Effetti di l'eteri di cellulosa nantu à l'evoluzione di i cumpunenti di l'acqua è i prudutti di idratazione di pasta di cimentu sulfoaluminatu

I cumpunenti di l'acqua è l'evoluzione di a microstruttura in u slurry di cimentu sulfoaluminatu (CSA) mudificatu in l'etere di cellulosa sò stati studiati da a risonanza magnetica nucleare à pocu campu è l'analizzatore termale. I risultati anu dimustratu chì dopu à l'aghjuntu di l'etere di cellulosa, adsorbe l'acqua trà e strutture di floculazione, chì era carattarizatu da u terzu piccu di rilassazione in u spettru di u tempu di rilassazione trasversale (T2), è a quantità di acqua adsorbata hè correlata positivamente cù a dosa. Inoltre, l'etere di cellulosa hà facilitatu significativamente u scambiu di l'acqua trà e strutture internu è inter-floc di flocs CSA. Ancu l'aghjuntu di l'etere di cellulosa ùn hà micca effettu nantu à i tipi di prudutti d'idratazione di cimentu sulfoaluminate, affettarà a quantità di prudutti d'idratazione di una età specifica.

Parolle chjave:etere di cellulosa; cimentu sulfoaluminate; acqua; prudutti di idratazione

0、Prefazione

L'etere di cellulosa, chì hè trasfurmatu da a cellulosa naturali attraversu una seria di prucessi, hè una mistura chimica rinnuvevule è verde. Eteri di cellulosa cumuni cum'è metilcellulosa (MC), etilcellulosa (HEC) è hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) sò largamente usati in a medicina, a custruzzione è altre industrii. Pigliendu HEMC cum'è un esempiu, pò migliurà significativamente a retenzioni di l'acqua è a cunsistenza di u cimentu Portland, ma ritardà a stallazione di u cimentu. À u livellu microscòpicu, HEMC hà ancu un effettu significativu nantu à a microstruttura è a struttura di pori di pasta di cimentu. Per esempiu, u pruduttu di idratazione ettringite (AFt) hè più prubabile di esse in forma di bastone corta, è u so rapportu d'aspettu hè più bassu; à u listessu tempu, un gran numaru di pori chjusi sò intrudutti in a pasta di cimentu, riducendu u numeru di pori cumunicatori.

A maiò parte di l'studii esistenti nantu à l'influenza di l'eteri di cellulosa nantu à i materiali basati in cimentu fucalizza nantu à u cimentu Portland. Sulphoaluminate ciment (CSA) hè un cimentu bassu di carbonu sviluppatu indipindentamente in u mo paese in u XXu seculu, cù sulfoaluminate di calcium anhydrous cum'è u minerale principale. Perchè una grande quantità di AFt pò esse generata dopu à l'idratazione, CSA hà i vantaghji di a forza iniziale, alta impermeabilità è resistenza à a corrosione, è hè largamente utilizata in i campi di stampa 3D di béton, custruzzione di l'ingegneria marina, è riparazione rapida in ambienti à bassa temperatura. . In l'ultimi anni, Li Jian et al. analizà l'influenza di HEMC nantu à u mortar CSA da a perspettiva di a forza di compressione è a densità umida; Wu Kai et al. studiatu l'effettu di HEMC nantu à u prucessu di idratazione iniziale di cimentu CSA, ma l'acqua in u cimentu CSA mudificatu A lege di l'evoluzione di cumpunenti è cumpusizioni slurry hè scunnisciutu. Basatu nantu à questu, stu travagliu si concentra nantu à a distribuzione di u tempu di rilassazione trasversale (T2) in u slurry di cimentu CSA prima è dopu l'aghjunzione di HEMC utilizendu un strumentu di risonanza magnetica nucleare di campu bassu, è analizà ancu a lege di migrazione è cambiamentu di l'acqua in l'acqua. slurry. U cambiamentu di cumpusizioni di a pasta di cimentu hè statu studiatu.

1. Sperimenta

1.1 Materie prime

Dui cimenti sulfoaluminati dispunibuli cummerciale sò stati utilizati, denutati cum'è CSA1 è CSA2, cù una perdita di ignizione (LOI) di menu di 0,5% (frazione di massa).

Trè sferenti hydroxyethyl methylcellulose sò usati, chì sò indicati cum'è MC1, MC2 è MC3 rispettivamente. MC3 hè ottenutu mischjendu 5% (frazione di massa) poliacrilamide (PAM) in MC2.

