Celiuliozės eteris apie ankstyvojo ettringito morfologiją

Hidroksietilmetilceliuliozės eterio ir metilceliuliozės eterio poveikis ettringito morfologijai ankstyvosiose cemento srutose buvo tiriamas skenuojančia elektronine mikroskopija (SEM). Rezultatai rodo, kad ettringito kristalų ilgio ir skersmens santykis hidroksietilmetilceliuliozės eteriu modifikuotoje suspensijoje yra mažesnis nei įprastose suspensijose, o ettringito kristalų morfologija yra panaši į trumpą lazdelę. Etringito kristalų ilgio ir skersmens santykis metilceliuliozės eteriu modifikuotoje srutoje yra didesnis nei įprastoje suspensijoje, o ettringito kristalų morfologija yra adatinė. Įprastose cemento suspensijose esančių ettringito kristalų kraštinių santykis yra kažkur tarp jų. Atlikus aukščiau pateiktą eksperimentinį tyrimą, dar aišku, kad dviejų rūšių celiuliozės eterio molekulinės masės skirtumas yra svarbiausias veiksnys, turintis įtakos ettringito morfologijai.

Pagrindiniai žodžiai:ettringitas; Ilgio ir skersmens santykis; metilceliuliozės eteris; Hidroksietilmetilceliuliozės eteris; morfologija

Ettringitas, kaip šiek tiek išplėstas hidratacijos produktas, turi didelę įtaką cementbetonio veikimui ir visada buvo cemento pagrindo medžiagų tyrimų taškas. Ettringitas yra trisulfido tipo kalcio aliuminato hidratas, jo cheminė formulė yra [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, arba gali būti parašytas kaip 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, dažnai sutrumpintas kaip AFt. . Portlandcemenčio sistemoje ettringitas daugiausia susidaro reaguojant gipsui su aliuminatu arba geležies aliuminato mineralais, kurie atlieka hidratacijos ir ankstyvo cemento stiprumo uždelsimo vaidmenį. Etringito susidarymą ir morfologiją veikia daugelis veiksnių, tokių kaip temperatūra, pH vertė ir jonų koncentracija. Dar 1976 m. Metha ir kt. naudojo skenuojančią elektroninę mikroskopiją, kad ištirtų AFt morfologines charakteristikas, ir nustatė, kad tokių šiek tiek išsiplėtusių hidratacijos produktų morfologija šiek tiek skyrėsi, kai augimo erdvė buvo pakankamai didelė ir kai erdvė buvo ribota. Pirmosios dažniausiai buvo plonos adatinės lazdelės formos sferos, o antrosios dažniausiai buvo trumpos lazdelės formos prizmės. Yang Wenyan tyrimas parodė, kad AFt formos skiriasi esant skirtingoms kietėjimo aplinkoms. Drėgna aplinka sulėtintų AFt susidarymą besiplečiančiame betone ir padidintų betono išsipūtimo ir įtrūkimų galimybę. Skirtingos aplinkos turi įtakos ne tik AFt susidarymui ir mikrostruktūrai, bet ir jo tūrio stabilumui. Chen Huxing ir kt. nustatė, kad ilgalaikis AFt stabilumas sumažėjo padidėjus C3A kiekiui. Clarkas ir Monteiro ir kt. nustatė, kad padidėjus aplinkos slėgiui, AFt kristalų struktūra pasikeitė iš tvarkos į sutrikimą. Balonis ir Glasseris apžvelgė AFm ir AFt tankio pokyčius. Renaudin ir kt. tyrė AFt struktūrinius pokyčius prieš ir po panardinimo į tirpalą bei AFt struktūrinius parametrus Ramano spektre. Kunther ir kt. ištyrė CSH gelio kalcio ir silicio santykio ir sulfato jonų sąveikos poveikį AFt kristalizacijos slėgiui BMR metodu. Tuo pačiu metu, remiantis AFt taikymu cemento pagrindu pagamintose medžiagose, Wenk ir kt. ištyrė betono pjūvio AFt kristalų orientaciją naudojant kietosios sinchrotroninės spinduliuotės rentgeno difrakcijos apdailos technologiją. Ištirtas AFt susidarymas mišriame cemente ir ettringito tyrimų taškas. Remdamiesi uždelsta ettringito reakcija, kai kurie mokslininkai atliko daugybę AFt fazės priežasties tyrimų.

