Effekten fan cellulose-ethers op 'e evolúsje fan wetterkomponinten en hydratisaasjeprodukten fan sulfoaluminate cementpasta

De wetterkomponinten en mikrostruktuer evolúsje yn cellulose ether modifisearre sulphoaluminate cement (CSA) slurry waarden studearre troch leechfjild nukleêre magnetyske resonânsje en termyske analyzer. De resultaten lieten sjen dat nei de tafoeging fan cellulose ether, it wetter adsorbearre tusken de flockulaasjestruktueren, dy't karakterisearre waard as de tredde ûntspanningspiek yn it transversale ûntspanningstiid (T2) spektrum, en de hoemannichte adsorbearre wetter wie posityf korrelearre mei de dosaasje. Derneist, cellulose ether gâns fasilitearre de wetterútwikseling tusken it ynterieur en inter-floc struktueren fan CSA flocs. Hoewol de tafoeging fan cellulose-ether gjin effekt hat op 'e soarten hydratisaasjeprodukten fan sulfoaluminate cement, sil it ynfloed hawwe op it bedrach fan hydratisaasjeprodukten fan in spesifike leeftyd.

kaaiwurden:cellulose ether; sulfoaluminate cement; wetter; hydratatie produkten

0,Foarwurd

Cellulose ether, dy't wurdt ferwurke út natuerlike cellulose troch in searje prosessen, is in duorsume en griene gemyske tafoeging. Algemiene cellulose-ethers lykas methylcellulose (MC), ethylcellulose (HEC), en hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) wurde in protte brûkt yn medisinen, bou en oare yndustry. Troch HEMC as foarbyld te nimmen, kin it de wetterbehâld en konsistinsje fan Portland-sement signifikant ferbetterje, mar de setting fan semint fertrage. Op mikroskopysk nivo hat HEMC ek in signifikant effekt op 'e mikrostruktuer en poarstruktuer fan semintpasta. Bygelyks, de hydratatie produkt ettringite (AFt) mear kâns in v wêze koarte rod-shaped, en syn aspekt ratio is leger; tagelyk, in grut oantal sletten poarjes wurde ynfierd yn de semint paste, it ferminderjen fan it oantal kommunisearjende poarjes.

De measte fan 'e besteande stúdzjes oer de ynfloed fan cellulose-ethers op semint-basearre materialen rjochtsje har op Portland-sement. Sulphoaluminate cement (CSA) is in leech-koalstof cement ûnôfhinklik ûntwikkele yn myn lân yn 'e 20e ieu, mei wetterfrij kalsium sulfoaluminate as it wichtichste mineraal. Om't in grutte hoemannichte AFt kin wurde oanmakke nei hydrataasje, hat CSA de foardielen fan iere sterkte, hege impermeabiliteit en korrosjebestriding, en wurdt in protte brûkt op it mêd fan betonnen 3D-printsjen, marine-technykbou, en rappe reparaasje yn omjouwings mei lege temperatueren. . Yn de lêste jierren, Li Jian et al. analysearre de ynfloed fan HEMC op CSA mortel út 'e perspektiven fan compressive sterkte en wiete tichtens; Wu Kai et al. studearre it effekt fan HEMC op it iere hydratisaasjeproses fan CSA-sement, mar it wetter yn 'e feroare CSA-sement De wet fan evolúsje fan komponinten en slurry-komposysje is ûnbekend. Op grûn dêrfan rjochtet dit wurk him op 'e ferdieling fan transversale ûntspanningstiid (T2) yn' e CSA-sement slurry foar en nei it tafoegjen fan HEMC troch it brûken fan in nukleêre magnetyske resonânsje-ynstrumint mei leech fjild, en analysearret fierder de migraasje- en feroaringswet fan wetter yn 'e slurry. De feroaring fan komposysje fan cementpasta waard studearre.

1. Eksperimintearje

1.1 Grûnstoffen

Twa kommersjeel beskikbere sulfoaluminate seminten waarden brûkt, oantsjutten as CSA1 en CSA2, mei in ferlies op ûntstekking (LOI) fan minder dan 0,5% (massafraksje).

Trije ferskillende hydroxyethyl methylcelluloses wurde brûkt, dy't respektivelik wurde oanjûn as MC1, MC2 en MC3. MC3 wurdt krigen troch it mingen fan 5% (massafraksje) polyacrylamide (PAM) yn MC2.

