Efikoj de celulozeteroj sur la evoluo de akvokomponentoj kaj hidratigproduktoj de sulfoaluminata cementpasto

La akvokomponentoj kaj mikrostrukturevoluo en celuloza etero modifita sulfoaluminata cemento (CSA) suspensiaĵo estis studitaj per malalt-kampa nuklea magneta resonanco kaj termika analizilo. La rezultoj montris, ke post la aldono de celuloza etero, ĝi adsorbis akvon inter la flokulaj strukturoj, kiu estis karakterizita kiel la tria malstreĉa pinto en la transversa malstreĉa tempo (T2) spektro, kaj la kvanto de adsorbita akvo estis pozitive korelaciita kun la dozo. Krome, celuloza etero signife faciligis la akvan interŝanĝon inter la internaj kaj inter-flokaj strukturoj de CSA-flokoj. Kvankam la aldono de celuloza etero ne efikas sur la specoj de hidrataj produktoj de sulfoaluminata cemento, ĝi influos la kvanton de hidrataj produktoj de specifa aĝo.

Ŝlosilvortoj:celuloza etero; sulfoaluminata cemento; akvo; hidratigaj produktoj

0、Antaŭparolo

Celuloza etero, kiu estas prilaborita de natura celulozo tra serio de procezoj, estas renovigebla kaj verda kemia miksaĵo. Oftaj celulozaj eteroj kiel metilcelulozo (MC), etilcelulozo (HEC), kaj hidroksietilmetilcelulozo (HEMC) estas vaste uzataj en medicino, konstruo kaj aliaj industrioj. Prenante HEMC kiel ekzemplon, ĝi povas signife plibonigi la akvoretenon kaj konsistencon de Portlanda cemento, sed prokrasti la fiksadon de cemento. Sur la mikroskopa nivelo, HEMC ankaŭ havas signifan efikon al la mikrostrukturo kaj pora strukturo de cementpasto. Ekzemple, la hidratiga produkto etringito (AFt) pli verŝajne estas mallonga bastonforma, kaj ĝia bildformato estas pli malalta; samtempe, granda nombro da fermitaj poroj estas enkondukitaj en la cementpaston, reduktante la nombron de komunikaj poroj.

La plej multaj el la ekzistantaj studoj pri la influo de celulozaj eteroj sur cement-bazitaj materialoj fokusiĝas al Portlanda cemento. Sulfoaluminata cemento (CSA) estas malaltkarbona cemento sendepende evoluigita en mia lando en la 20-a jarcento, kun anhidra kalcia sulfoaluminato kiel ĉefa mineralo. Ĉar granda kvanto da AFt povas esti generita post hidratiĝo, CSA havas la avantaĝojn de frua forto, alta impermeabileco kaj koroda rezisto, kaj estas vaste uzata en la kampoj de betona 3D presado, mara inĝenieristiko konstruo kaj rapida riparo en malaltaj temperaturoj medioj. . En la lastaj jaroj, Li Jian et al. analizis la influon de HEMC sur CSA-mortero de la perspektivoj de kunprema forto kaj malseka denseco; Wu Kai et al. studis la efikon de HEMC sur la frua hidratadprocezo de CSA-cemento, sed la akvo en la modifita CSA-cemento La leĝo de evoluo de komponantoj kaj suspensiaĵo-konsisto estas nekonata. Surbaze de tio, ĉi tiu laboro temigas la distribuadon de transversa malstreĉiĝotempo (T2) en la CSA-cementa suspensiaĵo antaŭ kaj post aldonado de HEMC per uzado de malaltkampa nuklea magneta resonanca instrumento, kaj plue analizas la migradon kaj ŝanĝoleĝon de akvo en la akvo. suspensiaĵo. La konsistoŝanĝo de cementpasto estis studita.

1. Eksperimento

1.1 Krudmaterialoj

Du komerce haveblaj sulfoaluminatcementoj estis uzitaj, indikitaj kiel CSA1 kaj CSA2, kun perdo sur ekbruligo (LOI) de malpli ol 0.5% (masfrakcio).

Tri malsamaj hidroksietilmetilcelulozoj estas uzitaj, kiuj estas indikitaj kiel MC1, MC2 kaj MC3 respektive. MC3 akiriĝas per miksado de 5% (masfrakcio) poliakrilamido (PAM) en MC2.

