초기 에트린자이트의 형태에 관한 셀룰로오스 에테르

초기 시멘트 슬러리에서 에트린자이트의 형태에 대한 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스 에테르와 메틸 셀룰로오스 에테르의 영향을 주사전자현미경(SEM)을 통해 연구했습니다. 결과는 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스 에테르 개질된 슬러리의 에트린가이트 결정의 길이-직경 비율이 일반 슬러리의 것보다 작고, 에트린가이트 결정의 형태가 짧은 막대형임을 보여줍니다. 메틸 셀룰로오스 에테르 개질 슬러리의 에트링가이트 결정의 길이-직경 비율은 일반 슬러리의 것보다 크며, 에트린가이트 결정의 형태는 바늘 막대형입니다. 일반 시멘트 슬러리의 에트링가이트 결정은 그 중간 정도의 종횡비를 갖습니다. 위의 실험 연구를 통해 두 종류의 셀룰로오스 에테르의 분자량 차이가 에트린자이트의 형태에 영향을 미치는 가장 중요한 요소라는 것이 더욱 분명해졌습니다.

핵심 단어:에트린자이트; 길이-직경 비율; 메틸셀룰로오스에테르; 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스 에테르; 형태

약간 확장된 수화 제품인 Ettrinite는 시멘트 콘크리트의 성능에 중요한 영향을 미치며 항상 시멘트 기반 재료의 연구 핫스팟이었습니다. Ettringite는 일종의 삼황화물 유형 칼슘 알루미네이트 수화물이며, 그 화학식은 [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O이거나 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O로 쓸 수 있으며 종종 AFt로 약칭됩니다. . 포틀랜드 시멘트 시스템에서 에트링가이트는 주로 석고와 알루미네이트 또는 알루민산철 광물이 반응하여 형성되며, 이는 시멘트의 수화 및 초기 강도를 지연시키는 역할을 합니다. 에트린자이트의 형성과 형태는 온도, pH 값, 이온 농도 등 다양한 요인의 영향을 받습니다. 1976년 초에 Metha et al. AFt의 형태학적 특성을 연구하기 위해 주사 전자 현미경을 사용했으며, 이러한 약간 팽창된 수화 생성물의 형태가 성장 공간이 충분히 클 때와 공간이 제한될 때 약간 다르다는 것을 발견했습니다. 전자는 대부분 가느다란 침상 막대 모양의 구형이고, 후자는 대부분 짧은 막대 모양의 프리즘이다. Yang Wenyan의 연구는 AFt 형태가 경화 환경에 따라 다르다는 것을 발견했습니다. 습한 환경은 팽창 도핑된 콘크리트에서 AFt 생성을 지연시키고 콘크리트 부풀음 및 균열 가능성을 증가시킵니다. 다양한 환경은 AFt의 형성과 미세 구조뿐만 아니라 부피 안정성에도 영향을 미칩니다. Chen Huxinget al. C3A 함량이 증가함에 따라 AFt의 장기 안정성이 감소한다는 것을 발견했습니다. Clark 및 Monteiro 등. 환경 압력이 증가함에 따라 AFt 결정 구조가 질서에서 무질서로 변한다는 것을 발견했습니다. Balonis와 Glasser는 AFm과 AFt의 밀도 변화를 검토했습니다. Renaudinet al. 용액에 담그기 전후 AFt의 구조적 변화와 라만 스펙트럼에서 AFt의 구조적 매개변수를 연구했습니다. Kuntheret al. NMR에 의한 AFt 결정화 압력에 대한 CSH 겔 칼슘-실리콘 비율과 황산염 이온 사이의 상호 작용 효과를 연구했습니다. 동시에 시멘트 기반 재료에 AFt를 적용한 Wenk et al. 하드 싱크로트론 방사선 X-선 회절 마무리 기술을 통해 콘크리트 단면의 AFt 결정 배향을 연구했습니다. 혼합 시멘트에서 AFt의 형성과 ettringite의 연구 핫스팟이 조사되었습니다. 지연된 에트린자이트 반응을 바탕으로 일부 학자들은 AFt 단계의 원인에 대해 많은 연구를 진행해 왔습니다.

