Влияние эфиров целлюлозы на эволюцию компонентов воды и продуктов увлажнения сульфоалюминатной цементной пасты

Компоненты воды и эволюция микроструктуры в модифицированном эфирном эфирном эфире сульфоалумитации цемента (CSA) были изучены с помощью ядерного магнитного резонанса с низким уровнем поля и теплового анализатора. Результаты показали, что после добавления целлюлозного эфира он адсорбированная вода между структурами флокуляции, которая была охарактеризована как третий пик релаксации в спектре времени поперечного релаксации (T2), и количество адсорбированной воды было положительно коррелировано с дозировкой. Кроме того, целлюлозный эфир значительно облегчал обмен водой между внутренними и межфильными структурами хлопьев CSA. Хотя добавление целлюлозного эфира не влияет на типы продуктов гидратации сульфоалюминатного цемента, это повлияет на количество продуктов увлажнения определенного возраста.

Ключевые слова:целлюлозный эфир; сульфуалумитный цемент; вода; продукты гидратации

0、Предисловие

Эфир целлюлозы, который обрабатывается из натуральной целлюлозы посредством ряда процессов, представляет собой возобновляемую и зеленую химическую примеси. Обычные эфиры целлюлозы, такие как метилцеллюлоза (MC), этилцеллюлоза (HEC) и гидроксиэтилметилцеллюлоза (HEMC), широко используются в медицине, строительстве и других отраслях промышленности. Принимая HEMC в качестве примера, он может значительно улучшить удержание воды и согласованность портлендского цемента, но задержать установку цемента. На микроскопическом уровне HEMC также оказывает значительное влияние на микроструктуру и структуру пор цементной пасты. Например, продукт гидратации Ettringite (AFT), скорее всего, будет в форме коротких стержней, а его соотношение сторон ниже; В то же время в цементную пасту вводится большое количество закрытых пор, уменьшая количество сообщений.

Большинство существующих исследований о влиянии эфиров целлюлозы на материалы на основе цемента сосредоточены на портлендском цементе. Сульфоалуминатный цемент (CSA) представляет собой низкоуглеродистый цемент, независимо развитый в моей стране в 20-м веке, с безводным сульфоалюминатом кальция в качестве основного минерала. Поскольку большое количество кормовой части может быть получено после гидратации, CSA обладает преимуществами ранней прочности, высокой недостатки и коррозионной стойкости и широко используется в полях бетонной 3D -печати, морской инженерной конструкции и быстрого восстановления в низкой температуре среды. Полем В последние годы Li Jian et al. Проанализировал влияние HEMC на раствор CSA с точки зрения прочности сжатия и влажной плотности; Wu Kai et al. Изучил влияние HEMC на раннюю процесс гидратации CSA -цемента, но вода в модифицированном CSA -цементе закон эволюции компонентов и состава суспензии неизвестна. Основываясь на этом, эта работа фокусируется на распределении времени поперечного релаксации (T2) в цементной суспензии CSA до и после добавления HEMC с использованием низкополового атомного магнитного резонанса, и дополнительно анализирует закон о миграции и изменении воды в суспений. Изменение композиции цементной пасты было изучено.

1. Эксперимент

1.1 сырье

Были использованы два коммерчески доступных сульфоалюминационных цемента, обозначенных как CSA1 и CSA2, с потерей зажигания (LOI) менее 0,5% (массовая фракция).

Используются три различных гидроксиэтилметилцеллюлоза, которые обозначены как MC1, MC2 и MC3 соответственно. MC3 получают путем смешивания 5% (массовой фракции) полиакриламида (PAM) в MC2.

1.2 Коэффициент смешивания

Три вида целлюлозных эфиров были смешаны в сульфоалюминатный цемент соответственно, дозировки составляли 0,1%, 0,2% и 0,3% (массовая фракция, то же самое ниже). Фиксированное соотношение водоема составляет 0,6, а соотношение водного цементного соотношения обладает хорошей работоспособностью и не кровоточит в результате теста на потребление воды стандартной консистенции.