Tūrio padidėjimas, kurį sukelia ettringito susidarymas, kartais yra palankus ir gali veikti kaip „išsiplėtimas“, panašus į magnio oksido plėtimosi agentą, kad būtų išlaikytas cemento pagrindo medžiagų tūrio stabilumas. Polimerinės emulsijos ir pakartotinai disperguojamų emulsijos miltelių pridėjimas keičia cemento pagrindo medžiagų makroskopines savybes dėl reikšmingo jų poveikio cemento pagrindo medžiagų mikrostruktūrai. Tačiau skirtingai nuo pakartotinai disperguojamų emulsijos miltelių, kurie daugiausia pagerina sukietėjusio skiedinio sukibimą, vandenyje tirpus polimero celiuliozės eteris (CE) suteikia naujai sumaišytam skiediniui gerą vandens sulaikymo ir tirštinimo efektą, taip pagerindamas darbo efektyvumą. Dažniausiai naudojamas nejoninis CE, įskaitant metilceliuliozę (MC), hidroksietilceliuliozę (HEC), hidroksipropilmetilceliuliozę (HPMC),hidroksietilmetilceliuliozė (HEMC)ir tt, o CE vaidina svarbų vaidmenį naujai sumaišytame skiedinyje, bet taip pat turi įtakos cemento srutos hidratacijos procesui. Tyrimai parodė, kad HEMC keičia AFt, pagaminto kaip hidratacijos produktas, kiekį. Tačiau jokiais tyrimais nebuvo sistemingai lyginamas CE poveikis mikroskopinei AFt morfologijai, todėl šiame darbe nagrinėjamas HEMC ir MC poveikio mikroskopinei ettringhamo morfologijai ankstyvoje (1 dienos) cemento suspensijoje, atliekant vaizdo analizę ir palyginimas.

1. Eksperimentuokite

1.1 Žaliavos

Eksperimente kaip cementas buvo pasirinktas P·II 52.5R portlandcementis, pagamintas Anhui Conch Cement Co., LTD. Du celiuliozės eteriai yra atitinkamai hidroksietilmetilceliuliozė (HEMC) ir metilceliuliozė (metilceliuliozė, Shanghai Sinopath Group). MC); Maišymo vanduo yra vandentiekio vanduo.

1.2 Eksperimentiniai metodai

Cemento pastos mėginio vandens ir cemento santykis buvo 0,4 (vandens ir cemento masės santykis), o celiuliozės eterio kiekis – 1 % cemento masės. Mėginio paruošimas atliktas pagal GB1346-2011 „Cemento standartinės konsistencijos vandens suvartojimo, nustatymo laiko ir stabilumo tyrimo metodas“. Suformavus bandinį, ant formos paviršiaus buvo uždėta plastikinė plėvelė, kad paviršinis vanduo neišgaruotų ir nekarbonizuotų, o bandinys patalpintas į kietinimo patalpą, kurios temperatūra (20±2) ℃ ir santykinė oro drėgmė (60±5). ) %. Po 1 dienos pelėsis buvo pašalintas, mėginys sulaužytas, tada iš vidurio paimtas mažas mėginys ir pamirkytas bevandeniame etanolyje, kad būtų nutraukta hidratacija, o mėginys buvo paimtas ir išdžiovintas prieš bandymą. Išdžiovinti mėginiai buvo priklijuoti prie mėginių lentelės laidiais dvipusiais klijais, o ant paviršiaus Cressington 108auto automatiniu jonų purškimo instrumentu užpurkštas aukso plėvelės sluoksnis. Purškimo srovė buvo 20 mA, o purškimo laikas - 60 s. FEI QUANTAFEG 650 aplinkos skenuojantis elektronų mikroskopas (ESEM) buvo naudojamas AFt morfologinėms charakteristikoms stebėti mėginio pjūvyje. AFT stebėti buvo naudojamas didelio vakuumo antrinis elektronų režimas. Pagreičio įtampa buvo 15 kV, pluošto taško skersmuo buvo 3,0 nm, o darbinis atstumas buvo valdomas apie 10 mm.

2. Rezultatai ir diskusija

Etringito SEM vaizdai sukietėjusioje HEMC modifikuotoje cemento srutoje parodė, kad sluoksniuotos Ca (OH) 2 (CH) orientacijos augimas buvo akivaizdus, ​​o AFt parodė netaisyklingą trumpo strypo tipo AFt kaupimąsi, o kai kurie trumpi strypai panašūs AFT buvo padengti. su HEMC membranine struktūra. Zhang Dongfang ir kt. taip pat aptiko trumpą strypą primenantį AFt, stebint HEMC modifikuotos cemento srutos mikrostruktūros pokyčius per ESEM. Jie tikėjo, kad įprastos cemento srutos greitai sureagavo po susidūrimo su vandeniu, todėl AFt kristalas buvo plonas, o hidratacijos amžiaus pailgėjimas lėmė nuolatinį ilgio ir skersmens santykį. Tačiau HEMC padidino tirpalo klampumą, sumažino jonų surišimo greitį tirpale ir atitolino vandens patekimą į klinkerio dalelių paviršių, todėl AFt ilgio ir skersmens santykis padidėjo silpnai, o jo morfologinės charakteristikos parodė. trumpa lazdele primenanti forma. Palyginti su AFt įprastose to paties amžiaus cemento suspensijose, ši teorija iš dalies pasitvirtino, tačiau ji netinka paaiškinti AFt morfologiniams pokyčiams MC modifikuotoje cemento srutoje. Etridito SEM vaizdai 1 dieną sukietėjusioje MC modifikuotoje cemento suspensijoje taip pat parodė orientuotą sluoksniuoto Ca (OH) 2 augimą, kai kurie AFt paviršiai taip pat buvo padengti MC plėvelės struktūra, o AFt parodė klasterio augimo morfologines charakteristikas. Tačiau, palyginimui, AFt kristalas MC modifikuotoje cemento suspensijoje turi didesnį ilgio ir skersmens santykį bei plonesnę morfologiją, rodančią tipišką smailės formos morfologiją.

