Effeithiau etherau seliwlos ar esblygiad cydrannau dŵr a chynhyrchion hydradu past sment sylffoalwmin

Astudiwyd y cydrannau dŵr ac esblygiad microstrwythur mewn slyri sment sylffoalwmin wedi'i addasu gan ether seliwlos (CSA) gan ddadansoddwr cyseiniant magnetig niwclear maes isel a thermol. Dangosodd y canlyniadau, ar ôl ychwanegu ether cellwlos, ei fod yn arsugniad dŵr rhwng y strwythurau fflocwleiddio, a nodweddwyd fel y trydydd uchafbwynt ymlacio yn y sbectrwm amser ymlacio ardraws (T2), ac roedd cydberthynas gadarnhaol rhwng maint y dŵr arsugn a'r dos. Yn ogystal, hwylusodd ether cellwlos y cyfnewid dŵr yn sylweddol rhwng strwythurau mewnol a rhyng-floc fflociau CSA. Er nad yw ychwanegu ether seliwlos yn cael unrhyw effaith ar y mathau o gynhyrchion hydradu o sment sylffoalwmin, bydd yn effeithio ar faint o gynhyrchion hydradu o oedran penodol.

Geiriau allweddol:ether seliwlos; sment sylffoaluminate; dwr; cynhyrchion hydradu

0、Rhagymadrodd

Mae ether cellwlos, sy'n cael ei brosesu o seliwlos naturiol trwy gyfres o brosesau, yn gymysgedd cemegol adnewyddadwy a gwyrdd. Defnyddir etherau cellwlos cyffredin fel methylcellulose (MC), ethylcellulose (HEC), a hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) yn eang mewn meddygaeth, adeiladu a diwydiannau eraill. Gan gymryd HEMC fel enghraifft, gall wella cadw dŵr a chysondeb sment Portland yn sylweddol, ond gohirio gosod sment. Ar y lefel microsgopig, mae HEMC hefyd yn cael effaith sylweddol ar ficrostrwythur a strwythur pore past sment. Er enghraifft, mae'r ettringite cynnyrch hydradu (AFt) yn fwy tebygol o fod yn siâp gwialen fer, ac mae ei gymhareb agwedd yn is; ar yr un pryd, mae nifer fawr o mandyllau caeedig yn cael eu cyflwyno i'r past sment, gan leihau nifer y pores cyfathrebu.

Mae'r rhan fwyaf o'r astudiaethau presennol ar ddylanwad etherau seliwlos ar ddeunyddiau sy'n seiliedig ar sment yn canolbwyntio ar sment Portland. Mae sment sylffoalwminiad (CSA) yn sment carbon isel a ddatblygwyd yn annibynnol yn fy ngwlad yn yr 20fed ganrif, gyda chalsiwm sylffoalwminiad anhydrus fel y prif fwyn. Oherwydd y gellir cynhyrchu llawer iawn o AFt ar ôl hydradu, mae gan CSA fanteision cryfder cynnar, anhydreiddedd uchel, a gwrthsefyll cyrydiad, ac fe'i defnyddir yn helaeth ym meysydd argraffu 3D concrit, adeiladu peirianneg forol, ac atgyweirio cyflym mewn amgylcheddau tymheredd isel. . Yn y blynyddoedd diwethaf, mae Li Jian et al. dadansoddi dylanwad HEMC ar forter CSA o safbwyntiau cryfder cywasgol a dwysedd gwlyb; Roedd Wu Kai et al. Astudiodd effaith HEMC ar y broses hydradu cynnar o sment CSA, ond mae'r dŵr yn y sment CSA wedi'i addasu Nid yw cyfraith esblygiad cydrannau a chyfansoddiad slyri yn hysbys. Yn seiliedig ar hyn, mae'r gwaith hwn yn canolbwyntio ar ddosbarthiad amser ymlacio ardraws (T2) yn y slyri sment CSA cyn ac ar ôl ychwanegu HEMC trwy ddefnyddio offeryn cyseiniant magnetig niwclear maes isel, ac mae'n dadansoddi ymhellach gyfraith mudo a newid dŵr yn y slyri. Astudiwyd newid cyfansoddiad past sment.

