro et al. va trobar que amb l'augment de la pressió ambiental, l'estructura cristal·lina d'AFt va canviar d'ordre a desordre. Balonis i Glasser van revisar els canvis de densitat de AFm i AFt. Renaudin et al. va estudiar els canvis estructurals de l'AFt abans i després de la immersió en solució i els paràmetres estructurals de l'AFt en l'espectre Raman. Kunther et al. va estudiar l'efecte de la interacció entre la relació calci-silici del gel de CSH i l'ió sulfat sobre la pressió de cristal·lització d'AFt per RMN. Al mateix temps, basant-se en l'aplicació d'AFt en materials a base de ciment, Wenk et al. va estudiar l'orientació del cristall AFt de la secció de formigó mitjançant la tecnologia d'acabat de difracció de raigs X de radiació de sincrotró dura. Es va explorar la formació d'AFt en ciment mixt i el punt calent d'investigació de l'etringita. A partir de la reacció retardada de l'etringita, alguns estudiosos han dut a terme moltes investigacions sobre la causa de la fase AFt.

L'expansió de volum causada per la formació d'etringita de vegades és favorable i pot actuar com una "expansió" similar a l'agent d'expansió d'òxid de magnesi per mantenir l'estabilitat del volum dels materials basats en ciment. L'addició d'emulsió de polímer i pols d'emulsió redispersable canvia les propietats macroscòpiques dels materials a base de ciment a causa dels seus efectes significatius en la microestructura dels materials a base de ciment. Tanmateix, a diferència de l'emulsió en pols redispersable que millora principalment la propietat d'unió del morter endurit, l'èter de cel·lulosa de polímer soluble en aigua (CE) proporciona al morter de nova barreja una bona retenció d'aigua i un efecte espessidor, millorant així el rendiment de treball. El CE no iònic s'utilitza habitualment, inclosa la metilcel·lulosa (MC), la hidroxietilcel·lulosa (HEC), la hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC),hidroxietil metil cel·lulosa (HEMC), etc., i el CE juga un paper en el morter de nova barreja, però també afecta el procés d'hidratació del purí de ciment. Els estudis han demostrat que HEMC canvia la quantitat d'AFt produïda com a producte d'hidratació. No obstant això, cap estudi no ha comparat sistemàticament l'efecte de la CE sobre la morfologia microscòpica de l'AFt, de manera que aquest article explora la diferència de l'efecte de l'HEMC i la MC sobre la morfologia microscòpica d'Ettringham en purins de ciment primerencs (1 dia) mitjançant l'anàlisi d'imatges i comparació.

1. Experimenta

1.1 Matèries primeres

El ciment Portland P·II 52.5R produït per Anhui Conch Cement Co., LTD es va seleccionar com a ciment a l'experiment. Els dos èters de cel·lulosa són la hidroxietil metilcel·lulosa (HEMC) i la metilcel·lulosa (metilcel·lulosa, Shanghai Sinopath Group) respectivament. MC); L'aigua de mescla és aigua de l'aixeta.

1.2 Mètodes experimentals

La relació aigua-ciment de la mostra de pasta de ciment era de 0,4 (la relació de massa aigua-ciment) i el contingut d'èter de cel·lulosa era de l'1% de la massa de ciment. La preparació de l'exemplar es va dur a terme segons GB1346-2011 "Mètode de prova per al consum d'aigua, temps de presa i estabilitat de la consistència estàndard del ciment". Després de formar la mostra, es va encapsular una pel·lícula de plàstic a la superfície del motlle per evitar l'evaporació i la carbonització de l'aigua superficial, i la mostra es va col·locar en una sala de curat amb una temperatura de (20 ± 2) ℃ i una humitat relativa de (60 ± 5). ) %. Després d'1 dia, es va treure el motlle i es va trencar la mostra, després es va prendre una petita mostra del mig i es va remull en etanol anhidre per acabar la hidratació, i es va treure la mostra i es va assecar abans de la prova. Les mostres seques es van enganxar a la taula de mostres amb un adhesiu conductor de doble cara i es va ruixar una capa de pel·lícula d'or a la superfície mitjançant l'instrument automàtic de pulverització iònica Cressington 108auto. El corrent de pulverització era de 20 mA i el temps de pulverització era de 60 s. Es va utilitzar el microscopi electrònic d'escaneig ambiental (ESEM) FEI QUANTAFEG 650 per observar les característiques morfològiques de l'AFt a la secció de mostra. Es va utilitzar el mode d'electrons secundari d'alt buit per observar l'AFT. La tensió d'acceleració era de 15 kV, el diàmetre del punt del feix era de 3,0 nm i la distància de treball es controlava a uns 10 mm.