Tiek HEMC, tiek MC atitolino ankstyvą cemento hidratacijos procesą ir padidino tirpalo klampumą, tačiau jų sukelti AFt morfologinių charakteristikų skirtumai vis tiek buvo reikšmingi. Aukščiau minėtus reiškinius galima toliau detalizuoti celiuliozės eterio molekulinės struktūros ir AFt kristalų struktūros požiūriu. Renaudin ir kt. susintetintą AFt pamirkė paruoštame šarmo tirpale, kad gautųsi „šlapioji AFt“, o iš dalies pašalino ir išdžiovino ant sotaus CaCl2 tirpalo paviršiaus (santykinė drėgmė 35%), kad gautųsi „sausas AFt“. Atlikus Ramano spektroskopijos ir rentgeno miltelinės difrakcijos struktūros patikslinimo tyrimą, buvo nustatyta, kad tarp dviejų struktūrų nėra skirtumo, kinta tik ląstelių kristalų susidarymo kryptis džiovinimo procese, tai yra aplinkos poveikio procese. keisti iš „šlapio“ į „sausą“, AFt kristalai formavo ląsteles normalia kryptimi ir palaipsniui didėjo. AFt kristalų išilgai c normalios krypties tapo vis mažiau. Pagrindinį trimatės erdvės vienetą sudaro normalioji linija, b normalioji linija ir c normalioji linija, kurios yra statmenos viena kitai. Tuo atveju, kai b normalūs buvo fiksuoti, AFt kristalai susitelkė išilgai normaliųjų, todėl padidėjo ląstelės skerspjūvis ab normalių plokštumoje. Taigi, jei HEMC „saugo“ daugiau vandens nei MC, vietinėje srityje gali susidaryti „sausa“ aplinka, skatinanti šoninį AFt kristalų agregaciją ir augimą. Patural ir kt. nustatė, kad paties CE atveju, kuo didesnis polimerizacijos laipsnis (arba kuo didesnė molekulinė masė), tuo didesnis CE klampumas ir geresnis vandens sulaikymo rodiklis. HEMC ir MCS molekulinė struktūra patvirtina šią hipotezę, nes hidroksietilo grupė turi daug didesnę molekulinę masę nei vandenilio grupė.

Paprastai AFt kristalai susidarys ir nusodins tik tada, kai atitinkami jonai pasieks tam tikrą tirpalo sistemos prisotinimą. Todėl tokie veiksniai kaip jonų koncentracija, temperatūra, pH vertė ir susidarymo erdvė reakcijos tirpale gali reikšmingai paveikti AFt kristalų morfologiją, o dirbtinės sintezės sąlygų pokyčiai gali pakeisti AFt kristalų morfologiją. Todėl AFt kristalų santykį įprastoje cemento suspensijoje tarp šių dviejų gali lemti vienintelis vandens suvartojimo veiksnys ankstyvoje cemento hidratacijoje. Tačiau AFt kristalų morfologijos skirtumas, kurį sukelia HEMC ir MC, daugiausia turėtų būti dėl jų specialaus vandens sulaikymo mechanizmo. Hemcs ir MCS sukuria „uždarą kilpą“ vandens transportavimui šviežios cemento suspensijos mikrozonoje, leidžiančią „trumpą laikotarpį“, kai vanduo „lengvai patenka, o iš jo sunku išeiti“. Tačiau šiuo laikotarpiu keičiasi ir skystosios fazės aplinka mikrozonoje ir šalia jos. Tokie veiksniai kaip jonų koncentracija, pH ir kt., Augimo aplinkos kitimas dar labiau atsispindi AFt kristalų morfologinėse charakteristikose. Šis vandens transporto „uždara ciklas“ yra panašus į Pourchez ir kt. aprašytą veikimo mechanizmą. HPMC vaidina vandens sulaikymą.

3. Išvada

(1) Pridėjus hidroksietilo metilceliuliozės eterio (HEMC) ir metilceliuliozės eterio (MC), gali gerokai pasikeisti ettringito morfologija ankstyvoje (1 dieną) įprastoje cemento suspensijoje.

(2) Etringito kristalo ilgis ir skersmuo HEMC modifikuotoje cemento suspensijoje yra mažo ir trumpo strypo formos; Etringito kristalų ilgio ir skersmens santykis MC modifikuotoje cemento suspensijoje yra didelis, o tai yra adatos strypo formos. Įprastose cemento suspensijose esančių ettringito kristalų kraštinių santykis yra tarp šių dviejų.

(3) Skirtingas dviejų celiuliozės eterių poveikis ettringito morfologijai iš esmės yra dėl molekulinės masės skirtumo.