Áhrif sellulósa eters á þróun vatnsíhluta og vökvunarafurða súlfóaluminat sementmauks

Vatnsíhlutir og þróun örbyggingar í sellulósaeter breyttu súlfóaluminatsementi (CSA) slurry voru rannsökuð með lágsviðs kjarnasegulómun og hitagreiningartæki. Niðurstöðurnar sýndu að eftir að sellulósaeter var bætt við, aðsogaði það vatn á milli flokkunarmannvirkja, sem einkenndist sem þriðji slökunartoppurinn í þverslökunartíma (T2) litrófinu, og magn aðsogaðs vatns var í jákvæðri fylgni við skammtinn. Að auki auðveldaði sellulósaeter verulega vatnsskiptin á milli innri og milliflokkabygginga CSA-hnoða. Þó að viðbótin á sellulósaeter hafi engin áhrif á tegundir vökvaafurða súlfóaluminatsements, mun það hafa áhrif á magn vökvaafurða á tilteknum aldri.

Lykilorð:sellulósa eter; súlfóaluminat sement; vatn; vökvavörur

0、Formáli

Sellulósaeter, sem er unnið úr náttúrulegum sellulósa í gegnum röð ferla, er endurnýjanleg og græn efnablöndu. Algengar sellulósa eter eins og metýlsellulósa (MC), etýlsellulósa (HEC) og hýdroxýetýlmetýlsellulósa (HEMC) eru mikið notaðir í læknisfræði, byggingariðnaði og öðrum iðnaði. Ef HEMC er tekið sem dæmi, getur það bætt verulega vatnsheldni og samkvæmni Portland sements, en seinkað setningu sements. Á smásjástigi hefur HEMC einnig veruleg áhrif á smábyggingu og svitaholabyggingu sementmauks. Til dæmis er líklegra að vökvunarvaran ettringite (AFt) sé stutt stangalaga og stærðarhlutfall hennar er lægra; á sama tíma er mikill fjöldi lokaðra svitahola settur inn í sementmaukið, sem dregur úr fjölda samskiptasvitahola.

Flestar fyrirliggjandi rannsóknir á áhrifum sellulósaeters á efni sem byggir eru á sement einblína á Portland sement. Sulphoaluminate sement (CSA) er lágkolefnissement sem er sjálfstætt þróað í mínu landi á 20. öld, með vatnsfrítt kalsíumsúlfóaluminat sem aðalsteinefnið. Vegna þess að mikið magn af AFt er hægt að mynda eftir vökvun hefur CSA kosti snemma styrks, mikils gegndræpis og tæringarþols og er mikið notað á sviði steypu 3D prentunar, sjávarverkfræði og hraðvirkrar viðgerðar í lághitaumhverfi. . Á undanförnum árum hafa Li Jian o.fl. greindi áhrif HEMC á CSA steypuhræra út frá sjónarhorni þrýstistyrks og blautþéttleika; Wu Kai o.fl. rannsakað áhrif HEMC á snemmbúið vökvunarferli CSA sements, en vatnið í breyttu CSA sementi. Lögmálið um þróun efnisþátta og slurry samsetningu er óþekkt. Byggt á þessu beinist þessi vinna að dreifingu þverslökunartíma (T2) í CSA sementslausninni fyrir og eftir að HEMC er bætt við með því að nota lágsviðs kjarnasegulómunartæki, og greinir frekar flæðis- og breytingalögmál vatns í slurry. Breyting á samsetningu sementmauks var rannsökuð.

1. Tilraun

1.1 Hráefni

Tvö súlfóaluminatsement sem fást í verslun voru notuð, táknuð sem CSA1 og CSA2, með íkveikjutap (LOI) sem var minna en 0,5% (massahlutfall).

Þrír mismunandi hýdroxýetýl metýlsellulósa eru notaðir, sem eru táknaðir sem MC1, MC2 og MC3 í sömu röð. MC3 fæst með því að blanda 5% (massahlutfalli) pólýakrýlamíði (PAM) í MC2.

