Ефекти на целулозни етери врз еволуцијата на компонентите на водата и производите за хидратација на пастата за цемент на сулфоалуминална цемент

Компонентите на водата и еволуцијата на микроструктурата во целулоза етер модифициран кашеста сулфоалумининатна цемент (ЦСА) беше проучена со ниско поле нуклеарна магнетна резонанца и термички анализатор. Резултатите покажаа дека по додавањето на целулоза етер, се привлекува вода помеѓу структурите на флокулацијата, што се карактеризираше како третиот врв на релаксација во попречното време на релаксација (Т2) спектар, а количината на adsorbed вода беше позитивно корелирана со дозата. Покрај тоа, целулозата етер значително ја олесни размената на водата помеѓу внатрешноста и меѓу-флок структурите на ЦСА-флоците. Иако додавањето на целулоза етер нема никаков ефект врз видовите на хидратациони производи на сулфоалумининатниот цемент, тоа ќе влијае на количината на производи за хидратација на одредена возраст.

Клучни зборови:целулоза етер; сулфоалуминален цемент; вода; производи за хидратација

0、Предговор

Целулоза етер, кој е обработен од природна целулоза преку серија процеси, е обновлива и зелена хемиска мешавина. Вообичаени етери на целулоза, како што се метилцелулоза (MC), етилцелулоза (HEC) и хидроксиетилметилцелулоза (HEMC) се користат во медицината, градежништвото и другите индустрии. Земајќи го HEMC како пример, може значително да го подобри задржувањето на водата и конзистентноста на цементот на Портланд, но да го одложи поставувањето на цементот. На микроскопско ниво, HEMC исто така има значителен ефект врз микроструктурата и структурата на порите на цементната паста. На пример, хидратациониот производ Етрингит (АФТ) е со поголема веројатност да биде краток облик на шипка, а односот на аспект е помал; Во исто време, голем број затворени пори се воведуваат во цементната паста, намалувајќи го бројот на порите за комуникација.

Повеќето од постојните студии за влијанието на целулозните етери врз материјалите засновани на цемент се фокусираат на цементот на Портланд. Сулфоалумининатниот цемент (ЦСА) е низок јаглерод цемент независно развиен во мојата земја во 20 век, со безводен калциум сулфолумининат како главен минерал. Бидејќи голема количина на задник може да се генерира по хидратацијата, ЦСА има предности на рана јачина, висока непропустливост и отпорност на корозија, и широко се користи во областа на бетонско 3Д печатење, морско инженерско конструкција и брза поправка во околини со ниска температура во ниска температурна околина . Во последниве години, Ли ianан и др. го анализира влијанието на HEMC врз малтер ЦСА од перспективите на компресивната јачина и влажната густина; Ву Каи и др. го проучуваше ефектот на HEMC врз раниот процес на хидратација на ЦСА цемент, но водата во модифицираниот ЦСА цемент Законот за еволуција на компонентите и кашестата композиција е непозната. Врз основа на ова, оваа работа се фокусира на распределбата на попречно време на релаксација (Т2) во кашестата цемент ЦСА пред и по додавањето на HEMC со употреба кашеста маса. Студирана е промена на составот на цементната паста.

1. Експеримент

1.1 суровини

Беа користени два комерцијално достапни сулфоалуминални цементи, означени како CSA1 и CSA2, со загуба на палење (LOI) помал од 0,5% (масовна фракција).

Се користат три различни хидроксиетил метилцелулози, кои се означени како MC1, MC2 и MC3, соодветно. MC3 се добива со мешање на 5% (масовна фракција) полиакриламид (ПАМ) во MC2.

1,2 Сооднос на мешање

Три вида на целулозни етери беа измешани во сулфоалуминатниот цемент, соодветно, дозите беа 0,1%, 0,2% и 0,3% (масовна фракција, иста подолу). Фиксниот сооднос на водата-цемент е 0,6, а односот на воден-цемент на односот на водоот-цемент има добра обработливост и нема крварење преку тестот за потрошувачка на вода на стандардната конзистентност.

