Wpływ eterów celulozy na ewolucję składników wody i produktów nawodnienia pasty cementowej sulfoaluminianowej

Składniki wody i ewolucja mikrostruktury u zawiesiny z modyfikowanym cementem sulfoluminianowym (CSA) z modyfikowanym cementem sulphouluminianowym (CSA). Wyniki wykazały, że po dodaniu eteru celulozowego zaadsorbowana woda między strukturami flokulacji, która została scharakteryzowana jako trzeci pik relaksacji w widmie poprzecznej czasu relaksacji (T2), a ilość adsorbowanej wody była dodatnio skorelowana z dawką. Ponadto eter celulozy znacznie ułatwił wymianę wody między strukturami wnętrza i między flokami kadłub CSA. Chociaż dodanie eteru celulozowego nie ma wpływu na rodzaje produktów nawodnienia cementu sulfoaluminatowego, wpłynie to na ilość produktów nawodnienia w określonym wieku.

Słowa kluczowe:Eter celulozy; cement sulfoluminianowy; woda; produkty nawodnienia

0、Przedmowa

Eter celulozy, który jest przetwarzany z naturalnej celulozy poprzez szereg procesów, jest odnawialną i zieloną domieszką chemiczną. Wspólne etyki celulozy, takie jak metyloceluloza (MC), etyloceluloza (HEC) i hydroksyetylometyloceluloza (HEMC), są szeroko stosowane w medycynie, konstrukcji i innych branżach. Przykładając HEMC jako przykład, może znacznie poprawić zatrzymanie wody i spójność cementu Portland, ale opóźnić ustawienie cementu. Na poziomie mikroskopowym HEMC ma również znaczący wpływ na mikrostrukturę i strukturę porów pasty cementowej. Na przykład produkt hydratacji Ettringite (AFT) jest bardziej prawdopodobny, że ma krótki kształt pręta, a jego współczynnik kształtu jest niższy; W tym samym czasie do pasty cementowej wprowadza się dużą liczbę zamkniętych porów, zmniejszając liczbę porów komunikacji.

Większość istniejących badań dotyczących wpływu eterów celulozy na materiały oparte na cementach koncentruje się na cementu Portland. Cement sulfoluminianowy (CSA) jest cementem o niskiej zawartości węglowej niezależnie rozwiniętej w moim kraju w XX wieku, z bezwodnym sulfoluminianem wapnia jako głównym minerałem. Ponieważ po nawodnieniu można wygenerować dużą ilość ruf, CSA ma zalety wczesnej wytrzymałości, wysokiej nieprzepuszczalności i odporności na korozję, i jest szeroko stosowana w polach drukowania betonu 3D, konstrukcji inżynierii morskiej i szybkiej naprawy w środowiskach niskiej temperatury . W ostatnich latach Li Jian i in. przeanalizował wpływ HEMC na zaprawę CSA z perspektywy wytrzymałości na ściskanie i gęstości mokrej; Wu Kai i in. Badał wpływ HEMC na wczesny proces nawodnienia cementu CSA, ale woda w zmodyfikowanym cementu CSA prawo ewolucji składników i składu zawiesiny jest nieznane. Na tej podstawie praca ta koncentruje się na rozmieszczeniu czasu relaksacji poprzecznej (T2) w zawiesinie cementu CSA przed i po dodaniu HEMC przy użyciu instrumentu jądrowego magnetycznego w niskim polu oraz dodatkowo analizuje migrację i zmianę prawa wodnego w wodzie w wodzie w wodzie w wodzie w wodzie w wodzie w wodzie w wodach papka. Zbadano zmianę składu pasty cementowej.

1. Eksperyment

1.1 Surowce

Zastosowano dwa dostępne w handlu cementy sulpholuminianowe, oznaczone jako CSA1 i CSA2, z utratą zapłonu (LOI) mniejszej niż 0,5% (frakcja masy).

Zastosowano trzy różne metylocelulozy hydroksyetylowe, które są oznaczone odpowiednio jako MC1, MC2 i MC3. MC3 uzyskuje się przez zmieszanie 5% (frakcję masową) poliakryloamid (PAM) w MC2.