1.2 Mixing ratio

Trije soarten cellulose-ethers waarden respektivelik yn 'e sulfoaluminate cement mingd, de dosaasjes wiene 0,1%, 0,2% en 0,3% (massafraksje, itselde hjirûnder). De fêste wetter-sement-ferhâlding is 0,6, en de wetter-sement-ferhâlding fan 'e wetter-sement-ferhâlding hat goede wurkberens en gjin bloed troch de wetterferbrûktest fan' e standert konsistinsje.

1.3 Metoade

De leechfjild NMR-apparatuer brûkt yn it eksperimint is de PQ⁃001 NMR analysator út Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd.°C. Tidens de test waard de lytse glêzen flesse mei it silindryske probleem yn 'e probe-spul fan it ynstrumint set, en de CPMG-sekwinsje waard brûkt om it ûntspanningsinjaal fan' e semintpast te sammeljen. Nei inversion troch de korrelaasje-analyze-software, waard de T2-inversion-kromme krigen troch it Sirt-inversion-algoritme te brûken. Wetter mei ferskillende graden fan frijheid yn 'e slurry sil wurde karakterisearre troch ferskillende ûntspanning peaks yn' e dwerse ûntspanning spektrum, en it gebiet fan de ûntspanning pyk is posityf korrelearre mei de hoemannichte wetter, basearre op hokker it type en ynhâld fan wetter yn de slurry kin wurde analysearre. Om kearnmagnetyske resonânsje te generearjen, is it needsaaklik om te soargjen dat de sintrumfrekwinsje O1 (ienheid: kHz) fan 'e radiofrekwinsje oerienkomt mei de frekwinsje fan' e magneet, en O1 wurdt elke dei kalibreare tidens de test.

De samples waarden analysearre troch TG? DSC mei STA 449C kombinearre termyske analyzer út NETZSCH, Dútslân. N2 waard brûkt as de beskermjende sfear, de ferwaarming taryf wie 10°C / min, en it skennen temperatuer berik wie 30-800°C.

2. Resultaten en diskusje

2.1 Evolúsje fan wetterkomponinten

2.1.1 Undoped cellulose ether

Twa ûntspanningspeaks (definieare as de earste en twadde ûntspanningspeaks) kinne dúdlik wurde waarnommen yn 'e transversale ûntspanningstiid (T2) spektra fan' e twa sulphoaluminate cement slurries. De earste ûntspanningspiek ûntstiet út 'e binnenkant fan 'e flokkulaasjestruktuer, dy't in lege frijheidsgraad en in koarte transversale ûntspanningstiid hat; de twadde ûntspanningspiek ûntstiet út tusken de floculation struktueren, dat hat in grutte graad fan frijheid en in lange transversale ûntspanning tiid. Yn tsjinstelling is de T2 dy't oerienkomt mei de earste ûntspanningspiek fan 'e twa seminten te fergelykjen, wylst de twadde ûntspanningspiek fan CSA1 letter ferskynt. Oars as sulphoaluminate cement clinker en selsmakke semint, de twa ûntspanning peaks fan CSA1 en CSA2 foar in part oerlappe út de earste steat. Mei de foarútgong fan hydratisaasje, de earste ûntspanning peak stadichoan oanstriid ûnôfhinklik te wêzen, it gebiet stadichoan fermindert, en it ferdwynt hielendal op likernôch 90 minuten. Dêrút docht bliken dat der in beskate graad fan wetterwikseling is tusken de flokkulaasjestruktuer en de flokkulaasjestruktuer fan de twa semintpasta's.

De feroaring fan it pykgebiet fan 'e twadde ûntspanningspiek en de feroaring fan' e T2-wearde dy't oerienkomt mei de top fan 'e peak karakterisearje respektivelik de feroaring fan frije wetter en fysyk ferbûn wetterynhâld en de feroaring fan' e graad fan frijheid fan wetter yn 'e slurry . De kombinaasje fan de twa kin mear wiidweidich wjerspegelje de It hydratatieproses fan de slurry. Mei de foarútgong fan hydratisaasje nimt it peakgebiet stadichoan ôf, en de ferskowing fan T2-wearde nei links nimt stadichoan ta, en der is in beskate oerienkommende relaasje tusken har.

