Celluloseether på morfologien af ​​tidlig ettringit

Virkningerne af hydroxyethylmethylcelluloseether og methylcelluloseether på morfologien af ​​ettringit i tidlig cementopslæmning blev undersøgt ved scanning af elektronmikroskopi (SEM). Resultaterne viser, at forholdet mellem længde-diameteren for ettringitkrystaller i hydroxyethylmethylcellulose-modificeret gylle er mindre end i almindelig opslæmning, og morfologien af ​​ettringitkrystaller er kort stanglignende. Forholdet mellem længde-diameter af ettringitkrystaller i methylcelluloseethermodificeret opslæmning er større end i almindelig opslæmning, og morfologien af ​​ettringitkrystaller er nåle-rod. Ettringitkrystallerne i almindelige cement -opdelinger har et billedformat et sted derimellem. Gennem ovennævnte eksperimentelle undersøgelse er det yderligere klart, at forskellen mellem molekylvægt af to slags celluloseether er den vigtigste faktor, der påvirker ettringit -morfologien.

Nøgleord:ettringite; Længde-diameterforhold; Methylcelluloseether; Hydroxyethylmethylcelluloseether; Morfologi

Ettringite, som et let udvidet hydratiseringsprodukt, har en betydelig effekt på ydelsen af ​​cementbeton og har altid været forskningshotspot for cementbaserede materialer. Ettringit er en slags trisulfidtype Calciumaluminathydrat, dets kemiske formel er [Ca3al (OH) 6 · 12H2O] 2 · (SO4) 3 · 2H2O, eller kan skrives som 3CAO · AL2O3 · 3CASO4 · 32H2O, ofte forkortet som bagud . I Portland Cement System dannes ettringit hovedsageligt ved reaktionen af ​​gips med aluminat eller ferrisk aluminatmineraler, der spiller rollen som at forsinke hydrering og tidlig styrke af cement. Dannelse og morfologi af ettringit påvirkes af mange faktorer, såsom temperatur, pH -værdi og ionkoncentration. Allerede i 1976 har Metha et al. Brugte scanningselektronmikroskopi til at studere de morfologiske egenskaber ved AFT, og fandt, at morfologien for så let udvidede hydratiseringsprodukter var lidt anderledes, når vækstpladsen var stor nok, og når rummet var begrænset. Førstnævnte var for det meste slanke nålestangformede kugler, mens sidstnævnte for det meste var kort stangformet prisme. Yang Wenyans forskning fandt, at AFT -former var forskellige med forskellige hærdningsmiljøer. Våde miljøer ville forsinke aktergenerering i ekspansionsdopet beton og øge muligheden for beton hævelse og revner. Forskellige miljøer påvirker ikke kun dannelsen og mikrostrukturen af ​​AFT, men også dens volumenstabilitet. Chen Huxing et al. fandt, at den langsigtede stabilitet af AFT faldt med stigningen i C3A-indhold. Clark og Monteiro et al. fandt, at med stigningen i miljøtrykket ændrede Aft -krystalstruktur sig fra orden til forstyrrelse. Balonis og Glasser gennemgik densitetsændringerne af AFM og akter. Renaudin et al. studerede de strukturelle ændringer af AFT før og efter nedsænkning i opløsning og de strukturelle parametre af AFT i Raman -spektret. Kunther et al. studerede virkningen af ​​interaktionen mellem CSH-gel-calcium-siliconforhold og sulfation på Aft-krystallisationstryk ved NMR. På samme tid baseret på anvendelsen af ​​AFT i cementbaserede materialer, Wenk et al. Studerede AFT-krystalorientering af betonafsnit gennem hård synkrotronstråling røntgenstrålediffraktion efterbehandlingsteknologi. Dannelsen af ​​AFT i blandet cement og forskningens hotspot af ettringit blev undersøgt. Baseret på forsinket ettringitreaktion har nogle lærde foretaget en masse research om årsagen til AFT -fase.