1. arbrawf

1.1 Deunyddiau crai

Defnyddiwyd dau sment sylffoalwmin a oedd ar gael yn fasnachol, a ddynodwyd fel CSA1 a CSA2, gyda cholled wrth danio (LOI) o lai na 0.5% (ffracsiwn màs).

Defnyddir tri hydroxyethyl methylcelluloses gwahanol, a ddynodir fel MC1, MC2 a MC3 yn y drefn honno. Ceir MC3 trwy gymysgu polyacrylamid 5% (ffracsiwn màs) (PAM) yn MC2.

1.2 Cymhareb gymysgu

Cymysgwyd tri math o etherau seliwlos i'r sment sylffoalwmin yn y drefn honno, y dosau oedd 0.1%, 0.2% a 0.3% (ffracsiwn màs, yr un peth isod). Y gymhareb sment dŵr sefydlog yw 0.6, ac mae gan gymhareb sment dŵr y gymhareb dŵr-sment ymarferoldeb da a dim gwaedu trwy'r prawf defnydd dŵr o'r cysondeb safonol.

1.3 Dull

Yr offer NMR maes isel a ddefnyddir yn yr arbrawf yw'r PQ⁃001 Dadansoddwr NMR o Shanghai Numei Analytical Instrument Co, Ltd Cryfder maes magnetig y magnet parhaol yw 0.49T, amledd cyseiniant proton yw 21MHz, a chedwir tymheredd y magnet yn gyson ar 32.0°C. Yn ystod y prawf, rhoddwyd y botel wydr fach sy'n cynnwys y sampl silindrog i mewn i coil stiliwr yr offeryn, a defnyddiwyd y dilyniant CPMG i gasglu signal ymlacio'r past sment. Ar ôl gwrthdroad gan y feddalwedd dadansoddi cydberthynas, cafwyd cromlin gwrthdroad T2 trwy ddefnyddio algorithm gwrthdroad Sirt. Bydd dŵr â gwahanol raddau o ryddid yn y slyri yn cael ei nodweddu gan wahanol gopaon ymlacio yn y sbectrwm ymlacio traws, ac mae ardal y brig ymlacio yn cydberthyn yn gadarnhaol â faint o ddŵr, yn seiliedig ar ba fath a chynnwys y dŵr yn y slyri gellir ei ddadansoddi. Er mwyn cynhyrchu cyseiniant magnetig niwclear, mae angen sicrhau bod amledd y ganolfan O1 (uned: kHz) o'r amledd radio yn gyson ag amledd y magnet, ac mae O1 yn cael ei galibro bob dydd yn ystod y prawf.

Dadansoddwyd y samplau gan TG?DSC gyda dadansoddwr thermol cyfun STA 449C o NETZSCH, yr Almaen. Defnyddiwyd N2 fel yr awyrgylch amddiffynnol, y gyfradd wresogi oedd 10°C/min, a'r ystod tymheredd sganio oedd 30-800°C.