1.2 Miksproporcio

Tri specoj de celulozaj eteroj estis miksitaj en la sulfoaluminata cemento respektive, la dozoj estis 0.1%, 0.2% kaj 0.3% (masfrakcio, la sama sube). La fiksa akvo-cemento-proporcio estas 0,6, kaj la akvo-cemento-proporcio de la akvo-cemento-proporcio havas bonan laboreblecon kaj neniun sangadon tra la akvokonsuma testo de la norma konsistenco.

1.3 Metodo

La malalt-kampa NMR-ekipaĵo uzita en la eksperimento estas la PQ⁃001 NMR-analizilo de Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. La magneta kampa forto de la permanenta magneto estas 0.49T, la protona resonanca frekvenco estas 21MHz, kaj la temperaturo de la magneto estas konstanta je 32.0°C. Dum la testo, la malgranda vitra botelo enhavanta la cilindran specimenon estis metita en la sondilon de la instrumento, kaj la CPMG-sekvenco estis uzata por kolekti la malstreĉan signalon de la cementpasto. Post inversio per la korelacia analizsoftvaro, la T2-inversikurbo estis akirita uzante la Sirt-inversialgoritmon. Akvo kun malsamaj gradoj de libereco en la suspensiaĵo estos karakterizita per malsamaj malstreĉpintoj en la transversa malstreĉa spektro, kaj la areo de la malstreĉa pinto estas pozitive korelaciita kun la kvanto de akvo, surbaze de kiu la tipo kaj enhavo de akvo en la suspensiaĵo. povas esti analizita. Por generi nuklean magnetan resonancon, necesas certigi, ke la centra frekvenco O1 (unuo: kHz) de la radiofrekvenco kongruas kun la frekvenco de la magneto, kaj O1 estas kalibrita ĉiutage dum la testo.

La specimenoj estis analizitaj de TG?DSC kun STA 449C kombinita termika analizilo de NETZSCH, Germanio. N2 estis uzata kiel protekta atmosfero, la hejtado estis 10°C/min, kaj la skana temperaturo-intervalo estis 30-800°C.

2. Rezultoj kaj diskuto

2.1 Evoluo de akvokomponentoj

2.1.1 Nedopita celuloza etero

Du malstreĉpintoj (difinitaj kiel la unua kaj dua malstreĉpintoj) povas esti klare observitaj en la transversaj malstreĉtempaj (T2) spektroj de la du sulfoaluminatcementaj suspensiaĵoj. La unua malstreĉa pinto originas de la interno de la flokula strukturo, kiu havas malaltan gradon da libereco kaj mallongan transversan malstreĉiĝon; la dua malstreĉa pinto originas de inter la flokulaj strukturoj, kiu havas grandan gradon da libereco kaj longan transversan malstreĉiĝotempon. En kontrasto, la T2 egalrilatanta al la unua rilakspinto de la du cementoj estas komparebla, dum la dua rilakspinto de CSA1 aperas poste. Malsama de sulfoaluminata cemento klinkero kaj memfarita cemento, la du malstreĉpintoj de CSA1 kaj CSA2 parte interkovras de la komenca stato. Kun la progreso de hidratado, la unua malstreĉa pinto iom post iom emas esti sendependa, la areo iom post iom malpliiĝas, kaj ĝi tute malaperas je ĉirkaŭ 90 minutoj. Ĉi tio montras, ke ekzistas certa grado da akvo-interŝanĝo inter la flokula strukturo kaj la flokula strukturo de la du cementpastoj.

La ŝanĝo de la pinta areo de la dua malstreĉa pinto kaj la ŝanĝo de la T2-valoro responda al la apekso de la pinto respektive karakterizas la ŝanĝon de libera akvo kaj fizike ligita akvoenhavo kaj la ŝanĝon de la grado de libereco de akvo en la suspensiaĵo. . La kombinaĵo de la du povas pli amplekse reflekti la La hidratada procezo de la suspensiaĵo. Kun la progreso de hidratado, la pinta areo iom post iom malpliiĝas, kaj la movo de T2-valoro maldekstren iom post iom pliiĝas, kaj ekzistas certa responda rilato inter ili.