에트링가이트의 형성으로 인한 부피팽창은 때때로 유리하며, 시멘트 기반 재료의 부피 안정성을 유지하기 위해 산화마그네슘 팽창제와 유사한 "팽창" 역할을 할 수 있습니다. 폴리머 에멀젼과 재분산성 에멀젼 분말을 첨가하면 시멘트 기반 재료의 미세 구조에 상당한 영향을 미치기 때문에 시멘트 기반 재료의 거시적 특성이 변경됩니다. 그러나 주로 경화된 모르타르의 결합성을 향상시키는 재분산성 유제분말과 달리 수용성 고분자 셀룰로오스 에테르(CE)는 새로 혼합된 모르타르에 우수한 보수력과 증점효과를 부여하여 작업성을 향상시킨다. 비이온성 CE는 일반적으로 메틸 셀룰로오스(MC), 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC), 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(HPMC)를 포함하여 사용됩니다.하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스(HEMC)등이며, CE는 새로 혼합되는 모르타르의 역할을 하지만 시멘트 슬러리의 수화과정에도 영향을 미친다. 연구에 따르면 HEMC는 수화 제품으로 생성된 AFt의 양을 변화시키는 것으로 나타났습니다. 그러나 AFt의 미세 형태에 대한 CE의 영향을 체계적으로 비교한 연구는 없으므로 본 논문에서는 초기(1일) 시멘트 슬러리에서 HEMC와 MC가 ettringham의 미세 형태에 미치는 영향의 차이를 이미지 분석을 통해 탐색하고 비교.

1. 실험

1.1 원자재

본 실험의 시멘트로는 Anhui Conch Cement Co., LTD에서 생산한 P·II 52.5R 포틀랜드 시멘트를 선택하였다. 두 가지 셀룰로오스 에테르는 각각 하이드록시에틸 메틸셀룰로오스(HEMC)와 메틸셀룰로오스(메틸셀룰로오스, Shanghai Sinopath Group)입니다. 엠씨); 혼합수는 수돗물입니다.

1.2 실험방법

시멘트 페이스트 샘플의 물-시멘트 비율은 0.4(물과 시멘트의 질량비)였으며, 셀룰로오스 에테르의 함량은 시멘트 질량의 1%였다. 시편 준비는 GB1346-2011 "시멘트 표준 일관성의 물 소비, 응결 시간 및 안정성에 대한 테스트 방법"에 따라 수행되었습니다. 시편을 성형한 후, 표면의 수분증발 및 탄화를 방지하기 위해 금형 표면에 플라스틱 필름을 밀봉하고, 시편을 온도 (20±2)℃, 상대습도 (60±5)의 경화실에 두었다. ) %. 1일 후 틀을 제거하고 시편을 깨뜨린 후 가운데 부분에서 작은 시료를 채취하여 무수에탄올에 담가 수화를 종료한 후 시료를 꺼내어 건조시킨 후 시험하였다. 건조된 샘플을 전도성 양면 접착제로 샘플 테이블에 접착하고, Cressington 108auto 자동 이온 스퍼터링 장비를 사용하여 표면에 금 필름 층을 분사했습니다. 스퍼터링 전류는 20mA이고 스퍼터링 시간은 60초였습니다. FEI QUANTAFEG 650 환경주사전자현미경(ESEM)을 사용하여 샘플 단면에서 AFt의 형태학적 특성을 관찰했습니다. AFT를 관찰하기 위해 고진공 2차 전자 모드가 사용되었습니다. 가속 전압은 15 kV, 빔 스폿 직경은 3.0 nm, 작동 거리는 약 10 mm로 제어되었습니다.

2. 결과 및 논의

경화된 HEMC 변형 시멘트 슬러리 내 에트린가이트의 SEM 이미지는 층상 Ca(OH)2(CH)의 배향 성장이 명백하고 AFt는 짧은 막대형 AFt의 불규칙한 축적을 보였으며 일부 짧은 막대형 AFT가 덮여 있음을 보여주었습니다. HEMC 멤브레인 구조를 사용합니다. Zhang Dongfanget al. 또한 ESEM을 통해 HEMC 개질 시멘트 슬러리의 미세구조 변화를 관찰한 결과 짧은 막대 모양의 AFt가 발견되었습니다. 그들은 일반 시멘트 슬러리가 물을 만난 후 빠르게 반응하므로 AFt 결정이 가늘고 수화 연령이 길어짐에 따라 길이-직경 비율이 지속적으로 증가한다고 믿었습니다. 그러나 HEMC는 용액의 점도를 증가시키고 용액 내 이온의 결합률을 감소시키며 클링커 입자 표면에 물이 도달하는 것을 지연시켜 AFt의 길이-직경 비율이 약한 경향으로 증가하며 형태학적 특성을 보였다. 짧은 막대 모양. 같은 연대의 일반 시멘트 슬러리의 AFt와 비교하여 이 이론은 부분적으로 검증되었으나 MC 개질 시멘트 슬러리의 AFt의 형태적 변화를 설명하는 데는 적용할 수 없습니다. 1일 경화된 MC 개질 시멘트 슬러리 내 에트리다이트의 SEM 이미지는 층상 Ca(OH)2의 방향성 성장을 보여주었고, 일부 AFt 표면도 MC의 필름 구조로 덮여 있었고, AFt는 클러스터 성장의 형태학적 특성을 보여주었습니다. 그러나 이에 비해 MC 개질 시멘트 슬러리의 AFt 결정은 길이 직경 비율이 더 크고 형태가 더 가늘어 전형적인 침상 형태를 나타냅니다.