2. Canlyniadau a thrafodaeth

2.1 Esblygiad cydrannau dŵr

2.1.1 Ether cellwlos heb ei drin

Gellir arsylwi'n glir ar ddau frig ymlacio (a ddiffinnir fel y brigau ymlacio cyntaf a'r ail) yn sbectra amser ymlacio traws (T2) y ddau slyri sment sylffoalwminaidd. Mae'r brig ymlacio cyntaf yn tarddu o'r tu mewn i'r strwythur flocculation, sydd â gradd isel o ryddid ac amser ymlacio trawsbyr byr; mae'r ail uchafbwynt ymlacio yn tarddu o rhwng y strwythurau flocculation, sydd â llawer iawn o ryddid ac amser ymlacio traws hir. Mewn cyferbyniad, mae'r T2 sy'n cyfateb i uchafbwynt ymlacio cyntaf y ddau sment yn gymaradwy, tra bod ail uchafbwynt ymlacio CSA1 yn ymddangos yn ddiweddarach. Yn wahanol i glinciwr sment sulphoaluminate a sment hunan-wneud, mae dau frig ymlacio CSA1 a CSA2 yn gorgyffwrdd yn rhannol o'r cyflwr cychwynnol. Gyda chynnydd hydradiad, mae'r brig ymlacio cyntaf yn tueddu i fod yn annibynnol yn raddol, mae'r ardal yn gostwng yn raddol, ac mae'n diflannu'n llwyr ar tua 90 munud. Mae hyn yn dangos bod rhywfaint o gyfnewid dŵr rhwng y strwythur flocculation a strwythur ffloculation y ddau past sment.

Mae newid ardal brig yr ail uchafbwynt ymlacio a newid y gwerth T2 sy'n cyfateb i frig y brig yn y drefn honno yn nodweddu'r newid mewn dŵr rhydd a chynnwys dŵr wedi'i rwymo'n gorfforol a'r newid yn y graddau rhyddid dŵr yn y slyri . Gall y cyfuniad o'r ddau adlewyrchu proses hydradu'r slyri yn fwy cynhwysfawr. Gyda chynnydd hydradiad, mae'r ardal brig yn gostwng yn raddol, ac mae symudiad gwerth T2 i'r chwith yn cynyddu'n raddol, ac mae perthynas gyfatebol benodol rhyngddynt.

2.1.2 Ychwanegwyd ether seliwlos

Gan gymryd CSA2 wedi'i gymysgu â 0.3% MC2 fel enghraifft, gellir gweld y sbectrwm ymlacio T2 o sment sylffoaluminate ar ôl ychwanegu ether seliwlos. Ar ôl ychwanegu ether seliwlos, ymddangosodd y trydydd uchafbwynt ymlacio sy'n cynrychioli arsugniad dŵr gan ether seliwlos yn y sefyllfa lle roedd yr amser ymlacio ardraws yn fwy na 100ms, a chynyddodd yr ardal brig yn raddol gyda chynnydd cynnwys ether cellwlos.

Mae ymfudiad dŵr y tu mewn i'r strwythur flocculation ac arsugniad dŵr ether seliwlos yn effeithio ar faint o ddŵr rhwng y strwythurau fflocwleiddio. Felly, mae faint o ddŵr rhwng y strwythurau fflocwleiddio yn gysylltiedig â strwythur mandwll mewnol y slyri a chynhwysedd arsugniad dŵr ether seliwlos. Mae ardal yr ail uchafbwynt ymlacio yn amrywio gyda Mae cynnwys ether seliwlos yn amrywio gyda gwahanol fathau o sment. Gostyngodd arwynebedd ail uchafbwynt ymlacio slyri CSA1 yn barhaus gyda'r cynnydd mewn cynnwys ether cellwlos, a hwn oedd y lleiaf, sef 0.3%. Mewn cyferbyniad, mae ail ardal uchafbwynt ymlacio slyri CSA2 yn cynyddu'n barhaus gyda chynnydd mewn cynnwys ether cellwlos.

Rhestrwch y newid yn ardal y trydydd brig ymlacio gyda'r cynnydd yng nghynnwys ether seliwlos. Gan fod ansawdd y sampl yn effeithio ar yr ardal brig, mae'n anodd sicrhau bod ansawdd y sampl ychwanegol yr un peth wrth lwytho'r sampl. Felly, defnyddir y gymhareb arwynebedd i nodweddu swm signal y trydydd brig ymlacio mewn gwahanol samplau. O'r newid yn ardal y trydydd brig ymlacio gyda'r cynnydd yng nghynnwys ether seliwlos, gellir gweld, gyda'r cynnydd yng nghynnwys ether seliwlos, bod ardal y trydydd brig ymlacio yn y bôn yn dangos tuedd gynyddol (yn CSA1, pan oedd cynnwys MC1 yn 0.3%, roedd yn fwy Mae arwynebedd y trydydd brig ymlacio yn gostwng ychydig ar 0.2%), sy'n dangos, gyda'r cynnydd yng nghynnwys ether seliwlos, bod y dŵr adsorbed hefyd yn cynyddu'n raddol. Ymhlith slyri CSA1, roedd gan MC1 amsugno dŵr yn well na MC2 a MC3; ac ymhlith slyri CSA2, MC2 oedd â'r amsugniad dŵr gorau.

