Эрте эттрингиттин морфологиясы боюнча целлюлоза эфири

Гидроксиэтилметил целлюлоза эфиринин жана метил целлюлоза эфиринин алгачкы цемент шламындагы эттрингиттин морфологиясына тийгизген таасири сканерлөөчү электрондук микроскопия (SEM) аркылуу изилденген. Натыйжалар гидроксиэтилметил целлюлоза эфири менен модификацияланган суспензиядагы эттрингит кристаллдарынын узундугу-диаметринин катышы кадимки суспензияга караганда кичине, ал эми эттрингит кристаллдарынын морфологиясы кыска таякча сымал экенин көрсөттү. Метил целлюлоза эфири менен модификацияланган шламдагы эттрингит кристаллдарынын узундугу-диаметринин катышы кадимки суспензияга караганда чоңураак, ал эми этрингит кристаллдарынын морфологиясы ийне-таякча. Жөнөкөй цемент шламдарындагы эттрингит кристаллдарынын ортосунда кандайдыр бир пропорция бар. Жогорудагы эксперименталдык изилдөө аркылуу целлюлоза эфиринин эки түрүнүн молекулярдык салмагынын айырмасы эттрингиттин морфологиясына таасир этүүчү эң маанилүү фактор экени айкын көрүнүп турат.

Негизги сөздөр:эттрингит; Узундук-диаметр катышы; метил целлюлоза эфири; Гидроксиэтил метил целлюлоза эфири; морфология

Эттрингит, бир аз кеңейтилген гидратация продуктусу катары, цемент-бетондун иштешине олуттуу таасирин тийгизет жана ар дайым цементке негизделген материалдарды изилдөөнүн очогу болуп келген. Ettringite trisulfide түрү кальций алюминат гидрат бир түрү, анын химиялык формула [Ca3Al (OH) 6 · 12H2O] 2 · (SO4) 3 · 2H2O, же 3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 32H2O катары жазылышы мүмкүн, көп учурда AFt катары кыскартылган . Портландцемент системасында эттрингит негизинен гипстин алюминат же темир алюминат минералдары менен реакциясынан пайда болот, ал цементтин гидратациясын жана эрте бекемдигин кечиктирүүчү ролду ойнойт. Эттрингиттин пайда болушуна жана морфологиясына температура, рН мааниси жана ион концентрациясы сыяктуу көптөгөн факторлор таасир этет. 1976-жылы эле Мета жана башкалар. AFt морфологиялык мүнөздөмөлөрүн изилдөө үчүн сканерлөөчү электрондук микроскопияны колдонду жана өсүү мейкиндиги жетишерлик чоң болгондо жана мейкиндик чектелүү болгондо мындай бир аз кеңейген гидратация продуктыларынын морфологиясы бир аз башкачараак болоорун аныктады. Биринчиси негизинен ичке ийне сымал тоголок, ал эми экинчиси негизинен кыска таякча сымал призма болгон. Ян Вэняндын изилдөөсү AFt формалары ар кандай айыктыруу чөйрөлөрүндө ар кандай экенин көрсөттү. Нымдуу чөйрөлөр экспансияланган бетондо AFt генерациясын кечеңдетип, бетондун шишип кетүү жана жарылуу мүмкүнчүлүгүн жогорулатат. Ар кандай чөйрөлөр AFt түзүлүшүнө жана микроструктурасына гана эмес, анын көлөмүнүн туруктуулугуна да таасирин тийгизет. Чен Хуксинг жана башкалар. AFt узак мөөнөттүү туруктуулугу C3A мазмунунун өсүшү менен төмөндөгөн деп табылган. Кларк жана Монтейро жана башкалар. курчап турган чөйрөнүн басымынын жогорулашы менен AFt кристаллдык структура иреттен баш аламандыкка өзгөргөнүн аныкташкан. Балонис жана Глассер AFm жана AFt тыгыздыгынын өзгөрүүлөрүн карап чыгышты. Ренаудин жана башкалар. эритмеге чөмтүрүүгө чейинки жана андан кийинки AFt структуралык өзгөрүүлөрүн жана Раман спектриндеги AFt структуралык параметрлерин изилдеген. Кунтер жана башкалар. CSH гелинин кальций-кремний катышы менен сульфат ионунун ортосундагы өз ара аракеттенүүнүн NMR тарабынан AFt кристаллдашуу басымына таасирин изилдеген. Ошол эле учурда цементтин негизиндеги материалдарда AFt колдонуунун негизинде Wenk et al. катуу синхротрондук нурлануунун рентгендик дифракциялык бүтүрүү технологиясы аркылуу бетон кесилишинин AFt кристаллдык багытын изилдеген. Аралаш цементте AFt пайда болушу жана эттрингиттин изилдөө очогу изилденген. Кечиккен этрингит реакциясынын негизинде кээ бир окумуштуулар AFt фазасынын себеби боюнча көптөгөн изилдөөлөрдү жүргүзүшкөн.

