Effekter vun Celluloseetheren op d'Evolutioun vu Waasserkomponenten an Hydratatiounsprodukter vu Sulphoaluminat Zementpaste

D'Waasserkomponenten an d'Evolutioun vun der Mikrostruktur am Celluloseether modifizéierten Sulphoaluminat Zement (CSA) Schlamm goufen duerch Low-Feld Nuklear Magnéitesch Resonanz an thermesch Analyser studéiert. D'Resultater weisen datt no der Zousatz vun Celluloseether et Waasser tëscht de Flokulatiounsstrukturen adsorbéiert huet, wat als drëtten Entspanungspeak am transversale Entspanungszäit (T2) Spektrum charakteriséiert gouf, an d'Quantitéit vum adsorbéierte Waasser war positiv mat der Doséierung korreléiert. Zousätzlech huet d'Celluloseether de Waasseraustausch tëscht den Interieur- an Inter-Floc Strukture vun CSA Flocs wesentlech erliichtert. Obwuel d'Zousatz vun Celluloseether keen Effekt op d'Typen vun Hydratatiounsprodukter vu Sulphoaluminatzement huet, wäert et d'Quantitéit vun Hydratatiounsprodukter vun engem spezifeschen Alter beaflossen.

Schlësselwierder:cellulose Ether; sulfoaluminate Zement; Waasser; Hydratatiounsprodukter

0,Virwuert

Celluloseether, deen aus natierlechen Zellulose duerch eng Serie vu Prozesser veraarbecht gëtt, ass eng erneierbar a gréng chemesch Mëschung. Allgemeng Celluloseetherer wéi Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (HEC), an Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) gi wäit an der Medizin, Bau an aner Industrien benotzt. Huelt HEMC als Beispill, et kann d'Waasserhaltung an d'Konsistenz vum Portland Zement wesentlech verbesseren, awer d'Verzögerung vum Zement. Um mikroskopeschen Niveau huet HEMC och e wesentlechen Effekt op d'Mikrostruktur a Pore Struktur vun Zementpaste. Zum Beispill, hydration Produit ettringite (AFt) méi wahrscheinlech kuerz Staang-gebuerene, a seng Aspekt Verhältnis manner; Zur selwechter Zäit ginn eng grouss Zuel vu zouenen Poren an d'Zementpaste agefouert, wat d'Zuel vun de kommunizéiere Poren reduzéiert.

Déi meescht vun den existente Studien iwwer den Afloss vun Celluloseetheren op Zementbaséiert Materialien konzentréieren sech op Portland Zement. Sulphoaluminat Zement (CSA) ass e Kuelestoff Zement onofhängeg entwéckelt a mengem Land am 20. Joerhonnert, mat Waasserfräi Kalzium Sulphoaluminat als Haaptmineral. Well eng grouss Quantitéit vun AFt kann no Hydratatioun generéiert ginn, huet CSA d'Virdeeler vun fréi Stäerkt, héich impermeability, a corrosion Resistenz, a gëtt vill an de Beräicher vun konkret 3D Dréckerei, Marine Ingenieur Bau, a rapid Reparatur an niddreg Temperatur Ëmfeld benotzt. . An de leschte Joeren, Li Jian et al. analyséiert den Afloss vun HEMC op CSA Mörser aus de Perspektiven vun compressive Kraaft a naass Dicht; Wu Kai et al. studéiert den Effet vum HEMC op de fréie Hydratatiounsprozess vum CSA Zement, awer d'Waasser am modifizéierten CSA Zement D'Gesetz vun der Evolutioun vu Komponenten a Schlammkompositioun ass onbekannt. Baséierend op dëser, konzentréiert dës Aarbecht op d'Verdeelung vun der transversaler Entspanungszäit (T2) an der CSA Zementschlümmung virun an no der Zousatz vun HEMC mat Hëllef vun engem Low-field Nuklear Magnéitescht Resonanzinstrument, a weider analyséiert d'Migratioun an d'Verännerungsgesetz vum Waasser an der Schleeken. D'Zesummesetzungsännerung vun Zementpaste gouf studéiert.