2.1.2 Added cellulose ether

Troch CSA2 mingd mei 0,3% MC2 as foarbyld te nimmen, kin it T2-relaksjespektrum fan sulfoaluminaat-sement nei it tafoegjen fan cellulose-ether sjoen wurde. Nei it tafoegjen fan cellulose-ether ferskynde de tredde ûntspanningspiek dy't de adsorpsje fan wetter troch cellulose-ether fertsjintwurdiget op 'e posysje wêr't de transversale ûntspanningstiid grutter wie as 100ms, en it peakgebiet stadichoan ferhege mei de tanimming fan cellulose-etherynhâld.

De hoemannichte wetter tusken de flocculation struktueren wurdt beynfloede troch de migraasje fan wetter binnen de flocculation struktuer en de wetter adsorption fan cellulose ether. Dêrom is de hoemannichte wetter tusken de flockulaasjestruktueren relatearre oan de ynterne poarstruktuer fan 'e slurry en de wetteradsorpsjekapasiteit fan cellulose-ether. It gebiet fan 'e twadde ûntspanningspiek ferskilt mei De ynhâld fan cellulose-ether feroaret mei ferskate soarten semint. It gebiet fan 'e twadde ûntspanningspiek fan CSA1 slurry fermindere kontinu mei de tanimming fan cellulose ether ynhâld, en wie de lytste op 0,3% ynhâld. Yn tsjinstelling, de twadde ûntspanning peak gebiet fan CSA2 slurry tanimt kontinu mei de tanimming fan cellulose ether ynhâld.

List de feroaring fan it gebiet fan 'e tredde ûntspanningspiek mei de tanimming fan' e ynhâld fan cellulose ether. Sûnt it pykgebiet wurdt beynfloede troch de kwaliteit fan 'e stekproef, is it lestich om te soargjen dat de kwaliteit fan' e tafoege stekproef itselde is by it laden fan 'e stekproef. Dêrom wurdt de gebietferhâlding brûkt om it sinjaalbedrach fan 'e tredde ûntspanningspiek yn ferskate samples te karakterisearjen. Ut de feroaring fan it gebiet fan 'e tredde ûntspanningspiek mei de tanimming fan' e ynhâld fan cellulose-ether, kin sjoen wurde dat mei de tanimming fan 'e ynhâld fan cellulose-ether, it gebiet fan 'e tredde ûntspanningspiek yn prinsipe in tanimmende trend toande (yn CSA1, doe't de ynhâld fan MC1 wie 0,3%, it wie mear. Under CSA1 slurries hie MC1 better wetter absorption as MC2 en MC3; wylst ûnder CSA2 slurries hie MC2 de bêste wetter absorption.

It kin sjoen wurde út 'e feroaring fan it gebiet fan' e tredde ûntspanningspiek per ienheid massa fan 'e CSA2 slurry mei de tiid by de ynhâld fan 0,3% cellulose ether dat it gebiet fan' e tredde ûntspanning peak per ienheid massa ôfnimt kontinu mei de hydrataasje, wat oanjout dat Sûnt de hydratisaasje taryf fan CSA2 is flugger as dy fan klinker en selsmakke semint, cellulose ether hat gjin tiid foar fierdere wetter adsorption, en releases it adsorbed wetter fanwege de flugge tanimming fan de floeibere faze konsintraasje yn de slurry. Derneist is de wetteradsorpsje fan MC2 sterker as dy fan MC1 en MC3, wat oerienkomt mei de foarige konklúzjes. It kin sjoen wurde út 'e feroaring fan it pykgebiet per ienheid massa fan' e tredde ûntspanningspiek fan CSA1 mei tiid op ferskillende 0,3% dosages fan cellulose ethers dat de feroaring regel fan de tredde ûntspanning pyk fan CSA1 is oars as dy fan CSA2, en it gebiet fan CSA1 ferheget koart yn 'e iere faze fan hydratisaasje. Nei it tanimmen fan rap, fermindere it te ferdwinen, wat kin wêze troch de langere stollingstiid fan CSA1. Dêrneist CSA2 befettet mear gips, hydratatie is maklik te foarmjen mear AFt (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O), konsumearret in soad frije wetter, en it taryf fan wetter konsumpsje grutter is as it taryf fan wetter adsorption troch cellulose ether, dat kin liede ta De gebiet fan 'e tredde ûntspanning peak fan CSA2 slurry bleau ôfnimme.