Эттрингиттин пайда болушу менен шартталган көлөмдүн кеңейиши кээде жагымдуу болот жана ал цементке негизделген материалдардын көлөмүнүн туруктуулугун сактоо үчүн магний кычкылы экспансия агентине окшош "кеңейтүү" катары иштей алат. Полимер эмульсиясын жана кайра дисперстүү эмульсия порошокту кошуу цемент негизиндеги материалдардын микроструктурасына олуттуу таасирин тийгизгендиктен, алардын макроскопиялык касиеттерин өзгөртөт. Бирок, негизинен катууланган эритменин байланыш касиетин күчөтүүчү кайра дисперсивдүү эмульсия порошокунан айырмаланып, сууда эрүүчү полимердик целлюлоза эфири (СЭ) жаңы аралашкан эритмеге сууну жакшы кармап, коюулантуу эффектин берет, ошентип иштөө натыйжалуулугун жакшыртат. Иондук эмес CE көбүнчө колдонулат, анын ичинде метил целлюлоза (MC), гидроксиэтил целлюлоза (HEC), гидроксипропил метил целлюлоза (HPMC),гидроксиэтил метил целлюлоза (HEMC)ж.б. жана CE жаңы аралашкан эритмеде роль ойнойт, бирок цемент шламынын гидратация процессине да таасирин тийгизет. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, HEMC гидратация продуктусу катары өндүрүлгөн AFt көлөмүн өзгөртөт. Бирок, эч кандай изилдөөлөр CEнин AFt микроскопиялык морфологиясына тийгизген таасирин системалуу түрдө салыштыра элек, ошондуктан бул эмгек HEMC жана MCтин эттрингэмдин микроскопиялык морфологиясына тийгизген таасиринин айырмасын сүрөттү анализдөө аркылуу изилдейт. салыштыруу.

1. Эксперимент

1.1 Чийки заттар

Экспериментте цемент катары Anhui Conch Cement Co., LTD тарабынан өндүрүлгөн P·II 52,5R портландцемент тандалды. Эки целлюлоза эфирлери тиешелүүлүгүнө жараша гидроксиэтил метилцеллюлоза (HEMC) жана метилцеллюлоза (метилцеллюлоза, Шанхай Синопат тобу) болуп саналат. MC); аралашкан суу кран суу болуп саналат.

