Tsellulooseeter varajase ettringiidi morfoloogiast

Hüdroksüetüülmetüültsellulooseetri ja metüültsellulooseetri mõju ettringiidi morfoloogiale varases tsemendilobris uuriti skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) abil. Tulemused näitavad, et hüdroksüetüülmetüültsellulooseetriga modifitseeritud suspensioonis on ettringiidikristallide pikkuse ja läbimõõdu suhe väiksem kui tavalises lobris ning ettringiidikristallide morfoloogia on lühikese vardataoline. Etringiidi kristallide pikkuse ja läbimõõdu suhe metüültsellulooseetriga modifitseeritud suspensioonis on suurem kui tavalises lobris ja ettringiidi kristallide morfoloogia on nõelvarras. Tavalistes tsemendipudelites olevate ettringiidi kristallide kuvasuhe on kuskil vahepeal. Ülaltoodud eksperimentaalse uuringu kaudu on lisaks selge, et kahte tüüpi tsellulooseetri molekulmassi erinevus on kõige olulisem tegur, mis mõjutab ettringiidi morfoloogiat.

Võtmesõnad:ettringiit; pikkuse ja läbimõõdu suhe; Metüültselluloosi eeter; hüdroksüetüülmetüültselluloosi eeter; morfoloogia

Ettringiit kui veidi paisutatud hüdratatsioonitoode avaldab tsementbetooni jõudlusele märkimisväärset mõju ja on alati olnud tsemendipõhiste materjalide uurimispunktiks. Ettringiit on teatud tüüpi trisulfiid-tüüpi kaltsiumaluminaathüdraat, selle keemiline valem on [Ca3Al (OH)6 · 12H2O] 2 · (SO4) 3 · 2H2O või võib kirjutada kui 3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 32H2O, sageli lühendatud kui AFt . Portlandtsemendi süsteemis moodustub ettringiit peamiselt kipsi reaktsioonil aluminaadi või raud-aluminaadi mineraalidega, mis mängib tsemendi hüdratatsiooni ja varajase tugevuse edasilükkamise rolli. Etringiidi teket ja morfoloogiat mõjutavad paljud tegurid, nagu temperatuur, pH väärtus ja ioonide kontsentratsioon. Juba 1976. aastal avaldasid Metha jt. kasutas skaneerivat elektronmikroskoopiat, et uurida AFt morfoloogilisi omadusi ja leidis, et selliste veidi paisunud hüdratatsiooniproduktide morfoloogia oli veidi erinev, kui kasvuruum oli piisavalt suur ja kui ruum oli piiratud. Esimesed olid enamasti peenikesed nõelvardakujulised kerakesed, teised aga enamasti lühikese vardakujulised prismad. Yang Wenyani uurimus näitas, et AFt-vormid olid erinevates kõvenemiskeskkondades erinevad. Märg keskkond viivitaks AFt teket paisumisega legeeritud betoonis ja suurendaks betooni paisumise ja pragunemise võimalust. Erinevad keskkonnad ei mõjuta mitte ainult AFt moodustumist ja mikrostruktuuri, vaid ka selle mahu stabiilsust. Chen Huxing et al. leidis, et AFt pikaajaline stabiilsus vähenes C3A sisalduse suurenemisega. Clark ja Monteiro jt. leidis, et keskkonnarõhu suurenemisega muutus AFt kristallstruktuur järjestusest häireks. Balonis ja Glasser vaatasid läbi AFm ja AFt tiheduse muutused. Renaudin et al. uuris AFt struktuurimuutusi enne ja pärast lahusesse sukeldamist ning AFt struktuuriparameetreid Ramani spektris. Kunther et al. uuris NMR abil CSH geeli kaltsiumi-räni suhte ja sulfaadiooni vahelise interaktsiooni mõju AFt kristallisatsioonirõhule. Samal ajal, tuginedes AFt kasutamisele tsemendipõhistes materjalides, Wenk et al. uuris betoonisektsiooni AFt kristallide orientatsiooni kõva sünkrotronkiirguse röntgendifraktsiooni viimistlustehnoloogia abil. Uuriti AFt teket segatsemendis ja ettringiidi uurimispunkti. Hilinenud ettringiidi reaktsiooni põhjal on mõned teadlased AFt faasi põhjuste kohta palju uurinud.