1. Experiment

1.1 Matière première

Zwee kommerziell verfügbar Sulphoaluminatzementer goufen benotzt, bezeechent als CSA1 an CSA2, mat engem Zündverloscht (LOI) vu manner wéi 0,5% (Massfraktioun).

Dräi verschidde Hydroxyethyl-Methylcellulosen ginn benotzt, déi respektiv als MC1, MC2 a MC3 bezeechent ginn. MC3 gëtt kritt andeems 5% (Massfraktioun) Polyacrylamid (PAM) am MC2 vermëschen.

1.2 Vermëschung Verhältnis

Dräi Aarte vu Celluloseethers goufen an de Sulphoaluminatzement respektiv gemëscht, d'Doséierunge waren 0,1%, 0,2% an 0,3% (Massfraktioun, déiselwecht hei ënnen). De fixe Waasser-Zement Verhältnis ass 0,6, an de Waasser-Zement Verhältnis vum Waasser-Zement Verhältnis huet gutt Aarbechtbarkeet a kee Blutungen duerch de Waasserverbrauchstest vun der Standardkonsistenz.

1.3 Method

Déi niddereg Feld NMR Ausrüstung déi am Experiment benotzt gëtt ass de PQ⁃001 NMR Analyser vu Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. D'Magnéitfeldkraaft vum permanente Magnéit ass 0,49T, d'Protonresonanzfrequenz ass 21MHz, an d'Temperatur vum Magnéit gëtt konstant bei 32,0 gehal°C. Während dem Test gouf déi kleng Glasfläsch mat der zylindrescher Probe an d'Sondspiral vum Instrument gesat, an d'CPMG-Sequenz gouf benotzt fir d'Entspanungssignal vun der Zementpaste ze sammelen. No Inversioun vun der Korrelatiounsanalysesoftware gouf d'T2 Inversiounskurve kritt andeems de Sirt Inversion Algorithmus benotzt. Waasser mat verschiddene Fräiheetsgraden an der Schlemm wäert sech duerch verschidden Entspanungspeaks am transversale Relaxatiounsspektrum charakteriséieren, an d'Gebitt vum Entspanungspeak ass positiv korreléiert mat der Quantitéit vum Waasser, baséiert op deem den Typ an den Inhalt vum Waasser an der Schlemm. analyséiert ka ginn. Fir eng nuklear magnetesch Resonanz ze generéieren, ass et néideg ze garantéieren datt d'Zentrumfrequenz O1 (Eenheet: kHz) vun der Radiofrequenz konsequent mat der Frequenz vum Magnéit ass, an O1 all Dag während dem Test kalibréiert gëtt.

D'Echantillon goufen duerch TG? DSC mat STA 449C kombinéiert thermesch Analyser aus NETZSCH, Däitschland analyséiert. N2 gouf als Schutzatmosphär benotzt, d'Heizquote war 10°C / min, an der Scanner Temperatur Gamme war 30-800°C.

2. Resultater an Diskussioun

2.1 Evolutioun vun Waasser Komponente

2.1.1 Ongedopt Celluloseether

Zwee Entspanungspeaks (definéiert als déi éischt an zweet Entspanungspeaks) kënne kloer an der transversaler Entspanungszäit (T2) Spektrum vun den zwee Sulphoaluminatzementschläim observéiert ginn. Den éischten Entspanungspeak kënnt aus der Innere vun der Flokulatiounsstruktur, déi e gerénge Fräiheetsgrad an eng kuerz transversal Entspanungszäit huet; den zweeten Entspanungspeak staamt tëscht de Flokulatiounsstrukturen, déi e grousse Fräiheetsgrad an eng laang transversal Entspanungszäit huet. Am Géigesaz ass den T2 entspriechend dem éischten Entspanungspeak vun den zwee Zement vergläichbar, während den zweeten Entspanungspeak vun CSA1 méi spéit erschéngt. Anescht wéi sulphoaluminate Zement Klinker an Self-feieren Zement, déi zwee Entspanung Peaks vun CSA1 an CSA2 deelweis iwwerlappt aus dem initialen Zoustand. Mat dem Fortschrëtt vun der Hydratatioun tendéiert den éischten Entspanungspeak graduell onofhängeg ze sinn, d'Gebitt geet graduell erof, an et verschwënnt komplett op ongeféier 90 Minutten. Dëst weist datt et e gewësse Grad vu Waasseraustausch tëscht der Flokulatiounsstruktur an der Flokulatiounsstruktur vun den zwee Zementpaste gëtt.

