Učinci etera celuloze na evoluciju vodenih komponenti i hidratantnih produkata sulfoaluminatne cementne paste

Komponente vode i evolucija mikrostrukture u suspenziji modificiranih sulfoaluminatnog cementa (CSA) celuloznog etera proučavane su nuklearnom magnetskom rezonancom i toplinskom analizatorom niskog polja. Rezultati su pokazali da je nakon dodavanja celuloznog etera adsorbirala vodu između flokulacijskih struktura, što je okarakterizirano kao treći vrh opuštanja u spektru poprečnog vremena opuštanja (T2), a količina adsorbirane vode bila je pozitivno povezana s dozijom. Pored toga, celulozni eter značajno je olakšao razmjenu vode između unutarnjih i inter-floc struktura CSA floka. Iako dodavanje etera celuloze nema utjecaja na vrste hidratacijskih proizvoda sulfoaluminatnog cementa, on će utjecati na količinu hidratacijskih proizvoda određene dobi.

Ključne riječi:celulozni eter; Sulfoaluminatni cement; voda; hidratacijski proizvodi

0、Predgovor

Celulozni eter, koji se od prirodne celuloze obrađuje kroz niz procesa, obnovljiva je i zelena kemijska smjesa. Uobičajeni eteri celuloze kao što su metilceluloza (MC), etilceluloza (HEC) i hidroksietilmetilceluloza (HEMC) široko se koriste u medicini, građevinarstvu i drugim industrijama. Uzimajući HEMC kao primjer, može značajno poboljšati zadržavanje vode i konzistentnost Portland cementa, ali odgoditi postavljanje cementa. Na mikroskopskoj razini, HEMC također ima značajan utjecaj na mikrostrukturu i strukturu pore cementne paste. Na primjer, vjerojatnije je da će hidratacijski proizvod ettringit (AFT) biti kratki u obliku šipke, a njegov omjer je niži; Istodobno, u cementnu pastu unosi se veliki broj zatvorenih pora, smanjujući broj komunikacijskih pora.

Većina postojećih studija o utjecaju etera celuloze na materijale temeljene na cementu usredotočena je na Portland Cement. Sulfoaluminatni cement (CSA) je cement s niskim ugljikom neovisno razvijen u mojoj zemlji u 20. stoljeću, s bezvodnim kalcijevim sulfoaluminatom kao glavni mineral. Budući da se nakon hidratacije može generirati velika količina kršenja, CSA ima prednosti rane čvrstoće, visoke nepropusnosti i otpornosti na koroziju, a široko se koristi u poljima betonskog 3D ispisa, konstrukcije morskog inženjerstva i brzog popravljanja u okruženjima s niskim temperaturama niske temperature . Posljednjih godina Li Jian i sur. analizirao utjecaj HEMC -a na CSA minobacač iz perspektive tlačne čvrstoće i vlažne gustoće; Wu Kai i sur. Proučavao je učinak HEMC -a na rani proces hidratacije CSA cementa, ali voda u modificiranom CSA cementu Zakon evolucije komponenti i sastava gnojne suspenzije nije poznat. Na temelju toga, ovaj se rad usredotočuje na raspodjelu vremena poprečnog opuštanja (T2) u CSA cementnoj sušini prije i nakon dodavanja HEMC-a korištenjem nuklearnog magnetskog rezonancije s niskim poljem i dodatno analizira migraciju i promjene zakon vode u kaša. Proučavana je promjena kompozicije cementne paste.

1. Eksperiment

1.1 sirovine

Korištena su dva komercijalno dostupna sulfoaluminatna cementa, označena kao CSA1 i CSA2, s gubitkom paljenja (LOI) manjim od 0,5% (masovni frakcija).

Koriste se tri različite hidroksietil metilceluloze, koje su označene kao MC1, MC2 i MC3. MC3 se dobiva miješanjem 5% (masovnih frakcija) poliakrilamida (PAM) u MC2.

1,2 omjer miješanja

Tri vrste celuloznih etera pomiješane su u sulfoaluminatni cement, doze su bile 0,1%, 0,2% i 0,3% (masovni frakcija, isto u nastavku). Fiksni omjer vodenog cementa je 0,6, a omjer vodenog cementa omjera vodenog cementa ima dobru obradivost i nema krvarenja kroz test potrošnje vode standardne konzistencije.

