Celulozes ēteris par agrīnā ettringīta morfoloģiju

Hidroksietilmetilcelulozes ētera un metilcelulozes ētera ietekme uz ettringīta morfoloģiju agrīnā cementa suspensijā tika pētīta ar skenējošo elektronu mikroskopiju (SEM). Rezultāti liecina, ka ettringīta kristālu garuma un diametra attiecība hidroksietilmetilcelulozes ētera modificētajā vircā ir mazāka nekā parastajā vircā, un ettringīta kristālu morfoloģija ir līdzīga īsiem stieņiem. Etringīta kristālu garuma un diametra attiecība metilcelulozes ētera modificētajā vircā ir lielāka nekā parastajā vircā, un ettringīta kristālu morfoloģija ir adatas stienis. Etringīta kristāliem parastajās cementa suspensijās ir malu attiecība kaut kur pa vidu. Izmantojot iepriekš minēto eksperimentālo pētījumu, ir arī skaidrs, ka divu veidu celulozes ētera molekulmasas atšķirība ir vissvarīgākais faktors, kas ietekmē ettringīta morfoloģiju.

Atslēgas vārdi:ettringīts; Garuma un diametra attiecība; Metilcelulozes ēteris; Hidroksietilmetilcelulozes ēteris; morfoloģija

Ettringam kā nedaudz paplašinātam hidratācijas produktam ir būtiska ietekme uz cementbetona veiktspēju, un tas vienmēr ir bijis cementa materiālu izpētes punkts. Etringīts ir sava veida trisulfīda tipa kalcija alumināta hidrāts, tā ķīmiskā formula ir [Ca3Al (OH)6 · 12H2O] 2 · (SO4) 3 · 2H2O, vai arī to var rakstīt kā 3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 32H2O, bieži saīsināti kā AFt. . Portlandcementa sistēmā ettringīts galvenokārt veidojas ģipša reakcijā ar aluminātu vai dzelzs aluminātu minerāliem, kam ir cementa hidratācijas un agrīnas stiprības aizkavēšanas loma. Etringīta veidošanos un morfoloģiju ietekmē daudzi faktori, piemēram, temperatūra, pH vērtība un jonu koncentrācija. Jau 1976. gadā Metha et al. izmantoja skenējošu elektronu mikroskopiju, lai pētītu AFt morfoloģiskās īpašības, un atklāja, ka šādu nedaudz paplašinātu hidratācijas produktu morfoloģija bija nedaudz atšķirīga, ja augšanas telpa bija pietiekami liela un telpa bija ierobežota. Pirmā pārsvarā bija slaidas adatveida stieņa formas sfēras, bet otrā pārsvarā bija īsa stieņa formas prizma. Yang Wenyan pētījums atklāja, ka AFt formas atšķiras dažādās cietēšanas vidēs. Mitrā vide aizkavētu AFt veidošanos ar izplešanās leģētu betonu un palielinātu betona pietūkuma un plaisāšanas iespējamību. Dažādas vides ietekmē ne tikai AFt veidošanos un mikrostruktūru, bet arī tā tilpuma stabilitāti. Chen Huxing et al. konstatēja, ka AFt ilgtermiņa stabilitāte samazinājās, palielinoties C3A saturam. Klārks un Monteiro u.c. atklāja, ka, palielinoties vides spiedienam, AFt kristāla struktūra mainījās no kārtības uz traucējumiem. Balonis un Glasers pārskatīja AFm un AFt blīvuma izmaiņas. Renaudins et al. pētīja AFt strukturālās izmaiņas pirms un pēc iegremdēšanas šķīdumā un AFt strukturālos parametrus Ramana spektrā. Kunther et al. pētīja CSH gēla kalcija un silīcija attiecības un sulfāta jonu mijiedarbības ietekmi uz AFt kristalizācijas spiedienu ar KMR. Tajā pašā laikā, pamatojoties uz AFt pielietojumu cementa bāzes materiālos, Wenk et al. pētīta betona sekcijas AFt kristāla orientācija, izmantojot cietā sinhrotrona starojuma rentgena difrakcijas apdares tehnoloģiju. Tika pētīta AFt veidošanās jauktā cementā un ettringīta izpētes vieta. Pamatojoties uz aizkavētu ettringīta reakciju, daži zinātnieki ir veikuši daudz pētījumu par AFt fāzes cēloni.