D'Ännerung vum Peakgebitt vum zweeten Entspanungspeak an d'Verännerung vum T2-Wäert entsprécht dem Spëtzt vum Peak respektiv charakteriséieren d'Verännerung vum fräie Waasser a physesch gebonnen Waassergehalt an d'Verännerung vum Waasserfräiheetsgrad an der Schlemmung. . D'Kombinatioun vun deenen zwee kann de Hydratatiounsprozess vun der Schlamm méi ëmfaassend reflektéieren. Mat dem Fortschrëtt vun der Hydratatioun fällt de Peakgebitt graduell erof, an d'Verréckelung vum T2-Wäert no lénks eropgeet graduell, an et gëtt eng gewësse entspriechend Relatioun tëscht hinnen.

2.1.2 Dobäi cellulose Ether

Huelt CSA2 gemëscht mat 0,3% MC2 als Beispill, kann den T2 Entspanungsspektrum vum Sulphoaluminatzement nom Zousatz vun Celluloseether gesi ginn. No der Zousatz vun Celluloseether ass den drëtten Entspanungspeak, deen d'Adsorptioun vu Waasser duerch Celluloseether representéiert, op der Positioun erschéngt, wou d'transversal Entspanungszäit méi wéi 100ms war, an d'Spëtzeberäich graduell eropgaang mat der Erhéijung vum Celluloseethergehalt.

D'Quantitéit u Waasser tëscht de Flokulatiounsstrukture gëtt beaflosst vun der Migratioun vum Waasser bannent der Flokulatiounsstruktur an der Waasseradsorptioun vum Celluloseether. Dofir ass d'Quantitéit u Waasser tëscht de Flokulatiounsstrukturen mat der interner Porestruktur vun der Schlemm an der Waasseradsorptiounskapazitéit vum Celluloseether verbonnen. D'Gebitt vum zweeten Entspanungspeak variéiert mat Den Inhalt vu Celluloseether variéiert mat verschiddenen Zementarten. D'Gebitt vun der zweeter Entspanung Peak vun CSA1 Schlëmmst ofgeholl kontinuéierlech mat der Erhéijung vun cellulose Ether Inhalt, a war déi klengst op 0,3% Inhalt. Am Géigesaz, erhéicht den zweeten Entspanungspeakberäich vun der CSA2 Schlamm kontinuéierlech mat der Erhéijung vum Celluloseethergehalt.

Lëscht d'Verännerung vum Gebitt vum drëtten Entspanungspeak mat der Erhéijung vum Inhalt vu Celluloseether. Zënter datt de Peakberäich vun der Qualitéit vun der Probe beaflosst ass, ass et schwéier ze garantéieren datt d'Qualitéit vun der addéierter Probe d'selwecht ass wann d'Probe lued. Dofir gëtt de Gebittsverhältnis benotzt fir de Signalbetrag vum drëtten Entspanungspeak a verschiddene Proben ze charakteriséieren. Vun der Ännerung vum Gebitt vum drëtten Entspanungspeak mat der Erhéijung vum Inhalt vun Celluloseether, kann et gesi ginn datt mat der Erhéijung vum Inhalt vun Celluloseether d'Gebitt vum drëtten Entspanungspeak am Fong e wuessenden Trend gewisen huet (an CSA1, wann den Inhalt vu MC1 0,3% war, war et méi. Ënnert CSA1 slurries, MC1 hat besser Waasser Absorptioun wéi MC2 an MC3; iwwerdeems ënnert CSA2 slurries, MC2 haten déi bescht Waasser Absorptioun.

