Zelulosa eterrea etringita goiztiarren morfologian

Hidroxietil metil zelulosa eteraren eta metil zelulosa eterraren ettringitaren morfologian zementuzko minda goiztiarrean ekorketa-mikroskopia elektronikoaren bidez (SEM) aztertu ziren. Emaitzek erakusten dute ettringita kristalen luzera-diametro erlazioa hidroxietil metil zelulosa-eter eraldatutako minda arruntean baino txikiagoa dela eta ettringita kristalen morfologia haga laburra dela. Ettringita kristalen luzera-diametro erlazioa metil zelulosa eter eraldatutako minda arruntean baino handiagoa da, eta ettringita kristalen morfologia orratz-haxa da. Zementuzko minda arruntetako ettringita kristalek aspektu-erlazioa dute tartean. Goiko azterketa esperimentalaren bidez, are gehiago argi dago zelulosa-eter motaren bi pisu molekularren aldea etringitaren morfologian eragiten duen faktore garrantzitsuena dela.

Hitz gakoak:etringita; Luzera-diametro erlazioa; Metil zelulosa eter; Hidroxietil metil zelulosa eter; morfologia

Ettringitak, apur bat zabaldutako hidratazio-produktu gisa, eragin handia du zementuzko hormigoiaren errendimenduan, eta beti izan da zementuan oinarritutako materialen ikerketa-gune. Ettringita trisulfuro motako kaltzio aluminato hidrato mota bat da, bere formula kimikoa [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O da, edo 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O gisa idatz daiteke, askotan AFt gisa laburtua. . Portland zementu-sisteman, ettringita batez ere igeltsuak aluminato edo aluminato ferriko mineralekin erreakzioz eratzen da, zeinak zementuaren hidratazioa eta indar goiztiarra atzeratzeko papera betetzen baitu. Etringitaren sorreran eta morfologian faktore askok eragiten dute, hala nola, tenperatura, pH balioa eta ioien kontzentrazioa. 1976an jada, Metha et al. mikroskopio elektronikoa erabili zuen AFt-en ezaugarri morfologikoak aztertzeko, eta apur bat zabaldutako hidratazio-produktuen morfologia apur bat desberdina zela ikusi zuen hazkuntza-espazioa nahikoa handia zenean eta espazioa mugatua zenean. Lehenengoa, gehienbat, orratz-hagatz-formako esferula lirainak ziren, bigarrena, berriz, gehienbat hagaxka-formako prisma laburra. Yang Wenyan-en ikerketak aurkitu zuen AFt formak desberdinak zirela sendatzeko ingurune desberdinekin. Ingurune hezeek AFt sorrera atzeratuko luke hedapenarekin dopatutako hormigoian eta hormigoia puztu eta pitzatzeko aukera areagotuko luke. Ingurune ezberdinek AFt-en eraketa eta mikroegiturari ez ezik, haren bolumen-egonkortasunari ere eragiten diote. Chen Huxing et al. aurkitu zuen AFt-en epe luzerako egonkortasuna gutxitu egin zela C3A edukia handitzean. Clark eta Monteiro et al. aurkitu zuen ingurumen-presioa handituz, AFt kristalaren egitura ordenatik desordenara aldatu zela. Balonis eta Glasser-ek AFm eta AFt-en dentsitate-aldaketak berrikusi zituzten. Renaudin et al. disoluzioan murgildu aurretik eta ondoren AFt-en egitura-aldaketak eta AFt-en egitura-parametroak Raman espektroan aztertu zituen. Kunther et al. CSH gel kaltzio-silizio erlazioaren eta sulfato ioiaren arteko elkarrekintzak RMN bidez AFt kristalizazio-presioan duen eragina aztertu zuen. Aldi berean, zementuan oinarritutako materialetan AFt aplikazioan oinarrituta, Wenk et al. hormigoizko sekzioaren AFt kristalaren orientazioa aztertu zuen, sinkrotroi erradiazio gogorren bidez, X izpien difrakzio-akabera teknologiaren bidez. Zementu mistoan AFt-aren eraketa eta etringitaren ikerketa-puntua aztertu ziren. Ettringita erreakzio atzeratuan oinarrituta, jakintsu batzuek ikerketa asko egin dituzte AFt fasearen kausari buruz.