1.3 Metoda

NMR oprema s niskim poljem koja se koristi u eksperimentu je PQ⁃001 NMR analizator iz Shanghai Numei Analytic Instrument Co., Ltd. Snaga magnetskog polja trajnog magneta je 0,49t, frekvencija protonske rezonancije je 21MHz, a temperatura magneta održava se konstantnom na 32.0°C. Tijekom ispitivanja, mala staklena boca koja sadrži cilindrični uzorak stavljena je u zavojnicu sonde instrumenta, a CPMG slijed je korišten za prikupljanje signala opuštanja cementne paste. Nakon inverzije softverom za analizu korelacije, krivulja inverzije T2 dobivena je korištenjem algoritma inverzije SIRT. Voda s različitim stupnjevima slobode u sušinu karakterizirat će različiti vrhovi opuštanja u spektru poprečnog opuštanja, a područje vrha opuštanja pozitivno je povezano s količinom vode, na temelju koje je tip i sadržaj vode u grimiz može se analizirati. Da bi se stvorila nuklearna magnetska rezonanca, potrebno je osigurati da je središnja frekvencija O1 (jedinica: KHz) radiofrekvencije u skladu s učestalošću magneta, a O1 se kalibrira svaki dan tijekom ispitivanja.

Uzorci su analizirali TG? DSC sa STA 449C kombiniranim toplinskim analizatorom iz Netzsch, Njemačka. N2 je korišten kao zaštitna atmosfera, brzina grijanja bila je 10°C/min, a raspon temperature skeniranja bio je 30-800°C.

2. Rezultati i rasprava

2.1 Evolucija komponenti vode

2.1.1 Nedopisan celulozni eter

Dva vrha opuštanja (definirana kao prvi i drugi vrhovi opuštanja) mogu se jasno primijetiti u spektrima vremena poprečnog opuštanja (T2) dviju sulfoaluminatnih cementnih sulura. Prvi vrh opuštanja potječe iz unutrašnjosti strukture flokulacije, koji ima nizak stupanj slobode i kratko vrijeme poprečnog opuštanja; Drugi vrh opuštanja potječe između struktura flokulacije, koji ima veliki stupanj slobode i dugo vremena za opuštanje. Suprotno tome, T2 koji odgovara prvom vrhu opuštanja dva cementa je usporediv, dok se drugi vrh opuštanja CSA1 pojavljuje kasnije. Razlikuju se od sulfoaluminatnog cementnog klinkera i samo-izrađenog cementa, dva vrha opuštanja CSA1 i CSA2 djelomično se preklapaju od početnog stanja. S napretkom hidratacije, prvi vrh opuštanja postupno je neovisan, područje se postupno opada, a potpuno nestaje u oko 90 minuta. To pokazuje da postoji određeni stupanj razmjene vode između strukture flokulacije i strukture flokulacije dviju cementnih pasta.

Promjena vršnog područja drugog vrha opuštanja i promjena vrijednosti T2 koja odgovara vrhuncu vrha karakteriziraju promjenu slobodne vode i fizički vezani sadržaj vode i promjenu stupnja slobode vode u sušinu . Kombinacija njih dvojice može sveobuhvatnije odražavati postupak hidratacije suspenzije. S napretkom hidratacije, vrhovna površina postupno smanjuje, a pomicanje vrijednosti T2 na lijevu postepeno raste, a postoji određeni odgovarajući odnos između njih.

2.1.2 Dodani eter od celuloze

Uzimajući CSA2 pomiješano s 0,3% MC2 kao primjer, može se vidjeti spektar opuštanja T2 sulfoaluminatnog cementa nakon dodavanja etera celuloze. Nakon dodavanja celuloznog etera, treći vrh opuštanja koji predstavlja adsorpciju vode celuloznim eterom pojavio se na položaju gdje je vrijeme poprečnog opuštanja bilo veće od 100 ms, a područje vrha postupno se povećavalo s povećanjem sadržaja etera celuloze.

Na količinu vode između flokulacijskih struktura utječe migracija vode unutar flokulacijske strukture i adsorpcija vode celuloznog etera. Stoga je količina vode između struktura flokulacije povezana s unutarnjom strukturom pora kaše i vodenom adsorpcijskom kapacitetom celuloznog etera. Područje drugog vrha opuštanja varira od sadržaja etera celuloze varira od različitih vrsta cementa. Površina drugog vrha opuštanja CSA1 suspenzije kontinuirano se smanjivalo s povećanjem sadržaja etera celuloze, a bilo je najmanji u sadržaju od 0,3%. Suprotno tome, drugo područje vrha opuštanja CSA2 suspenzije kontinuirano se povećava s povećanjem sadržaja etera celuloze.

Navedite promjenu područja trećeg vrha opuštanja s povećanjem sadržaja u celuloznom eteru. Budući da na površinu vrha utječe kvaliteta uzorka, teško je osigurati da je kvaliteta dodanog uzorka ista prilikom učitavanja uzorka. Stoga se omjer površine koristi za karakterizaciju količine signala trećeg vrha opuštanja u različitim uzorcima. Iz promjene područja trećeg vrha opuštanja s povećanjem sadržaja etera celuloze, može se vidjeti da je s povećanjem sadržaja etera celuloze, područje trećeg vrha opuštanja u osnovi pokazalo porast trenda (u CSA1, kada je sadržaj MC1 bio 0,3%, to je više površina trećeg vrha opuštanja lagano smanjuje se na 0,2%), što ukazuje na to da se s povećanjem sadržaja u celuloznom eteru, adsorbirana voda također postupno povećava. Među CSA1 muljama, MC1 je imao bolju apsorpciju vode od MC2 i MC3; Dok je među CSA2 sulude, MC2 je imao najbolju apsorpciju vode.