2.1.2 Aldonita celuloza etero

Prenante CSA2 miksitan kun 0.3% MC2 kiel ekzemplon, la T2-rilaksoospektro de sulfoaluminata cemento post aldonado de celuloza etero povas esti vidita. Post aldonado de celuloza etero, la tria malstreĉa pinto reprezentanta la adsorbadon de akvo per celuloza etero aperis ĉe la pozicio kie la transversa malstreĉiĝotempo estis pli granda ol 100ms, kaj la pinta areo iom post iom pliiĝis kun la pliiĝo de celuloza etero enhavo.

La kvanto de akvo inter la flokuladstrukturoj estas trafita per la migrado de akvo ene de la flokuladstrukturo kaj la akvosorbado de celuloza etero. Sekve, la kvanto de akvo inter la flokulaj strukturoj rilatas al la interna pora strukturo de la suspensiaĵo kaj la akvo-adsorbadkapacito de celuloza etero. La areo de la dua malstreĉa pinto varias laŭ La enhavo de celuloza etero varias laŭ malsamaj specoj de cemento. La areo de la dua malstreĉa pinto de CSA1-suspensiaĵo malpliiĝis senĉese kun la pliiĝo de celuloza eterenhavo, kaj estis la plej malgranda ĉe 0.3% enhavo. En kontrasto, la dua rilakspinta areo de CSA2 suspensiaĵo pliiĝas kontinue kun la pliiĝo de celuloza eterenhavo.

Listigu la ŝanĝon de la areo de la tria malstreĉa pinto kun la pliiĝo de la enhavo de celuloza etero. Ĉar la pinta areo estas tuŝita de la kvalito de la specimeno, estas malfacile certigi, ke la kvalito de la aldonita specimeno estas la sama dum ŝarĝo de la specimeno. Tial, la areoproporcio estas utiligita por karakterizi la signalkvanton de la tria rilakspinto en malsamaj provaĵoj. De la ŝanĝo de la areo de la tria malstreĉa pinto kun la pliiĝo de la enhavo de celuloza etero, oni povas vidi, ke kun la kresko de la enhavo de celuloza etero, la areo de la tria malstreĉa pinto esence montris kreskantan tendencon (en CSA1, kiam la enhavo de MC1 estis 0,3%, ĝi estis pli La areo de la tria malstreĉiĝo-pinto malpliiĝas iomete je 0,2%), indikante, ke kun la kresko de la enhavo de celuloza etero, la adsorbita akvo ankaŭ iom post iom pliiĝas. Inter CSA1 suspensiaĵoj, MC1 havis pli bonan akvosorbadon ol MC2 kaj MC3; dum inter CSA2 suspensiaĵoj, MC2 havis la plej bonan akvosorbadon.

Ĝi povas esti vidita de la ŝanĝo de la areo de la tria rilakspinto per unuomaso de la CSA2 suspensiaĵo kun tempo ĉe la enhavo de 0.3% celuloza etero ke la areo de la tria rilakspinto per unuomaso malpliiĝas ade kun la hidratigo, indikante. ke Pro tio ke la hidratiga rapideco de CSA2 estas pli rapida ol tiu de klinkero kaj memfarita cemento, celuloza etero ne havas tempon por plua akvosorbado, kaj liberigas la adsorbitan akvon pro la rapida pliiĝo de la likva fazokoncentriĝo en la suspensiaĵo. Krome, la akvosorbado de MC2 estas pli forta ol tiu de MC1 kaj MC3, kio kongruas kun la antaŭaj konkludoj. Ĝi povas esti vidita de la ŝanĝo de la pintareo per unuomaso de la tria rilakspinto de CSA1 kun tempo ĉe malsamaj 0.3% dozoj de celulozeteroj ke la ŝanĝregulo de la tria rilakspinto de CSA1 estas diferenca de tiu de CSA2, kaj la areo de CSA1 pliiĝas nelonge en la frua stadio de hidratiĝo. Post pliiĝo rapide, ĝi malpliiĝis por malaperi, kio povas ŝuldiĝi al la pli longa koagula tempo de CSA1. Krome, CSA2 enhavas pli da gipso, hidratigo estas facile formi pli da AFt (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O), konsumas multe da libera akvo, kaj la indico de akvokonsumo superas la indicon de akvo-adsorbado de celuloza etero, kio povas konduki al La. areo de la tria malstreĉpinto de CSA2 suspensiaĵo daŭre malpliiĝis.

