Ang mga epekto sa cellulose ethers sa ebolusyon sa mga sangkap sa tubig ug mga produkto sa hydration sa sulphoaluminate cement paste

Ang mga sangkap sa tubig ug microstructure evolution sa cellulose ether modified sulphoaluminate cement (CSA) slurry gitun-an sa low-field nuclear magnetic resonance ug thermal analyzer. Ang mga resulta nagpakita nga human sa pagdugang sa cellulose ether, kini adsorbed tubig sa taliwala sa flocculation istruktura, nga gihulagway ingon nga ang ikatulo nga relaxation peak sa transverse relaxation time (T2) spectrum, ug ang gidaghanon sa adsorbed tubig positibo nga correlated sa dosis. Dugang pa, ang cellulose ether hinungdanon nga nagpadali sa pagbinayloay sa tubig tali sa interior ug inter-floc nga istruktura sa mga floc sa CSA. Bisan kung ang pagdugang sa cellulose ether wala’y epekto sa mga tipo sa mga produkto sa hydration sa sulphoaluminate nga semento, makaapekto kini sa kantidad sa mga produkto sa hydration sa usa ka piho nga edad.

yawe nga mga pulong:cellulose ether; sulfoaluminate nga semento; tubig; mga produkto sa hydration

0,Pasiuna

Ang cellulose ether, nga giproseso gikan sa natural nga selulusa pinaagi sa usa ka serye sa mga proseso, usa ka mabag-o ug berde nga kemikal nga admixture. Ang kasagarang cellulose ethers sama sa methylcellulose (MC), ethylcellulose (HEC), ug hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) kaylap nga gigamit sa medisina, konstruksyon ug uban pang industriya. Ang pagkuha sa HEMC isip usa ka pananglitan, kini makapauswag sa pagpabilin sa tubig ug pagkamakanunayon sa semento sa Portland, apan malangan ang pagpahimutang sa semento. Sa mikroskopikong lebel, ang HEMC usab adunay dakong epekto sa microstructure ug pore structure sa cement paste. Pananglitan, ang hydration product ettringite (AFt) mas lagmit nga mubo nga pormag baras, ug ang aspect ratio niini mas ubos; sa samang higayon, ang usa ka dako nga gidaghanon sa mga closed pores gipaila-ila ngadto sa semento paste, pagkunhod sa gidaghanon sa mga communicating pores.

Kadaghanan sa mga naglungtad nga mga pagtuon sa impluwensya sa cellulose ethers sa mga materyales nga nakabase sa semento nagpunting sa semento sa Portland. Ang Sulphoaluminate cement (CSA) usa ka low-carbon nga semento nga independente nga naugmad sa akong nasud sa ika-20 nga siglo, nga adunay anhydrous calcium sulphoaluminate isip nag-unang mineral. Tungod kay ang usa ka dako nga kantidad sa AFt mahimong mamugna human sa hydration, ang CSA adunay mga bentaha sa sayo nga kalig-on, taas nga impermeability, ug corrosion resistance, ug kaylap nga gigamit sa natad sa konkreto nga 3D printing, marine engineering construction, ug paspas nga pag-ayo sa ubos nga temperatura nga mga palibot. . Sa bag-ohay nga mga tuig, si Li Jian et al. nag-analisar sa impluwensya sa HEMC sa CSA mortar gikan sa mga panglantaw sa compressive strength ug wet density; Wu Kai ug uban pa. gitun-an ang epekto sa HEMC sa sayo nga proseso sa hydration sa CSA nga semento, apan ang tubig sa giusab nga semento sa CSA Ang balaod sa ebolusyon sa mga sangkap ug komposisyon sa slurry wala mahibal-an. Pinasukad niini, kini nga trabaho nagpunting sa pag-apod-apod sa transverse relaxation time (T2) sa slurry nga semento sa CSA sa wala pa ug pagkahuman sa pagdugang sa HEMC pinaagi sa paggamit sa usa ka instrumento nga nukleyar nga magnetic resonance nga low-field, ug dugang nga pag-analisar sa paglalin ug pagbag-o sa balaod sa tubig sa slurry. Gitun-an ang kausaban sa komposisyon sa cement paste.