To se može vidjeti iz promjene područja trećeg vrha opuštanja po jedinici mase CSA2 suspenzije s vremenom uz sadržaj 0,3% celuloznog etera da se područje trećeg vrha opuštanja po jedinici mase kontinuirano smanjuje s hidratacijom, što ukazuje Budući da je brzina hidratacije CSA2 brža od brzine klinkera i samo-izrađenog cementa, celulozni eter nema vremena za daljnju adsorpciju vode i oslobađa adsorbiranu vodu zbog brzog povećanja koncentracije tekuće faze u susi. Pored toga, adsorpcija vode MC2 jača je od MC1 i MC3, što je u skladu s prethodnim zaključcima. To se može vidjeti iz promjene vršne površine po jedinici mase trećeg vrha opuštanja CSA1 s vremenom na različitim 0,3% doza celuloznih etera da se pravilo promjene trećeg vrha opuštanja CSA1 razlikuje od onog CSA2 i i Područje CSA1 nakratko se povećava u ranoj fazi hidratacije. Nakon što se brzo povećao, smanjio se da nestane, što može biti posljedica dužeg vremena zgrušavanja CSA1. Osim toga, CSA2 sadrži više gipsa, hidratacija je lako formirati više krvavih (3CAO AL2O3 3CASO4 32H2O), troši puno slobodne vode, a brzina potrošnje vode premašuje brzinu adsorpcije vode celuloznom etera, što može dovesti do Površina trećeg vrha opuštanja CSA2 suspenzije nastavila se smanjivati.

Nakon ugradnje eterskog etera, prvi i drugi vrhovi opuštanja također su se u određenoj mjeri promijenili. To se može vidjeti iz vršne širine drugog vrha opuštanja dviju vrsta cementne suspenzije i svježeg suspenzija nakon dodavanja etera celuloze da je vršna širina drugog vrha opuštanja svježe suspenzije različita nakon dodavanja celuloznog etera. Povećajte, vršni oblik ima tendenciju difuznog. To pokazuje da ugradnja celuloznog etera u određenoj mjeri sprječava aglomeraciju cementnih čestica, čini strukturu flokulacije relativno labavom, slabi stupanj vezanja vode i povećava stupanj slobode vode između struktura flokulacije. Međutim, s povećanjem doze, povećanje vršne širine nije očito, a vršna širina nekih uzoraka čak se smanjuje. Može se dogoditi da povećanje doze povećava viskoznost tekuće faze suspenzije, a istodobno se pojačava adsorpcija celuloznog etera u cementne čestice kako bi se izazvala flokulacija. Stupanj slobode vlage između struktura je smanjen.

Rezolucija se može koristiti za opisivanje stupnja razdvajanja između prvog i drugog vrha opuštanja. Stupanj razdvajanja može se izračunati prema stupnju razlučivosti = (asponentna komponenta-asaddle)/Afirsta komponenta, gdje afirna komponenta i asaddle predstavljaju maksimalnu amplitudu prvog vrha opuštanja i amplitudu najniže točke između dva vrha, odnosno. Stupanj razdvajanja može se koristiti za karakterizaciju stupnja razmjene vode između strukture flokulacije suspenzije i strukture flokulacije, a vrijednost je općenito 0-1. Veća vrijednost odvajanja ukazuje na to da je dva dijela vode teže razmjenjivati, a vrijednost jednaka 1 ukazuje na to da dva dijela vode uopće ne mogu zamijeniti.

Iz rezultata izračunavanja stupnja razdvajanja može se vidjeti da je stupanj razdvajanja dva cementa bez dodavanja etera celuloze ekvivalentan, oba su oko 0,64, a stupanj odvajanja značajno je smanjen nakon dodavanja etera celuloze. S jedne strane, rezolucija se dalje smanjuje s povećanjem doze, a razlučivost dva vrha padne na 0 u CSA2 pomiješanom s 0,3% MC3, što ukazuje da eter celuloze značajno potiče razmjenu vode unutar i između Flokulacijske strukture. Na temelju činjenice da ugradnja etera celuloze u osnovi nema utjecaja na položaj i područje prvog vrha opuštanja, može se nagađati da je smanjenje rezolucije dijelom posljedica povećanja širine drugog vrha opuštanja i Labava struktura flokulacije olakšava razmjenu vode između iznutra i izvana. Osim toga, preklapanje etera celuloze u strukturi suspenzija dodatno poboljšava stupanj razmjene vode između unutarnje i vanjske strukture flokulacije. S druge strane, efekt smanjenja rezolucije etera celuloze na CSA2 jači je od učinka CSA1, što može biti posljedica manje specifične površine i veće veličine čestica CSA2, što je osjetljivije na efekt disperzije celuloznog etera nakon Uključivanje.

