Eteri celuloz mbi morfologjinë e etringitit të hershëm

Efektet e eterit hidroksietil metil celulozë dhe eterit metil celulozë në morfologjinë e etringitit në slurin e hershëm të çimentos u studiuan me mikroskop elektronik skanues (SEM). Rezultatet tregojnë se raporti gjatësi-diametër i kristaleve të etringitit në llumin e modifikuar me eter hidroksietil metil celulozë është më i vogël se ai në slurin e zakonshëm dhe morfologjia e kristaleve të etringitit është e shkurtër si shufër. Raporti gjatësi-diametër i kristaleve të etringitit në llumin e modifikuar me eter metil celulozë është më i madh se ai në slurin e zakonshëm, dhe morfologjia e kristaleve të etringitit është shufra me gjilpërë. Kristalet e etringitit në llucët e zakonshme të çimentos kanë një raport pamjeje diku në mes. Nëpërmjet studimit eksperimental të mësipërm, është më tej e qartë se diferenca e peshës molekulare të dy llojeve të eterit celuloz është faktori më i rëndësishëm që ndikon në morfologjinë e etringitit.

Fjalët kyçe:etringit; raporti gjatësi-diametër; Eter metil celulozë; Hidroksietil metil celulozë eter; morfologjia

Etringiti, si një produkt hidratimi pak i zgjeruar, ka një efekt të rëndësishëm në performancën e betonit të çimentos dhe ka qenë gjithmonë pika e nxehtë e kërkimit të materialeve me bazë çimento. Etringiti është një lloj hidrati aluminat kalciumi i tipit trisulfid, formula e tij kimike është [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, ose mund të shkruhet si 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, shpesh i shkurtuar si AFt . Në sistemin e çimentos Portland, etringiti formohet kryesisht nga reaksioni i gipsit me mineralet aluminate ose ferrik aluminat, i cili luan rolin e vonimit të hidratimit dhe forcës së hershme të çimentos. Formimi dhe morfologjia e etringitit ndikohen nga shumë faktorë si temperatura, vlera e pH dhe përqendrimi i joneve. Që në vitin 1976, Metha et al. përdori mikroskopin elektronik skanues për të studiuar karakteristikat morfologjike të AFt dhe zbuloi se morfologjia e produkteve të tilla hidratimi pak të zgjeruara ishte paksa e ndryshme kur hapësira e rritjes ishte mjaft e madhe dhe kur hapësira ishte e kufizuar. E para ishte kryesisht sferula të holla në formë gjilpëre, ndërsa e dyta ishte kryesisht prizëm i shkurtër në formë shufre. Hulumtimi i Yang Wenyan zbuloi se format AFt ishin të ndryshme me mjedise të ndryshme shërimi. Mjediset e lagështa do të vononin gjenerimin AFt në betonin e dopuar me zgjerim dhe do të rrisnin mundësinë e fryrjes dhe plasaritjes së betonit. Mjedise të ndryshme ndikojnë jo vetëm në formimin dhe mikrostrukturën e AFt, por edhe në stabilitetin e vëllimit të tij. Chen Huxing et al. zbuloi se stabiliteti afatgjatë i AFt u ul me rritjen e përmbajtjes së C3A. Clark dhe Monteiro et al. zbuloi se me rritjen e presionit mjedisor, struktura kristalore AFt ndryshoi nga rendi në çrregullim. Balonis dhe Glasser rishikuan ndryshimet e densitetit të AFm dhe AFt. Renaudin et al. studiuan ndryshimet strukturore të AFt para dhe pas zhytjes në tretësirë ​​dhe parametrat strukturorë të AFt në spektrin Raman. Kunther et al. studioi efektin e ndërveprimit midis raportit CSH xhel kalcium-silikon dhe jonit sulfat në presionin e kristalizimit AFt nga NMR. Në të njëjtën kohë, bazuar në aplikimin e AFt në materialet me bazë çimento, Wenk et al. studioi orientimin kristal AFt të seksionit të betonit përmes teknologjisë së përfundimit të difraksionit me rreze X me rrezatim të fortë sinkrotron. U hulumtuan formimi i AFt në çimento të përzier dhe pika kërkimore e etringitit. Bazuar në reagimin e vonuar të etringitit, disa studiues kanë kryer shumë kërkime mbi shkakun e fazës AFt.