1.2 Эксперименттик методдор

Цемент пастасы үлгүсүндөгү суу-цементтин катышы 0,4 (суунун цементке болгон массасынын катышы), ал эми целлюлоза эфиринин курамы цементтин массасынын 1% түздү. Үлгү даярдоо GB1346-2011 "Сууну керектөө, орнотуу убактысын жана цементтин стандарттык консистенциясын туруктуулугун сыноо ыкмасына" ылайык жүргүзүлдү. Үлгү калыптангандан кийин, пластмасса пленкасы калыптын бетине капсулдалып, жер үстүндөгү суулардын бууланышына жана карбондашуусуна жол бербөө үчүн, үлгү температурасы (20±2)℃ жана салыштырмалуу нымдуулугу (60±5) болгон айыктыруу бөлмөсүнө жайгаштырылды. ) %. 1 күндөн кийин, калып алынып, үлгү сындырылды, андан кийин ортосунан кичинекей үлгү алынып, гидратацияны токтотуу үчүн суусуз этанолго малынган жана үлгү алынып, сыноодон мурун кургатылган. Кургатылган үлгүлөр өткөргүч эки жактуу жабышчаак менен үлгү столуна жабыштырылып, Cressington 108auto автоматтык ион чачыраткыч аспабы менен бетине алтын пленка катмары чачылган. Чачыратуу агымы 20 мА жана чачыратуу убактысы 60 с болгон. FEI QUANTAFEG 650 экологиялык сканерлөөчү электрондук микроскобу (ESEM) үлгү бөлүгүндө AFt морфологиялык мүнөздөмөлөрүн байкоо үчүн колдонулган. Жогорку вакуумдук экинчи электрон режими AFT байкоо үчүн колдонулган. Ылдамдатуу чыңалуусу 15 кВ, нурдун тактын диаметри 3,0 нм жана жумушчу аралык 10 ммге жакын көзөмөлдөнгөн.

2. Жыйынтыктар жана талкуу

Катууланган HEMC-модификацияланган цемент шламындагы эттрингиттин SEM сүрөттөрү катмарлуу Ca (OH) 2 (CH) ориентациясынын өсүшү айкын экенин көрсөттү, ал эми AFt кыска таяк сымал AFtтин туура эмес топтолушун көрсөттү, ал эми кээ бир кыска таяк сымал AFT капталган. HEMC мембрана түзүлүшү менен. Zhang Dongfang et al. ошондой эле ESEM аркылуу HEMC модификацияланган цемент шламынын микроструктурасынын өзгөрүшүнө байкоо жүргүзүүдө кыска таяк сымал AFt табылган. Алар карапайым цемент шламы сууга туш болгондон кийин тез реакцияга кирет, ошондуктан AFt кристалл ичке болуп, гидратация жашынын узартылышы узундук-диаметр катышынын тынымсыз өсүшүнө алып келди деп эсептешкен. Бирок, HEMC эритменин илешкектүүлүгүн жогорулатып, эритмедеги иондордун байланыш ылдамдыгын төмөндөтүп, клинкер бөлүкчөлөрүнүн бетине суунун келишин кечеңдеткен, ошондуктан AFt узундук-диаметринин катышы начар тенденцияда өскөн жана анын морфологиялык мүнөздөмөлөрү көрсөткөн. кыска таяк сымал формасы. Ошол эле курактагы кадимки цемент шламындагы AFt менен салыштырганда, бул теория жарым-жартылай тастыкталган, бирок MC модификацияланган цемент шламындагы AFt морфологиялык өзгөрүүлөрүн түшүндүрүү үчүн колдонулбайт. 1 күндүк катууланган MC модификацияланган цемент шламындагы эттридиттин SEM сүрөттөрү да катмарлуу Ca(OH)2 ориентацияланган өсүшүн көрсөттү, кээ бир AFt беттери да МКнын пленка структурасы менен капталган жана AFt кластердин өсүшүнүн морфологиялык мүнөздөмөлөрүн көрсөттү. Бирок, салыштыруу үчүн, MC модификацияланган цемент шламындагы AFt кристаллынын узундугу-диаметринин чоңураак катышы жана ичке морфологиясы бар, бул типтүү ацикулярдык морфологияны көрсөтөт.