1.2 Blöndunarhlutfall

Þrjár tegundir af sellulósaeterum var blandað í súlfóaluminatsementið í sömu röð, skammtarnir voru 0,1%, 0,2% og 0,3% (massahlutfall, það sama hér að neðan). Fasta vatns-sementhlutfallið er 0,6 og vatns-sementhlutfall vatns-sementhlutfallsins hefur góða vinnuhæfni og engin blæðing í gegnum vatnsnotkunarprófið með staðlaðri samkvæmni.

1.3 Aðferð

Lágsviðs NMR búnaðurinn sem notaður er í tilrauninni er PQ⁃001 NMR greiningartæki frá Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. Segulsviðsstyrkur varanlegs segulsins er 0,49T, róteindaómunartíðnin er 21MHz og hitastigi segulsins er haldið stöðugu við 32,0°C. Á meðan á prófuninni stóð var litla glerflöskan sem innihélt sívala sýnishornið sett í rannsakaspólu tækisins og CPMG röðin notuð til að safna slökunarmerki sementmauksins. Eftir snúning með fylgnigreiningarhugbúnaðinum var T2 snúningsferillinn fengin með því að nota Sirt inversion algrím. Vatn með mismunandi frelsisgráður í slökuninni mun einkennast af mismunandi slökunartoppum í þverslökunarrófinu og er flatarmál slökunartoppsins í jákvæðri fylgni við vatnsmagnið, byggt á því tegund og innihald vatns í slökunni. hægt að greina. Til þess að mynda kjarnasegulómun er nauðsynlegt að tryggja að miðtíðni O1 (eining: kHz) útvarpstíðni sé í samræmi við tíðni segulsins og O1 er kvarðaður á hverjum degi meðan á prófuninni stendur.

Sýnin voru greind með TG?DSC með STA 449C samsettum hitagreiningartæki frá NETZSCH, Þýskalandi. N2 var notað sem verndandi andrúmsloft, hitunarhraði var 10°C/mín og skönnunarhitastigið var 30-800°C.

2. Niðurstöður og umræður

2.1 Þróun vatnshluta

2.1.1 Ódópaður sellulósaeter

Tveir slökunartoppar (skilgreindir sem fyrsti og annar slökunartoppur) má greinilega sjá í þverslökunartíma (T2) litrófunum tveggja súlfóalúmínatsementslausnar. Fyrsti slökunartoppurinn er upprunninn innan úr flokkunarbyggingunni sem hefur lítið frelsi og stuttan þverslökunartíma; seinni slökunartoppurinn á upptök sín á milli flokkunarmannvirkja, sem hefur mikið frelsi og langan þverslökunartíma. Aftur á móti er T2 sem samsvarar fyrsta slökunarhámarki sementanna tveggja sambærilegt, en seinni slökunarhámark CSA1 birtist síðar. Ólíkt súlfóaluminat sementklinkeri og sjálfgerðu sementi, skarast tveir slökunartoppar CSA1 og CSA2 að hluta frá upphaflegu ástandi. Með framvindu vökvunar hefur fyrsti slökunartoppurinn smám saman tilhneigingu til að vera sjálfstæður, svæðið minnkar smám saman og það hverfur alveg eftir um það bil 90 mínútur. Þetta sýnir að það eru ákveðin vatnsskipti á milli flokkunarbyggingarinnar og flokkunaruppbyggingarinnar tveggja sementmauka.

Breyting á toppflatarmáli seinni slökunartoppsins og breyting á T2 gildinu sem samsvarar toppi toppsins einkenna hvort um sig breytingu á lausu vatni og eðlisbundnu vatnsinnihaldi og breytingu á frelsisstigi vatns í gróðurlausninni. . Samsetningin af þessu tvennu getur endurspeglað á ítarlegri hátt Vökvunarferli slurrysins. Með framgangi vökvunar minnkar toppsvæðið smám saman og breyting á T2 gildi til vinstri eykst smám saman og það er ákveðið samsvarandi samband á milli þeirra.