Etringiidi moodustumisest põhjustatud mahupaisumine on mõnikord soodne ja see võib toimida magneesiumoksiidi paisutaja sarnaselt "paisuvana", et säilitada tsemendipõhiste materjalide mahu stabiilsust. Polümeeremulsiooni ja korduvdispergeeruva emulsioonipulbri lisamine muudab tsemendipõhiste materjalide makroskoopilisi omadusi nende olulise mõju tõttu tsemendipõhiste materjalide mikrostruktuurile. Erinevalt taasdispergeeruvast emulsioonipulbrist, mis parandab peamiselt kõvenenud mördi sidumisomadusi, annab vees lahustuv polümeertsellulooseeter (CE) äsja segatud mördile hea veepidavuse ja paksendava efekti, parandades seega töövõimet. Tavaliselt kasutatakse mitteioonset CE-d, sealhulgas metüültselluloosi (MC), hüdroksüetüültselluloosi (HEC), hüdroksüpropüülmetüültselluloosi (HPMC),hüdroksüetüülmetüültselluloos (HEMC)jne, ja CE mängib rolli äsja segatud mördis, kuid mõjutab ka tsemendilobri hüdratatsiooniprotsessi. Uuringud on näidanud, et HEMC muudab hüdratatsiooniproduktina toodetud AFt kogust. Siiski ei ole üheski uuringus süstemaatiliselt võrreldud CE mõju AFt mikroskoopilisele morfoloogiale, nii et käesolev artikkel uurib pildianalüüsi abil HEMC ja MC mõju erinevust ettringhami mikroskoopilisele morfoloogiale varases (1-päevases) tsemendilobris. võrdlus.

1. Eksperiment

1.1 Tooraine

Katse tsemendiks valiti Anhui Conch Cement Co., LTD toodetud portlandtsement P·II 52.5R. Kaks tselluloosi eetrit on vastavalt hüdroksüetüülmetüültselluloos (HEMC) ja metüültselluloos (metüültselluloos, Shanghai Sinopath Group). MC); Segamisvesi on kraanivesi.

1.2 Katsemeetodid

Tsemendipasta proovi vee-tsemendi suhe oli 0,4 (vee ja tsemendi massisuhe), tsellulooseetri sisaldus oli 1% tsemendi massist. Proovi ettevalmistamine viidi läbi vastavalt GB1346-2011 "Testing Method for Water Consumption, Setting Time and Stability of Cement Standard Consistency" järgi. Pärast proovi moodustamist kapseldati vormi pinnale plastkile, et vältida pinnavee aurustumist ja karboniseerumist, ning proov asetati kuumutusruumi, mille temperatuur oli (20±2)℃ ja suhteline õhuniiskus (60±5). ) %. 1 päeva pärast eemaldati vorm ja proov purustati, seejärel võeti keskelt väike proov ja leotati hüdratatsiooni lõpetamiseks veevabas etanoolis ning proov võeti enne testimist välja ja kuivatati. Kuivatatud proovid liimiti juhtiva kahepoolse liimiga proovilauale ning Cressington 108auto automaatse ioonpihustusinstrumendiga pihustati pinnale kuldkilekiht. Pommitamisvool oli 20 mA ja pommitamisaeg 60 s. AFt morfoloogiliste omaduste jälgimiseks proovilõigul kasutati FEI QUANTAFEG 650 keskkonnaskaneerivat elektronmikroskoopi (ESEM). AFT jälgimiseks kasutati kõrgvaakumi sekundaarset elektronirežiimi. Kiirenduspinge oli 15 kV, kiire punkti läbimõõt oli 3,0 nm ja töökaugust reguleeriti umbes 10 mm.

2. Tulemused ja arutelu

SEM-kujutised ettringiidist kõvastunud HEMC-ga modifitseeritud tsemendilobris näitasid, et kihilise Ca (OH)2(CH) orientatsiooni kasv oli ilmne ja AFt näitas lühikese vardataolise AFt ebaregulaarset kogunemist ja mõned lühikesed vardataolised AFT-d olid kaetud. HEMC membraanistruktuuriga. Zhang Dongfang et al. leidis ka lühikese vardataolise AFt, kui vaadeldi ESEM-i kaudu HEMC modifitseeritud tsemendi lobri mikrostruktuuri muutusi. Nad uskusid, et tavaline tsemendipulber reageeris pärast veega kokku puutumist kiiresti, nii et AFt-kristall oli peenike ja hüdratatsiooni vanuse pikenemine tõi kaasa pikkuse ja läbimõõdu suhte pideva suurenemise. Kuid HEMC suurendas lahuse viskoossust, vähendas ioonide sidumiskiirust lahuses ja viivitas vee jõudmist klinkriosakeste pinnale, mistõttu AFt pikkuse ja läbimõõdu suhe suurenes nõrga trendiga ja selle morfoloogilised omadused näitasid. lühike vardataoline kuju. Võrreldes AFt-ga sama vanuses tavalises tsemendilobris, on see teooria osaliselt kontrollitud, kuid see ei ole kasutatav AFt morfoloogiliste muutuste selgitamiseks MC modifitseeritud tsemendilobris. SEM-kujutised ettridiidist 1-päevases kõvastunud MC modifitseeritud tsemendilobris näitasid ka kihilise Ca (OH) 2 orienteeritud kasvu, mõned AFt pinnad olid samuti kaetud MC kilestruktuuriga ja AFt näitas klastri kasvu morfoloogilisi omadusi. Võrdluseks võib öelda, et MC modifitseeritud tsemendilobris sisalduvatel AFt-kristallidel on suurem pikkuse ja läbimõõdu suhe ning sihvakam morfoloogia, mis näitab tüüpilist nõelakujulist morfoloogiat.

