Éter de celulosa sobre a morfoloxía da etringita temperá

Os efectos do éter de hidroxietil metil celulosa e o éter de metil celulosa sobre a morfoloxía da etringita na suspensión de cemento precoz foron estudados mediante microscopía electrónica de varrido (SEM). Os resultados mostran que a relación lonxitude-diámetro dos cristais de etringita na suspensión modificada con éter de hidroxietil metil celulosa é máis pequena que a dos puríns ordinarios e a morfoloxía dos cristais de etringita é similar a unha vara curta. A relación lonxitude-diámetro dos cristais de etringita na suspensión modificada con éter de metilcelulosa é maior que a dos puríns ordinarios, e a morfoloxía dos cristais de etrinxita é de varilla de agulla. Os cristais de etringita nos lodos de cemento comúns teñen unha relación de aspecto nalgún lugar intermedio. A través do estudo experimental anterior, queda ademais claro que a diferenza de peso molecular de dous tipos de éter de celulosa é o factor máis importante que afecta á morfoloxía da etringita.

Palabras clave:etringita; Relación lonxitude-diámetro; éter de metil celulosa; éter de hidroxietil metil celulosa; morfoloxía

A ettringita, como produto de hidratación lixeiramente expandido, ten un efecto significativo sobre o rendemento do formigón de cemento e sempre foi o punto de investigación dos materiais a base de cemento. A ettrinxita é unha especie de hidrato de aluminato de calcio de tipo trisulfuro, a súa fórmula química é [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, ou pode escribirse como 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, moitas veces abreviado como AFt . No sistema de cemento Portland, a etringita fórmase principalmente pola reacción do xeso con minerais de aluminato ou aluminato férrico, que ten o papel de retardar a hidratación e a resistencia temperá do cemento. A formación e a morfoloxía da etringita están afectadas por moitos factores como a temperatura, o valor do pH e a concentración de ións. Xa en 1976, Metha et al. utilizou a microscopía electrónica de varrido para estudar as características morfolóxicas do AFt e descubriu que a morfoloxía destes produtos de hidratación lixeiramente expandidos era lixeiramente diferente cando o espazo de crecemento era o suficientemente grande e cando o espazo era limitado. O primeiro era maioritariamente esférulas delgadas en forma de agulla, mentres que o segundo era maioritariamente prisma curto en forma de vara. A investigación de Yang Wenyan descubriu que as formas AFt eran diferentes con diferentes ambientes de curado. Os ambientes húmidos atrasarían a xeración de AFt no formigón dopado con expansión e aumentarían a posibilidade de inchazo e rachadura do formigón. Os diferentes ambientes afectan non só á formación e microestrutura de AFt, senón tamén á súa estabilidade de volume. Chen Huxing et al. descubriu que a estabilidade a longo prazo de AFt diminuíu co aumento do contido de C3A. Clark e Monteiro et al. descubriu que co aumento da presión ambiental, a estrutura cristalina de AFt cambiou de orde a desorde. Balonis e Glasser revisaron os cambios de densidade de AFm e AFt. Renaudin et al. estudou os cambios estruturais de AFt antes e despois da inmersión en solución e os parámetros estruturais de AFt no espectro Raman. Kunther et al. estudou o efecto da interacción entre a relación calcio-silicio do xel CSH e o ión sulfato sobre a presión de cristalización de AFt mediante RMN. Ao mesmo tempo, baseándose na aplicación de AFt en materiais a base de cemento, Wenk et al. estudou a orientación de cristal AFt da sección de formigón mediante a tecnoloxía de acabado de difracción de raios X de radiación de sincrotrón dura. Exploráronse a formación de AFt en cemento mixto e o punto quente de investigación da etringita. Baseándose na reacción retardada da etringita, algúns estudosos realizaron moitas investigacións sobre a causa da fase AFt.