2.1.2 Viðbætt sellulósaeter

Með því að taka CSA2 blandað með 0,3% MC2 sem dæmi má sjá T2 slökunarróf súlfóaluminatsements eftir að sellulósaeter hefur verið bætt við. Eftir að sellulósaeter var bætt við birtist þriðji slökunartoppurinn, sem táknar aðsog vatns með sellulósaeter, á þeirri stöðu þar sem þverslökunartíminn var meiri en 100ms og toppsvæðið jókst smám saman með aukningu á sellulósaeterinnihaldi.

Vatnsmagnið milli flokkunarmannvirkjanna hefur áhrif á flæði vatns inn í flokkunarbygginguna og vatnsupptöku sellulósaeters. Þess vegna er vatnsmagnið á milli flokkunarmannvirkjanna tengt innri svitahola uppbyggingu slurrys og vatns aðsogsgetu sellulósaeters. Svæði seinni slökunartoppsins er breytilegt með Innihald sellulósaeter er mismunandi eftir mismunandi gerðum af sementi. Flatarmál annars slökunartopps CSA1 slurrys minnkaði stöðugt með aukningu á sellulósaeterinnihaldi og var minnst með 0,3% innihald. Aftur á móti eykst annað slökunartoppsvæði CSA2 slurry stöðugt með aukningu á sellulósaeterinnihaldi.

Skráðu breytingu á flatarmáli þriðja slökunartoppsins með aukningu á innihaldi sellulósaeters. Þar sem toppsvæðið hefur áhrif á gæði sýnisins er erfitt að tryggja að gæði sýnisins sem bætt er við séu þau sömu þegar sýnið er hlaðið. Þess vegna er flatarmálshlutfallið notað til að einkenna merkjamagn þriðja slökunartoppsins í mismunandi sýnum. Af breytingu á flatarmáli þriðja slökunartoppsins með aukningu á innihaldi sellulósaeter, má sjá að með aukningu á innihaldi sellulósaeters sýndi flatarmál þriðja slökunartoppsins í grundvallaratriðum vaxandi tilhneigingu (í CSA1, þegar innihald MC1 var 0,3%, var það meira. Flatarmál þriðja slökunartoppsins minnkar lítillega við 0,2%), sem gefur til kynna að með aukningu á innihaldi sellulósaeters eykst aðsogað vatn einnig smám saman. Meðal CSA1 slurry hafði MC1 betri vatnsupptöku en MC2 og MC3; en meðal CSA2 slurry hafði MC2 besta vatnsupptökuna.

Það má sjá af breytingu á flatarmáli þriðja slökunartoppsins á hverja massaeiningu CSA2 slurrysins með tímanum við innihald 0,3% sellulósaeters að flatarmál þriðja slökunartoppsins á massaeiningu minnkar stöðugt með vökvuninni, sem gefur til kynna að Þar sem vökvunarhraði CSA2 er hraðari en í klinker og sjálfgerðu sementi, hefur sellulósaeter engan tíma til frekari vatnsuppsogs og losar frásogað vatn vegna hraðrar aukningar á vökvafasastyrknum í grugglausninni. Að auki er vatnsuppsog MC2 sterkara en MC1 og MC3, sem er í samræmi við fyrri niðurstöður. Það má sjá af breytingu á toppflatarmáli á massaeiningu þriðja slökunartoppsins í CSA1 með tímanum við mismunandi 0,3% skammta af sellulósaeterum að breytingareglan fyrir þriðja slökunartoppinn á CSA1 er önnur en CSA2, og flatarmál CSA1 eykst stuttlega á byrjunarstigi vökvunar. Eftir að hafa stækkað hratt minnkaði það til að hverfa, sem gæti stafað af lengri storknunartíma CSA1. Að auki inniheldur CSA2 meira gifs, vökvun er auðvelt að mynda meira AFt (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O), eyðir miklu af ókeypis vatni og hraði vatnsnotkunar fer yfir hraða vatns aðsogs af sellulósaeter, sem getur leitt til svæði þriðja slökunartopps CSA2 slurry hélt áfram að minnka.