Tilpuma palielināšanās, ko izraisa ettringīta veidošanās, dažkārt ir labvēlīga, un tā var darboties kā “izplešanās”, kas līdzīga magnija oksīda izplešanās aģentam, lai saglabātu cementa bāzes materiālu tilpuma stabilitāti. Polimēru emulsijas un atkārtoti disperģējamā emulsijas pulvera pievienošana maina uz cementa bāzes izgatavotu materiālu makroskopiskās īpašības, jo tie būtiski ietekmē cementa materiālu mikrostruktūru. Tomēr atšķirībā no atkārtoti disperģējamā emulsijas pulvera, kas galvenokārt uzlabo cietinātas javas saistīšanas īpašību, ūdenī šķīstošais polimēru celulozes ēteris (CE) nodrošina tikko sajauktai javai labu ūdens aizturi un sabiezēšanas efektu, tādējādi uzlabojot darba veiktspēju. Parasti tiek izmantots nejonu CE, tostarp metilceluloze (MC), hidroksietilceluloze (HEC), hidroksipropilmetilceluloze (HPMC),hidroksietilmetilceluloze (HEMC)utt., un CE spēlē lomu tikko sajauktā javā, bet arī ietekmē cementa vircas hidratācijas procesu. Pētījumi ir parādījuši, ka HEMC maina AFt daudzumu, kas saražots kā hidratācijas produkts. Tomēr nevienā pētījumā nav sistemātiski salīdzināta CE ietekme uz AFt mikroskopisko morfoloģiju, tāpēc šajā rakstā ir pētīta atšķirība starp HEMC un MC ietekmi uz etringhema mikroskopisko morfoloģiju agrīnā (1 dienas) cementa vircā, izmantojot attēlu analīzi un salīdzinājums.

1. Eksperimentējiet

1.1. Izejvielas

Eksperimentā kā cements tika izvēlēts portlandcements P·II 52.5R, ko ražo Anhui Conch Cement Co., LTD. Abi celulozes ēteri ir attiecīgi hidroksietilmetilceluloze (HEMC) un metilceluloze (metilceluloze, Shanghai Sinopath Group). MC); Maisīšanas ūdens ir krāna ūdens.

1.2. Eksperimentālās metodes

Cementa pastas parauga ūdens un cementa attiecība bija 0,4 (ūdens masas attiecība pret cementu), un celulozes ētera saturs bija 1% no cementa masas. Parauga sagatavošana tika veikta saskaņā ar GB1346-2011 “Ūdens patēriņa, iestatīšanas laika un cementa standarta konsistences stabilitātes testēšanas metode”. Pēc parauga izveidošanas uz veidnes virsmas tika iekapsulēta plastmasas plēve, lai novērstu virszemes ūdens iztvaikošanu un karbonizāciju, un paraugu ievietoja konservēšanas telpā ar temperatūru (20±2)℃ un relatīvo mitrumu (60±5). ) %. Pēc 1 dienas veidne tika noņemta un paraugs tika salauzts, pēc tam no vidus tika paņemts neliels paraugs un iemērc bezūdens etanolā, lai pārtrauktu hidratāciju, un paraugu pirms testēšanas izņēma un žāvēja. Žāvētie paraugi tika pielīmēti pie paraugu galda ar vadošu abpusēju līmi, un ar Cressington 108auto automātisko jonu izsmidzināšanas instrumentu uz virsmas tika uzsmidzināts zelta plēves slānis. Izsmidzināšanas strāva bija 20 mA, un izsmidzināšanas laiks bija 60 s. FEI QUANTAFEG 650 vides skenēšanas elektronu mikroskops (ESEM) tika izmantots, lai novērotu AFt morfoloģiskās īpašības parauga sadaļā. Lai novērotu AFT, tika izmantots augsta vakuuma sekundāro elektronu režīms. Paātrinājuma spriegums bija 15 kV, staru kūļa punkta diametrs bija 3, 0 nm, un darba attālums tika kontrolēts aptuveni 10 mm.

2. Rezultāti un diskusija

Etringīta SEM attēli sacietētā HEMC modificētā cementa suspensijā parādīja, ka slāņainā Ca (OH) 2 (CH) orientācijas pieaugums bija acīmredzams, un AFt uzrādīja neregulāru īsu stieņveida AFt uzkrāšanos, un daži īsi stienim līdzīgi AFT tika pārklāti. ar HEMC membrānas struktūru. Zhang Dongfang et al. konstatēja arī īsu stieņveida AFt, novērojot HEMC modificētās cementa vircas mikrostruktūras izmaiņas caur ESEM. Viņi uzskatīja, ka parasta cementa virca ātri reaģēja pēc saskares ar ūdeni, tāpēc AFt kristāls bija tievs, un hidratācijas vecuma pagarināšanās izraisīja nepārtrauktu garuma un diametra attiecības pieaugumu. Tomēr HEMC palielināja šķīduma viskozitāti, samazināja jonu saistīšanās ātrumu šķīdumā un aizkavēja ūdens nokļūšanu uz klinkera daļiņu virsmas, tāpēc AFt garuma un diametra attiecība palielinājās vājā tendencē un parādīja tās morfoloģiskās īpašības. īsa stienim līdzīga forma. Salīdzinot ar AFt parastajā tāda paša vecuma cementa vircā, šī teorija ir daļēji pārbaudīta, taču tā nav izmantojama, lai izskaidrotu AFt morfoloģiskās izmaiņas MC modificētajā cementa vircā. Etridīta SEM attēli 1 dienu cietinātā MC modificētā cementa suspensijā arī uzrādīja orientētu Ca(OH)2 slāņainu augšanu, dažas AFt virsmas arī bija pārklātas ar MC plēves struktūru, un AFt parādīja klasteru augšanas morfoloģiskās īpašības. Tomēr, salīdzinot, AFt kristālam MC modificētajā cementa suspensijā ir lielāka garuma un diametra attiecība un tievāka morfoloģija, kas parāda tipisku adatveida morfoloģiju.