1.3 Метод

Опремата со ниско ниво NMR што се користи во експериментот е PQ⁃001 NMR Анализатор од Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. Јачината на магнетното поле на трајниот магнет е 0,49t, фреквенцијата на резонанца на протонот е 21MHz, а температурата на магнетот се чува константна на 32.0°В. За време на тестот, малото стаклено шише што го содржи цилиндричниот примерок беше ставено во калем за сондата на инструментот, а секвенцата CPMG се користеше за да се собере сигналот за релаксација на цементната паста. По инверзијата од софтверот за анализа на корелација, кривата на инверзија Т2 беше добиена со употреба на алгоритмот за инверзија на SIRT. Водата со различни степени на слобода во кашеста маса ќе се карактеризира со различни врвови за релаксација во попречниот спектар на релаксација, а областа на врвот за релаксација е позитивно поврзана со количината на вода, заснована на која типот и содржината на водата во кашестата може да се анализира. За да се генерира нуклеарна магнетна резонанца, неопходно е да се осигура дека централната фреквенција O1 (единица: kHz) на радиофреквенцијата е во согласност со фреквенцијата на магнетот, а О1 се калибрира секој ден за време на тестот.

Примероците беа анализирани од страна на TG? DSC со STA 449C комбиниран термички анализатор од Netzsch, Германија. N2 се користеше како заштитна атмосфера, стапката на греење беше 10°C/min, а опсегот на температурата на скенирање беше 30-800°C.

2 Резултати и дискусија

2.1 Еволуција на компоненти на вода

2.1.1 Необјавен целулозен етер

Две врвови за релаксација (дефинирани како прва и втора релаксација врвови) можат јасно да се забележат во попречното време на релаксација (Т2) спектар на двата сулфоалуминиумски цементни кабели. Првиот врв на релаксација потекнува од внатрешноста на структурата на флокулацијата, која има низок степен на слобода и кратко време на попречно релаксација; Вториот врв на релаксација потекнува помеѓу структурите на флокулацијата, која има голем степен на слобода и долго време на попречно релаксација. Спротивно на тоа, T2 што одговара на првиот врв на релаксација на двата цементи е споредлив, додека вториот врв на релаксација на CSA1 се појавува подоцна. Различни од сулфоалуминиумскиот цемент клинкер и само-направениот цемент, двата врвови за релаксација на CSA1 и CSA2 делумно се преклопуваат од почетната состојба. Со напредокот на хидратација, првиот врв на релаксација постепено има тенденција да биде независен, областа постепено се намалува и исчезнува целосно на околу 90 минути. Ова покажува дека постои одреден степен на размена на вода помеѓу структурата на флокулацијата и структурата на флокулацијата на двете цементни пасти.

Промената на врвната површина на вториот врв на релаксација и промената на вредноста на Т2 што одговара на врвот на врвот, соодветно ја карактеризираат промената на слободната вода и физички врзаната содржина на вода и промената на степенот на слобода на вода во кашеста маса . Комбинацијата на двајцата може повеќе сеопфатно да го одразува процесот на хидратација на кашеста маса. Со напредокот на хидратацијата, врвната површина постепено се намалува, а промената на вредноста на Т2 лево постепено се зголемува и има одредена соодветна врска помеѓу нив.

2.1.2 Додаден етер на целулоза

Земајќи го CSA2 измешано со 0,3% MC2 како пример, може да се види спектарот за релаксација на Т2 на сулфоалуминален цемент по додавање на целулозен етер. По додавањето на целулоза етер, третиот врв на релаксација што претставува адсорпција на вода од целулоза етер се појави на положбата каде што времето на попречно релаксација беше поголемо од 100ms, а врвната површина постепено се зголемува со зголемувањето на содржината на целулоза етер.

Количината на вода помеѓу структурите на флокулацијата е под влијание на миграцијата на водата во структурата на флокулацијата и адсорпцијата на водата на целулозниот етер. Затоа, количината на вода помеѓу структурите на флокулацијата е поврзана со внатрешната структура на порите на кашеста маса и капацитетот на адсорпција на вода на целулозниот етер. Областа на вториот врв на релаксација варира со содржината на целулоза етер варира со различни типови цемент. Областа на вториот врв на релаксација на кашеста маса CSA1 се намали континуирано со зголемувањето на содржината на целулоза етер и беше најмалата содржина од 0,3%. Спротивно на тоа, втората површина за релаксација на кашеста маса CSA2 постојано се зголемува со зголемувањето на содржината на целулоза етер.

Наведете ја промената на областа на третиот врв на релаксација со зголемување на содржината на целулоза етер. Бидејќи врвната област е под влијание на квалитетот на примерокот, тешко е да се осигура дека квалитетот на додадениот примерок е ист при вчитување на примерокот. Затоа, односот на областа се користи за да се карактеризира количината на сигналот на третиот врв на релаксација во различни примероци. Од промената на областа на третиот врв на релаксација со зголемувањето на содржината на целулозниот етер, може да се види дека со зголемувањето на содржината на целулоза етер, областа на третиот врв на релаксација во основа покажа зголемен тренд (во CSA1, кога содржината на MC1 била 0,3%, повеќе од областа на третиот врв на релаксација се намалува малку на 0,2%), што укажува дека со зголемувањето на содржината на целулоза етер, водата со adsorbed исто така постепено се зголемува. Меѓу кашеста маса CSA1, MC1 имаше подобра апсорпција на вода од MC2 и MC3; Додека меѓу кашестата CSA2, MC2 имаше најдобра апсорпција на вода.