Eftir íblöndun sellulósaeters breyttust fyrsti og annar slökunartoppurinn einnig að einhverju leyti. Það má sjá af hámarksbreidd seinni slökunartoppsins tveggja tegunda sementslausnar og ferskrar slurrys eftir að sellulósaeter hefur verið bætt við að hámarksbreidd seinni slökunartoppsins í fersku slökunni er önnur eftir að sellulósaeter hefur verið bætt við. eykst, hefur toppformið tilhneigingu til að vera dreifð. Þetta sýnir að innlimun sellulósaeter kemur í veg fyrir þéttingu sementagna að vissu marki, gerir flokkunarbygginguna tiltölulega lausa, veikir bindistig vatns og eykur frelsi vatns milli flokkunarmannvirkja. Hins vegar, með aukningu skammtsins, er aukningin á toppbreiddinni ekki augljós og hámarksbreiddin sumra sýna minnkar jafnvel. Það getur verið að aukning skammtsins auki seigju vökvafasa grugglausnarinnar og á sama tíma eykst aðsog sellulósaeters í sementagnirnar til að valda flokkun. Rakafrelsi milli mannvirkja minnkar.

Hægt er að nota upplausn til að lýsa aðskilnaði milli fyrsta og annars slökunartopps. Hægt er að reikna út aðskilnaðarstigið í samræmi við upplausnarstigið = (Fyrsti hluti-Asaddle)/First component, þar sem Afirst component og Asaddle tákna hámarks amplitude fyrsta slökunartoppsins og amplitude lægsta punkts milli tveggja toppa, í sömu röð. Hægt er að nota aðskilnaðarstigið til að einkenna hversu vatnsskipti eru á milli grjótflokkunarbyggingarinnar og flokkunarbyggingarinnar og gildið er almennt 0-1. Hærra gildi fyrir Separation gefur til kynna að erfiðara sé að skipta um tvo hluta vatnsins og gildi sem er jafnt og 1 gefur til kynna að tveir hlutar vatnsins geti alls ekki skiptst á.

Af útreikningsniðurstöðum aðskilnaðarstigsins má sjá að aðskilnaðarstig sementanna tveggja án þess að bæta við sellulósaeter er jafngilt, báðir eru um 0,64 og aðskilnaðarstigið minnkar verulega eftir að sellulósaeter hefur verið bætt við. Annars vegar minnkar upplausnin enn frekar með aukningu skammtsins og upplausn toppanna tveggja lækkar jafnvel í 0 í CSA2 blandað með 0,3% MC3, sem gefur til kynna að sellulósaeter ýtir verulega undir vatnsskipti innan og á milli flocculation mannvirki . Miðað við þá staðreynd að innlimun sellulósaeters hefur í grundvallaratriðum engin áhrif á staðsetningu og flatarmál fyrsta slökunartoppsins, má velta því fyrir sér að lækkun á upplausn sé að hluta til vegna aukningar á breidd seinni slökunartoppsins, og lausa flokkunarbyggingin auðveldar vatnsskiptin innan og utan. Að auki bætir skörun sellulósaeters í slurry uppbyggingunni enn frekar hversu vatnsskipti eru á milli innan og utan flokkunarbyggingarinnar. Á hinn bóginn eru upplausnarminnkandi áhrif sellulósaeters á CSA2 sterkari en CSA1, sem gæti stafað af minni sértæku yfirborði og stærri kornastærð CSA2, sem er næmari fyrir dreifiáhrifum sellulósaeters eftir að innlimun.

2.2 Breytingar á samsetningu gjósku

Af TG-DTG litrófinu fyrir CSA1 og CSA2 slurry sem vökvaðir voru í 90 mínútur, 150 mínútur og 1 dag, má sjá að tegundir vökvaafurða breyttust ekki fyrir og eftir að sellulósaeter var bætt við og AFt, AFm og AH3 voru öll myndast. Í bókmenntum er bent á að niðurbrotssvið AFt sé 50-120°C; niðurbrotssvið AFm er 160-220°C; niðurbrotssvið AH3 er 220-300°C. Með framgangi vökvunar jókst þyngdartap sýnisins smám saman og einkennandi DTG toppar AFt, AFm og AH3 urðu smám saman augljósir, sem bendir til þess að myndun þriggja vökvaafurðanna hafi smám saman aukist.