1.2 Ratio di mistura

Trè tipi di eteri di cellulosa sò stati mischiati in u cimentu sulfoaluminate rispettivamente, i dosages eranu 0,1%, 0,2% è 0,3% (frazione di massa, u listessu sottu). U rapportu acqua-cimentu fissu hè 0,6, è u rapportu acqua-cimentu di u rapportu acqua-cimentu hà una bona lavorabilità è senza sanguinamentu attraversu a prova di cunsumu d'acqua di a cunsistenza standard.

1.3 Metudu

L'equipaggiu di NMR di campu bassu utilizatu in l'esperimentu hè u PQ⁃001 analizzatore NMR da Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. A forza di u campu magneticu di u magnetu permanente hè 0.49T, a freccia di risonanza di protoni hè 21MHz, è a temperatura di u magnetu hè mantene constantu à 32.0.°C. Durante a prova, a piccula buttiglia di vetru chì cuntene a mostra cilindrica hè stata messa in a bobina di sonda di u strumentu, è a sequenza CPMG hè stata aduprata per cullà u signale di rilassazione di a pasta di cimentu. Dopu à l'inversione da u software di analisi di correlazione, a curva d'inversione T2 hè stata ottenuta utilizendu l'algoritmu d'inversione Sirt. L'acqua cù diversi gradi di libertà in u slurry serà carattarizatu da diverse picchi di rilassazione in u spettru di rilassazione trasversale, è l'area di u piccu di rilassazione hè correlata positivamente cù a quantità d'acqua, basatu nantu à quale u tipu è u cuntenutu di l'acqua in u slurry. pò esse analizatu. Per generà risonanza magnetica nucleare, hè necessariu di assicurà chì a freccia centrale O1 (unità: kHz) di a freccia radio hè coherente cù a frequenza di u magnetu, è O1 hè calibratu ogni ghjornu durante a prova.

I campioni sò stati analizati da TG?DSC cù l'analizzatore termale cumminatu STA 449C da NETZSCH, Germania. N2 hè stata utilizata cum'è l'atmosfera protettiva, a tarifa di riscaldamentu era 10°C/min, è a gamma di temperatura di scanning era 30-800°C.

2. Risultati è discussione

2.1 Evoluzione di i cumpunenti di l'acqua

2.1.1 Etere di cellulosa undoped

Dui picchi di rilassazione (definiti cum'è u primu è u sicondu piccu di rilassazione) ponu esse chjaramente osservati in u spettru di u tempu di rilassazione trasversali (T2) di i dui slurries di cimentu sulfoaluminate. U primu piccu di rilassazione hè originatu da l'internu di a struttura di floculazione, chì hà un pocu gradu di libertà è un cortu tempu di rilassazione trasversali; u sicondu piccu di rilassazione hè urigginatu trà e strutture di floculazione, chì hà un grande gradu di libertà è un longu tempu di rilassazione trasversale. In cuntrastu, u T2 chì currisponde à u primu piccu di rilassazione di i dui cimenti hè paragunabili, mentre chì u sicondu piccu di rilassazione di CSA1 appare dopu. Differenti da u clinker di cimentu sulfoaluminatu è u cimentu self-made, i dui picchi di rilassazione di CSA1 è CSA2 si sovrapponu parzialmente da u statu iniziale. Cù u prugressu di l'idratazione, u primu piccu di rilassazione tende gradualmente à esse indipindenti, l'area diminuite gradualmente, è sparisce completamente à circa 90 minuti. Questu mostra chì ci hè un certu gradu di scambiu d'acqua trà a struttura di floculazione è a struttura di floculazione di i dui pasti di cimentu.

U cambiamentu di l'area di u piccu di u sicondu piccu di rilassazione è u cambiamentu di u valore T2 chì currisponde à l'apice di u piccu, rispettivamente, caratterizeghja u cambiamentu di l'acqua libera è u cuntenutu di l'acqua ligata fisicamente è u cambiamentu di u gradu di libertà di l'acqua in u slurry. . A cumminazzioni di i dui ponu riflette più cumplettamente u prucessu di idratazione di u slurry. Cù u prugressu di l'idratazione, l'area di u piccu diminuisce gradualmente, è u cambiamentu di u valore T2 à a manca aumenta gradualmente, è ci hè una certa relazione currispondente trà elli.