1.3 Метод

Оборудование ЯМР низкого уровня, используемое в эксперименте, является PQ⁃001 ЯМР -анализатор из Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. Прочность магнитного поля постоянного магнита составляет 0,49 т, частота резонанса протонного резонанса составляет 21 МГц, а температура магнита сохраняется постоянной при 32,0°C. Во время теста небольшая стеклянная бутылка, содержащая цилиндрический образец, помещали в катушку для зонда, а последовательность CPMG использовалась для сбора сигнала релаксации цементной пасты. После инверсии с помощью программного обеспечения для анализа корреляции была получена кривая инверсии T2 с использованием алгоритма инверсии SIRT. Вода с различными степенями свободы в суспензии будет характеризоваться различными пиками релаксации в спектре поперечного релаксации, а площадь пика релаксации положительно коррелирует с количеством воды, в зависимости от того, которое тип и содержание воды в суспензии может быть проанализирован. Чтобы генерировать ядерный магнитный резонанс, необходимо обеспечить, чтобы центральная частота O1 (единица: кГц) радиочастоты согласуется с частотой магнита, а O1 калибруется каждый день во время теста.

Образцы были проанализированы с помощью TG? DSC с помощью STA 449C комбинированного теплового анализатора из Нецша, Германия. N2 использовали в качестве защитной атмосферы, скорость нагрева была 10°C/мин, и диапазон температуры сканирования был 30-800°C.

2. Результаты и обсуждение

2.1 Эволюция компонентов воды

2.1.1 Отсутствие эфира целлюлозного эфира

Два пика релаксации (определяемые как первые и вторые пики релаксации) могут быть четко наблюдаться в спектрах поперечного времени релаксации (T2) двух сульфоалюмитных цементных суспензий. Первый пик релаксации происходит изнутри структуры флокуляции, которая имеет низкую степень свободы и короткое время поперечного релаксации; Второй пик релаксации происходит от между структурами флокуляции, которые имеют большую степень свободы и длительное время поперечного релаксации. Напротив, T2, соответствующий первым пику релаксации двух цементов, сопоставим, в то время как второй пик релаксации CSA1 появляется позже. В отличие от сульфоалуминации цементного клинкера и самодельного цемента, два пика релаксации CSA1 и CSA2 частично перекрываются из исходного состояния. С ходом гидратации первый пик релаксации постепенно имеет тенденцию быть независимым, область постепенно уменьшается, и он полностью исчезает примерно через 90 минут. Это показывает, что существует определенная степень обмена водой между структурой флокуляции и структурой флокуляции двух цементных пастов.

Изменение площади пика второго пика релаксации и изменение значения T2, соответствующего вершине пика, соответственно, характеризует изменение свободной воды и физически связанную воду и изменение степени свободы воды в суспензии Полем Комбинация этих двух может более всесторонне отражать процесс гидратации суспензии. С ходом гидратации площадь пика постепенно уменьшается, и сдвиг значения T2 влево постепенно увеличивается, и между ними существует определенная соответствующая связь.

2.1.2 добавлен эфир целлюлозы

В примере CSA2, смешанный с 0,3% MC2, в качестве примера можно увидеть спектр релаксации T2 сульфоалюмината после добавления целлюлозного эфира. После добавления целлюлозного эфира, третий пик релаксации, представляющий адсорбцию воды с помощью целлюлозного эфира, появился в положении, где время поперечной релаксации превышало 100 мс, а площадь пика постепенно увеличивалась с увеличением содержания эфира целлюлозного эфира.

На количество воды между флокуляционными структурами влияет миграция воды внутри флокуляционной структуры и адсорбции воды эфира целлюлозного эфира. Следовательно, количество воды между флокуляционными структурами связано с внутренней структурой пор суспензии и адсорбционной способностью воды эфира целлюлозного эфира. Площадь второго пика релаксации варьируется в зависимости от содержания целлюлозного эфира варьируется в зависимости от различных типов цемента. Площадь второго пика релаксации суспензии CSA1 постоянно снижалась с увеличением содержания эфира целлюлозного и наименьшей при содержании 0,3%. Напротив, вторая площадь пика релаксации в суспензии CSA2 непрерывно увеличивается с увеличением содержания эфира целлюлозного эфира.