Et kann aus der Ännerung vum Gebitt vum drëtten Entspanungspeak pro Masseenheet vun der CSA2 Schlamm mat der Zäit am Inhalt vun 0,3% Celluloseether gesi ginn datt d'Gebitt vum drëtten Entspanungspeak pro Masseenheet kontinuéierlech mat der Hydratatioun erofgeet, wat beweist. datt Zënter datt d'Hydratatiounsquote vu CSA2 méi séier ass wéi dee vu Klinker a selbstgemaachten Zement, huet Celluloseether keng Zäit fir weider Waasseradsorptioun, a verëffentlecht d'adsorbéiert Waasser wéinst der séierer Erhéijung vun der Flëssegkeetsphase Konzentratioun an der Schlemmung. Zousätzlech ass d'Waasseradsorptioun vu MC2 méi staark wéi déi vun MC1 an MC3, wat konsequent mat de fréiere Conclusiounen ass. Et kann aus der Ännerung vun der Héichpunkt Beräich pro Eenheet Mass vun der drëtter Entspanung Peak vun CSA1 mat Zäit bei verschiddenen 0,3% Doséierung vun Cellulose Ether gesi ginn, datt d'Verännerung Regel vun der drëtter Entspanung Héichpunkt vun CSA1 anescht ass wéi déi vun CSA2, an der Géigend vun CSA1 Erhéijunge kuerz an der fréi Stadium vun hydration. Nodeem se séier eropgeet, ass et erofgaang fir ze verschwannen, wat wéinst der méi laanger Koagulatiounszäit vu CSA1 ka sinn. Zousätzlech enthält CSA2 méi Gips, Hydratatioun ass einfach méi AFt ze bilden (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O), verbraucht vill gratis Waasser, an den Taux vum Waasserverbrauch iwwerschreift den Taux vun der Waasseradsorptioun duerch Celluloseether, wat zu Beräich vun der drëtter Entspanung Héichpunkt vun CSA2 slurry weider erofgoen.

No der Inkorporatioun vum Celluloseether hunn déi éischt an zweet Entspanungspeaks och zu engem gewësse Mooss geännert. Et kann aus der Peak Breet vun der zweeter Entspanung Peak vun den zwou Aarte vun Zement Schläimhait an der frëscher Schläimhait gesi ginn nodeems se Celluloseether bäigefüügt ginn, datt d'Spëtzt Breet vum zweeten Entspanungspeak vun der frëscher Schlamm anescht ass nodeems d'Celluloseether bäigefüügt gouf. Erhéijung, d'Spëtzeform tendéiert diffus ze sinn. Dëst weist datt d'Inkorporatioun vu Celluloseether d'Agglomeratioun vun Zementpartikelen zu engem gewësse Mooss verhënnert, d'Flokkulatiounsstruktur relativ locker mécht, de Bindungsgrad vum Waasser schwächt an de Grad vu Fräiheet vum Waasser tëscht de Flokulatiounsstrukturen erhéicht. Wéi och ëmmer, mat der Erhéijung vun der Doséierung ass d'Erhéijung vun der Spëtzbreet net offensichtlech, an d'Spëtztbreet vun e puer Proben geet souguer erof. Et kann sinn datt d'Erhéijung vun der Doséierung d'Viskositéit vun der flësseger Phase vun der Schlamm erhéicht, a gläichzäiteg d'Adsorptioun vu Celluloseether an d'Zementpartikelen erhéicht gëtt fir Flokulatioun ze verursaachen. De Grad vun der Fräiheet vu Feuchtigkeit tëscht de Strukturen gëtt reduzéiert.