Volumenudvidelsen forårsaget af dannelsen af ​​ettringit er undertiden gunstig, og den kan fungere som en "ekspansion", der ligner magnesiumoxidudvidelsesmiddel for at opretholde volumenstabiliteten af ​​cementbaserede materialer. Tilsætningen af ​​polymeremulsion og redispersibelt emulsionspulver ændrer de makroskopiske egenskaber ved cementbaserede materialer på grund af deres signifikante effekter på mikrostrukturen af ​​cementbaserede materialer. I modsætning til det redispersible emulsionspulver, der hovedsageligt forbedrer limningegenskaben for hærdet mørtel, giver den vandopløselige polymercelluloseether (CE) den nyligt blandede mørtel god vandopbevaring og fortykningseffekt, hvilket forbedrer arbejdspræstationen. Ikke-ionisk CE bruges ofte, inklusive methylcellulose (MC), hydroxyethylcellulose (HEC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC),Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC)osv., Og CE spiller en rolle i nyligt blandet mørtel, men påvirker også hydratiseringsprocessen for cementopslæmning. Undersøgelser har vist, at HEMC ændrer mængden af ​​AFT produceret som et hydratiseringsprodukt. Imidlertid har ingen undersøgelser systematisk sammenlignet effekten af ​​CE på den mikroskopiske morfologi af AFT, så dette papir undersøger forskellen i virkningen af ​​HEMC og MC på den mikroskopiske morfologi af Ettringham i tidligt (1-dages) cementopslæmning gennem billedanalyse og sammenligning.

1. eksperiment

1.1 Råmaterialer

P · II 52.5R Portland cement produceret af Anhui Conch Cement Co., Ltd blev valgt som cement i eksperimentet. De to celluloseethere er hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) og methylcellulose (methylcellulose, Shanghai Sinopath Group). Mc); Blandingsvandet er ledningsvand.

1.2 Eksperimentelle metoder

Vandcementforholdet for cementpasta-prøven var 0,4 (masseforholdet mellem vand og cement), og indholdet af celluloseether var 1% af cementmassen. Forberedelsen af ​​prøven blev udført i henhold til GB1346-2011 “Testmetode til vandforbrug, indstilling af tid og stabilitet i cementstandardkonsistens”. Efter dannelse af prøven blev plastfilmen indkapslet på overfladen af ​​formen for at forhindre fordampning og carbonisering af overfladevand, og prøven blev anbragt i et hærdningsrum med en temperatur på (20 ± 2) ℃ og relativ fugtighed på (60 ± 5 ) %. Efter 1 dag blev formen fjernet, og prøven blev brudt, derefter blev der taget en lille prøve fra midten og gennemvædet i vandfri ethanol for at afslutte hydrering, og prøven blev taget ud og tørret før test. De tørrede prøver blev limet på prøvebordet med ledende dobbeltsidet klæbemiddel, og et lag guldfilm blev sprøjtet på overfladen af ​​Cressington 108Auto automatisk ion-sputteringinstrument. Sputteringsstrømmen var 20 mA, og sputteringstiden var 60 sekunder. FEI Quantafeg 650 Miljøscanningselektronmikroskop (ESEM) blev anvendt til at observere de morfologiske egenskaber ved AFT på prøvesektionen. Den høje vakuum sekundære elektrontilstand blev anvendt til at observere bagud. Accelerationsspændingen var 15 kV, bjælkepladsdiameteren var 3,0 nm, og arbejdsafstanden blev kontrolleret ca. 10 mm.

2. Resultater og diskussion

SEM-billeder af ettringit i hærdede HEMC-modificerede cementopslæmning viste, at orienteringsvæksten af ​​lagdelt CA (OH) 2 (CH) var åbenlyst, og AFT viste uregelmæssig ophobning af kort stanglignende bagud, og nogle korte stanglignende AFT blev dækket med HEMC -membranstruktur. Zhang Dongfang et al. fandt også kort stanglignende akter, når man observerer mikrostrukturændringerne af HEMC-modificeret cementopslæmning gennem ESEM. De mente, at almindelig cementopslæmning reagerede hurtigt efter at have mødt vand, så bagfra var slank, og udvidelsen af ​​hydratiseringsalderen førte til den kontinuerlige stigning i længdiameterforholdet. HEMC øgede imidlertid viskositeten af ​​opløsningen, reducerede bindingsgraden for ioner i opløsningen og forsinkede vandets ankomst på overfladen af ​​klinkerpartikler, så forholdet mellem længdemåler kort stanglignende form. Sammenlignet med AFT i almindelig cementopslæmning i samme alder er denne teori delvist verificeret, men det er ikke anvendeligt at forklare de morfologiske ændringer af AFT i MC -modificeret cementopslæmning. SEM-billeder af ettridit i 1-dages hærdet MC-modificeret cementopslæmning viste også orienteret vækst af lagdelt Ca (OH) 2, nogle bagudoverflader blev også dækket med filmstruktur af MC, og AFT viste morfologiske egenskaber ved klyngervækst. Til sammenligning har AFT-krystal i MC-modificeret cementopslæmning imidlertid et større længde-diameterforhold og en mere slank morfologi, der viser en typisk acicular morfologi.