Nii HEMC kui ka MC aeglustasid tsemendi varajast hüdratatsiooniprotsessi ja suurendasid lahuse viskoossust, kuid nende põhjustatud erinevused AFt morfoloogilistes omadustes olid siiski märkimisväärsed. Ülaltoodud nähtusi saab edasi arendada tsellulooseetri molekulaarstruktuuri ja AFt kristallstruktuuri vaatenurgast. Renaudin et al. leotas sünteesitud AFt valmistatud leeliselahuses, et saada “märja AFt”, ning eemaldati see osaliselt ja kuivatati küllastunud CaCl2 lahuse pinnal (suhteline niiskus 35%), et saada “kuiv AFt”. Pärast Ramani spektroskoopia ja pulberröntgendifraktsiooni struktuuri täpsustamise uuringut leiti, et kahe struktuuri vahel ei olnud erinevusi, kuivamisprotsessis, st keskkonnamõju protsessis muutus ainult rakkude kristallide moodustumise suund. muutus "märjalt" "kuivale", AFt kristallid moodustasid rakud normaalses suunas ja suurenesid järk-järgult. AFt kristalle piki c normaalset suunda jäi järjest vähemaks. Kolmemõõtmelise ruumi kõige põhilisem ühik koosneb normaaljoonest, b normaaljoonest ja c normaaljoonest, mis on üksteisega risti. Juhul, kui b-normaalid olid fikseeritud, koondusid AFt-kristallid piki a-normaale, mille tulemuseks oli raku ristlõige ab-normaalide tasapinnas. Seega, kui HEMC "salvestab" rohkem vett kui MC, võib lokaliseeritud piirkonnas tekkida "kuiv" keskkond, mis soodustab AFt-kristallide külgmist agregatsiooni ja kasvu. Patural et al. leidis, et CE enda puhul, mida kõrgem on polümerisatsiooniaste (või mida suurem on molekulmass), seda suurem on CE viskoossus ja seda parem on veepidavus. HEMC ja MCS molekulaarstruktuur toetab seda hüpoteesi, kusjuures hüdroksüetüülrühmal on palju suurem molekulmass kui vesiniku rühmal.

Üldiselt moodustuvad ja sadestuvad AFt kristallid ainult siis, kui asjakohased ioonid saavutavad lahusesüsteemi teatud küllastumise. Seetõttu võivad sellised tegurid nagu ioonide kontsentratsioon, temperatuur, pH väärtus ja moodustumise ruum reaktsioonilahuses oluliselt mõjutada AFt kristallide morfoloogiat ning muutused tehissünteesi tingimustes võivad muuta AFt kristallide morfoloogiat. Seetõttu võib AFt kristallide suhe tavalises tsemendilobris nende kahe vahel olla tingitud veetarbimise ühest tegurist tsemendi varajases hüdratatsioonis. HEMC ja MC põhjustatud AFt kristallide morfoloogia erinevus peaks aga tulenema peamiselt nende spetsiaalsest veepeetusmehhanismist. Hemcs ja MCS loovad värske tsemendilobri mikrotsoonis veetranspordi "suletud ahela", võimaldades "lühiajalist perioodi", mille jooksul vett on "kerge sisse saada ja raske välja saada". Kuid sel perioodil muudetakse ka vedelfaasi keskkonda mikrotsoonis ja selle läheduses. Sellised tegurid nagu ioonide kontsentratsioon, pH jne. Kasvukeskkonna muutus kajastub veelgi AFt kristallide morfoloogilistes omadustes. See veetranspordi "suletud tsükkel" sarnaneb Pourchez et al. kirjeldatud toimemehhanismiga. HPMC mängib rolli veepeetuses.

3. Järeldus

(1) Hüdroksüetüülmetüültsellulooseetri (HEMC) ja metüültsellulooseetri (MC) lisamine võib oluliselt muuta ettringiidi morfoloogiat varases (1 päeva) tavalises tsemendilobris.

(2) HEMC modifitseeritud tsemendilobris olevate ettringiidikristallide pikkus ja läbimõõt on väikese ja lühikese varda kujuga; Etringiidi kristallide pikkuse ja läbimõõdu suhe MC modifitseeritud tsemendilobris on suur, mis on nõelakujuline. Tavalistes tsemendipudelites olevatel ettringiidikristallidel on nende kahe kuvasuhe.

(3) Kahe tsellulooseetri erinev mõju ettringiidi morfoloogiale on peamiselt tingitud molekulmassi erinevusest.