Etere taċ-ċelluloża fuq il-morfoloġija ta' ettringite bikrija

L-effetti ta 'hydroxyethyl methyl cellulose ether u metil cellulose ether fuq il-morfoloġija ta' ettringite fid-demel likwidu tas-siment bikri ġew studjati permezz ta 'mikroskopija elettronika ta' skannjar (SEM). Ir-riżultati juru li l-proporzjon tat-tul-dijametru tal-kristalli ettringite f'demel likwidu modifikat hydroxyethyl methyl cellulose ether huwa iżgħar minn dak fid-demel likwidu ordinarju, u l-morfoloġija tal-kristalli ettringite hija qosra bħal virga. Il-proporzjon tat-tul-dijametru tal-kristalli ettringite fid-demel likwidu modifikat bl-etere tal-metil cellulose huwa akbar minn dak fid-demel likwidu ordinarju, u l-morfoloġija tal-kristalli ettringite hija virga tal-labra. Il-kristalli ettringite fid-demel likwidu tas-siment ordinarju għandhom proporzjon ta 'aspett x'imkien bejniethom. Permezz tal-istudju sperimentali ta 'hawn fuq, huwa aktar ċar li d-differenza tal-piż molekulari ta' żewġ tipi ta 'etere taċ-ċelluloża hija l-aktar fattur importanti li jaffettwa l-morfoloġija ta' ettringite.

Kliem ewlieni:ettrinġit; Proporzjon tul-dijametru; Eteru tal-metil cellulose; Idrossietil metil cellulose etere; morfoloġija

Ettringite, bħala prodott ta 'idratazzjoni kemmxejn estiż, għandu effett sinifikanti fuq il-prestazzjoni tal-konkrit tas-siment, u dejjem kien il-hotspot ta' riċerka ta 'materjali bbażati fuq is-siment. Ettringite huwa tip ta 'idrat tal-aluminat tal-kalċju tat-tip trisulfide, il-formula kimika tiegħu hija [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, jew jista' jinkiteb bħala 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, spiss imqassar bħala AFt . Fis-sistema tas-siment Portland, ettringite huwa ffurmat prinċipalment mir-reazzjoni tal-ġibs b'minerali aluminati jew ferriku aluminat, li għandu r-rwol li jdewwem l-idratazzjoni u s-saħħa bikrija tas-siment. Il-formazzjoni u l-morfoloġija tal-ettringite huma affettwati minn ħafna fatturi bħat-temperatura, il-valur tal-pH u l-konċentrazzjoni tal-jone. Sa mill-1976, Metha et al. uża mikroskopija elettronika tal-iskannjar biex tistudja l-karatteristiċi morfoloġiċi tal-AFt, u sabet li l-morfoloġija ta 'prodotti ta' idratazzjoni kemmxejn estiżi kienet kemmxejn differenti meta l-ispazju tat-tkabbir kien kbir biżżejjed u meta l-ispazju kien limitat. L-ewwel kien l-aktar sferuli irqaq f'forma ta 'labra, filwaqt li tal-aħħar kien l-aktar priżma qasira f'forma ta' virga. Ir-riċerka ta 'Yang Wenyan sabet li l-forom AFt kienu differenti b'ambjenti ta' tqaddid differenti. Ambjenti mxarrba jdewmu l-ġenerazzjoni ta 'AFt fil-konkrit drogat bl-espansjoni u jżidu l-possibbiltà ta' nefħa u qsim tal-konkrit. Ambjenti differenti jaffettwaw mhux biss il-formazzjoni u l-mikrostruttura ta 'AFt, iżda wkoll l-istabbiltà tal-volum tagħha. Chen Huxing et al. sabet li l-istabbiltà fit-tul ta 'AFt naqset biż-żieda tal-kontenut C3A. Clark u Monteiro et al. sabet li biż-żieda tal-pressjoni ambjentali, l-istruttura tal-kristall AFt inbidlet minn ordni għal diżordni. Balonis u Glasser rrevedew il-bidliet fid-densità ta 'AFm u AFt. Renaudin et al. studja l-bidliet strutturali ta 'AFt qabel u wara l-immersjoni fis-soluzzjoni u l-parametri strutturali ta' AFt fl-ispettru Raman. Kunther et al. studja l-effett tal-interazzjoni bejn il-proporzjon tal-kalċju-silikon tal-ġel CSH u l-jone tas-sulfat fuq il-pressjoni tal-kristallizzazzjoni AFt permezz tal-NMR. Fl-istess ħin, ibbażat fuq l-applikazzjoni ta 'AFt f'materjali bbażati fuq is-siment, Wenk et al. studja l-orjentazzjoni tal-kristall AFt tas-sezzjoni tal-konkrit permezz tat-teknoloġija tal-irfinar tad-diffrazzjoni tar-raġġi-X tar-radjazzjoni iebsa tas-sinkrotron. Ġew esplorati l-formazzjoni ta 'AFt fis-siment imħallat u l-hotspot tar-riċerka ta' ettringite. Ibbażat fuq reazzjoni ettringite mdewma, xi studjużi wettqu ħafna riċerka dwar il-kawża tal-fażi AFt.