2.1.2 Aggiuntu etere di cellulosa

Pigliendu CSA2 mischju cù 0.3% MC2 cum'è un esempiu, u spettru di rilassazione T2 di cimentu sulfoaluminate dopu l'aghjunzione di l'etere di cellulosa pò esse vistu. Dopu l'aghjunzione di l'etere di cellulosa, u terzu piccu di rilassazione chì rapprisenta l'adsorption di l'acqua da l'etere di cellulosa apparsu à a pusizione induve u tempu di rilassazione trasversale era più grande di 100 ms, è l'area di u piccu cresce gradualmente cù l'aumentu di u cuntenutu di l'etere di cellulosa.

A quantità di acqua trà e strutture di floculazione hè affettata da a migrazione di l'acqua in a struttura di floculazione è l'adsorption d'acqua di l'etere di cellulosa. Per quessa, a quantità d'acqua trà e strutture di floculazione hè in relazione cù a struttura di poru internu di u slurry è a capacità di adsorption d'acqua di l'etere di cellulosa. L'area di u sicondu piccu di rilassazione varieghja cù U cuntenutu di l'etere di cellulosa varieghja cù diversi tipi di cimentu. L'area di u sicondu piccu di rilassazione di CSA1 slurry diminuite continuamente cù l'aumentu di u cuntenutu di etere di cellulosa, è era u più chjucu à u cuntenutu di 0,3%. In cuntrastu, a seconda zona di u piccu di rilassazione di CSA2 slurry aumenta continuamente cù l'aumentu di u cuntenutu di etere di cellulosa.

Lista u cambiamentu di l'area di u terzu piccu di rilassazione cù l'aumentu di u cuntenutu di l'etere di cellulosa. Siccomu l'area di u piccu hè affettata da a qualità di a mostra, hè difficiule di assicurà chì a qualità di a mostra aghjunta hè a listessa quandu si carica a mostra. Dunque, u rapportu di l'area hè utilizatu per caratterizà a quantità di signale di u terzu piccu di rilassazione in diversi campioni. Da u cambiamentu di l'area di u terzu piccu di rilassazione cù l'aumentu di u cuntenutu di l'etere di cellulosa, pò esse vistu chì cù l'aumentu di u cuntenutu di l'etere di cellulosa, l'area di u terzu piccu di rilassazione hà dimustratu basamente una tendenza crescente (in CSA1, quandu u cuntenutu di MC1 era 0,3%, era più L'area di u terzu piccu di rilassazione diminuite ligeramente à 0,2%), chì indicanu chì cù l'aumentu di u cuntenutu di l'etere di cellulosa, l'acqua adsorbata aumenta ancu gradualmente. Trà i slurries CSA1, MC1 hà avutu megliu l'absorzione d'acqua cà MC2 è MC3; mentri trà i slurries CSA2, MC2 hà avutu u megliu assorbimentu d'acqua.

Pò esse vistu da u cambiamentu di l'area di u terzu piccu di rilassazione per unità di massa di u CSA2 slurry cù u tempu à u cuntenutu di 0,3% etere di cellulosa chì l'area di u terzu piccu di rilassazione per unità di massa diminuite continuamente cù l'idratazione, chì indicanu. chì Dapoi u tassu di idratazione di CSA2 hè più veloce di quellu di u clinker è u cimentu self-made, l'etere di cellulosa ùn hà micca tempu per l'adsorption di l'acqua più, è libera l'acqua adsorbata per via di l'aumentu rapidu di a concentrazione di fase liquida in u slurry. Inoltre, l'adsorption di l'acqua di MC2 hè più forte di quella di MC1 è MC3, chì hè coherente cù e cunclusioni previ. Pò esse vistu da u cambiamentu di l'area di u piccu per unità di massa di u terzu piccu di rilassazione di CSA1 cù u tempu à e diverse dosi di 0,3% d'eteri di cellulosa chì a regula di cambiamentu di u terzu piccu di rilassazione di CSA1 hè sfarente da quella di CSA2, è l'area di CSA1 aumenta brevemente in a prima fase di idratazione. Dopu avè aumentatu rapidamente, hè diminuitu per sparisce, chì pò esse dovutu à u tempu di coagulazione più longu di CSA1. Inoltre, CSA2 cuntene più gypsum, l'idratazione hè faciule di furmà più AFt (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O), cunsuma assai acqua libera, è u tassu di cunsumu d'acqua supera a rata di adsorption d'acqua da etere di cellulosa, chì pò purtà à u l'area di u terzu piccu di rilassazione di u slurry CSA2 hà cuntinuatu à diminuisce.