Etringita sortzeak eragindako bolumen-hedapena aldekoa da batzuetan, eta magnesio oxidoaren hedapen-agentearen antzeko "hedapen" gisa jardu daiteke zementuan oinarritutako materialen bolumen-egonkortasuna mantentzeko. Polimero-emultsioa eta emultsio-hauts birdispertagarria gehitzeak zementuan oinarritutako materialen propietate makroskopikoak aldatzen ditu zementuan oinarritutako materialen mikroegituran duten efektu esanguratsuengatik. Dena den, mortero gogortuaren lotura-propietatea hobetzen duen emultsio-hauts birdispersableak ez bezala, ur-disolbagarria den polimero zelulosa eterak (CE) nahastu berri den morteroari ur atxikipen eta loditze efektu ona ematen dio, horrela lan-errendimendua hobetzen du. CE ez-ionikoa erabili ohi da, metil zelulosa (MC), hidroxietil zelulosa (HEC), hidroxipropil metil zelulosa (HPMC) barne.hidroxietil metil zelulosa (HEMC), etab., eta CEk nahastu berri den morteroan jokatzen du, baina zementu-mindaren hidratazio-prozesuan ere eragiten du. Ikerketek erakutsi dute HEMCk hidratazio-produktu gisa ekoizten den AFt-kopurua aldatzen duela. Hala ere, ikerketak ez du CEk AFt-ren morfologia mikroskopikoan duen eragina sistematikoki alderatu, beraz, lan honek HEMC eta MC-k ettringham-en morfologia mikroskopikoan duen eragina aztertzen du (egun bateko) zementu-minda goiztiar batean irudiaren analisiaren bidez eta alderaketa.

1. Esperimentatu

1.1 Lehengaiak

Anhui Conch Cement Co., LTD-ek ekoitzitako P·II 52.5R Portland zementua hautatu zen esperimentuan zementu gisa. Bi zelulosa-eter hidroxietil metilzelulosa (HEMC) eta metilzelulosa (metilzelulosa, Shanghai Sinopath Group) dira, hurrenez hurren. MC); Nahasteko ura iturriko ura da.

1.2 Metodo esperimentalak

Zementu-pasta laginaren ur-zementu proportzioa 0,4 izan zen (uraren eta zementuaren masa-erlazioa), eta zelulosa-eterren edukia zementu-masaren % 1 zen. Laginaren prestaketa GB1346-2011 "Uraren kontsumorako, ezarpen-denbora eta zementuaren koherentzia estandarraren egonkortasunerako proba-metodoa"ren arabera egin zen. Lagina eratu ondoren, plastikozko filma moldearen gainazalean kapsulatu zen azaleko ura lurruntzea eta karbonizazioa saihesteko, eta alea ontze-gela batean jarri zen (20±2)℃-ko tenperatura eta (60±5) hezetasun erlatiboa zuen. ) %. Egun 1 igaro ondoren, moldea kendu eta alea hautsi zen, ondoren lagin txiki bat hartu zen erditik eta etanol anhidroan busti zen hidratazioa amaitzeko, eta lagina atera eta lehortu zen probatu aurretik. Lagin lehorrak alde biko itsasgarri eroalearekin itsatsi ziren lagin-mahaiarekin, eta urrezko film geruza bat gainazalean ihinztatu zen Cressington 108auto ioi-sputtering tresna automatikoarekin. Sputtering korrontea 20 mA zen eta sputtering denbora 60 s. FEI QUANTAFEG 650 ingurumen Mikroskopio elektronikoa (ESEM) erabili da laginaren sekzioan AFt-en ezaugarri morfologikoak behatzeko. AFT behatzeko huts handiko elektroi sekundarioaren modua erabili zen. Azelerazio-tentsioa 15 kV-koa zen, habe-puntuaren diametroa 3,0 nm-koa eta lan distantzia 10 mm ingurukoa izan zen.

2. Emaitzak eta eztabaida

Ettringitaren SEM irudiek HEMC-k eraldatutako zementuzko minda gogortuan erakutsi zuten Ca (OH)2(CH) geruzaren orientazio-hazkundea begi-bistakoa zela, eta AFt-k hagaxka laburren antzeko AFt-ren metaketa irregularra erakusten zuen eta hagaxka laburren antzeko AFT batzuk estali ziren. HEMC mintz-egiturarekin. Zhang Dongfang et al. hagaxka-itxurako AFt laburrak ere aurkitu zituen ESEM bidez HEMC eraldatutako zementu-mindaren mikroegitura-aldaketak behatzean. Uste zuten zementuzko minda arruntak azkar erreakzionatzen zuela ura topo egin ondoren, beraz, AFt kristala liraina zen eta hidratazioaren adinaren luzapenak luzera-diametroaren erlazioa etengabe handitzea ekarri zuen. Hala ere, HEMC-k disoluzioaren biskositatea areagotu zuen, disoluzioaren ioien lotura-tasa murriztu zuen eta clinker partikulen gainazalean ura iristea atzeratu zuen, beraz, AFt-en luzera-diametroaren erlazioa joera ahulean handitu zen eta bere ezaugarri morfologikoek erakutsi zuten. haga laburren itxurako forma. Adin bereko zementu arrunteko minda AFt-arekin alderatuta, teoria hori partzialki egiaztatu da, baina ez da aplikagarria MC eraldatutako zementu-minda AFt-en aldaketa morfologikoak azaltzeko. Egun bateko MC eraldatutako zementuzko minda gogortu batean ettriditaren SEM irudiek Ca(OH)2 geruzaren hazkuntza orientatua ere erakutsi zuten, AFt gainazal batzuk MC-ren film-egituraz estali ziren eta AFt-k kluster hazkundearen ezaugarri morfologikoak erakutsi zituen. Hala ere, alderatuz, MC eraldatutako zementuzko mindako AFt kristalak luzera-diametro erlazio handiagoa eta morfologia lirainagoa du, morfologia azikular tipikoa erakutsiz.