L-espansjoni tal-volum ikkawżata mill-formazzjoni ta 'etringite kultant hija favorevoli, u tista' taġixxi bħala "espansjoni" simili għall-aġent ta 'espansjoni tal-ossidu tal-manjeżju biex iżżomm l-istabbiltà tal-volum ta' materjali bbażati fuq is-siment. Iż-żieda ta 'emulsjoni polimeru u trab ta' emulsjoni redispersibbli tbiddel il-proprjetajiet makroskopiċi ta 'materjali bbażati fuq is-siment minħabba l-effetti sinifikanti tagħhom fuq il-mikrostruttura ta' materjali bbażati fuq is-siment. Madankollu, b'differenza mit-trab tal-emulsjoni li jista 'jinħall mill-ġdid li prinċipalment itejjeb il-proprjetà tat-twaħħil ta' mehrież imwebbes, l-etere taċ-ċelluloża tal-polimeru li jinħall fl-ilma (CE) jagħti lill-mehrież imħallat ġdid iż-żamma tal-ilma tajba u l-effett ta 'tħaxxin, u b'hekk itejjeb il-prestazzjoni tax-xogħol. CE mhux joniku huwa komunement użat, inkluż ċelluloża tal-metil (MC), ċelluloża idrossietil (HEC), ċelluloża tal-metil idrossipropil (HPMC),idrossietil metil ċelluloża (HEMC), eċċ., u CE għandu rwol f'mehrież imħallat ġdid iżda jaffettwa wkoll il-proċess ta 'idratazzjoni tad-demel likwidu tas-siment. Studji wrew li HEMC jibdel l-ammont ta 'AFt prodott bħala prodott ta' idratazzjoni. Madankollu, l-ebda studju ma qabbel b'mod sistematiku l-effett ta 'CE fuq il-morfoloġija mikroskopika ta' AFt, għalhekk dan id-dokument jesplora d-differenza tal-effett ta 'HEMC u MC fuq il-morfoloġija mikroskopika ta' ettringham f'demel likwidu tas-siment bikri (jum) permezz ta 'analiżi tal-immaġni u paragun.

1. Esperiment

1.1 Materja Prima

P·II 52.5R siment Portland prodott minn Anhui Conch Cement Co., LTD ġie magħżul bħala s-siment fl-esperiment. Iż-żewġ eteri taċ-ċelluloża huma hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) u methylcellulose (methylcellulose, Shanghai Sinopath Group) rispettivament. MC); L-ilma tat-taħlit huwa ilma tal-vit.

1.2 Metodi sperimentali

Il-proporzjon ilma-siment tal-kampjun tal-pejst tas-siment kien 0.4 (il-proporzjon tal-massa ta 'ilma għas-siment), u l-kontenut ta' etere taċ-ċelluloża kien 1% tal-massa tas-siment. Il-preparazzjoni tal-kampjun twettqet skont GB1346-2011 "Metodu ta 'ttestjar għall-Konsum tal-Ilma, Ħin ta' Setting u Stabbiltà tal-Konsistenza Standard tas-Siment". Wara li fforma l-kampjun, film tal-plastik ġie inkapsulat fuq il-wiċċ tal-moffa biex jipprevjeni l-evaporazzjoni u l-karbonizzazzjoni tal-ilma tal-wiċċ, u l-kampjun tqiegħed f'kamra tal-kura b'temperatura ta '(20±2)℃ u umdità relattiva ta' (60±5). ) %. Wara jum 1, il-moffa tneħħiet, u l-kampjun inkiser, imbagħad kampjun żgħir ittieħed min-nofs u mxarrba f'etanol anidru biex itemm l-idratazzjoni, u l-kampjun inħareġ u mnixxef qabel l-ittestjar. Il-kampjuni mnixxfa ġew imwaħħla mat-tabella tal-kampjun b'adeżiv konduttiv b'żewġ naħat, u saff ta 'film tad-deheb ġie sprejjat fuq il-wiċċ minn strument awtomatiku ta' sputtering tal-jone Cressington 108auto. Il-kurrent sputtering kien 20 mA u l-ħin sputtering kien 60 s. FEI QUANTAFEG 650 ambjentali Scanning electron Microscope (ESEM) intuża biex josserva l-karatteristiċi morfoloġiċi ta 'AFt fuq is-sezzjoni tal-kampjun. Il-mod ta 'elettroni sekondarju vakwu għoli intuża biex josserva l-AFT. Il-vultaġġ ta 'aċċelerazzjoni kien 15 kV, id-dijametru tal-post tar-raġġ kien 3.0 nm, u d-distanza tax-xogħol kienet ikkontrollata f'madwar 10 mm.