1. Eksperimento

1.1 Hilaw nga materyales

Duha ka komersyal nga magamit nga sulphoaluminate nga mga semento ang gigamit, gipunting nga CSA1 ug CSA2, nga adunay pagkawala sa pagsunog (LOI) nga wala’y 0.5% (mass fraction).

Tulo ka lainlain nga hydroxyethyl methylcelluloses ang gigamit, nga gipunting nga MC1, MC2 ug MC3 matag usa. Ang MC3 makuha pinaagi sa pagsagol sa 5% (mass fraction) polyacrylamide (PAM) sa MC2.

1.2 Pagsagol ratio

Tulo ka matang sa cellulose ethers ang gisagol sa sulphoaluminate semento matag usa, ang mga dosis mao ang 0.1%, 0.2% ug 0.3% (mass fraction, parehas sa ubos). Ang pirmi nga ratio sa tubig-semento mao ang 0.6, ug ang ratio sa tubig-semento sa ratio sa tubig-semento adunay maayo nga pagtrabaho ug walay pagdugo pinaagi sa pagsulay sa konsumo sa tubig sa standard nga pagkamakanunayon.

1.3 Pamaagi

Ang low-field NMR nga kagamitan nga gigamit sa eksperimento mao ang PQ⁃001 NMR analyzer gikan sa Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. Ang magnetic field nga kusog sa permanente nga magnet mao ang 0.49T, ang proton resonance frequency mao ang 21MHz, ug ang temperatura sa magnet gipabilin nga kanunay sa 32.0°C. Atol sa pagsulay, ang gamay nga bildo nga botelya nga adunay sulud nga cylindrical sample gibutang sa probe coil sa instrumento, ug ang CPMG sequence gigamit aron makolekta ang relaxation signal sa semento nga paste. Human sa inversion pinaagi sa correlation analysis software, ang T2 inversion curve nakuha pinaagi sa paggamit sa Sirt inversion algorithm. Ang tubig nga adunay lainlaing mga ang-ang sa kagawasan sa slurry mailhan pinaagi sa lainlaing mga taluktok sa pagpahayahay sa transverse relaxation spectrum, ug ang lugar sa relaxation peak positibo nga may kalabotan sa gidaghanon sa tubig, base kung diin ang tipo ug sulud sa tubig sa slurry mahimong analisahon. Aron makamugna ang nukleyar nga magnetic resonance, kinahanglan nga masiguro nga ang sentro nga frequency O1 (unit: kHz) sa frequency sa radyo nahiuyon sa frequency sa magnet, ug ang O1 gi-calibrate kada adlaw sa panahon sa pagsulay.

Ang mga sampol gisusi sa TG?DSC nga adunay STA 449C nga kombinasyon sa thermal analyzer gikan sa NETZSCH, Germany. Ang N2 gigamit ingon nga panalipod nga atmospera, ang rate sa pagpainit mao ang 10°C/min, ug ang range sa temperatura sa pag-scan maoy 30-800°C.