Nei it opnimmen fan cellulose-ether feroare de earste en twadde ûntspanningspeaks ek yn guon mjitte. It kin sjoen wurde út de pyk breedte fan de twadde ûntspanning pyk fan de twa soarten fan semint slurry en de farske slurry nei it tafoegjen fan cellulose eter dat de pyk breedte fan de twadde ûntspanning pyk fan de farske slurry is oars nei it tafoegjen fan cellulose eter. tanimme, de pykfoarm hat de neiging om diffús te wêzen. Dit lit sjen dat it opnimmen fan cellulose ether foarkomt de agglomeraasje fan semint dieltsjes foar in beskate mjitte, makket de flocculation struktuer relatyf losse, ferswakke de binende graad fan wetter, en fergruttet de graad fan frijheid fan wetter tusken de flocculation struktueren. Mei de ferheging fan 'e dosaasje is de ferheging fan' e peakbreedte lykwols net dúdlik, en de peakbreedte fan guon samples nimt sels ôf. It kin wêze dat de ferheging fan 'e dosaasje de viskositeit fan' e floeibere faze fan 'e slurry fergruttet, en tagelyk wurdt de adsorpsje fan cellulose-ether oan' e semintdieltsjes fersterke om flokkulaasje te feroarsaakjen. De graad fan frijheid fan focht tusken de struktueren wurdt fermindere.

Resolúsje kin brûkt wurde om de mjitte fan skieding tusken de earste en twadde ûntspanningspeaks te beskriuwen. De mjitte fan skieding kin wurde berekkene neffens de graad fan resolúsje = (Earste komponint-Asaddle) / Earste komponint, dêr't Afirst komponint en Asaddle fertsjintwurdigje de maksimale amplitude fan de earste ûntspanning pyk en de amplitude fan it leechste punt tusken de twa peaks, respektivelik. De mjitte fan skieding kin brûkt wurde om te karakterisearjen de mjitte fan wetter útwikseling tusken de slurry flocculation struktuer en de flocculation struktuer, en de wearde is oer it algemien 0-1. In hegere wearde foar Ofskieding jout oan dat de twa dielen fan wetter binne dreger te wikseljen, en in wearde gelyk oan 1 jout oan dat de twa dielen fan wetter kin net wikselje hielendal.

It kin sjoen wurde út de berekkening resultaten fan de skieding graad dat de skieding graad fan de twa seminten sûnder tafoegjen fan cellulose ether is lykweardich, beide binne oer 0,64, en de skieding graad wurdt gâns fermindere nei it tafoegjen fan cellulose ether. Oan 'e iene kant nimt de resolúsje fierder ôf mei de ferheging fan' e dosering, en de resolúsje fan 'e twa peaks falt sels nei 0 yn' e CSA2 mingd mei 0,3% MC3, wat oanjout dat cellulose-ether de útwikseling fan wetter binnen en tusken de flocculation struktueren. Op grûn fan it feit dat it opnimmen fan cellulose-ether yn prinsipe gjin effekt hat op 'e posysje en gebiet fan' e earste ûntspanningspiek, kin spekulearre wurde dat de ôfnimming fan resolúsje foar in part komt troch de ferheging fan 'e breedte fan 'e twadde ûntspanningspiek, en de losse flokkulaasjestruktuer makket de wetterwikseling tusken binnen en bûten makliker. Dêrnjonken ferbettert it oerlaapjen fan cellulose-ether yn 'e slurrystruktuer de mjitte fan wetterútwikseling tusken binnen en bûten fan' e flockulaasjestruktuer fierder. Oan 'e oare kant is de resolúsje-reduksje-effekt fan cellulose-eter op CSA2 sterker as dy fan CSA1, wat kin wêze troch it lytsere spesifike oerflak en gruttere dieltsjegrutte fan CSA2, dy't gefoeliger is foar de dispersion-effekt fan cellulose-ether nei ynkorporaasje.

2.2 Feroarings yn slurry gearstalling

Ut de TG-DTG spektra fan CSA1 en CSA2 slurries hydratisearre foar 90 min, 150 min en 1 dei, kin sjoen wurde dat de soarten hydratisaasje produkten net feroare foar en nei it tafoegjen fan cellulose ether, en AFt, AFm en AH3 wiene allegear foarme. De literatuer wiist derop dat it dekomposysjeberik fan AFt 50-120 is°C; it dekomposysjeberik fan AFm is 160-220°C; it dekomposysjeberik fan AH3 is 220-300°C. Mei de fuortgong fan hydratisaasje fergrutte it gewichtsverlies fan 'e probleem stadichoan, en de karakteristike DTG-peaks fan AFt, AFm en AH3 waarden stadichoan dúdlik, wat oanjout dat de formaasje fan' e trije hydratisaasjeprodukten stadichoan ferhege.