Resolutioun kann benotzt ginn fir de Grad vun der Trennung tëscht den éischten an zweeten Entspanungspeaks ze beschreiwen. De Grad vun der Trennung kann no der Resolutiounsgrad berechent ginn = (Éischt Komponent-Asaddle) / Éischt Komponent, wou Afirst Komponent an Asaddle déi maximal Amplitude vum éischten Entspanungspeak representéieren an d'Amplitude vum niddregsten Punkt tëscht den zwee Peaks, respektiv. De Grad vun der Trennung kann benotzt ginn fir de Grad vum Waasseraustausch tëscht der Schlammflokulatiounsstruktur an der Flokulatiounsstruktur ze charakteriséieren, an de Wäert ass allgemeng 0-1. E méi héije Wäert fir Trennung beweist datt déi zwee Deeler vum Waasser méi schwéier austauschen, an e Wäert gläich wéi 1 weist datt déi zwee Deeler Waasser guer net austauschen kënnen.

Et kann aus de Berechnungsresultater vum Trennungsgrad gesi ginn datt d'Trennungsgrad vun den zwee Zementer ouni Zelluloseether gläichwäerteg ass, béid sinn ongeféier 0,64, an d'Trennungsgrad ass wesentlech reduzéiert nodeems d'Celluloseether bäigefüügt gëtt. Engersäits fällt d'Resolutioun weider mat der Erhéijung vun der Doséierung erof, an d'Resolutioun vun den zwee Peaks fällt souguer op 0 am CSA2 gemëscht mat 0,3% MC3, wat beweist datt d'Celluloseether den Austausch vu Waasser bannen an tëscht dem Waasser wesentlech fördert. Flokulatiounsstrukturen. Baséierend op der Tatsaach, datt d'Inkorporatioun vu Celluloseether am Fong keen Effekt op d'Positioun an d'Gebitt vum éischte Entspanungspeak huet, kann et spekuléiert ginn datt d'Reduktioun vun der Resolutioun deelweis duerch d'Erhéijung vun der Breet vum zweeten Entspanungspeak ass, an déi lëschteg Flokulatiounsstruktur mécht de Waasseraustausch tëscht bannen a bausse méi einfach. Zousätzlech verbessert d'Iwwerlappung vu Celluloseether an der Schlammstruktur de Grad vum Waasseraustausch tëscht der Innere an der Äusserung vun der Flokulatiounsstruktur weider. Op der anerer Säit ass d'Resolutiounsreduktiounseffekt vum Celluloseether op CSA2 méi staark wéi dee vum CSA1, wat wéinst der méi klenger spezifescher Uewerfläch a méi grousser Partikelgréisst vum CSA2 kann sinn, wat méi sensibel ass fir d'Dispersiounseffekt vum Celluloseether no Inkorporatioun.

2.2 Ännerungen an der Schlëmmst Zesummesetzung

Vun den TG-DTG Spektrum vun CSA1 an CSA2 Schläimhait hydratiséiert fir 90 min, 150 min an 1 Dag, kann et gesi ginn datt d'Typen vun Hydratatiounsprodukter net geännert hunn ier an no der Zousatz vun Celluloseether, an AFt, AFm an AH3 waren all geformt. D'Literatur weist drop hin, datt d'Zersetzungsberäich vun AFt 50-120 ass°C; den Zersetzungsberäich vun AFm ass 160-220°C; den Zersetzungsberäich vun AH3 ass 220-300°C. Mat dem Fortschrëtt vun der Hydratatioun huet d'Gewiichtsverloscht vun der Probe graduell eropgaang, an d'charakteristesch DTG Peaks vun AFt, AFm an AH3 goufen no an no evident, wat beweist datt d'Bildung vun den dräi Hydratatiounsprodukter graduell eropgeet.