2. Resulta ug panaghisgot

2.1 Ebolusyon sa mga sangkap sa tubig

2.1.1 Undoped cellulose ether

Duha ka mga taluktok sa pagpahayahay (gihubit nga una ug ikaduha nga mga taluktok sa pagpahayahay) tin-aw nga makita sa transverse relaxation time (T2) spectra sa duha ka sulphoaluminate cement slurries. Ang unang relaxation peak naggikan sa sulod sa flocculation structure, nga adunay ubos nga lebel sa kagawasan ug mubo nga transverse relaxation nga panahon; ang ikaduha nga peak sa pagpahayahay naggikan sa taliwala sa mga istruktura sa flocculation, nga adunay usa ka dako nga lebel sa kagawasan ug usa ka taas nga transverse nga oras sa pagpahayahay. Sa kasukwahi, ang T2 nga katumbas sa una nga relaxation peak sa duha ka semento ikatandi, samtang ang ikaduhang relaxation peak sa CSA1 makita sa ulahi. Lahi sa sulphoaluminate cement clinker ug self-made nga semento, ang duha ka relaxation peak sa CSA1 ug CSA2 partially overlap gikan sa unang estado. Uban sa pag-uswag sa hydration, ang una nga relaxation peak anam-anam nga mahimong independente, ang lugar anam-anam nga mikunhod, ug kini mawala sa hingpit sa mga 90 minutos. Nagpakita kini nga adunay usa ka piho nga lebel sa pagbayloay sa tubig tali sa istruktura sa flocculation ug istruktura sa flocculation sa duha nga mga paste sa semento.

Ang pagbag-o sa peak area sa ikaduhang relaxation peak ug ang pagbag-o sa T2 value nga katumbas sa apex sa peak matag usa nagpaila sa pagbag-o sa libre nga tubig ug pisikal nga gigapos nga sulod sa tubig ug ang pagbag-o sa lebel sa kagawasan sa tubig sa slurry . Ang kombinasyon sa duha mahimong mas komprehensibo nga nagpakita sa Ang proseso sa hydration sa slurry. Uban sa pag-uswag sa hydration, ang peak area anam-anam nga mikunhod, ug ang pagbalhin sa T2 nga kantidad ngadto sa wala anam-anam nga nagdugang, ug adunay usa ka piho nga katugbang nga relasyon tali kanila.

2.1.2 Gidugang cellulose ether

Ang pagkuha sa CSA2 nga gisagol sa 0.3% MC2 isip usa ka pananglitan, ang T2 relaxation spectrum sa sulphoaluminate nga semento human sa pagdugang sa cellulose ether makita. Human sa pagdugang sa cellulose ether, ang ikatulo nga relaxation peak nga nagrepresentar sa adsorption sa tubig pinaagi sa cellulose ether nagpakita sa posisyon diin ang transverse relaxation time mas dako pa kay sa 100ms, ug ang peak area anam-anam nga nadugangan sa pagdugang sa cellulose ether content.

Ang gidaghanon sa tubig tali sa mga istruktura sa flocculation naapektuhan sa paglalin sa tubig sa sulod sa istruktura sa flocculation ug ang adsorption sa tubig sa cellulose ether. Busa, ang gidaghanon sa tubig tali sa mga istruktura sa flocculation nalangkit sa internal nga pore structure sa slurry ug ang kapasidad sa adsorption sa tubig sa cellulose ether. Ang dapit sa ikaduha nga relaxation peak lainlain uban sa Ang sulod sa cellulose ether lainlain sa lain-laing mga matang sa semento. Ang dapit sa ikaduha nga relaxation peak sa CSA1 slurry mikunhod padayon uban sa pagdugang sa cellulose ether sulod, ug mao ang pinakagamay sa 0.3% sulod. Sa kasukwahi, ang ikaduha nga relaxation peak area sa CSA2 slurry padayon nga nagdugang sa pagdugang sa cellulose ether content.

Ilista ang pagbag-o sa lugar sa ikatulo nga peak sa pagpahayahay nga adunay pagtaas sa sulud sa cellulose ether. Tungod kay ang peak area apektado sa kalidad sa sample, lisud ang pagsiguro nga ang kalidad sa gidugang nga sample parehas sa pagkarga sa sample. Busa, ang ratio sa lugar gigamit aron mahibal-an ang kantidad sa signal sa ikatulo nga peak sa pagpahayahay sa lainlaing mga sample. Gikan sa pagbag-o sa dapit sa ikatulo nga relaxation peak uban sa pagdugang sa sulod sa cellulose ether, kini makita nga uban sa pagdugang sa sulod sa cellulose ether, ang dapit sa ikatulo nga relaxation peak batakan nagpakita sa us aka us aka trend (sa CSA1, sa diha nga ang sulod sa MC1 mao ang 0.3%, kini mao ang labaw pa Ang dapit sa ikatulo nga relaxation peak mikunhod gamay sa 0.2%), nga nagpakita nga uban sa pagdugang sa sulod sa cellulose ether, ang adsorbed tubig usab anam-anam nga pagtaas. Sa mga slurries sa CSA1, ang MC1 adunay mas maayo nga pagsuyop sa tubig kaysa MC2 ug MC3; samtang taliwala sa mga slurries sa CSA2, ang MC2 adunay labing maayo nga pagsuyup sa tubig.