1,2 Współczynnik mieszania

Trzy rodzaje eterów celulozy zmieszano odpowiednio z cementem sulfoluminianowym odpowiednio, dawki wynosiły 0,1%, 0,2% i 0,3% (frakcja masy, to samo poniżej). Stały współczynnik cementu wodnego wynosi 0,6, a stosunek wody cementu w stosunku wody-cementu ma dobrą urabialność i brak krwawienia przez test zużycia wody standardowej spójności.

1.3 Metoda

Sprzęt NMR o niskim polu zastosowanym w eksperymencie to PQ⁃001 NMR Analizator z Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. Siła pola magnetycznego magnesu stałego wynosi 0,49 t, częstotliwość rezonansu protonowego wynosi 21 MHz, a temperatura magnesu jest utrzymywana na stałym poziomie 32,0°C. Podczas testu mała szklana butelka zawierająca próbkę cylindryczną umieszczono do cewki sondy instrumentu, a sekwencję CPMG zastosowano do zebrania sygnału relaksacyjnego pasty cementowej. Po inwersji przez oprogramowanie do analizy korelacji, krzywa inwersji T2 uzyskano za pomocą algorytmu inwersji SIRT. Woda o różnym stopniu swobody w zawiesinie będzie charakteryzowana różnymi pikami relaksacji w spektrum relaksacyjnym poprzecznym, a obszar piku relaksacyjnego jest pozytywnie skorelowany z ilością wody, na podstawie której rodzaj i zawartość wody w zawiesinie Można analizować. W celu wygenerowania jądrowego rezonansu magnetycznego konieczne jest upewnienie się, że częstotliwość środkowa O1 (jednostka: kHz) częstotliwości radiowej jest zgodna z częstotliwością magnesu, a O1 jest kalibrowane codziennie podczas testu.

Próbki analizowano metodą TG? DSC ze połączonym analizatorem termicznym STA 449C z Netzsch w Niemczech. N2 zastosowano jako atmosferę ochronną, szybkość ogrzewania wynosiła 10°C/min, a zakres temperatur skanowania wynosił 30-800°C.

2. Wyniki i dyskusja

2.1 Ewolucja elementów wody

2.1.1 Niezwłaniowy eter celulozy

Dwa piki rozluźniające (zdefiniowane jako pierwsze i drugie piki relaksacji) można wyraźnie zaobserwować w widmach poprzecznych czasów relaksacji (T2) dwóch szkiełków cementu sulfoaluminianowego. Pierwszy szczyt relaksacji pochodzi z wewnętrznej struktury flokulacji, który ma niski stopień swobody i krótki czas relaksacji poprzecznej; Drugi szczyt relaksacji pochodzi między strukturami flokulacji, który ma duży stopień swobody i długi czas relaksacji poprzecznej. Natomiast T2 odpowiadający pierwszemu piku relaksacyjnego dwóch cementów jest porównywalne, podczas gdy drugi pik relaksacyjny CSA1 pojawia się później. Różni się od cementu sulfoluminianowego klinkieru i cementu samodzielnego, dwa piki relaksacyjne CSA1 i CSA2 częściowo pokrywają się od stanu początkowego. Wraz z postępem nawodnienia pierwszy pik relaksacyjny stopniowo jest niezależny, obszar stopniowo zmniejsza się i znika całkowicie po około 90 minutach. To pokazuje, że istnieje pewien stopień wymiany wody między strukturą flokulacji a strukturą flokulacji dwóch pasów cementowych.

Zmiana powierzchni piku drugiego piku relaksacyjnego i zmiana wartości T2 odpowiadającej odpowiednio wierzchołkowi piku charakteryzują zmianę wolnej wody i fizycznie związaną zawartość wody oraz zmianę stopnia swobody wody w zawiesinie . Połączenie tych dwóch może bardziej kompleksowo odzwierciedlać proces nawodnienia zawiesiny. Wraz z postępem nawodnienia powierzchnia piku stopniowo maleje, a przesunięcie wartości T2 na lewicę stopniowo wzrasta, a między nimi istnieje pewna odpowiednia zależność.