2. Riżultati u diskussjoni

Immaġini SEM ta 'ettringite f'demel likwidu tas-siment imwebbes HEMC modifikat urew li t-tkabbir ta' l-orjentazzjoni ta 'Ca (OH)2 (CH) b'saffi kien ovvju, u AFt wera akkumulazzjoni irregolari ta' AFt qosra bħal virga, u xi AFT qosra bħal virga kienet koperta bi struttura tal-membrana HEMC. Zhang Dongfang et al. sabet ukoll AFt qosra bħal virga meta osserva l-bidliet fil-mikrostruttura ta 'demel likwidu tas-siment modifikat HEMC permezz ta' ESEM. Huma jemmnu li d-demel likwidu tas-siment ordinarju rreaġixxa malajr wara li ltaqa 'ma' l-ilma, għalhekk il-kristall AFt kien Slender, u l-estensjoni ta 'l-età ta' idratazzjoni wasslet għaż-żieda kontinwa tal-proporzjon tat-tul-dijametru. Madankollu, HEMC żied il-viskożità tas-soluzzjoni, naqqas ir-rata tal-irbit tal-jonji fis-soluzzjoni u ttardja l-wasla tal-ilma fuq il-wiċċ tal-partiċelli tal-clinker, għalhekk il-proporzjon tat-tul-dijametru tal-AFt żdied f'xejra dgħajfa u l-karatteristiċi morfoloġiċi tiegħu wrew forma qasira bħal virga. Meta mqabbel ma 'AFt fid-demel likwidu tas-siment ordinarju tal-istess età, din it-teorija ġiet parzjalment verifikata, iżda mhix applikabbli biex tispjega l-bidliet morfoloġiċi ta' AFt fid-demel likwidu tas-siment MC modifikat. Immaġini SEM ta 'ettridite f'demel likwidu tas-siment imwebbes MC modifikat ta' ġurnata wrew ukoll tkabbir orjentat ta 'Ca(OH)2 b'saffi, xi uċuħ AFt kienu wkoll koperti bi struttura ta' film ta 'MC, u AFt wera karatteristiċi morfoloġiċi ta' tkabbir ta 'cluster. Madankollu, b'paragun, il-kristall AFt fid-demel likwidu tas-siment MC modifikat għandu proporzjon akbar ta 'tul-dijametru u morfoloġija aktar Slender, li turi morfoloġija acicular tipika.