Zgjerimi i vëllimit i shkaktuar nga formimi i etringitit ndonjëherë është i favorshëm dhe mund të veprojë si një "zgjerues" i ngjashëm me agjentin e zgjerimit të oksidit të magnezit për të ruajtur stabilitetin e vëllimit të materialeve me bazë çimento. Shtimi i emulsionit polimer dhe pluhurit të emulsionit të rishpërndarë ndryshon vetitë makroskopike të materialeve me bazë çimento për shkak të efekteve të tyre të rëndësishme në mikrostrukturën e materialeve me bazë çimento. Megjithatë, ndryshe nga pluhuri i emulsionit të rishpërndarë, i cili kryesisht rrit vetinë e lidhjes së llaçit të ngurtësuar, eteri i celulozës polimer i tretshëm në ujë (CE) i jep llaçit të sapopërzier mbajtje të mirë të ujit dhe efekt trashjeje, duke përmirësuar kështu performancën e punës. Përdoret zakonisht CE jo-jonike, duke përfshirë metil celulozën (MC), hidroksietil celulozën (HEC), hidroksipropil metil celulozën (HPMC),hidroksietil metil celulozë (HEMC), etj., dhe CE luan një rol në llaçin e sapopërzier por gjithashtu ndikon në procesin e hidratimit të llumit të çimentos. Studimet kanë treguar se HEMC ndryshon sasinë e AFt të prodhuar si një produkt hidratimi. Megjithatë, asnjë studim nuk e ka krahasuar në mënyrë sistematike efektin e CE në morfologjinë mikroskopike të AFt, kështu që ky punim eksploron ndryshimin e efektit të HEMC dhe MC në morfologjinë mikroskopike të etringham në slurin e hershëm të çimentos (1-ditore) përmes analizës së imazhit dhe krahasimi.

1. Eksperimentoni

1.1 Lëndët e para

Çimentoja Portland P·II 52.5R e prodhuar nga Anhui Conch Cement Co., LTD u zgjodh si çimento në eksperiment. Dy eteret e celulozës janë hidroksietil metilceluloza (HEMC) dhe metilceluloza (metilceluloza, Grupi Sinopat i Shanghait). MC); Uji i përzierjes është uji i rubinetit.

1.2 Metodat eksperimentale

Raporti ujë-çimento i mostrës së pastës së çimentos ishte 0.4 (raporti masiv i ujit ndaj çimentos), dhe përmbajtja e eterit të celulozës ishte 1% e masës së çimentos. Përgatitja e ekzemplarit u krye sipas GB1346-2011 “Metoda e testimit për konsumin e ujit, koha e vendosjes dhe qëndrueshmëria e konsistencës standarde të çimentos”. Pas formimit të kampionit, filmi plastik u kapsulua në sipërfaqen e kallëpit për të parandaluar avullimin dhe karbonizimin e ujit sipërfaqësor, dhe kampioni u vendos në një dhomë kurimi me një temperaturë prej (20±2)℃ dhe lagështi relative prej (60±5). ) %. Pas 1 dite, myku u hoq dhe mostra u thye, më pas u mor një kampion i vogël nga mesi dhe u zhyt në etanol anhidër për të përfunduar hidratimin, dhe kampioni u nxor dhe u tha përpara testimit. Mostrat e thara u ngjitën në tryezën e mostrës me ngjitës të dyanshëm përçues dhe një shtresë filmi ari u spërkat në sipërfaqe nga instrumenti automatik i spërkatjes së joneve Cressington 108. Rryma e spërkatjes ishte 20 mA dhe koha e spërkatjes ishte 60 s. Mikroskopi elektronik skanues mjedisor FEI QUANTAFEG 650 (ESEM) u përdor për të vëzhguar karakteristikat morfologjike të AFt në seksionin e mostrës. Mënyra e elektroneve sekondare me vakum të lartë u përdor për të vëzhguar AFT. Tensioni i nxitimit ishte 15 kV, diametri i pikës së rrezes ishte 3.0 nm dhe distanca e punës u kontrollua në rreth 10 mm.