2.1.2 Dodano eter celulozowy

Przykładem CSA2 zmieszanego z 0,3% MC2, widać widać spektrum relaksacyjnego T2 cementu sulpholuminianowego po dodaniu eteru celulozy. Po dodaniu eteru celulozy, trzeci pik relaksacji reprezentujący adsorpcję wody przez eter celulozowy pojawił się w pozycji, w której czas relaksacji poprzecznej był większy niż 100 ms, a powierzchnia piku stopniowo wzrosła wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy.

Na ilość wody między strukturami flokulacji wpływa migracja wody wewnątrz struktury flokulacji i adsorpcja wody eteru celulozy. Dlatego ilość wody między strukturami flokulacji jest związana z wewnętrzną strukturą porów zawiesiny i zdolnością adsorpcji wody eteru celulozy. Obszar drugiego piku relaksacji zmienia się w zależności od zawartości eteru celulozy, zmienia się w zależności od różnych rodzajów cementu. Obszar drugiego piku relaksacyjnego zawiesiny CSA1 zmniejszał się w sposób ciągły wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy i był najmniejszy przy 0,3% zawartości. W przeciwieństwie do tego, drugi obszar piku relaksacyjnego zawiesiny CSA2 stale rośnie wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozowego.

Wymień zmianę obszaru trzeciego piku relaksacyjnego wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy. Ponieważ na powierzchnię piku wpływa jakość próbki, trudno jest upewnić się, że jakość dodanej próbki jest taka sama podczas ładowania próbki. Dlatego stosunek powierzchni służy do scharakteryzowania ilości sygnału trzeciego piku relaksacyjnego w różnych próbkach. Od zmiany obszaru trzeciego piku relaksacyjnego wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy, można zauważyć, że wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy, obszar trzeciego piku relaksacyjnego w zasadzie wykazywał rosnący trend (w CSA1, gdy zawartość MC1 wynosiła 0,3%, był to bardziej obszar trzeciego piku relaksacyjnego nieznacznie zmniejsza się o 0,2%), co wskazuje, że wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozowego stopniowo wzrasta adsorbowana woda. Wśród zawiesin CSA1 MC1 miał lepszą wchłanianie wody niż MC2 i MC3; Podczas gdy wśród zawieszek CSA2 MC2 miał najlepsze wchłanianie wody.

Po zmianie obszaru trzeciego piku relaksacyjnego na jednostkę masy zawiesiny CSA2 z czasem na zawartość 0,3% eteru celulozy Że ponieważ szybkość nawodnienia CSA2 jest szybsza niż w przypadku klinkieru i cementu samodzielnego, eter celulozy nie ma czasu na dalszą adsorpcję wody i uwalnia adsorbowaną wodę z powodu szybkiego wzrostu stężenia fazy ciekłej w zawiesinie. Ponadto adsorpcja wody MC2 jest silniejsza niż MC1 i MC3, co jest zgodne z poprzednimi wnioskami. Po zmianie powierzchni szczytu na jednostkę masy trzeciego piku relaksacyjnego CSA1 z czasem w różnych 0,3% dawek eterów celulozy, że zasada zmiany trzeciego piku relaksacyjnego CSA1 różni się od CSA2 i CSA2 i Obszar CSA1 wzrasta krótko we wczesnym stadium nawodnienia. Po gwałtownym wzroście zmniejszyło się zniknięcie, co może być spowodowane dłuższym czasem krzepnięcia CSA1. Ponadto CSA2 zawiera więcej gipsu, nawodnienie jest łatwe do utworzenia bardziej rufowego (3CAO AL2O3 3CASO4 32H2O), zużywa dużo wolnej wody, a szybkość zużycia wody przekracza szybkość adsorpcji wody przez eter celulozowy, co może prowadzić do eteru celulozowego, co może prowadzić do eteru celulozowego, co może prowadzić do eteru celulozy Obszar trzeciego piku relaksacyjnego zawiesiny CSA2 nadal zmniejszał się.