Vun der Mass Fraktioun vun all Hydratatiounsprodukt an der Probe bei verschiddenen Hydratatiounsalter, kann et gesi ginn datt d'AFt Generatioun vun der eidel Probe am 1d Alter déi vun der Probe gemëscht mat Celluloseether iwwerschreift, wat beweist datt Celluloseether e groussen Afloss op huet d'Hydratatioun vun der Schlemm no der Koagulatioun. Et gëtt e gewësse Verzögerungseffekt. Bei 90 Minutten ass d'AFm Produktioun vun den dräi Proben d'selwecht bliwwen; bei 90-150 Minutten war d'Produktioun vun AFm an der eidel Prouf wesentlech méi lues wéi déi vun den aneren zwou Gruppe vu Proben; no 1 Dag, den Inhalt vun AFm am eidel Prouf war déi selwecht wéi déi vun der Prouf mat MC1 gemëscht, an der AFm Inhalt vun der MC2 Prouf war wesentlech méi niddereg an anere Echantillon. Wat d'Hydratatiounsprodukt AH3 ugeet, war d'Generatiounsquote vun der CSA1 eidel Probe no Hydratatioun fir 90 Minutten wesentlech méi lues wéi dee vum Celluloseether, awer d'Generatiounsquote war wesentlech méi séier no 90 Minutten, an den AH3 Produktiounsbetrag vun den dräi Proben. war gläichwäerteg op 1 Dag.

Nodeems d'CSA2 Schlamm fir 90min an 150min hydratiséiert gouf, war d'Quantitéit vun AFT produzéiert an der Probe gemëscht mat Celluloseether wesentlech manner wéi déi vun der eidel Probe, wat beweist datt Celluloseether och e gewësse Verzögerungseffekt op der CSA2 Schlamm hat. An de Proben am 1d Alter gouf festgestallt datt den AFt Inhalt vun der eidel Probe nach ëmmer méi héich war wéi dee vun der Probe gemëscht mat Celluloseether, wat beweist datt Celluloseether nach ëmmer e gewësse Verzögerungseffekt op d'Hydratatioun vu CSA2 no der Finale Astellung hat, an de Grad vun der Verzögerung op MC2 war méi grouss wéi dee vun der Probe déi mat Celluloseether bäigefüügt gouf. MC1 eng. Op 90 Minutten war d'Quantitéit vun AH3 produzéiert vun der eidel Prouf liicht manner wéi déi vun der Prouf gemëscht mat cellulose Ether; op 150 Minutten, der AH3 produzéiert vun der eidel Prouf iwwerschratt déi vun der Prouf gemëscht mat cellulose Ether; um 1 Dag, der AH3 vun den dräi Echantillon produzéiert war gläichwäerteg.

3. Conclusioun

(1) Celluloseether kann de Waasseraustausch tëscht der Flokulatiounsstruktur an der Flokulatiounsstruktur wesentlech förderen. No der Inkorporatioun vum Celluloseether adsorbéiert de Celluloseether d'Waasser an der Schlamm, déi sech als drëtten Entspanungspeak am transversale Entspanungszäit (T2) Spektrum charakteriséiert. Mat der Erhéijung vum Inhalt vu Celluloseether erhéicht d'Waasserabsorptioun vum Celluloseether, an d'Gebitt vum drëtten Entspanungspeak erhéicht. D'Waasser absorbéiert vum Celluloseether gëtt graduell an d'Flokkulatiounsstruktur mat der Hydratatioun vun der Schlemm fräigelooss.

(2) D'Inkorporatioun vu Celluloseether verhënnert d'Agglomeratioun vun Zementpartikelen zu engem gewësse Mooss, sou datt d'Flokkulatiounsstruktur relativ locker ass; a mat der Erhéijung vum Inhalt erhéicht d'Flëssegkeetsphase Viskositéit vun der Schlamm, an d'Celluloseether huet e méi groussen Effekt op d'Zementpartikelen. De verstäerkte Adsorptiounseffekt reduzéiert de Grad vu Fräiheet vum Waasser tëscht de geflockéierte Strukturen.

(3) Virun an no der Ergänzung vu Celluloseether hunn d'Typen vun Hydratatiounsprodukter an der Sulphoaluminat-Zement-Schläim net geännert, an AFt, AFm an Aluminiumklebstoff goufen geformt; mee cellulose Ether liicht Verspéidung der Formatioun vun hydration Produiten Effekt.