HEMC жана MC экөө тең цементтин алгачкы гидратация процессин кечиктиришти жана эритменин илешкектүүлүгүн жогорулатты, бирок алар менен шартталган AFt морфологиялык мүнөздөмөлөрүндөгү айырмачылыктар дагы эле олуттуу болгон. Жогорудагы кубулуштарды целлюлоза эфиринин молекулярдык түзүлүшүнүн жана AFt кристаллдык структурасынын көз карашынан дагы тереңдетүүгө болот. Ренаудин жана башкалар. «нымдуу AFt» алуу үчүн синтезделген AFt даярдалган щелоч эритмесинде чылап, аны жарым-жартылай чыгарып, каныккан CaCl2 эритмесинин (35% салыштырмалуу нымдуулук) бетине кургатып, «кургак AFt» алат. Раман спектроскопиясы жана рентгендик порошок дифракциясы менен структураны тактоо изилдөөсүнөн кийин, эки структуранын ортосунда эч кандай айырма жок экени, кургатуу процессинде, башкача айтканда, экологиялык процессте клеткалардын кристалл пайда болуу багыты гана өзгөргөндүгү аныкталган. "нымдуу" дан "кургак" болуп өзгөрүп, AFt кристаллдары акырындык менен өскөн кадимки багыт боюнча клеткаларды түзүшөт. с нормалдуу багыт боюнча AFt кристаллдары барган сайын азайган. Үч өлчөмдүү мейкиндиктин эң негизги бирдиги бири-бирине перпендикуляр болгон нормалдуу сызык, b нормал сызык жана c нормал сызыктан турат. Эгерде b нормалдары белгиленген болсо, AFt кристаллдары нормалдарды бойлой топтолуп, аб нормалдар тегиздигинде клетканын кесилишинин кеңейишине алып келет. Ошентип, эгерде ЭМБ МКга караганда көбүрөөк сууну “сактап” алса, локализацияланган аймакта “кургак” чөйрө пайда болушу мүмкүн, бул капталдан агрегацияга жана AFt кристаллдарынын өсүшүнө түрткү берет. Патурал жана башкалар. CE өзү үчүн полимеризациянын даражасы канчалык жогору болсо (же молекулярдык салмак ошончолук чоң болсо), СЕнин илешкектүүлүгү ошончолук жогору жана сууну кармоо көрсөткүчү ошончолук жакшы болорун аныкташкан. HEMCs жана MCS молекулярдык түзүлүшү бул гипотезаны колдойт, гидроксиэтил тобу суутек тобуна караганда бир топ чоң молекулалык салмакка ээ.

Жалпысынан, AFt кристаллдары тиешелүү иондор эритме системасында белгилүү бир каныккандыкка жеткенде гана пайда болот жана чөктүрөт. Демек, реакция эритмесинде ион концентрациясы, температура, рН мааниси жана пайда болуу мейкиндиги сыяктуу факторлор AFt кристаллдарынын морфологиясына олуттуу таасир этиши мүмкүн, ал эми жасалма синтез шарттарынын өзгөрүшү AFt кристаллдарынын морфологиясын өзгөртө алат. Демек, AFt кристаллдарынын кадимки цемент шламындагы бул экөөнүн ортосундагы катышы цементти эрте гидратациялоодо суунун чыгымынын бир фактору менен шартталышы мүмкүн. Бирок, HEMC жана MC менен шартталган AFt кристалл морфологиясынын айырмасы, негизинен, алардын атайын суу кармап туруу механизми менен шартталган болушу керек. Hemcs жана MCS жаңы цемент шламынын микрозонасында суу транспортунун "жабык циклин" түзүп, суу "кирүү оңой жана чыгуу кыйын" болгон "кыска мөөнөткө" мүмкүндүк берет. Бирок, бул мезгилде микрозонанын ичиндеги жана ага жакын суюк фаза чөйрөсү да өзгөрөт. Иондордун концентрациясы, рН, ж. Суу транспортунун бул "жабык цикли" Pourchez et al. HPMC сууну кармоодо роль ойнойт.

3. Корутунду

(1) Гидроксиэтил метил целлюлоза эфирин (HEMC) жана метил целлюлоза эфирин (MC) кошуу эрте (1 күн) кадимки цемент шламында эттрингиттин морфологиясын олуттуу түрдө өзгөртө алат.

(2) HEMC модификацияланган цемент шламындагы эттрингит кристаллынын узундугу жана диаметри кичинекей жана кыска таякча формасында; MC модификацияланган цемент шламындагы эттрингит кристаллдарынын узундугу менен диаметринин катышы чоң, бул ийне-таякча формасында. Кадимки цемент шламдарындагы эттрингит кристаллдары бул экөөнүн ортосунда пропорцияга ээ.

(3) Эттрингиттин морфологиясына эки целлюлоза эфиринин ар кандай таасири молекулярдык салмактагы айырмачылыкка байланыштуу.