Kemm HEMC kif ukoll MC ttardjaw il-proċess ta 'idratazzjoni bikrija tas-siment u żiedu l-viskożità tas-soluzzjoni, iżda d-differenzi fil-karatteristiċi morfoloġiċi AFt ikkawżati minnhom kienu għadhom sinifikanti. Il-fenomeni ta 'hawn fuq jistgħu jiġu elaborati aktar mill-perspettiva tal-istruttura molekulari tal-etere taċ-ċelluloża u l-istruttura tal-kristall AFt. Renaudin et al. mxarrba l-AFt sintetizzat fis-soluzzjoni alkali ppreparata biex tikseb "AFt imxarrab", u neħħa parzjalment u nixxef fuq il-wiċċ ta 'soluzzjoni saturata ta' CaCl2 (35% umdità relattiva) biex tikseb "AFt niexef". Wara l-istudju tal-irfinar tal-istruttura mill-ispettroskopija Raman u d-diffrazzjoni tat-trab tar-raġġi X, instab li ma kien hemm l-ebda differenza bejn iż-żewġ strutturi, biss id-direzzjoni tal-formazzjoni tal-kristall taċ-ċelloli nbidlet fil-proċess tat-tnixxif, jiġifieri fil-proċess tal-ambjent bidla minn "imxarrab" għal "niexef", kristalli AFt iffurmaw ċelluli tul id-direzzjoni normali ta 'żieda gradwalment. Il-kristalli AFt tul id-direzzjoni normali c saru dejjem inqas. L-aktar unità bażika ta 'spazju tridimensjonali hija magħmula minn linja normali, b linja normali u c linja normali li huma perpendikolari għal xulxin. Fil-każ li b normali kienu ffissati, kristalli AFt miġbura tul normali, li jirriżulta f'sezzjoni trasversali taċ-ċelluli mkabbra fil-pjan ta 'normals ab. Għalhekk, jekk l-HEMC "jaħżen" aktar ilma mill-MC, jista 'jseħħ ambjent "niexef" f'żona lokalizzata, li tinkoraġġixxi l-aggregazzjoni laterali u t-tkabbir tal-kristalli AFt. Patural et al. sabet li għal CE innifsu, iktar ma jkun għoli l-grad ta 'polimerizzazzjoni (jew akbar il-piż molekulari), iktar ikun kbir il-viskożità ta' CE u aħjar il-prestazzjoni taż-żamma tal-ilma. L-istruttura molekulari ta 'HEMCs u MCS tappoġġja din l-ipoteżi, bil-grupp hydroxyethyl li jkollu piż molekulari ħafna akbar mill-grupp idroġenu.

Ġeneralment, il-kristalli AFt se jiffurmaw u jippreċipitaw biss meta joni rilevanti jilħqu ċertu saturazzjoni fis-sistema tas-soluzzjoni. Għalhekk, fatturi bħall-konċentrazzjoni tal-jone, it-temperatura, il-valur tal-pH u l-ispazju tal-formazzjoni fis-soluzzjoni ta 'reazzjoni jistgħu jaffettwaw b'mod sinifikanti l-morfoloġija tal-kristalli AFt, u bidliet fil-kundizzjonijiet ta' sinteżi artifiċjali jistgħu jbiddlu l-morfoloġija tal-kristalli AFt. Għalhekk, il-proporzjon tal-kristalli AFt fid-demel likwidu tas-siment ordinarju bejn it-tnejn jista 'jkun ikkawżat mill-fattur uniku tal-konsum tal-ilma fl-idratazzjoni bikrija tas-siment. Madankollu, id-differenza fil-morfoloġija tal-kristall AFt ikkawżata minn HEMC u MC għandha tkun prinċipalment minħabba l-mekkaniżmu speċjali ta 'ritenzjoni tal-ilma tagħhom. Hemcs u MCS joħolqu "ċirku magħluq" ta 'trasport tal-ilma fi ħdan il-mikrożona tad-demel likwidu tas-siment frisk, li jippermetti għal "perjodu qasir" li fih l-ilma huwa "faċli biex jidħol u diffiċli biex joħroġ." Madankollu, matul dan il-perjodu, l-ambjent tal-fażi likwida fi u ħdejn il-mikrożona jinbidel ukoll. Fatturi bħall-konċentrazzjoni tal-jone, pH, eċċ., Il-bidla fl-ambjent tat-tkabbir hija riflessa aktar fil-karatteristiċi morfoloġiċi tal-kristalli AFt. Dan il-"ċirku magħluq" tat-trasport bl-ilma huwa simili għall-mekkaniżmu ta 'azzjoni deskritt minn Pourchez et al. HPMC għandu rwol fiż-żamma tal-ilma.

3. Konklużjoni

(1) Iż-żieda ta 'hydroxyethyl methyl cellulose ether (HEMC) u methyl cellulose ether (MC) tista' tbiddel b'mod sinifikanti l-morfoloġija ta 'ettringite f'demel likwidu tas-siment ordinarju bikri (jum).

(2) It-tul u d-dijametru tal-kristall ettringite fid-demel likwidu tas-siment modifikat HEMC huma forma ta 'virga żgħira u qasira; Il-proporzjon tat-tul u d-dijametru tal-kristalli ettringite fid-demel likwidu tas-siment modifikat MC huwa kbir, li huwa forma ta 'labra. Il-kristalli ettringite f'slurries tas-siment ordinarji għandhom proporzjon ta 'aspett bejn dawn it-tnejn.

(3) L-effetti differenti ta 'żewġ eteri taċ-ċelluloża fuq il-morfoloġija ta' ettringite huma essenzjalment dovuti għad-differenza fil-piż molekulari.