Post enkorpiĝo de celuloza etero, la unua kaj dua malstreĉpintoj ankaŭ ŝanĝiĝis iagrade. Videblas de la pinto-larĝo de la dua malstreĉa pinto de la du specoj de cementa suspensiaĵo kaj la freŝa suspensiaĵo post aldonado de celuloza etero, ke la pinto-larĝo de la dua malstreĉa pinto de la freŝa suspensiaĵo estas malsama post aldonado de celuloza etero. pliiĝo, la pintformo tendencas esti difuza. Ĉi tio montras, ke la aliĝo de celuloza etero malhelpas la aglomeradon de cementaj partikloj en certa mezuro, faras la flokulan strukturon relative malfiksas, malfortigas la ligan gradon de akvo kaj pliigas la gradon de libereco de akvo inter la flokulaj strukturoj. Tamen, kun la pliiĝo de la dozo, la pliiĝo de la pinta larĝo ne estas evidenta, kaj la pinta larĝo de iuj specimenoj eĉ malpliiĝas. Povas esti, ke la pliigo de la dozo pliigas la viskozecon de la likva fazo de la suspensiaĵo, kaj samtempe, la adsorbado de celuloza etero al la cementaj eroj estas plifortigita por kaŭzi flokuladon. La grado de libereco de humideco inter la strukturoj estas reduktita.

Rezolucio povas esti uzita por priskribi la gradon da apartigo inter la unua kaj dua malstreĉpintoj. La grado de apartigo povas esti kalkulita laŭ la grado de rezolucio = (Afirst komponent-Asaddle)/Afirst komponento, kie Afirst komponento kaj Asaddle reprezentas la maksimuman amplitudon de la unua malstreĉpinto kaj la amplitudon de la plej malsupra punkto inter la du pintoj, respektive. La grado de apartigo povas esti uzata por karakterizi la gradon de akvo-interŝanĝo inter la suspensia flokula strukturo kaj la flokula strukturo, kaj la valoro ĝenerale estas 0-1. Pli alta valoro por Apartigo indikas ke la du partoj de akvo estas pli malfacile interŝanĝeblaj, kaj valoro egala al 1 indikas ke la du partoj de akvo tute ne povas interŝanĝi.

Oni povas vidi el la kalkulrezultoj de la disiĝogrado, ke la disiĝogrado de la du cementoj sen aldono de celuloza etero estas ekvivalenta, ambaŭ estas ĉirkaŭ 0,64, kaj la disiĝo-grado estas signife reduktita post aldonado de celuloza etero. Unuflanke, la rezolucio malpliiĝas plu kun la pliigo de la dozo, kaj la rezolucio de la du pintoj eĉ falas al 0 en la CSA2 miksita kun 0,3% MC3, indikante ke celuloza etero signife antaŭenigas la interŝanĝon de akvo ene kaj inter la. flokulaj strukturoj. Surbaze de tio, ke la aliĝo de celuloza etero esence ne havas efikon sur la pozicio kaj areo de la unua malstreĉa pinto, oni povas konjekti, ke la malkresko de rezolucio estas parte pro la pliiĝo de la larĝo de la dua malstreĉa pinto, kaj la loza flokula strukturo faciligas la akvan interŝanĝon inter la interno kaj la ekstero. Krome, la interkovro de celuloza etero en la suspensiaĵo-strukturo plu plibonigas la gradon de akvo-interŝanĝo inter la interno kaj ekstere de la flokula strukturo. Aliflanke, la rezolucia redukta efiko de celuloza etero sur CSA2 estas pli forta ol tiu de CSA1, kio povas ŝuldiĝi al la pli malgranda specifa surfacareo kaj pli granda partiklograndeco de CSA2, kiu estas pli sentema al la disvastigefiko de celuloza etero post kiam aliĝo.

2.2 Ŝanĝoj en konsisto de suspensiaĵo

El la TG-DTG-spektroj de CSA1 kaj CSA2 suspensiaĵoj hidratigitaj dum 90 min, 150 min kaj 1 tago, oni povas vidi, ke la specoj de hidratigproduktoj ne ŝanĝiĝis antaŭ kaj post aldonado de celuloza etero, kaj AFt, AFm kaj AH3 estis ĉiuj. formiĝis. La literaturo substrekas ke la putriĝointervalo de AFt estas 50-120°C; la malkompona intervalo de AFm estas 160-220°C; la malkompona intervalo de AH3 estas 220-300°C. Kun la progreso de hidratado, la peza perdo de la specimeno iom post iom pliiĝis, kaj la karakterizaj DTG-pintoj de AFt, AFm kaj AH3 iom post iom evidentiĝis, indikante, ke la formado de la tri hidrataj produktoj iom post iom pliiĝis.