2. Rezultatet dhe diskutimi

Imazhet SEM të etringitit në llum çimentoje të ngurtësuar të modifikuar nga HEMC treguan se rritja e orientimit të Ca (OH)2(CH) me shtresa ishte e dukshme dhe AFt tregoi akumulim të parregullt të AFt të shkurtër si shufër dhe disa AFT të shkurtër si shufër u mbuluan me strukturë membranore HEMC. Zhang Dongfang etj. gjeti gjithashtu AFt të shkurtër si shufër kur vëzhguan ndryshimet e mikrostrukturës së llumit të çimentos të modifikuar HEMC përmes ESEM. Ata besonin se llumi i zakonshëm i çimentos reagon shpejt pasi takonte ujin, kështu që kristali AFt ishte i hollë dhe zgjatja e moshës së hidratimit çoi në një rritje të vazhdueshme të raportit gjatësi-diametër. Megjithatë, HEMC rriti viskozitetin e tretësirës, ​​zvogëloi shkallën e lidhjes së joneve në tretësirë ​​dhe vonoi mbërritjen e ujit në sipërfaqen e grimcave të klinkerit, kështu që raporti gjatësi-diametër i AFt u rrit në një tendencë të dobët dhe karakteristikat e tij morfologjike treguan formë e shkurtër si shufër. Krahasuar me AFt në pluhurin e zakonshëm të çimentos të së njëjtës moshë, kjo teori është verifikuar pjesërisht, por nuk është e zbatueshme për të shpjeguar ndryshimet morfologjike të AFt në pluhurin e çimentos të modifikuar me MC. Imazhet SEM të ettriditit në llum çimentoje të modifikuar MC të ngurtësuar 1-ditor treguan gjithashtu rritje të orientuar të Ca(OH)2 të shtresuar, disa sipërfaqe AFt ishin gjithashtu të mbuluara me strukturë filmike të MC dhe AFt tregoi karakteristika morfologjike të rritjes së grupimeve. Sidoqoftë, për krahasim, kristali AFt në slurin e çimentos të modifikuar me MC ka një raport më të madh gjatësi-diametër dhe një morfologji më të hollë, duke treguar një morfologji tipike acikulare.