Може да се види од промената на областа на третиот врв на релаксација по единица маса на кашеста маса CSA2 со време со содржина од 0,3% целулоза етер дека областа на третиот врв на релаксација по единица маса се намалува континуирано со хидратацијата, што укажува Дека бидејќи стапката на хидратација на CSA2 е побрза од онаа на клинкер и само-направен цемент, целулозата етер нема време за понатамошна адсорпција на вода и ја ослободува adsorbed вода заради брзото зголемување на концентрацијата на течната фаза во кашестата кашеста маса. Покрај тоа, адсорпцијата на вода на MC2 е посилна од онаа на MC1 и MC3, што е во согласност со претходните заклучоци. Може да се види од промената на врвната површина по единица маса на третиот врв на релаксација на CSA1 со време на различни 0,3% дози на целулоза етери дека правилото за промена на третиот врв на релаксација на CSA1 е различно од оној на CSA2 и Областа на CSA1 накратко се зголемува во раната фаза на хидратација. Откако брзо се зголеми, се намали да исчезне, што може да се должи на подолгото време на згрутчување на CSA1. Покрај тоа, CSA2 содржи повеќе гипс, хидратацијата е лесна за формирање на повеќе (3CAO AL2O3 3CASO4 32H2O), троши многу слободна вода, а стапката на потрошувачка на вода ја надминува стапката на адсорпција на вода од целулоза етер, што може Областа на третиот релаксација врв на кашеста маса CSA2 продолжи да се намалува.

По вградувањето на целулоза етер, првите и вторите врвови за релаксација исто така се сменија до одреден степен. Може да се види од врвната ширина на вториот врв на релаксација на двата вида цементна кашеста маса и свежата кашеста маса по додавањето на целулоза етер дека врвната ширина на вториот врв на релаксација на свежата кашеста маса е различна по додавањето на целулоза етер. Зголемување, врвната форма има тенденција да биде дифузна. Ова покажува дека инкорпорирањето на целулоза етер ја спречува агломерацијата на честички на цемент до одреден степен, ја прави структурата на флокулацијата релативно лабава, го ослабува врзувачкиот степен на вода и го зголемува степенот на слобода на вода помеѓу структурите на флокулацијата. Сепак, со зголемувањето на дозата, зголемувањето на ширината на врвот не е очигледно, а врвната ширина на некои примероци дури се намалува. Може да биде дека зголемувањето на дозата ја зголемува вискозноста на течната фаза на кашеста маса, а во исто време, адсорпцијата на целулоза етер во честичките на цемент е подобрена за да предизвика флокулација. Степенот на слобода на влага помеѓу структурите е намален.

Резолуцијата може да се користи за да се опише степенот на раздвојување помеѓу првите и вторите врвови за релаксација. Степенот на раздвојување може да се пресмета според степенот на резолуција = (компонентата на компонентата на компонентата)/афирст компонента, каде што компонентата и асадлот претставуваат максимална амплитуда на првиот врв на релаксација и амплитудата на најниската точка помеѓу двата врвови, соодветно. Степенот на раздвојување може да се користи за да се карактеризира степенот на размена на вода помеѓу структурата на кашеста флокулација и структурата на флокулацијата, а вредноста е генерално 0-1. Повисоката вредност за раздвојување укажува дека двата дела на вода се потешки за размена, а вредноста еднаква на 1 укажува дека двата дела на вода не можат воопшто да разменуваат.

Од резултатите од пресметката може да се види од степенот на раздвојување дека степенот на раздвојување на двата цементи без додавање на целулоза етер е еквивалентно, и двете се околу 0,64, а степенот на раздвојување е значително намален по додавањето на целулозен етер. Од една страна, резолуцијата се намалува понатаму со зголемувањето на дозата, а резолуцијата на двата врвови дури и се спушта на 0 во CSA2 измешана со 0,3% MC3, што укажува дека целулозата етер значително ја промовира размената на вода во и помеѓу структури на флокулација. Врз основа на фактот дека инкорпорирањето на целулоза етер во основа нема никаков ефект врз позицијата и областа на првиот врв на релаксација, може да се шпекулира дека намалувањето на резолуцијата делумно се должи на зголемувањето на ширината на вториот врв на релаксација и Структурата на лабава флокулација ја олеснува размената на вода помеѓу внатрешноста и надворешноста. Покрај тоа, преклопувањето на целулозата етер во кашеста структура дополнително го подобрува степенот на размена на вода помеѓу внатрешната и надвор од структурата на флокулацијата. Од друга страна, ефектот на намалување на резолуцијата на целулозата етер на CSA2 е посилен од оној на CSA1, што може да се должи на помалата специфична површина и поголема големина на честички на CSA2, што е почувствително на ефектот на дисперзија на целулоза етер по инкорпорирање.