Kini makita gikan sa pagbag-o sa dapit sa ikatulo nga relaxation peak kada unit mass sa CSA2 slurry uban sa panahon sa sulod sa 0.3% cellulose ether nga ang dapit sa ikatulo nga relaxation peak kada unit mass mikunhod padayon uban sa hydration, nga nagpakita. nga Tungod kay ang hydration rate sa CSA2 mas paspas kay sa clinker ug sa kaugalingon nga hinimo sa semento, cellulose ether walay panahon alang sa dugang nga tubig adsorption, ug nagpagawas sa adsorbed tubig tungod sa paspas nga pagtaas sa liquid phase konsentrasyon sa slurry. Dugang pa, ang adsorption sa tubig sa MC2 mas lig-on kaysa sa MC1 ug MC3, nga nahiuyon sa nangaging mga konklusyon. Makita kini gikan sa pagbag-o sa peak area kada unit mass sa ikatulo nga relaxation peak sa CSA1 nga adunay panahon sa lain-laing 0.3% dosages sa cellulose ethers nga ang kausaban sa lagda sa ikatulo nga relaxation peak sa CSA1 lahi sa CSA2, ug ang lugar sa CSA1 nagdugang kadiyot sa sayong bahin sa hydration. Human sa paspas nga pagtaas, kini mikunhod aron mawala, nga mahimong tungod sa mas taas nga panahon sa clotting sa CSA1. Dugang pa, ang CSA2 adunay dugang nga gypsum, ang hydration dali nga maporma nga dugang nga AFt (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O), nag-ut-ot sa daghang libre nga tubig, ug ang rate sa pagkonsumo sa tubig milapas sa rate sa adsorption sa tubig pinaagi sa cellulose ether, nga mahimong mosangput sa Ang dapit sa ikatulo nga relaxation peak sa CSA2 slurry nagpadayon sa pagkunhod.

Pagkahuman sa paglakip sa cellulose ether, ang una ug ikaduha nga mga taluktok sa pagpahayahay nausab usab sa usa ka sukod. Kini makita gikan sa peak gilapdon sa ikaduhang relaxation peak sa duha ka matang sa semento slurry ug ang lab-as nga slurry human sa pagdugang cellulose ether nga ang peak gilapdon sa ikaduhang relaxation peak sa lab-as nga slurry mao ang lain-laing human sa pagdugang cellulose ether. pagtaas, ang kinapungkayan nga porma lagmit nga magkatag. Gipakita niini nga ang paglakip sa cellulose ether nagpugong sa pagtipon sa mga partikulo sa semento sa usa ka sukod, naghimo sa istruktura sa flocculation nga medyo luag, nagpahuyang sa nagbugkos nga lebel sa tubig, ug nagdugang ang lebel sa kagawasan sa tubig taliwala sa mga istruktura sa flocculation. Bisan pa, sa pagdugang sa dosis, ang pagtaas sa gilapdon sa peak dili klaro, ug ang gilapdon sa peak sa pipila nga mga sample bisan mikunhod. Mahimo nga ang pagtaas sa dosis nagdugang sa viscosity sa liquid phase sa slurry, ug sa samang higayon, ang adsorption sa cellulose ether ngadto sa mga partikulo sa semento gipalambo aron mahimong hinungdan sa flocculation. Ang lebel sa kagawasan sa kaumog tali sa mga istruktura gikunhuran.