2. Resultats i discussió

Les imatges SEM d'etringita en purins de ciment endurit modificat amb HEMC van mostrar que el creixement d'orientació del Ca (OH) 2 (CH) en capes era evident, i AFt mostrava una acumulació irregular d'AFt semblant a varetes curtes i es va cobrir una mica d'AFT semblant a vareta curta. amb estructura de membrana HEMC. Zhang Dongfang et al. també va trobar AFt com una vareta curta en observar els canvis de microestructura del purí de ciment modificat amb HEMC a través d'ESEM. Creien que la purina de ciment normal reaccionava ràpidament després de trobar-se amb aigua, de manera que el cristall AFt era esvelt i l'extensió de l'edat d'hidratació va provocar un augment continu de la relació longitud-diàmetre. Tanmateix, l'HEMC va augmentar la viscositat de la solució, va reduir la velocitat d'unió dels ions a la solució i va retardar l'arribada d'aigua a la superfície de les partícules de clínquer, de manera que la relació longitud-diàmetre d'AFt va augmentar en una tendència feble i les seves característiques morfològiques van mostrar forma de vareta curta. En comparació amb AFt en purins de ciment ordinari de la mateixa edat, aquesta teoria s'ha verificat parcialment, però no és aplicable per explicar els canvis morfològics de AFt en purins de ciment modificat amb MC. Les imatges SEM d'ettridita en purins de ciment modificat amb MC endurit d'1 dia també van mostrar un creixement orientat de Ca (OH) 2 en capes, algunes superfícies AFt també es van cobrir amb una estructura de pel·lícula de MC i AFt va mostrar característiques morfològiques del creixement del clúster. Tanmateix, en comparació, el cristall AFt en purins de ciment modificat amb MC té una relació longitud-diàmetre més gran i una morfologia més esvelta, mostrant una morfologia acicular típica.

Tant l'HEMC com la MC van retardar el procés d'hidratació primerenca del ciment i van augmentar la viscositat de la solució, però les diferències en les característiques morfològiques de l'AFt causades per ells encara eren significatives. Els fenòmens anteriors es poden elaborar encara més des de la perspectiva de l'estructura molecular de l'èter de cel·lulosa i l'estructura cristal·lina AFt. Renaudin et al. va remullar l'AFt sintetitzat a la solució alcalina preparada per obtenir "AFt humit", i el va eliminar parcialment i el va assecar a la superfície de la solució saturada de CaCl2 (35% d'humitat relativa) per obtenir "AFt sec". Després de l'estudi de perfeccionament de l'estructura per espectroscòpia Raman i difracció de pols de raigs X, es va trobar que no hi havia cap diferència entre les dues estructures, només la direcció de formació de cristalls de les cèl·lules va canviar en el procés d'assecat, és a dir, en el procés de medi ambient. canvia de "humit" a "sec", els cristalls AFt van formar cèl·lules al llarg de la direcció normal d'un augment gradual. Els cristalls AFt al llarg de la direcció normal c es van fer cada cop menys. La unitat més bàsica de l'espai tridimensional està formada per una línia normal, b línia normal i c línia normal que són perpendiculars entre si. En el cas que les normals b es fixessin, els cristalls AFt es van agrupar al llarg de les normals, donant lloc a una secció transversal de cèl·lules augmentada en el pla de les normals ab. Així, si l'HEMC "emmagatzema" més aigua que el MC, es pot produir un entorn "sec" en una àrea localitzada, afavorint l'agregació lateral i el creixement de cristalls AFt. Patural et al. va trobar que per a la pròpia CE, com més gran sigui el grau de polimerització (o més gran sigui el pes molecular), més gran és la viscositat de la CE i millor és el rendiment de retenció d'aigua. L'estructura molecular dels HEMC i MCS dóna suport a aquesta hipòtesi, amb el grup hidroxietil que té un pes molecular molt més gran que el grup hidrogen.

En general, els cristalls AFt es formaran i precipitaran només quan els ions rellevants arribin a una certa saturació en el sistema de solució. Per tant, factors com la concentració d'ions, la temperatura, el valor del pH i l'espai de formació a la solució de reacció poden afectar significativament la morfologia dels cristalls AFt, i els canvis en les condicions de síntesi artificial poden canviar la morfologia dels cristalls AFt. Per tant, la proporció de cristalls AFt en purins de ciment normal entre els dos pot ser causada pel factor únic del consum d'aigua en la hidratació primerenca del ciment. Tanmateix, la diferència en la morfologia del cristall AFt causada per HEMC i MC s'hauria de deure principalment al seu mecanisme especial de retenció d'aigua. Hemcs i MCS creen un "bucle tancat" de transport d'aigua dins de la microzona del purí de ciment fresc, permetent un "període curt" en què l'aigua és "fàcil d'entrar i difícil de sortir". Tanmateix, durant aquest període, l'entorn de la fase líquida dins i prop de la microzona també es modifica. Factors com la concentració d'ions, el pH, etc., El canvi de l'entorn de creixement es reflecteix encara més en les característiques morfològiques dels cristalls AFt. Aquest "bucle tancat" de transport d'aigua és similar al mecanisme d'acció descrit per Pourchez et al. HPMC juga un paper en la retenció d'aigua.

3. Conclusió

(1) L'addició d'èter d'hidroxietil metil cel·lulosa (HEMC) i èter de metil cel·lulosa (MC) pot canviar significativament la morfologia de l'etringita a la purín de ciment normal (1 dia).

(2) La longitud i el diàmetre del cristall d'etringita en purins de ciment modificat HEMC tenen forma de vareta petita i curta; La relació de longitud i diàmetre dels cristalls d'etringita en purins de ciment modificat amb MC és gran, que té forma d'agulla. Els cristalls d'etringita en purins de ciment normals tenen una relació d'aspecte entre aquests dos.

(3) Els diferents efectes de dos èters de cel·lulosa sobre la morfologia de l'etringita es deuen essencialment a la diferència de pes molecular.