Af massahlutfalli hverrar vökvunarafurðar í sýninu á mismunandi vökvunaraldri má sjá að AFt-myndun blanksýnisins við 1d aldur er meiri en sýnisins sem blandað er sellulósaeter, sem gefur til kynna að sellulósaeter hafi mikil áhrif á vökvun slurrys eftir storknun. Það eru ákveðin seinkun áhrif. Eftir 90 mínútur hélst AFm framleiðslan af sýnunum þremur; eftir 90-150 mínútur var framleiðsla AFm í núllsýninu marktækt hægari en í hinum tveimur sýnahópunum; eftir 1 dag var innihald AFm í núllsýninu það sama og sýnisins sem blandað var við MC1 og AFm innihald MC2 sýnisins var marktækt lægra í öðrum sýnum. Hvað varðar vökvunarafurðina AH3, þá var myndunarhraði CSA1 núllsýnisins eftir vökvun í 90 mínútur marktækt hægari en sellulósaetersins, en myndunarhraði var marktækt hraðari eftir 90 mínútur og AH3 framleiðslumagn sýnanna þriggja. jafngilti við 1 dag.

Eftir að CSA2 grugglausnin var vökvuð í 90 mínútur og 150 mínútur, var magn af AFT sem framleitt var í sýninu blandað með sellulósaeter marktækt minna en í núllsýninu, sem bendir til þess að sellulósaeter hafi einnig haft ákveðin hamlandi áhrif á CSA2 slurryið. Í sýnunum við 1 árs aldur kom í ljós að AFt-innihald núllsýnisins var enn hærra en sýnisins sem var blandað með sellulósaeter, sem bendir til þess að sellulósaeter hafi enn ákveðinn hægðatregðuáhrif á vökvun CSA2 eftir lokastillingu, og seinkun á MC2 var meiri en sýnisins sem var bætt við sellulósaeter. MC1. Eftir 90 mínútur var magn AH3 framleitt af núllsýninu aðeins minna en sýnisins sem var blandað með sellulósaeter; eftir 150 mínútur var AH3 framleitt af núllsýninu meira en sýnisins sem var blandað með sellulósaeter; eftir 1 dag var AH3 sem sýnin þrjú mynduðu jafngild.

3. Niðurstaða

(1) Sellulósaeter getur verulega stuðlað að vatnsskiptum milli flocculation uppbyggingu og flocculation uppbyggingu. Eftir að sellulósaeter hefur verið blandað í, gleypir sellulósaeter vatnið í grugglausninni, sem einkennist sem þriðji slökunartoppurinn í þverslökunartíma (T2) litrófinu. Með aukningu á innihaldi sellulósaeters eykst vatnsupptaka sellulósaeters og svæði þriðja slökunartoppsins eykst. Vatnið sem sellulósaeter frásogast er smám saman sleppt inn í flokkunarbygginguna við vökvun slurrysins.

(2) Innlimun sellulósaeter kemur í veg fyrir þéttingu sementagna að vissu marki, sem gerir flokkunarbygginguna tiltölulega lausa; og með aukningu á innihaldinu eykst seigja fljótandi fasa grugglausnarinnar og sellulósaeterinn hefur meiri áhrif á sementagnirnar. Aukin aðsogsáhrif dregur úr frelsi vatns á milli flokkaðra mannvirkja.

(3) Fyrir og eftir að sellulósaeter var bætt við, breyttust tegundir vökvaafurða í súlfóaluminat sementslausninni ekki og AFt, AFm og állím mynduðust; en sellulósa eter seinkaði lítillega myndun vökvaafurða áhrif.