Перечислите изменение площади третьего пика релаксации с увеличением содержания целлюлозного эфира. Поскольку на площадь пика влияет качество образца, трудно убедиться, что качество добавленного образца было таким же при загрузке образца. Следовательно, соотношение площади используется для характеристики количества сигнала третьего пика релаксации в разных образцах. Из изменения площади третьего пика релаксации с увеличением содержания целлюлозного эфира можно видеть, что с увеличением содержания целлюлозного эфира площадь третьего пика релаксации в основном показала тенденцию к увеличению (в CSA1, когда содержание MC1 составляло 0,3%, было больше площадь третьего пика релаксации немного уменьшается на 0,2%), что указывает на то, что при увеличении содержания целлюлозного эфира адсорбированная вода также постепенно увеличивается. Среди высказываний CSA1 MC1 имел лучшее поглощение воды, чем MC2 и MC3; В то время как среди CSA2 Splurries, MC2 имел лучшее поглощение воды.

Это видно из изменения площади третьего пика релаксации на единицу массы суспензии CSA2 со временем при содержании 0,3% целлюлозного эфира, что площадь третьего пика релаксации на единицу массы непрерывно уменьшается с гидратацией, указывая что, поскольку скорость гидратации CSA2 быстрее, чем у клинкера и самодельного цемента, целлюлозный эфир не имеет времени для дальнейшей адсорбции воды и высвобождает адсорбированную воду из-за быстрого увеличения концентрации жидкой фазы в слизне. Кроме того, адсорбция воды MC2 сильнее, чем у MC1 и MC3, что согласуется с предыдущими выводами. Это видно из изменения площади пика на единицу массы третьего пика релаксации CSA1 со временем при разных 0,3% дозировках эфиров целлюлозных эфиров, что правило изменения третьего пика релаксации CSA1 отличается от CSA2 и и и Площадь CSA1 кратко увеличивается на ранней стадии гидратации. После быстрого увеличения он уменьшился до исчезновения, что может быть связано с более длительным сроком срока CSA1. Кроме того, CSA2 содержит больше гипса, гидратации легко сформировать более кормовой (3CAO AL2O3 3CASO4 32H2O), потребляет много свободной воды, а скорость потребления воды превышает скорость адсорбции воды с помощью целлюлозного эфира, что может привести к Площадь третьего пика релаксации CSA2 Slurry продолжала уменьшаться.

После включения целлюлозного эфира первые и вторые пики релаксации также в некоторой степени изменились. Это видно из ширины пика второго пика релаксации двух видов цементной суспензии и свежей суспензии после добавления эфира целлюлозного эфира, что ширина пика второго релаксационного пика свежей суспензии различна после добавления эфира целлюлозного. Увеличение, пиковая форма имеет тенденцию быть диффузной. Это показывает, что включение целлюлозного эфира предотвращает агломерацию цементных частиц в определенной степени, делает структуру флокуляции относительно свободной, ослабляет степень связывания воды и увеличивает степень свободы воды между структурами флокуляции. Однако с увеличением дозировки увеличение ширины пика не очевидно, а ширина пика некоторых образцов даже уменьшается. Может случиться так, что увеличение дозировки увеличивает вязкость жидкой фазы суспензии, и в то же время адсорбция целлюлозного эфира к цементным частицам усиливается, вызывающая флокуляцию. Степень свободы влаги между структурами уменьшается.

Разрешение может быть использовано для описания степени разделения между первым и вторым пиками релаксации. Степень разделения может быть рассчитана в соответствии со степенью разрешения = (Afirst Component-Asaddle)/Afirst Component, где Afirst Component и Asaddle представляют максимальную амплитуду первого пика релаксации и амплитуду самой низкой точки между двумя пиками, соответственно. Степень разделения может быть использована для характеристики степени обмена водой между структурой флокуляции суспензии и структурой флокуляции, и значение, как правило, 0-1. Более высокое значение для разделения указывает на то, что две части воды труднее обмениваться, а значение, равное 1, указывает на то, что две части воды не могут обмениваться вообще.

Из результатов расчета степени распределения степени разделения степени, что степень разделения двух цементов без добавления целлюлозного эфира является эквивалентной, оба составляют около 0,64, а степень разделения значительно снижается после добавления эфира целлюлозного. С одной стороны, разрешение еще больше уменьшается с увеличением дозировки, и разрешение двух пиков даже падает до 0 в CSA2, смешанном с 0,3% MC3, что указывает на то, что целлюлозный эфир значительно способствует обмену воды внутри и между Структуры флокуляции. Основываясь на том факте, что включение целлюлозного эфира в основном не влияет на положение и площадь первого пика релаксации, можно предположить, что уменьшение разрешения частично обусловлено увеличением ширины второго пика релаксации и и и Свободная структура флокуляции облегчает обмен водой между внутренней частью и внешней стороной. Кроме того, перекрытие целлюлозного эфира в структуре суспензии еще больше улучшает степень обмена водой между внутренней и вне структуры флокуляции. С другой стороны, снижение эффекта разрешения эфира целлюлозного эфира на CSA2 сильнее, чем у CSA1, что может быть связано с меньшей удельной площадью поверхности и большим размером частиц CSA2, что более чувствительно к дисперсионному эффекту эфира целлюлозы после включение.