A expansión de volume causada pola formación de etringita ás veces é favorable e pode actuar como unha "expansión" similar ao axente de expansión do óxido de magnesio para manter a estabilidade do volume dos materiais a base de cemento. A adición de emulsión de polímero e po de emulsión redispersable cambia as propiedades macroscópicas dos materiais a base de cemento debido aos seus efectos significativos na microestrutura dos materiais a base de cemento. Non obstante, a diferenza da emulsión en po redispersable que mellora principalmente a propiedade de unión do morteiro endurecido, o éter de celulosa de polímero soluble en auga (CE) dá ao morteiro recentemente mesturado unha boa retención de auga e un efecto espesante, mellorando así o rendemento de traballo. O CE non iónico úsase habitualmente, incluíndo metil celulosa (MC), hidroxietil celulosa (HEC), hidroxipropil metil celulosa (HPMC),hidroxietil metil celulosa (HEMC), etc., e CE xoga un papel no morteiro recén mesturado, pero tamén afecta o proceso de hidratación da suspensión de cemento. Os estudos demostraron que HEMC cambia a cantidade de AFt producida como produto de hidratación. Non obstante, ningún estudo compara sistematicamente o efecto da CE sobre a morfoloxía microscópica de AFt, polo que este traballo explora a diferenza do efecto de HEMC e MC na morfoloxía microscópica de ettringham nos lodos de cemento precoz (1 día) a través da análise de imaxes e comparación.

1. Experimenta

1.1 Materias primas

O cemento Portland P·II 52.5R producido por Anhui Conch Cement Co., LTD foi seleccionado como cemento no experimento. Os dous éteres de celulosa son a hidroxietil metilcelulosa (HEMC) e a metilcelulosa (metilcelulosa, Shanghai Sinopath Group), respectivamente. MC); A auga de mestura é auga da billa.

1.2 Métodos experimentais

A relación auga-cemento da mostra de pasta de cemento foi de 0,4 (a relación de masa de auga a cemento) e o contido de éter de celulosa foi do 1% da masa de cemento. A preparación da mostra realizouse segundo o GB1346-2011 "Método de proba para o consumo de auga, o tempo de fraguado e a estabilidade da consistencia estándar do cemento". Despois de formar a mostra, encapsulouse unha película de plástico na superficie do molde para evitar a evaporación da auga superficial e a carbonización, e a mostra colocouse nunha sala de curado cunha temperatura de (20±2)℃ e unha humidade relativa de (60±5). ) %. Despois de 1 día, eliminouse o molde e rompeuse a mostra, despois tomouse unha pequena mostra do medio e empapause en etanol anhidro para rematar a hidratación, e retirouse a mostra e secou antes da proba. As mostras secas pegábanse á mesa de mostras con adhesivo condutor de dobre cara e pulverizouse unha capa de película de ouro na superficie mediante un instrumento automático de pulverización iónica Cressington 108auto. A corrente de pulverización era de 20 mA e o tempo de pulverización era de 60 s. Utilizouse o microscopio electrónico de varrido ambiental (ESEM) FEI QUANTAFEG 650 para observar as características morfolóxicas de AFt na sección da mostra. Utilizouse o modo de electróns secundarios de alto baleiro para observar a AFT. A tensión de aceleración era de 15 kV, o diámetro do punto do feixe era de 3,0 nm e a distancia de traballo controlouse nuns 10 mm.

2. Resultados e discusión

As imaxes SEM de etringita en purín de cemento modificado con HEMC endurecido mostraron que o crecemento da orientación do Ca (OH) 2 (CH) en capas era obvio e que AFt mostraba unha acumulación irregular de AFt en forma de varas curtas e un pouco de AFT en forma de vara curta estaba cuberto. con estrutura de membrana HEMC. Zhang Dongfang et al. Tamén atopou AFt curta en forma de vara ao observar os cambios na microestrutura da suspensión de cemento modificado HEMC a través de ESEM. Crían que a pasta de cemento común reaccionaba rapidamente despois de atoparse con auga, polo que o cristal AFt era delgado e a extensión da idade de hidratación levou a un aumento continuo da relación lonxitude-diámetro. Non obstante, HEMC aumentou a viscosidade da solución, reduciu a taxa de unión dos ións na solución e atrasou a chegada de auga á superficie das partículas de clínker, polo que a relación lonxitude-diámetro de AFt aumentou nunha tendencia débil e as súas características morfolóxicas mostraron forma de vara curta. En comparación con AFt en purín de cemento ordinario da mesma idade, esta teoría foi parcialmente verificada, pero non é aplicable para explicar os cambios morfolóxicos de AFt en purín de cemento modificado MC. As imaxes SEM de etridita en suspensión de cemento modificado con MC endurecido durante un día tamén mostraron un crecemento orientado de Ca(OH)2 en capas, algunhas superficies de AFt tamén estaban cubertas con estrutura de película de MC e AFt mostrou características morfolóxicas do crecemento do cluster. Non obstante, en comparación, o cristal AFt en purín de cemento modificado con MC ten unha relación lonxitude-diámetro maior e unha morfoloxía máis esvelta, mostrando unha morfoloxía acicular típica.