2.2 Промени во кашестата композиција

Од TG-DTG спектарот на CSA1 и CSA2 касата хидрирани за 90 мин, 150 мин и 1 ден, може да се види дека видовите на производи за хидратација не се менувале пред и по додавањето на целулоза етер, а задниот, AFM и AH3 биле сите формирана. Литературата посочува дека опсегот на распаѓање на АФТ е 50-120°В; Опсегот на распаѓање на АФМ е 160-220°В; Опсегот на распаѓање на AH3 е 220-300°В. Со напредокот на хидратација, губењето на тежината на примерокот постепено се зголемуваше, а карактеристичните врвови на ДТГ на АФТ, АФМ и АХ3 постепено станаа очигледно, што укажува дека формирањето на трите производи за хидратација постепено се зголемува.

Од масовната фракција на секој производ за хидратација во примерокот на различни возрасти на хидратација, може да се види дека задната генерација на празен примерок на 1Д возраст го надминува оној на примерокот измешан со целулоза етер, што укажува дека целулозата етер има големо влијание врз Хидратацијата на кашеста маса по коагулацијата. Постои одреден ефект на одложување. На 90 минути, производството на АФМ на трите примероци остана исто; На 90-150 минути, производството на АФМ во празниот примерок беше значително побавно од онаа на другите две групи примероци; По 1 ден, содржината на AFM во празниот примерок беше иста како онаа на примерокот измешана со MC1, а содржината на AFM на примерокот MC2 беше значително пониска во другите примероци. Што се однесува до производот за хидратација AH3, стапката на генерација на примерокот CSA1 празен по хидратација 90 минути беше значително побавна од онаа на целулозниот етер, но стапката на генерација беше значително побрза по 90 минути, а количината на производство на AH3 на трите примероци беше еквивалентно на 1 ден.

Откако кашестата CSA2 беше хидрирана за 90 мин и 150 мин, количината на AFT произведена во примерокот измешана со целулоза етер беше значително помала од онаа на празниот примерок, што укажува дека целулозата етер исто така имал одреден ефект на ретардирање врз скалата CSA2. Во примероците на 1Д возраст, откриено е дека содржината на задниот примерок е сè уште поголема од онаа на примерокот измешан со целулоза етер, што укажува дека целулозата етер сепак имал одреден ефект на ретардација врз хидратацијата на CSA2 по конечното поставување, и степенот на ретардација на MC2 беше поголем од оној на примерокот додаден со целулозен етер. MC1. На 90 минути, количината на AH3 произведена од празниот примерок беше малку помала од онаа на примерокот измешан со целулозен етер; На 150 минути, AH3 произведен од празен примерок го надмина оној на примерокот измешан со целулозен етер; На 1 ден, AH3 произведен од трите примероци беше еквивалентен.

3. Заклучок

(1) Етелулоза етер може значително да ја промовира размената на водата помеѓу структурата на флокулацијата и структурата на флокулацијата. По вградување на целулозен етер, целулозниот етер ја adsors водата во кашеста маса, која се карактеризира како трет врв на релаксација во спектарот на попречно време на релаксација (Т2). Со зголемувањето на содржината на целулозата етер, се зголемува апсорпцијата на водата на целулоза етер и се зголемува областа на третиот врв на релаксација. Водата апсорбирана од целулоза етер постепено се ослободува во структурата на флокулацијата со хидратација на кашеста маса.

(2) инкорпорирање на целулоза етер ја спречува агломерацијата на честички на цемент до одреден степен, со што структурата на флокулацијата е релативно лабава; и со зголемувањето на содржината, се зголемува вискозноста на течната фаза на кашеста маса, а целулозата етер има поголем ефект врз честичките на цемент. Подобрениот ефект на адсорпција го намалува степенот на слобода на вода помеѓу флокулираните структури.

(3) Пред и по додавањето на целулоза етер, не се сменија видовите на производи за хидратација во сулфоалуминалниот цемент, и се формираа АФМ, АФМ и лепак за алуминиум; Но, целулозата етер малку го одложи формирањето на ефектот на хидратациони производи.