2.2 Изменения в составе суспензии

Из спектров TG-DTG CSA1 и CSA2 Slurries увлажненных в течение 90 мин, 150 минут и 1 день можно видеть, что типы продуктов гидратации не изменялись до и после добавления эфира целлюлозы, а AFT и AH3 были все сформировано. В литературе указывается, что диапазон разложения кормовой части 50-120°C; Диапазон разложения AFM составляет 160-220°C; Диапазон разложения AH3 составляет 220-300°C. С ходом гидратации потеря веса в образце постепенно увеличивалась, и характерные пики DTG AFT, AFM и AH3 постепенно стали очевидными, что указывает на то, что образование трех продуктов гидратации постепенно увеличивалось.

Из массовой фракции каждого продукта гидратации в образце в разных возрастах гидратации можно видеть, что кормочная генерация пустого образца в возрасте 1D превышает образец образца, смешанного с целлюлозном эфиром, что указывает на то, что целлюлозный эфир оказывает большое влияние на гидратация суспензии после коагуляции. Существует определенный эффект задержки. Через 90 минут производство AFM трех образцов оставалось прежним; Через 90-150 минут производство АСМ в пусто-выборке было значительно медленнее, чем у двух других групп образцов; Через 1 день содержание AFM в пустого образца было таким же, как и для образца, смешанного с MC1, а содержание AFM в образце MC2 было значительно ниже в других образцах. Что касается продукта гидратации AH3, то скорость генерации пустого образца CSA1 после увлажнения в течение 90 минут была значительно медленнее, чем у эфира целлюлозы, но скорость генерации была значительно быстрее через 90 минут, и количество производства AH3 трех образцов был эквивалентен в 1 день.

После того, как суспензион CSA2 гидратировали в течение 90 минут и 150 минут, количество AFT, продуцируемого в образце, смешанном с целлюлозном эфиром, было значительно меньше, чем у чистого образца, что указывает на то, что целлюлозный эфир также оказывал определенное замедление на суспензию CSA2. В образцах в возрасте 1D было обнаружено, что содержание AFT в пустое образец все еще было выше, чем в образце, смешанном с целлюлозном эфиром, что указывает на то, что целлюлозный эфир все еще оказывал определенное влияние замедления на гидратацию CSA2 после окончательной настройки, и степень замедления на MC2 была больше, чем у образца, добавленного с помощью целлюлозного эфира. MC1. Через 90 минут количество AH3, полученного пустым образцом, было немного меньше, чем у образца, смешанного с целлюлозном эфиром; Через 150 минут AH3, полученный пустым образцом, превышал образец образца, смешанного с целлюлозной эфиром; В 1 день AH3, произведенный тремя образцами, был эквивалентен.

3. Заключение

(1) Эфир целлюлозы может значительно способствовать обмену водой между структурой флокуляции и структурой флокуляции. После включения эфира целлюлозного эфира целлюлозный эфир адсорбирует воду в суспензии, которая характеризуется как третий пик релаксации в спектре времени поперечного релаксации (T2). При увеличении содержания целлюлозного эфира увеличивается водопоглощение целлюлозного эфира, а площадь третьего пика релаксации увеличивается. Вода, поглощаемая целлюлозной эфиром, постепенно высвобождается в структуру флокуляции с гидратацией суспензии.

(2) Включение целлюлозного эфира предотвращает агломерацию цементных частиц в определенной степени, делая структуру флокуляции относительно свободной; А с увеличением содержания вязкость жидкой фазы увеличивается, а эфир целлюлозы оказывает большее влияние на цементные частицы. Усиленный эффект адсорбции уменьшает степень свободы воды между флюкулированными структурами.

(3) до и после добавления целлюлозного эфира типы продуктов увлажнения в сульфоалумитной цементной суспензии не изменились, и образовался AFM и алюминиевый клей; Но целлюлозный эфир слегка задержал эффект образования продуктов гидратации.