Gellir gweld o newid arwynebedd y trydydd brig ymlacio fesul uned màs y slyri CSA2 gydag amser ar gynnwys ether seliwlos o 0.3% bod arwynebedd y trydydd brig ymlacio fesul uned màs yn lleihau'n barhaus gyda'r hydradiad, gan nodi Gan fod cyfradd hydradu CSA2 yn gyflymach na chyfradd clincer a sment hunan-wneud, nid oes gan ether cellwlos amser ar gyfer arsugniad dŵr pellach, ac mae'n rhyddhau'r dŵr adsorbed oherwydd cynnydd cyflym y crynodiad cyfnod hylif yn y slyri. Yn ogystal, mae arsugniad dŵr MC2 yn gryfach na MC1 a MC3, sy'n gyson â'r casgliadau blaenorol. Gellir gweld o newid yr ardal brig fesul uned màs y trydydd uchafbwynt ymlacio o CSA1 gydag amser ar wahanol ddosau o 0.3% o etherau cellwlos bod rheol newid trydydd uchafbwynt ymlacio CSA1 yn wahanol i un CSA2, a mae ardal CSA1 yn cynyddu'n fyr yng nghyfnod cynnar hydradiad. Ar ôl cynyddu'n gyflym, gostyngodd i ddiflannu, a all fod oherwydd amser ceulo hirach CSA1. Yn ogystal, mae CSA2 yn cynnwys mwy o gypswm, mae hydradiad yn hawdd i ffurfio mwy o AFt (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O), yn defnyddio llawer o ddŵr am ddim, ac mae cyfradd y defnydd o ddŵr yn fwy na'r gyfradd arsugniad dŵr gan ether seliwlos, a all arwain at The ardal y trydydd uchafbwynt ymlacio o slyri CSA2 yn parhau i ostwng.

Ar ôl ymgorffori ether cellwlos, newidiodd y brigau ymlacio cyntaf a'r ail i ryw raddau hefyd. Gellir gweld o led brig ail frig ymlacio'r ddau fath o slyri sment a'r slyri ffres ar ôl ychwanegu ether cellwlos bod lled brig ail frig ymlacio'r slyri ffres yn wahanol ar ôl ychwanegu ether seliwlos. cynnydd, mae'r siâp brig yn tueddu i fod yn wasgaredig. Mae hyn yn dangos bod ymgorffori ether seliwlos yn atal crynhoad gronynnau sment i raddau, yn gwneud y strwythur fflocwleiddio yn gymharol llac, yn gwanhau gradd rhwymol dŵr, ac yn cynyddu graddau rhyddid dŵr rhwng y strwythurau fflocwleiddio. Fodd bynnag, gyda chynnydd y dos, nid yw cynnydd y lled brig yn amlwg, ac mae lled brig rhai samplau hyd yn oed yn gostwng. Efallai bod cynnydd y dos yn cynyddu gludedd cyfnod hylif y slyri, ac ar yr un pryd, mae arsugniad ether seliwlos i'r gronynnau sment yn cael ei wella i achosi fflocynnu. Mae graddau rhyddid lleithder rhwng y strwythurau yn cael ei leihau.