Dopu l'incorporazione di l'etere di cellulosa, u primu è u sicondu piccu di rilassazione hà cambiatu ancu in qualchì puntu. Pò esse vistu da a larghezza di u piccu di u sicondu piccu di rilassazione di i dui tipi di slurry di cimentu è u slurry frescu dopu l'aghjunghje l'etere di cellulosa chì l'larghezza di u piccu di u sicondu piccu di rilassazione di u slurry frescu hè diversu dopu l'aghjunghje l'etere di cellulosa. cresce, a forma di piccu tende à esse diffusa. Questu mostra chì l'incorporazione di l'etere di cellulosa impedisce l'agglomerazione di particeddi di cimentu in una certa misura, rende a struttura di floculazione relativamente solta, debilita u gradu di ubligatoriu di l'acqua, è aumenta u gradu di libertà di l'acqua trà e strutture di floculazione. In ogni casu, cù l'aumentu di a dosa, l'aumentu di a larghezza di u piccu ùn hè micca evidenti, è a larghezza di u piccu di certi campioni ancu diminuite. Pò esse chì l'aumentu di a dosa aumenta a viscosità di a fase liquida di u slurry, è à u stessu tempu, l'adsorption di l'etere di cellulosa à e particelle di cimentu hè rinfurzata per causà floculazione. U gradu di libertà di umidità trà e strutture hè ridutta.

A risoluzione pò esse usata per discrìviri u gradu di separazione trà u primu è u sicondu piccu di rilassazione. U gradu di separazione pò esse calculatu secondu u gradu di risuluzione = (Afirst component-Asaddle)/Afirst component, induve Afirst component è Asaddle rapprisentanu l'amplitude massima di u primu piccu di rilassazione è l'amplitude di u puntu più bassu trà i dui cimi, rispettivamente. U gradu di separazione pò esse usatu per caratterizà u gradu di scambiu d'acqua trà a struttura di floculazione di slurry è a struttura di floculazione, è u valore hè in generale 0-1. Un valore più altu per a Separazione indica chì e duie parte di l'acqua sò più difficiuli di scambià, è un valore uguali à 1 indica chì e duie parte di l'acqua ùn ponu micca scambià in tuttu.

Pò esse vistu da i risultati di u calculu di u gradu di siparazione chì u gradu di separazione di i dui cimenti senza aghjunghje l'etere di cellulosa hè equivalente, i dui sò circa 0,64, è u gradu di separazione hè significativamente ridutta dopu l'aghjunzione di etere di cellulosa. D'una banda, a risuluzione diminuisce ancu più cù l'aumentu di a dosa, è a risuluzione di i dui picchi scende ancu à 0 in u CSA2 mischju cù 0,3% MC3, chì indica chì l'etere di cellulosa prumove significativamente u scambiu di l'acqua in l'internu è trà l'acqua. strutture di floculazione. Basatu annantu à u fattu chì l'incorporazione di l'etere di cellulosa ùn hà basicamente micca effettu nantu à a pusizione è l'area di u primu piccu di rilassazione, pò esse speculatu chì a diminuzione di a risoluzione hè in parte dovuta à l'aumentu di a larghezza di u sicondu piccu di rilassazione, è a struttura di floculazione libera facilita u scambiu d'acqua trà l'internu è l'esternu. Inoltre, a superposizione di l'etere di cellulosa in a struttura di slurry migliurà ancu u gradu di scambiu d'acqua trà l'internu è l'esternu di a struttura di floculazione. Per d 'altra banda, l'effettu di riduzzione di a risoluzione di l'etere di cellulosa nantu à CSA2 hè più forte cà quellu di CSA1, chì pò esse dovutu à a superficia specifica più chjuca è a dimensione di particella più grande di CSA2, chì hè più sensibile à l'effettu di dispersione di l'etere di cellulosa dopu. incorporazione.

2.2 Cambiamenti in a cumpusizioni di slurry

Da i spettri TG-DTG di CSA1 è CSA2 slurries hydrated for 90 min, 150 min and 1 day, pò esse vistu chì i tipi di prudutti d'idratazione ùn anu micca cambiatu prima è dopu aghjunghje l'etere di cellulosa, è AFt, AFm è AH3 eranu tutti. furmatu. A literatura indica chì a gamma di descomposizione di AFt hè 50-120°C; a gamma di descomposizione di AFm hè 160-220°C; a gamma di descomposizione di AH3 hè 220-300°C. Cù u prugressu di l'idratazione, a perdita di pisu di a mostra aumentò gradualmente, è i cimi DTG caratteristici di AFt, AFm è AH3 sò diventati gradualmente evidenti, chì indicanu chì a furmazione di i trè prudutti d'idratazione hà aumentatu gradualmente.