2.2 Promjene u sastavu suspenzije

Iz TG-DTG spektra CSA1 i CSA2 sulude hidrirane 90 min, 150 min i 1 dan, može se vidjeti da se vrste hidratacijskih proizvoda nisu mijenjale prije i nakon dodavanja celuloznog etera, a AFT, AFM i AH3 bili su svi formirano. U literaturi se ističe da je raspon raspadanja AFT-a 50-120°C; Raspon raspadanja AFM je 160-220°C; Raspon raspadanja AH3 je 220-300°C. S napretkom hidratacije, gubitak težine uzorka postupno se povećavao, a karakteristični DTG vrhovi AFT -a, AFM i AH3 postupno su postali očigledni, što ukazuje da se stvaranje triju hidratacijskih proizvoda postupno povećavalo.

Iz masovnog udjela svakog hidratacijskog proizvoda u uzorku u različitim hidratacijskim dobima, može se vidjeti da stvaranje krznog praznog uzorka u 1d dobi premašuje uzorak pomiješanog s celuloznim eterom, što ukazuje na to da celulozni eter ima veliki utjecaj na veliki utjecaj hidratacija suspenzije nakon koagulacije. Postoji određeni učinak kašnjenja. U 90 minuta, proizvodnja AFM -a od tri uzorka ostala je ista; U 90-150 minuta, proizvodnja AFM-a u praznom uzorku bila je značajno sporija od one u ostale dvije skupine uzoraka; Nakon 1 dana, sadržaj AFM -a u praznom uzorku bio je isti kao u uzorku pomiješanom s MC1, a sadržaj AFM u uzorku MC2 bio je značajno niži u drugim uzorcima. Što se tiče hidratacijskog proizvoda AH3, stopa stvaranja praznog uzorka CSA1 nakon hidratacije tijekom 90 minuta bila je značajno sporija od one u eteru celuloze, ali stopa proizvodnje bila je značajno brža nakon 90 minuta, a količina proizvodnje AH3 od tri uzorka od tri uzorka bio je ekvivalent u 1 dan.

Nakon što je CSA2 suspenzija hidrirana 90 min i 150min, količina AFT -a proizvedenog u uzorku pomiješanom s eterom celuloze bila je značajno manja od praznog uzorka, što ukazuje da je celulozni eter također imao određeni učinak retardiranja na CSA2 gripu. U uzorcima u 1d dobi utvrđeno je da je udio u uzorku na krznu još uvijek veći od uzorka pomiješanog s eterom celuloze, što ukazuje da eter celuloze i dalje ima određeni učinak retardacije na hidrataciju CSA2 nakon konačne postavke, a stupanj retardacije na MC2 bio je veći od onog uzorka dodanog eterom celuloze. MC1. U 90 minuta, količina AH3 proizvedenog praznim uzorkom bila je nešto manja od uzorka pomiješanog s eterom celuloze; U 150 minuta, AH3 proizveden praznim uzorkom premašio je uzorak pomiješan s celuloznim eterom; U jednom danu AH3 proizvedena od tri uzorka bila je ekvivalentna.

3. Zaključak

(1) Celulozni eter može značajno promicati razmjenu vode između strukture flokulacije i strukture flokulacije. Nakon ugradnje celuloznog etera, celulozni eter adsorsira vodu u suspenziji, što se okarakterizira kao treći vrh opuštanja u spektru vremena poprečnog opuštanja (T2). S povećanjem sadržaja u celuloznom eteru, povećava se apsorpcija vode celuloze, a područje trećeg vrha opuštanja raste. Voda apsorbirana celuloznim eterom postupno se oslobađa u strukturu flokulacije hidratacijom suspenzije.

(2) ugradnja eterskog etera u određenoj mjeri sprječava aglomeraciju čestica cementa, čineći strukturu flokulacije relativno labavom; A s povećanjem sadržaja povećava se viskoznost tekuće faze suspenzije, a eter celuloze ima veći utjecaj na čestice cementa. Pojačani efekt adsorpcije smanjuje stupanj slobode vode između flokuliranih struktura.

(3) prije i nakon dodavanja etera celuloze, vrste hidratacijskih produkata u sulfoaluminatskoj cementnoj kašici nisu se promijenile, a formirane su aft, AFM i aluminijsko ljepilo; Ali celulozni eter malo je odgodio stvaranje učinka proizvoda hidratacije.