Gellir defnyddio cydraniad i ddisgrifio graddau'r gwahaniad rhwng y brigau ymlacio cyntaf a'r ail uchafbwynt ymlacio. Gellir cyfrifo graddau'r gwahaniad yn ôl graddau'r cydraniad = (y gydran gyntaf-Asaddle)/y gydran Cyntaf, lle mae'r gydran Afirst ac Asaddle yn cynrychioli osgled uchaf y brig ymlacio cyntaf ac osgled y pwynt isaf rhwng y ddau gopa, yn y drefn honno. Gellir defnyddio graddau'r gwahaniad i nodweddu graddau'r cyfnewid dŵr rhwng y strwythur flocculation slyri a'r strwythur flocculation, ac mae'r gwerth yn gyffredinol 0-1. Mae gwerth uwch ar gyfer Gwahaniad yn dangos bod y ddwy ran o ddŵr yn fwy anodd eu cyfnewid, ac mae gwerth sy'n hafal i 1 yn nodi na all y ddwy ran o ddŵr gyfnewid o gwbl.

Gellir gweld o ganlyniadau cyfrifo'r radd wahanu bod gradd gwahanu'r ddau sment heb ychwanegu ether cellwlos yn gyfwerth, mae'r ddau tua 0.64, ac mae'r radd gwahanu yn cael ei leihau'n sylweddol ar ôl ychwanegu ether cellwlos. Ar y naill law, mae'r datrysiad yn gostwng ymhellach gyda chynnydd y dos, ac mae datrysiad y ddau frig hyd yn oed yn gostwng i 0 yn y CSA2 wedi'i gymysgu â 0.3% MC3, gan nodi bod ether cellwlos yn hyrwyddo cyfnewid dŵr yn sylweddol y tu mewn a rhwng y strwythurau llif . Yn seiliedig ar y ffaith nad yw ymgorffori ether seliwlos yn y bôn yn cael unrhyw effaith ar leoliad ac ardal y brig ymlacio cyntaf, gellir dyfalu bod y gostyngiad mewn datrysiad yn rhannol oherwydd y cynnydd yn lled yr ail uchafbwynt ymlacio, a mae'r strwythur flocculation rhydd yn gwneud y cyfnewid dŵr rhwng y tu mewn a'r tu allan yn haws. Yn ogystal, mae gorgyffwrdd ether cellwlos yn y strwythur slyri yn gwella ymhellach faint o gyfnewid dŵr rhwng y tu mewn a'r tu allan i'r strwythur flocculation. Ar y llaw arall, mae effaith lleihau datrysiad ether seliwlos ar CSA2 yn gryfach nag un CSA1, a allai fod oherwydd yr arwynebedd arwyneb penodol llai a maint gronynnau mwy CSA2, sy'n fwy sensitif i effaith gwasgariad ether seliwlos ar ôl corffori.

2.2 Newidiadau yng nghyfansoddiad slyri

O sbectra TG-DTG o slyri CSA1 a CSA2 wedi'u hydradu am 90 munud, 150 munud ac 1 diwrnod, gellir gweld na newidiodd y mathau o gynhyrchion hydradu cyn ac ar ôl ychwanegu ether seliwlos, ac roedd AFt, AFm ac AH3 i gyd ffurfio. Mae'r llenyddiaeth yn nodi mai ystod dadelfennu AFt yw 50-120°C; ystod dadelfennu AFm yw 160-220°C; yr ystod dadelfennu o AH3 yw 220-300°C. Gyda chynnydd hydradiad, cynyddodd colli pwysau'r sampl yn raddol, a daeth brigiau nodweddiadol DTG AFt, AFm ac AH3 yn amlwg yn raddol, gan nodi bod ffurfio'r tri chynnyrch hydradu wedi cynyddu'n raddol.