Gan HEMC, gan MC aizkavēja cementa agrīno hidratācijas procesu un palielināja šķīduma viskozitāti, taču to izraisītās AFt morfoloģisko īpašību atšķirības joprojām bija būtiskas. Iepriekš minētās parādības var sīkāk izstrādāt no celulozes ētera molekulārās struktūras un AFt kristāla struktūras viedokļa. Renaudins et al. samērcēja sintezēto AFt sagatavotajā sārma šķīdumā, lai iegūtu “slapjo AFt”, un daļēji to noņēma un izžāvēja uz piesātināta CaCl2 šķīduma virsmas (relatīvais mitrums 35%), lai iegūtu “sauso AFt”. Pēc struktūras precizēšanas pētījuma ar Ramana spektroskopiju un rentgena pulvera difrakcijas metodi, tika konstatēts, ka starp abām struktūrām nav atšķirības, mainījās tikai šūnu kristālu veidošanās virziens žāvēšanas procesā, tas ir, vides aizsardzības procesā. mainās no “slapja” uz “sausu”, AFt kristāli veidoja šūnas normālā virzienā un pakāpeniski palielinājās. AFt kristālu c parastajā virzienā kļuva arvien mazāk. Trīsdimensiju telpas visvienkāršākā vienība sastāv no normālas līnijas, b normālas līnijas un c normālas līnijas, kas ir perpendikulāras viena otrai. Gadījumā, ja b normālie tika fiksēti, AFt kristāli sagrupējās gar normālu, kā rezultātā palielinājās šūnas šķērsgriezums ab normālu plaknē. Tādējādi, ja HEMC “uzglabā” vairāk ūdens nekā MC, lokalizētā vietā var rasties “sausa” vide, veicinot AFt kristālu sānu agregāciju un augšanu. Patural et al. atklāja, ka pašam CE, jo augstāka ir polimerizācijas pakāpe (vai lielāka molekulmasa), jo lielāka ir CE viskozitāte un labāka ūdens aiztures veiktspēja. HEMC un MCS molekulārā struktūra atbalsta šo hipotēzi, jo hidroksietilgrupai ir daudz lielāka molekulmasa nekā ūdeņraža grupai.

Parasti AFt kristāli veidosies un nogulsnēs tikai tad, kad attiecīgie joni sasniedz noteiktu piesātinājumu šķīduma sistēmā. Tāpēc tādi faktori kā jonu koncentrācija, temperatūra, pH vērtība un veidošanās telpa reakcijas šķīdumā var būtiski ietekmēt AFt kristālu morfoloģiju, un mākslīgās sintēzes apstākļu izmaiņas var mainīt AFt kristālu morfoloģiju. Tāpēc AFt kristālu attiecību parastajā cementa suspensijā starp šiem diviem var izraisīt vienīgais ūdens patēriņa faktors cementa agrīnajā hidratācijā. Tomēr atšķirībai AFt kristāla morfoloģijā, ko izraisa HEMC un MC, vajadzētu būt galvenokārt to īpašā ūdens aiztures mehānisma dēļ. Hemcs un MCS rada “slēgtu cilpu” ūdens transportēšanai svaigā cementa vircas mikrozonā, ļaujot “īsam periodam”, kurā ūdenim ir “viegli iekļūt un grūti izvadīt”. Tomēr šajā periodā tiek mainīta arī šķidrās fāzes vide mikrozonā un tās tuvumā. Tādi faktori kā jonu koncentrācija, pH utt., Augšanas vides izmaiņas tālāk atspoguļojas AFt kristālu morfoloģiskajās īpašībās. Šī ūdens transporta “slēgtā cilpa” ir līdzīga darbības mehānismam, ko aprakstīja Pourchez et al. HPMC spēlē lomu ūdens aizturē.

3. Secinājums

(1) Hidroksietilmetilcelulozes ētera (HEMC) un metilcelulozes ētera (MC) pievienošana var būtiski mainīt ettringīta morfoloģiju agrīnā (1 dienu) parastajā cementa suspensijā.

(2) Etringīta kristāla garums un diametrs HEMC modificētajā cementa suspensijā ir maza un īsa stieņa forma; Etringīta kristālu garuma un diametra attiecība MC modificētajā cementa suspensijā ir liela, kas ir adatas stieņa forma. Etringīta kristāliem parastajās cementa suspensijās ir šo divu izmēru attiecība.

(3) Divu celulozes ēteru atšķirīgā ietekme uz ettringīta morfoloģiju galvenokārt ir saistīta ar molekulmasas atšķirību.