Bai HEMCk bai MCk zementuaren hidratazio-prozesu goiztiarra atzeratu zuten eta disoluzioaren biskositatea handitu zuten, baina haiek eragindako AFt-ren ezaugarri morfologikoen aldeak nabarmenak ziren oraindik. Goiko fenomenoak gehiago landu daitezke zelulosa eteraren eta AFt kristal egituraren egitura molekularraren ikuspegitik. Renaudin et al. sintetizatutako AFt-a busti zuen prestatutako disoluzio alkalinoan "AFt bustitzeko", eta partzialki kendu eta CaCl2 soluzio saturatuaren gainazalean lehortu (% 35eko hezetasun erlatiboa) "AFt lehorra" lortzeko. Raman espektroskopia eta X izpien hautsaren difrakzioaren egitura fintzeko azterketaren ondoren, bi egituren artean ez zegoela desberdintasunik aurkitu zen, zelulen kristalen eraketaren norabidea soilik aldatu zen lehortze prozesuan, hau da, ingurumenaren prozesuan. "Buzea"tik "lehorra" aldatu, AFt kristalek zelulak eratu zituzten pixkanaka-pixkanaka handitzen den norabide arruntean. c norabide normalean zehar AFt kristalak gero eta txikiagoak ziren. Hiru dimentsioko espazioaren unitaterik oinarrizkoena bata bestearen perpendikularrak diren zuzen normal batek, b zuzen arruntek eta c zuzenek osatzen dute. b normalak finkatu zirenean, AFt kristalak normal batean bildu ziren, eta ondorioz zelula-sekzio handitu bat izan zen ab normalen planoan. Horrela, HEMCk MC baino ur gehiago "biltegiratzen" badu, ingurune "lehorra" gerta daiteke toki lokalizatu batean, alboko agregazioa eta AFt kristalen hazkundea bultzatuz. Patural et al. aurkitu zuen CErentzat, zenbat eta polimerizazio-maila handiagoa (edo pisu molekularra handiagoa), orduan eta likatasun handiagoa eta ura atxikitzeko errendimendu hobea. HEMCen eta MCSen egitura molekularrak hipotesi hau onartzen du, hidroxietil taldeak hidrogeno taldeak baino pisu molekular handiagoa duelarik.

Orokorrean, AFt kristalak ioi garrantzitsuak disoluzio-sisteman saturazio jakin batera iristen direnean soilik sortu eta hauspeatuko dira. Hori dela eta, erreakzio-soluzioko ioien kontzentrazioa, tenperatura, pH balioa eta eraketa-espazioa bezalako faktoreek nabarmen eragin dezakete AFt kristalen morfologian, eta sintesi artifizialaren baldintzen aldaketek AFt kristalen morfologia alda dezakete. Hori dela eta, bien arteko zementuzko minda arrunteko AFt kristalen proportzioa zementuaren hidratazio goiztiarran ur kontsumoaren faktore bakarrak eragin dezake. Hala ere, HEMC eta MC-ek eragindako AFt kristalen morfologiaren aldea, batez ere, ura atxikitzeko mekanismo bereziari zor zaio. Hemcs eta MCS-ek ur-garraioaren "begizta itxia" sortzen dute zementu fresko mindaren mikrogunearen barruan, "epe laburra" ahalbidetuz, ura "sartzeko erraza eta ateratzeko zaila den". Hala ere, aldi horretan, mikrogunearen eta inguruko fase likidoaren ingurunea ere aldatzen da. Ioien kontzentrazioa, pH, etab. bezalako faktoreak, Hazkuntza-ingurunearen aldaketa gehiago islatzen da AFt kristalen ezaugarri morfologikoetan. Ur-garraioaren "begizta itxi" hau Pourchez et al-ek deskribatutako ekintza-mekanismoaren antzekoa da. HPMCk uraren atxikipenean jokatzen du.

3. Ondorioa

(1) Hidroxietil metil zelulosa eterra (HEMC) eta metil zelulosa eterra (MC) gehitzeak ettringitaren morfologia nabarmen alda dezake zementuzko minda arruntaren hasieran (egun 1).

(2) HEMC eraldatutako zementuzko minda ettringita kristalaren luzera eta diametroa hagatxo forma txikia eta laburra da; Ettringita kristalen luzera eta diametroaren erlazioa MC eraldatutako zementuzko minda handia da, hau da, orratz-haxka formakoa. Zementuzko minda arruntetako etringita kristalek bi horien arteko aspektu-erlazioa dute.

(3) Bi zelulosa-eterren efektu desberdinak etringitaren morfologian, funtsean, pisu molekularraren aldearen ondoriozkoak dira.