Si HEMC ashtu edhe MC vonuan procesin e hershëm të hidratimit të çimentos dhe rritën viskozitetin e tretësirës, ​​por ndryshimet në karakteristikat morfologjike AFt të shkaktuara prej tyre ishin ende të rëndësishme. Dukuritë e mësipërme mund të shtjellohen më tej nga këndvështrimi i strukturës molekulare të eterit të celulozës dhe strukturës kristalore AFt. Renaudin et al. AFt-in e sintetizuar e njomni në tretësirën e përgatitur të alkalit për të marrë "AFt të lagësht" dhe e hiqni pjesërisht dhe e thani në sipërfaqen e tretësirës së ngopur të CaCl2 (lagështia relative 35%) për të marrë "AFt të thatë". Pas studimit të përsosjes së strukturës nga spektroskopia Raman dhe difraksioni i pluhurit me rreze X, u zbulua se nuk kishte asnjë ndryshim midis dy strukturave, vetëm drejtimi i formimit të kristalit të qelizave ndryshoi në procesin e tharjes, domethënë në procesin e mjedisit. Ndryshimi nga "i lagësht" në "i thatë", kristalet AFt formuan qeliza përgjatë drejtimit normal të një rritje gradualisht. Kristalet AFt përgjatë drejtimit normal c u bënë gjithnjë e më pak. Njësia më themelore e hapësirës tredimensionale është e përbërë nga një drejtëz normale, b drejtëz normale dhe c normale të cilat janë pingul me njëra-tjetrën. Në rastin kur normalet b ishin të fiksuara, kristalet AFt u grumbulluan përgjatë një normale, duke rezultuar në një seksion kryq të qelizave të zgjeruar në rrafshin e normaleve ab. Kështu, nëse HEMC "ruan" më shumë ujë se MC, një mjedis "i thatë" mund të ndodhë në një zonë të lokalizuar, duke inkurajuar grumbullimin anësor dhe rritjen e kristaleve AFt. Patural et al. zbuloi se për vetë CE, sa më e lartë të jetë shkalla e polimerizimit (ose sa më e madhe të jetë pesha molekulare), aq më i madh është viskoziteti i CE dhe aq më i mirë është performanca e mbajtjes së ujit. Struktura molekulare e HEMCs dhe MCS mbështet këtë hipotezë, me grupin hidroksietil që ka një peshë molekulare shumë më të madhe se grupi i hidrogjenit.

Në përgjithësi, kristalet AFt do të formohen dhe do të precipitojnë vetëm kur jonet përkatëse arrijnë një ngopje të caktuar në sistemin e tretësirës. Prandaj, faktorë të tillë si përqendrimi i joneve, temperatura, vlera e pH dhe hapësira e formimit në tretësirën e reaksionit mund të ndikojnë ndjeshëm në morfologjinë e kristaleve AFt dhe ndryshimet në kushtet e sintezës artificiale mund të ndryshojnë morfologjinë e kristaleve AFt. Prandaj, raporti i kristaleve AFt në pluhurin e zakonshëm të çimentos midis të dyjave mund të shkaktohet nga faktori i vetëm i konsumit të ujit në hidratimin e hershëm të çimentos. Megjithatë, ndryshimi në morfologjinë kristal AFt të shkaktuar nga HEMC dhe MC duhet të jetë kryesisht për shkak të mekanizmit të tyre të veçantë të mbajtjes së ujit. Hemcs dhe MCS krijojnë një "qark të mbyllur" të transportit të ujit brenda mikrozonës së pluhurit të freskët të çimentos, duke lejuar një "periudhë të shkurtër" në të cilën uji "është i lehtë për t'u futur dhe i vështirë për të dalë". Megjithatë, gjatë kësaj periudhe, mjedisi i fazës së lëngshme brenda dhe afër mikrozonës ndryshon gjithashtu. Faktorë të tillë si përqendrimi i joneve, pH etj., Ndryshimi i mjedisit të rritjes reflektohet më tej në karakteristikat morfologjike të kristaleve AFt. Ky "lak i mbyllur" i transportit ujor është i ngjashëm me mekanizmin e veprimit të përshkruar nga Pourchez et al. HPMC luan një rol në mbajtjen e ujit.

3. Përfundim

(1) Shtimi i eterit hidroksietil metil celulozë (HEMC) dhe eterit metil celulozë (MC) mund të ndryshojë ndjeshëm morfologjinë e etringitit në slurin e zakonshëm të çimentos të hershme (1 ditë).

(2) Gjatësia dhe diametri i kristalit të etringitit në slurin e çimentos të modifikuar HEMC janë të vogla dhe në formë shufra të shkurtër; Raporti i gjatësisë dhe diametrit të kristaleve të etringitit në llumin e çimentos të modifikuar me MC është i madh, i cili është në formë gjilpëre. Kristalet e etringitit në llucët e zakonshme të çimentos kanë një raport aspekti midis këtyre dyve.

(3) Efektet e ndryshme të dy etereve të celulozës në morfologjinë e etringitit janë në thelb për shkak të ndryshimit në peshën molekulare.