El la masfrakcio de ĉiu hidratiga produkto en la specimeno je malsamaj hidratig-aĝoj, oni povas vidi, ke la AFt-generacio de la malplena specimeno je 1d aĝo superas tiun de la specimeno miksita kun celuloza etero, indikante ke celuloza etero havas grandan influon sur la hidratigo de la suspensiaĵo post koaguliĝo. Estas certa prokrasta efiko. Je 90 minutoj, la produktado de AFm de la tri specimenoj restis la sama; je 90-150 minutoj, la produktado de AFm en la malplena specimeno estis signife pli malrapida ol tiu de la aliaj du grupoj de specimenoj; post 1 tago, la enhavo de AFm en la malplena specimeno estis la sama kiel tiu de la specimeno miksita kun MC1, kaj la enhavo de AFm de la specimeno MC2 estis signife pli malalta en aliaj specimenoj. Koncerne al la hidratiga produkto AH3, la genera indico de la CSA1-malplena specimeno post hidratigo dum 90 minutoj estis signife pli malrapida ol tiu de la celuloza etero, sed la generaciorapideco estis signife pli rapida post 90 minutoj, kaj la AH3-produktadkvanto de la tri specimenoj. estis ekvivalenta je 1 tago.

Post kiam la CSA2 suspensiaĵo estis hidratigita dum 90min kaj 150min, la kvanto de AFT produktita en la provaĵo miksita kun celuloza etero estis signife malpli ol tiu de la malplena specimeno, indikante ke celuloza etero ankaŭ havis certan malfruigan efikon sur la CSA2 suspensiaĵo. En la specimenoj je 1d aĝo, oni trovis, ke la AFt-enhavo de la malplena specimeno ankoraŭ estis pli alta ol tiu de la specimeno miksita kun celuloza etero, indikante, ke celuloza etero ankoraŭ havis certan malfruigan efikon sur la hidratiĝo de CSA2 post fina agordo, kaj la grado de malfruo sur MC2 estis pli granda ol tiu de la provaĵo aldonita kun celuloza etero. MC1. Je 90 minutoj, la kvanto de AH3 produktita de la malplena specimeno estis iomete malpli ol tiu de la specimeno miksita kun celuloza etero; je 150 minutoj, la AH3 produktita de la malplena specimeno superis tiun de la specimeno miksita kun celuloza etero; je 1 tago, la AH3 produktita per la tri provaĵoj estis ekvivalenta.

3. Konkludo

(1) Celuloza etero povas signife antaŭenigi la akvan interŝanĝon inter la flokula strukturo kaj la flokula strukturo. Post enkorpiĝo de celuloza etero, la celuloza etero adsorbas la akvon en la suspensiaĵo, kiu estas karakterizita kiel la tria malstreĉa pinto en la transversa malstreĉa tempo (T2) spektro. Kun la pliiĝo de la enhavo de celuloza etero, la akvosorbado de celuloza etero pliiĝas, kaj la areo de la tria malstreĉa pinto pliiĝas. La akvo sorbita de celuloza etero estas iom post iom liberigita en la flokulan strukturon kun la hidratiĝo de la suspensiaĵo.

(2) La aliĝo de celuloza etero malhelpas la aglomeradon de cementaj eroj certagrade, igante la flokulan strukturon relative malfiksas; kaj kun la pliiĝo de la enhavo, la likva faza viskozeco de la suspensiaĵo pliiĝas, kaj la celuloza etero havas pli grandan efikon sur la cementaj eroj. La plifortigita adsorbada efiko reduktas la gradon de libereco de akvo inter la flokulaj strukturoj.

(3) Antaŭ kaj post la aldono de celuloza etero, la specoj de hidrataj produktoj en la sulfoaluminata cementa suspensiaĵo ne ŝanĝiĝis, kaj formiĝis AFt, AFm kaj aluminio-gluo; sed celuloza etero iomete prokrastis la formadon de hidratada produktoj efiko.