O ffracsiwn màs pob cynnyrch hydradu yn y sampl ar wahanol oedrannau hydradu, gellir gweld bod cenhedlaeth AFt y sampl wag yn 1d oed yn fwy na'r sampl yn gymysg ag ether seliwlos, sy'n dangos bod ether seliwlos yn dylanwadu'n fawr ar hydradiad y slyri ar ôl ceulo. Mae yna effaith oedi penodol. Ar 90 munud, arhosodd cynhyrchiad AFm y tri sampl yr un fath; ar 90-150 munud, roedd cynhyrchu AFm yn y sampl wag yn sylweddol arafach nag yn y ddau grŵp arall o samplau; ar ôl 1 diwrnod, roedd cynnwys AFm yn y sampl wag yr un fath â chynnwys y sampl wedi'i gymysgu â MC1, ac roedd cynnwys AFm y sampl MC2 yn sylweddol is mewn samplau eraill. O ran y cynnyrch hydradu AH3, roedd cyfradd cynhyrchu sampl wag CSA1 ar ôl hydradu am 90 munud yn sylweddol arafach na chyfradd yr ether cellwlos, ond roedd y gyfradd gynhyrchu yn sylweddol gyflymach ar ôl 90 munud, a swm cynhyrchu AH3 y tri sampl yn cyfateb ar 1 diwrnod.

Ar ôl i'r slyri CSA2 gael ei hydradu am 90 munud a 150 munud, roedd faint o AFT a gynhyrchwyd yn y sampl wedi'i gymysgu ag ether seliwlos yn sylweddol llai na'r sampl wag, gan nodi bod ether cellwlos hefyd wedi cael effaith arafu benodol ar y slyri CSA2. Yn y samplau yn 1d oed, canfuwyd bod cynnwys AFt y sampl wag yn dal yn uwch na chynnwys y sampl wedi'i gymysgu ag ether seliwlos, sy'n dangos bod ether seliwlos yn dal i gael effaith arafu penodol ar hydradiad CSA2 ar ôl ei osod yn derfynol, ac roedd graddau'r arafiad ar MC2 yn fwy na'r sampl a ychwanegwyd gydag ether cellwlos. MC1. Ar 90 munud, roedd swm yr AH3 a gynhyrchwyd gan y sampl wag ychydig yn llai na'r sampl a gymysgwyd ag ether cellwlos; ar ôl 150 munud, roedd yr AH3 a gynhyrchwyd gan y sampl wag yn fwy na'r sampl a gymysgwyd ag ether cellwlos; ar 1 diwrnod, roedd yr AH3 a gynhyrchwyd gan y tri sampl yn gyfwerth.

3. Casgliad

(1) Gall ether cellwlos hyrwyddo'n sylweddol y cyfnewid dŵr rhwng y strwythur flocculation a'r strwythur flocculation. Ar ôl ymgorffori ether cellwlos, mae'r ether cellwlos yn adsorbio'r dŵr yn y slyri, a nodweddir fel y trydydd uchafbwynt ymlacio yn y sbectrwm amser ymlacio traws (T2). Gyda chynnydd yng nghynnwys ether seliwlos, mae amsugno dŵr ether seliwlos yn cynyddu, ac mae ardal y trydydd brig ymlacio yn cynyddu. Mae'r dŵr sy'n cael ei amsugno gan ether cellwlos yn cael ei ryddhau'n raddol i'r strwythur fflocwleiddio gyda hydradiad y slyri.

(2) Mae ymgorffori ether seliwlos yn atal crynhoad gronynnau sment i raddau, gan wneud y strwythur ffloculation yn gymharol llac; a chyda chynnydd y cynnwys, mae gludedd cyfnod hylif y slyri yn cynyddu, ac mae'r ether cellwlos yn cael mwy o effaith ar y gronynnau sment. Mae'r effaith arsugniad gwell yn lleihau graddau'r rhyddid dŵr rhwng y strwythurau wedi'u fflocio.

(3) Cyn ac ar ôl ychwanegu ether cellwlos, ni newidiodd y mathau o gynhyrchion hydradu yn y slyri sment sylffoaluminate, a ffurfiwyd AFt, AFm a glud alwminiwm; ond mae ether cellwlos ychydig yn oedi cyn ffurfio effaith cynhyrchion hydradu.