Ang resolusyon mahimong magamit sa paghulagway sa ang-ang sa pagbulag tali sa una ug ikaduha nga mga taluktok sa pagpahayahay. Ang lebel sa pagbulag mahimong kalkulado sumala sa ang-ang sa resolusyon = (Afirst component-Asaddle)/Afirst component, diin ang Afirst component ug Asaddle nagrepresentar sa maximum amplitude sa unang relaxation peak ug ang amplitude sa pinakaubos nga punto tali sa duha ka peak, matag usa. Ang lebel sa pagbulag mahimong magamit aron mahibal-an ang lebel sa pagbinayloay sa tubig tali sa istruktura sa slurry flocculation ug istruktura sa flocculation, ug ang kantidad sa kasagaran 0-1. Ang usa ka mas taas nga bili alang sa Pagbulag nagpakita nga ang duha ka bahin sa tubig mas lisud nga ibaylo, ug ang usa ka bili nga katumbas sa 1 nagpakita nga ang duha ka bahin sa tubig dili makabaylo sa tanan.

Makita gikan sa mga resulta sa kalkulasyon sa separation degree nga ang separation degree sa duha ka semento nga walay pagdugang sa cellulose ether katumbas, ang duha mga 0.64, ug ang separation degree mao ang kamahinungdanon pagkunhod human sa pagdugang cellulose ether. Sa usa ka bahin, ang resolusyon mikunhod pa sa pagtaas sa dosis, ug ang resolusyon sa duha ka mga taluktok bisan sa 0 sa CSA2 nga gisagol sa 0.3% MC3, nga nagpaila nga ang cellulose ether hinungdanon nga nagpasiugda sa pagbinayloay sa tubig sa sulod ug taliwala sa mga istruktura sa flocculation. Base sa kamatuoran nga ang paglakip sa cellulose ether sa batakan walay epekto sa posisyon ug dapit sa unang relaxation peak, kini mahimong pangagpas nga ang pagkunhod sa resolusyon sa usa ka bahin tungod sa pagdugang sa gilapdon sa ikaduha nga relaxation peak, ug ang loose flocculation structure naghimo sa tubig exchange tali sa sulod ug sa gawas mas sayon. Dugang pa, ang pagsapaw sa cellulose ether sa slurry nga istruktura labi nga nagpauswag sa lebel sa pagbayloay sa tubig tali sa sulod ug sa gawas sa istruktura sa flocculation. Sa laing bahin, ang epekto sa pagkunhod sa resolusyon sa cellulose ether sa CSA2 mas lig-on kaysa sa CSA1, nga mahimong tungod sa mas gamay nga espesipikong lugar sa nawong ug mas dako nga gidak-on sa partikulo sa CSA2, nga mas sensitibo sa dispersion nga epekto sa cellulose ether pagkahuman. inkorporasyon.

2.2 Mga pagbag-o sa komposisyon sa slurry

Gikan sa TG-DTG spectra sa CSA1 ug CSA2 slurries hydrated alang sa 90 min, 150 min ug 1 ka adlaw, makita nga ang mga matang sa hydration nga mga produkto wala mausab sa wala pa ug human sa pagdugang sa cellulose ether, ug AFt, AFm ug AH3 ang tanan. naporma. Gipunting sa literatura nga ang sakup sa pagkadunot sa AFt mao ang 50-120°C; ang decomposition range sa AFm kay 160-220°C; ang decomposition range sa AH3 mao ang 220-300°C. Uban sa pag-uswag sa hydration, ang gibug-aton sa pagkawala sa sample anam-anam nga misaka, ug ang kinaiya DTG peaks sa AFt, AFm ug AH3 anam-anam nga nahimong dayag, nga nagpakita nga ang pagporma sa tulo ka mga produkto sa hydration anam-anam nga misaka.