Po włączeniu eteru celulozowego pierwsze i drugie piki relaksacyjne również zmieniły się w pewnym stopniu. Z szczytu szerokości drugiego piku relaksacyjnego dwóch rodzajów zawiesiny cementowej i świeżego zawiesiny po dodaniu eteru celulozy, że szczytowa szerokość drugiego piku relaksacyjnego świeżej zawiesiny jest inna po dodaniu eteru celulozy. Wzrost kształt szczytowy jest zwykle rozproszony. Pokazuje to, że włączenie eteru celulozowego zapobiega w pewnym stopniu aglomeracji cząstek cementu, powoduje, że struktura flokulacji stosunkowo luźna, osłabia stopień wiązania wody i zwiększa stopień swobody wody między strukturami flokulacji. Jednak wraz ze wzrostem dawki wzrost szczytowej szerokości nie jest oczywisty, a szerokość szczytowa niektórych próbek nawet maleje. Możliwe, że wzrost dawki zwiększa lepkość fazy ciekłej zawiesiny, a jednocześnie adsorpcja eteru celulozowego do cząstek cementu jest zwiększona o flokulację. Stopień swobody wilgoci między strukturami jest zmniejszony.

Rozdzielczość można zastosować do opisania stopnia oddzielenia między pierwszym i drugim pikiem relaksacyjnym. Stopień separacji można obliczyć zgodnie ze stopniem rozdzielczości = (komponent Afirst-Azaddle)/afirst, w którym komponent afirst i asaddle stanowią maksymalną amplitudę pierwszego piku relaksacyjnego i amplitudę najniższego punktu między dwoma pikami, odpowiednio. Stopień separacji można zastosować do scharakteryzowania stopnia wymiany wody między strukturą flokulacji zawiesiny a strukturą flokulacji, a wartość wynosi na ogół 0-1. Wyższa wartość separacji wskazuje, że dwie części wody są trudniejsze do wymiany, a wartość równa 1 wskazuje, że dwie części wody w ogóle nie mogą wymieniać.

Na podstawie wyników obliczeń stopnia separacji można zauważyć, że stopień separacji dwóch cementów bez dodawania eteru celulozowego jest równoważny, oba wynoszą około 0,64, a stopień separacji jest znacznie zmniejszony po dodaniu eteru celulozy. Z jednej strony rozdzielczość zmniejsza się wraz ze wzrostem dawki, a rozdzielczość dwóch pików spada nawet do 0 w CSA2 zmieszanych z 0,3% MC3, co wskazuje, że eter celulozy znacznie promuje wymianę wody wewnątrz i pomiędzy Struktury flokulacyjne. W oparciu o fakt, że włączenie eteru celulozowego zasadniczo nie ma wpływu na pozycję i obszar pierwszego piku relaksacyjnego, można spekulować, że spadek rozdzielczości jest częściowo spowodowany wzrostem szerokości drugiego piku relaksacyjnego i Luźna struktura flokulacyjna ułatwia wymianę wody między wnętrzem a zewnątrz. Ponadto nakładanie się eteru celulozy w strukturze zawiesiny dodatkowo poprawia stopień wymiany wody między wewnętrzną i zewnętrzną strukturą flokulacyjną. Z drugiej strony wpływ redukcji rozdzielczości eteru celulozy na CSA2 jest silniejszy niż CSA1, co może być spowodowane mniejszą powierzchnią właściwą i większym rozmiarem cząstek CSA2, co jest bardziej wrażliwe na działanie rozproszenia eteru celulozowego po późniejszym włączenie.