Både HEMC og MC forsinkede den tidlige hydratiseringsproces for cement og øget viskositeten af ​​opløsningen, men forskellene i AFT -morfologiske egenskaber forårsaget af dem var stadig signifikante. Ovenstående fænomener kan yderligere uddybet fra perspektivet af molekylstruktur af celluloseether og Aft -krystalstruktur. Renaudin et al. Blødede den syntetiserede bagud i den forberedte alkaliopløsning for at blive "våd akter" og fjernede den delvist og tørrede den på overfladen af ​​mættet CaCl2 -opløsning (35% relativ fugtighed) for at få "tør bag". Efter strukturforfiningsundersøgelsen af ​​Raman-spektroskopi og røntgenpulverdiffraktion blev det konstateret, at der ikke var nogen forskel mellem de to strukturer, kun retningen for krystaldannelse af celler ændret i tørringsprocessen, det vil sige i processen med miljøet Ændring fra "våd" til "tør", bagfra dannede celler langs den normale retning af en gradvist forøget. Aftekrystallerne langs C -normalen blev mindre og mindre. Den mest basale enhed i tredimensionelt rum er sammensat af en normal linje, B normal linje og C normal linje, som er vinkelret på hinanden. I tilfælde af, at B -normaler blev fikseret, klynger bagud langs en normaler, hvilket resulterede i et forstørret celletværsnit i planet med AB -normaler. Så hvis HEMC "butikker" mere vand end MC, kan et "tørt" miljø forekomme i et lokaliseret område, der tilskynder til lateral aggregering og vækst af AFT -krystaller. Patural et al. fandt, at for CE selv, jo højere grad af polymerisation (eller jo større molekylvægt), jo større er viskositeten af ​​CE og jo bedre vandopbevaringsydelse. Den molekylære struktur af HEMC'er og MCS understøtter denne hypotese, hvor hydroxyethylgruppen har en meget større molekylvægt end brintgruppen.

Generelt vil der kun dannes efter krystaller og udfældes, når relevante ioner når en bestemt mætning i opløsningssystemet. Derfor kan faktorer såsom ionkoncentration, temperatur, pH -værdi og dannelsesrum i reaktionsopløsningen signifikant påvirke morfologien af ​​AFT -krystaller, og ændringer i kunstige syntesebetingelser kan ændre morfologien af ​​Aft -krystaller. Derfor kan forholdet mellem AFT -krystaller i almindelig cementopslæmning mellem de to være forårsaget af den enkelte faktor for vandforbrug i den tidlige hydrering af cement. Forskellen i Aft -krystalmorfologi forårsaget af HEMC og MC bør imidlertid hovedsageligt skyldes deres specielle vandopbevaringsmekanisme. HEMC'er og MC'er skaber en "lukket sløjfe" af vandtransport inden for mikrozonen i den friske cementopslæmning, hvilket giver mulighed for en "kort periode", hvor vand er "let at komme ind og vanskeligt at komme ud." I løbet af denne periode ændres imidlertid væskefasemiljøet i og nær mikrozonen. Faktorer såsom ionkoncentration, pH osv., Resultatet ændres yderligere i de morfologiske egenskaber ved AFT -krystaller. Denne "lukkede sløjfe" af vandtransport svarer til den virkningsmekanisme beskrevet af Pourchez et al. HPMC spiller en rolle i vandopbevaring.

3. konklusion

(1) Tilsætning af hydroxyethylmethylcelluloseether (HEMC) og methylcelluloseether (MC) kan signifikant ændre morfologien af ​​ettringit i begyndelsen af ​​(1 dag) almindelig cementopslæmning.

(2) længden og diameteren af ​​ettringit -krystal i HEMC -modificeret cementopslæmning er lille og kort stangform; Længde- og diameterforholdet af ettringitkrystaller i MC-modificeret cementopslæmning er stor, hvilket er nålestangsform. Ettringitkrystallerne i almindelige cement -opdelinger har et billedformat mellem disse to.

(3) De forskellige virkninger af to celluloseethere på morfologien af ​​ettringit skyldes i det væsentlige forskellen i molekylvægt.