Da a frazione di massa di ogni pruduttu di idratazione in u campione à diverse età di idratazione, pò esse vistu chì a generazione AFt di u campione in biancu à l'età di 1d supera quella di u campione mischju cù l'etere di cellulosa, chì indica chì l'etere di cellulosa hà una grande influenza in l'idratazione di u slurry dopu a coagulazione. Ci hè un certu effettu ritardu. À 90 minuti, a pruduzzione AFm di i trè campioni restava a stessa; à 90-150 minuti, a pruduzzione di AFm in a mostra in biancu era significativamente più lenta chè quella di l'altri dui gruppi di campioni; dopu à 1 ghjornu, u cuntenutu di AFm in a mostra in biancu era u listessu cum'è quellu di a mostra mischjata cù MC1, è u cuntenutu AFm di a mostra MC2 era significativamente più bassu in altri campioni. In quantu à u pruduttu di idratazione AH3, a rata di generazione di u campionu in biancu CSA1 dopu l'idratazione per 90 minuti era significativamente più lenta di quella di l'etere di cellulosa, ma a rata di generazione era significativamente più veloce dopu à 90 minuti, è a quantità di produzzione AH3 di i trè campioni. era equivalente à 1 ghjornu.

Dopu chì a slurry CSA2 hè stata idratata per 90min è 150min, a quantità di AFT prodotta in a mostra mischjata cù l'etere di cellulosa era significativamente menu di quella di l'esemplariu in biancu, chì indica chì l'etere di cellulosa hà avutu ancu un certu effettu ritardante nantu à a slurry CSA2. In i campioni à l'età di 1d, hè statu trovu chì u cuntenutu AFt di u campionu in biancu era sempre più altu ch'è quellu di u campione mischju cù l'etere di cellulosa, chì indica chì l'etere di cellulosa hà ancu avutu un certu effettu di ritardamentu nantu à l'idratazione di CSA2 dopu l'impostazione finale. è u gradu di ritardamentu nantu à MC2 era più grande di quellu di a mostra aghjuntu cù etere di cellulosa. MC1. À 90 minuti, a quantità di AH3 prodotta da a mostra in biancu era pocu menu di quella di a mostra mischjata cù l'etere di cellulosa; à 150 minuti, l'AH3 pruduciutu da a mostra in biancu superava quella di a mostra mischjata cù l'etere di cellulosa; à 1 ghjornu, l'AH3 pruduciutu da i trè campioni era equivalente.

3. Cunclusioni

(1) L'etere di cellulosa pò prumove significativamente u scambiu d'acqua trà a struttura di floculazione è a struttura di floculazione. Dopu l'incorporazione di l'etere di cellulosa, l'etere di cellulosa adsorbe l'acqua in u slurry, chì hè carattarizatu da u terzu piccu di rilassazione in u spettru di u tempu di rilassazione trasversale (T2). Cù l'aumentu di u cuntenutu di l'etere di cellulosa, l'absorzione d'acqua di l'etere di cellulosa aumenta, è l'area di u terzu piccu di rilassazione aumenta. L'acqua assorbita da l'etere di cellulosa hè liberata gradualmente in a struttura di floculazione cù l'idratazione di u slurry.

(2) L'incorporazione di l'etere di cellulosa impedisce l'agglomerazione di particeddi di cimentu à un certu puntu, facendu a struttura di floculazione relativamente solta; è cù l'aumentu di u cuntenutu, a viscosità di a fase liquida di u slurry aumenta, è l'etere di cellulosa hà un effettu maiò nantu à e particelle di cimentu. L'effettu d'adsorzione rinfurzata reduce u gradu di libertà di l'acqua trà e strutture floculate.

(3) Prima è dopu à l'aghjuntu di l'etere di cellulosa, i tipi di prudutti d'idratazione in u slurry di cimentu sulfoaluminate ùn anu cambiatu, è AFt, AFm è cola d'aluminiu sò stati furmati; ma l'etere di cellulosa hà ritardatu pocu a furmazione di l'effettu di i prudutti d'idratazione.