Gikan sa mass fraction sa matag produkto sa hydration sa sample sa lain-laing mga edad sa hydration, makita nga ang AFt nga henerasyon sa blangko nga sample sa 1d nga edad milapas sa sample nga gisagol sa cellulose ether, nga nagpakita nga ang cellulose ether adunay dako nga impluwensya sa ang hydration sa slurry human sa coagulation. Adunay usa ka piho nga epekto sa paglangan. Sa 90 minutos, ang produksyon sa AFm sa tulo ka mga sample nagpabilin nga pareho; sa 90-150 ka minuto, ang paghimo sa AFm sa blangko nga sample labi ka hinay kaysa sa ubang duha nga mga grupo sa mga sample; pagkahuman sa 1 ka adlaw, ang sulud sa AFm sa blangko nga sample parehas sa sample nga gisagol sa MC1, ug ang sulud sa AFm sa sample sa MC2 labi ka ubos sa ubang mga sample. Sama sa alang sa hydration product AH3, ang generation rate sa CSA1 blank sample human sa hydration sulod sa 90 minutos mas hinay kay sa cellulose ether, apan ang generation rate mas paspas human sa 90 minutos, ug ang AH3 production amount sa tulo ka sample. katumbas sa 1 ka adlaw.

Human ang CSA2 slurry na-hydrated sulod sa 90min ug 150min, ang gidaghanon sa AFT nga gihimo sa sample nga gisagol sa cellulose ether mas ubos kay sa blangko nga sample, nga nagpakita nga ang cellulose ether usab adunay usa ka retarding effect sa CSA2 slurry. Sa mga sampol sa 1d nga edad, nakit-an nga ang sulud sa AFt sa blangko nga sample mas taas pa kaysa sa sample nga gisagol sa cellulose ether, nga nagpaila nga ang cellulose ether adunay usa ka piho nga epekto sa retardation sa hydration sa CSA2 pagkahuman sa katapusan nga setting, ug ang ang-ang sa paglangan sa MC2 mas dako kay sa sample nga gidugang sa cellulose ether. MC1. Sa 90 nga mga minuto, ang kantidad sa AH3 nga gihimo sa blangko nga sample gamay ra kaysa sa sample nga gisagol sa cellulose ether; sa 150 minutos, ang AH3 nga gihimo sa blangko nga sample milabaw sa sample nga gisagol sa cellulose ether; sa 1 ka adlaw, ang AH3 nga gihimo sa tulo ka mga sample katumbas.

3. Panapos

(1) Ang cellulose ether mahimo nga makapauswag sa pagbinayloay sa tubig tali sa istruktura sa flocculation ug sa istruktura sa flocculation. Pagkahuman sa paglakip sa cellulose ether, ang cellulose ether nag-adsorb sa tubig sa slurry, nga gihulagway nga ikatulo nga peak sa pagpahayahay sa transverse relaxation time (T2) spectrum. Uban sa pagdugang sa sulod sa cellulose ether, ang tubig pagsuyup sa cellulose ether pagtaas, ug ang dapit sa ikatulo nga relaxation peak pagtaas. Ang tubig nga masuhop sa cellulose ether anam-anam nga gipagawas sa flocculation structure nga adunay hydration sa slurry.

(2) Ang paglakip sa cellulose ether nagpugong sa pagtipon sa mga partikulo sa semento sa usa ka sukod, nga naghimo sa istruktura sa flocculation nga medyo luag; ug sa pagdugang sa sulod, ang liquid phase viscosity sa slurry pagtaas, ug ang cellulose ether adunay mas dako nga epekto sa mga partikulo sa semento. Ang gipaayo nga epekto sa adsorption nagpamenos sa lebel sa kagawasan sa tubig taliwala sa mga flocculated nga istruktura.

(3) Sa wala pa ug human sa pagdugang sa cellulose ether, ang mga matang sa mga produkto sa hydration sa sulphoaluminate cement slurry wala mausab, ug ang AFt, AFm ug aluminum glue naporma; apan cellulose ether gamay nalangan sa pagporma sa hydration produkto epekto.