HEMC와 MC는 모두 시멘트의 초기 수화 과정을 지연시키고 용액의 점도를 증가시켰으나 이들로 인한 AFt 형태적 특성의 차이는 여전히 상당했습니다. 위의 현상은 셀룰로오스 에테르의 분자 구조와 AFt 결정 구조의 관점에서 더 자세히 설명할 수 있습니다. Renaudinet al. 합성된 AFt를 준비된 알칼리 용액에 담가서 “wet AFt”를 얻고, 이를 일부 제거한 후 포화 CaCl2 용액(상대습도 35%) 표면에서 건조하여 “dry AFt”를 얻었다. 라만 분광법과 X-선 분말 회절에 의한 구조 미세화 연구 결과, 두 구조 사이에는 차이가 없으며 건조 과정, 즉 환경 과정에서 세포의 결정 형성 방향만 변하는 것으로 나타났습니다. "습식"에서 "건식"으로 변화하면서 AFt 결정은 점차 증가하는 법선 방향을 따라 세포를 형성했습니다. c 법선 방향을 따라 AFt 결정이 점점 작아졌습니다. 3차원 공간의 가장 기본적인 단위는 서로 수직인 법선, b 법선, c 법선으로 구성된다. b 법선이 고정된 경우 AFt 결정은 법선을 따라 클러스터되어 ab 법선 평면에서 셀 단면이 확대됩니다. 따라서 HEMC가 MC보다 더 많은 물을 "저장"하면 국부적인 영역에서 "건조한" 환경이 발생하여 AFt 결정의 측면 응집과 성장을 촉진할 수 있습니다. Paturalet al. CE 자체의 경우 중합도가 높을수록(또는 분자량이 클수록) CE의 점도가 높아지고 보수 성능이 좋아지는 것을 발견했습니다. HEMC와 MCS의 분자 구조는 하이드록시에틸 그룹이 수소 그룹보다 훨씬 더 큰 분자량을 가지고 있다는 이 가설을 뒷받침합니다.

일반적으로 AFt 결정은 관련 이온이 용액 시스템에서 특정 포화도에 도달할 때만 형성되고 침전됩니다. 따라서 반응 용액 내 이온 농도, 온도, pH 값 및 형성 공간과 같은 요소는 AFt 결정의 형태에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 인공 합성 조건의 변화는 AFt 결정의 형태를 변화시킬 수 있습니다. 따라서 일반 시멘트 슬러리의 AFt 결정 비율은 시멘트의 초기 수화 과정에서 물 소비라는 단일 요인에 의해 발생될 수 있습니다. 그러나 HEMC와 MC로 인한 AFt 결정 형태의 차이는 주로 특수한 수분 유지 메커니즘으로 인한 것입니다. Hemcs와 MCS는 새로운 시멘트 슬러리의 마이크로존 내에서 물 수송의 "폐쇄 루프"를 생성하여 물이 "들어오기 쉽고 나가기 어려운" "짧은 기간"을 허용합니다. 그러나 이 기간 동안 마이크로존 내부 및 근처의 액상 환경도 변경됩니다. 이온 농도, pH 등과 같은 요인, 성장 환경의 변화는 AFt 결정의 형태학적 특성에 더욱 반영됩니다. 물 수송의 이러한 "폐쇄 루프"는 Pourchez et al.이 설명한 작용 메커니즘과 유사합니다. HPMC는 수분 보유 역할을 합니다.

3. 결론

(1) 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스 에테르(HEMC)와 메틸 셀룰로오스 에테르(MC)를 첨가하면 초기(1일) 일반 시멘트 슬러리에서 에트링가이트의 형태가 크게 바뀔 수 있습니다.

(2) HEMC 개질 시멘트 슬러리의 ettringite 결정의 길이와 직경은 작고 짧은 막대 모양입니다. MC 개질 시멘트 슬러리의 에트린가이트 결정의 길이와 직경 비율은 크고 침봉형이다. 일반 시멘트 슬러리의 에트링가이트 결정은 이 둘 사이의 종횡비를 갖습니다.

(3) 에트린자이트의 형태에 대한 두 가지 셀룰로오스 에테르의 서로 다른 효과는 본질적으로 분자량의 차이에 기인합니다.