2.2 Zmiany składu zawiesiny

Z widm TG-DTG zawiesin CSA1 i CSA2 nawodnionych przez 90 minut, 150 minut i 1 dzień można zauważyć, że rodzaje produktów nawodnienia nie zmieniły uformowane. Literatura wskazuje, że zakres rozkładu w rufie wynosi 50-120°C; Zakres rozkładu AFM wynosi 160-220°C; Zakres rozkładu AH3 wynosi 220-300°C. Wraz z postępem nawodnienia utrata masy próbki stopniowo wzrastała, a charakterystyczne piki DTG AFM, AFM i AH3 stopniowo stały się oczywiste, co wskazuje, że tworzenie trzech produktów nawodnienia stopniowo wzrosło.

Z frakcji masy każdego produktu nawodnienia w próbce w różnym wieku nawodnienia można zauważyć, że generacja rufowa pustej próbki w wieku 1d przekracza stawkę próbki zmieszanej z eterem celulozowym, co wskazuje, że eter celulozy ma duży wpływ nawodnienie zawiesiny po krzepnięciu. Istnieje pewien efekt opóźnienia. Po 90 minutach produkcja AFM trzech próbek pozostała taka sama; Po 90-150 minutach produkcja AFM w pustej próbce była znacznie wolniejsza niż w przypadku pozostałych dwóch grup próbek; Po 1 dniu zawartość AFM w pustej próbce była taka sama jak w próbce zmieszanej z MC1, a zawartość AFM próbki MC2 była znacznie niższa w innych próbkach. Jeśli chodzi o produkt nawodnienia AH3, szybkość wytwarzania ślepej próbki CSA1 po nawodnieniu przez 90 minut była znacznie wolniejsza niż w przypadku eteru celulozy, ale szybkość wytwarzania była znacznie szybsza po 90 minutach, a ilość produkcji AH3 trzech próbek próbek trzech próbek był równoważny o 1 dzień.

Po zawiesinie CSA2 uwodnionych dla 90 minut i 150 minut ilość AFT wytwarzanej w próbce zmieszanej z eterem celulozy była znacznie mniejsza niż w przypadku ślepej próbki, co wskazuje, że eter celulozy miał również pewien wpływ opóźnienia na zawiesinę CSA2. W próbkach w wieku 1d stwierdzono, że zawartość rufowa pustej próbki była wciąż wyższa niż w próbce zmieszanej z eterem celulozy, co wskazuje, że eter celulozy nadal miał pewien wpływ opóźnienia na uwodnienie CSA2 po końcowym ustawieniu, a stopień opóźnienia MC2 był większy niż w przypadku próbki dodanej eterem celulozy. MC1. Po 90 minutach ilość AH3 wytwarzanego przez pustą próbkę była nieco mniejsza niż w próbce zmieszanej z eterem celulozowym; Po 150 minutach AH3 wytwarzane przez pustą próbkę przekroczyło próbkę zmieszaną z eterem celulozy; Po 1 dzień AH3 wyprodukowane przez trzy próbki było równoważne.

3. Wniosek

(1) Eter celulozy może znacznie promować wymianę wody między strukturą flokulacyjną a strukturą flokulacji. Po włączeniu eteru celulozowego eter celulozy adsorbuje wodę w zawiesinie, która jest scharakteryzowana jako trzeci pik relaksacji w widmie poprzecznego czasu relaksacji (T2). Wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy, wchłanianie wody w eterze celulozy wzrasta, a obszar trzeciego piku relaksacji wzrasta. Woda pochłonięta przez eter celulozy jest stopniowo uwalniany do struktury flokulacji z uwodnieniem zawiesiny.

(2) włączenie eteru celulozowego zapobiega w pewnym stopniu aglomeracji cząstek cementu, dzięki czemu struktura flokulacji stosunkowo luźna; Wraz ze wzrostem zawartości lepkość fazy ciekłej wzrasta, a eter celulozy ma większy wpływ na cząstki cementu. Zwiększony efekt adsorpcji zmniejsza stopień swobody wody między strukturami flokulowanymi.

(3) przed i po dodaniu eteru celulozy, rodzaje produktów nawodnienia w zawiesinie cementu sulfoluminianowej nie zmieniły się, powstały AFM i klej aluminiowy; Ale eter celulozy nieznacznie opóźnił tworzenie efektu produktów nawodnienia.