Tanto HEMC como MC atrasaron o proceso de hidratación precoz do cemento e aumentaron a viscosidade da solución, pero as diferenzas nas características morfolóxicas de AFt causadas por eles aínda eran significativas. Os fenómenos anteriores poden ser máis elaborados desde a perspectiva da estrutura molecular do éter de celulosa e da estrutura cristalina de AFt. Renaudin et al. empapau o AFt sintetizado na solución alcalina preparada para mollar o AFt, e retirouno parcialmente e secou sobre a superficie da solución saturada de CaCl2 (35% de humidade relativa) para obter un "AFt seco". Despois do estudo de refinamento da estrutura mediante espectroscopia Raman e difracción de raios X en po, descubriuse que non había diferenzas entre as dúas estruturas, só a dirección da formación de cristales das células cambiou no proceso de secado, é dicir, no proceso de cambio de "húmido" a "seco", os cristais AFt formaron células ao longo da dirección normal dun aumento gradual. Os cristais AFt ao longo da dirección normal c foron cada vez menos. A unidade máis básica do espazo tridimensional está composta por unha liña normal, b liña normal e c recta normal que son perpendiculares entre si. No caso de que as normais b fosen fixas, os cristais de AFt agrupáronse ao longo das normais, dando como resultado unha sección transversal celular ampliada no plano das normais ab. Así, se o HEMC "almacena" máis auga que o MC, pode producirse un ambiente "seco" nunha zona localizada, fomentando a agregación lateral e o crecemento dos cristais de AFt. Patural et al. descubriu que para o propio CE, canto maior sexa o grao de polimerización (ou maior sexa o peso molecular), maior é a viscosidade do CE e mellor o rendemento de retención de auga. A estrutura molecular dos HEMC e MCS apoia esta hipótese, sendo o grupo hidroxietilo un peso molecular moito maior que o grupo hidróxeno.

Xeralmente, os cristais de AFt formaranse e precipitarán só cando os ións relevantes alcancen unha certa saturación no sistema de solución. Polo tanto, factores como a concentración de ións, a temperatura, o valor do pH e o espazo de formación na solución de reacción poden afectar significativamente a morfoloxía dos cristais de AFt, e os cambios nas condicións de síntese artificial poden cambiar a morfoloxía dos cristais de AFt. Polo tanto, a proporción de cristais AFt na suspensión de cemento común entre os dous pode ser causada polo único factor de consumo de auga na hidratación precoz do cemento. Non obstante, a diferenza na morfoloxía dos cristales AFt causada por HEMC e MC debería deberse principalmente ao seu mecanismo especial de retención de auga. Hemcs e MCS crean un "circuito pechado" de transporte de auga dentro da microzona do purín de cemento fresco, o que permite un "período curto" no que a auga é "fácil de entrar e difícil de saír". Non obstante, durante este período, o ambiente da fase líquida dentro e preto da microzona tamén se modifica. Factores como a concentración de ións, o pH, etc. O cambio do ambiente de crecemento reflíctese aínda máis nas características morfolóxicas dos cristais de AFt. Este "circuito pechado" de transporte de auga é similar ao mecanismo de acción descrito por Pourchez et al. HPMC xoga un papel na retención de auga.

3. Conclusión

(1) A adición de éter de hidroxietil metil celulosa (HEMC) e éter de metil celulosa (MC) pode cambiar significativamente a morfoloxía da etringita na suspensión de cemento normal (1 día).

(2) A lonxitude e diámetro do cristal de ettrinxita na suspensión de cemento modificado HEMC son pequenas e de forma de vara curta; A relación de lonxitude e diámetro dos cristais de ettrinxita na suspensión de cemento modificado MC é grande, que ten forma de varilla de agulla. Os cristais de etringita en puríns de cemento comúns teñen unha relación de aspecto entre estes dous.

(3) Os diferentes efectos de dous éteres de celulosa sobre a morfoloxía da etringita débense esencialmente á diferenza de peso molecular.