Ut 'e massafraksje fan elk hydratisaasjeprodukt yn' e stekproef op ferskate hydratisaasjeleeftiden, kin sjoen wurde dat de AFt-generaasje fan 'e lege stekproef op 1d leeftyd grutter is as dy fan 'e stekproef mingd mei cellulose-ether, wat oanjout dat cellulose-ether in grutte ynfloed hat op de hydratisaasje fan 'e slurry nei koagulaasje. D'r is in bepaald fertragingseffekt. Op 90 minuten bleau de AFm-produksje fan 'e trije samples itselde; by 90-150 minuten wie de produksje fan AFm yn 'e lege stekproef signifikant stadiger as dy fan' e oare twa groepen fan samples; nei 1 dei wie de ynhâld fan AFm yn 'e lege stekproef itselde as dy fan' e stekproef mingd mei MC1, en de AFm-ynhâld fan 'e MC2-monster wie signifikant leger yn oare samples. Wat it hydratisaasjeprodukt AH3 oanbelanget, wie de generaasjefrekwinsje fan 'e CSA1 lege stekproef nei hydrataasje foar 90 minuten signifikant stadiger as dy fan' e cellulose-ether, mar de generaasjesnelheid wie signifikant rapper nei 90 minuten, en it AH3-produksjebedrach fan 'e trije samples wie lykweardich op 1 day.

Neidat de CSA2 slurry waard hydrated foar 90min en 150min, de hoemannichte AFT produsearre yn de stekproef mingd mei cellulose ether wie signifikant minder as dy fan de lege stekproef, wat oanjout dat cellulose ether ek hie in bepaalde retarding effekt op de CSA2 slurry. Yn 'e samples op 1d leeftyd waard fûn dat de AFt-ynhâld fan' e blanke stekproef noch hieltyd heger wie as dy fan 'e stekproef mingd mei cellulose-ether, wat oanjout dat cellulose-ether noch in bepaalde retardaasje-effekt hie op' e hydratisaasje fan CSA2 nei finale ynstelling, en de graad fan retardaasje op MC2 wie grutter as dy fan it stekproef tafoege mei cellulose ether. MC1. By 90 minuten, it bedrach fan AH3 produsearre troch de lege stekproef wie wat minder as dat fan de stekproef mongen mei cellulose ether; op 150 minuten, de AH3 produsearre troch de lege stekproef grutter as dat fan it stekproef mongen mei cellulose ether; op 1 day, de AH3 produsearre troch de trije gebrûk wie lykweardich.

3. Konklúzje

(1) Cellulose-ether kin de wetterútwikseling tusken de flockulaasjestruktuer en de flockulaasjestruktuer signifikant befoarderje. Nei it opnimmen fan cellulose-ether adsorbearret de cellulose-ether it wetter yn 'e slurry, dat wurdt karakterisearre as de tredde ûntspanningspiek yn it transversale ûntspanningstiid (T2) spektrum. Mei de tanimming fan 'e ynhâld fan cellulose ether nimt de wetterabsorption fan cellulose ether ta, en it gebiet fan' e tredde ûntspanningspiek nimt ta. It wetter opnomd troch cellulose-ether wurdt stadichoan frijlitten yn 'e flokkulaasjestruktuer mei de hydratisaasje fan' e slurry.

(2) It opnimmen fan cellulose-ether foarkomt de agglomeraasje fan semintdieltsjes oant in beskate mjitte, wêrtroch't de flokkulaasjestruktuer relatyf los is; en mei de tanimming fan de ynhâld, de floeibere faze viscosity fan de slurry nimt ta, en de cellulose ether hat in grutter effekt op de semint dieltsjes. It ferbettere adsorpsje-effekt ferleget de graad fan frijheid fan wetter tusken de flocculated struktueren.

(3) Foar en nei de tafoeging fan cellulose-ether feroare de soarten hydratisaasjeprodukten yn 'e sulphoaluminate cement slurry net, en AFt, AFm en aluminiumlym waarden foarme; mar cellulose ether in bytsje fertrage de foarming fan hydratatie produkten effekt.