Efektet e etherëve të celulozës në evolucionin e përbërësve të ujit dhe produkteve të hidratimit të pastës së çimentos sulfoaluminate

Komponentët e ujit dhe evolucioni i mikrostrukturës në slurry të sulfoaluminimit të modifikuar të eterit celulozë u studiuan nga slurria magnetike bërthamore e fushës së ulët dhe analizuesi termik. Rezultatet treguan se pas shtimit të eterit të celulozës, ai adsorboi ujë midis strukturave të flokulimit, i cili karakterizohej si kulmi i tretë i relaksimit në spektrin e relaksimit tërthor (T2), dhe sasia e ujit të adsorbuar ishte e lidhur pozitivisht me dozimin. Përveç kësaj, eteri celulozë lehtësoi ndjeshëm shkëmbimin e ujit midis strukturave të brendshme dhe ndër-flokut të flokave CSA. Megjithëse shtimi i eterit të celulozës nuk ka asnjë efekt në llojet e produkteve të hidratimit të çimentos sulfoaluminate, do të ndikojë në sasinë e produkteve të hidratimit të një moshe specifike.

Fjalët kyçe:Eter celulozë; çimento sulfoaluminate; ujë; produkte hidratimi

0、Parathënie

Eteri i celulozës, i cili përpunohet nga celuloza natyrore përmes një seri procesesh, është një përzierje kimike e rinovueshme dhe e gjelbër. Eterët e zakonshëm të celulozës si metilceluloza (MC), etilceluloza (HEC) dhe hidroksietilmetilceluloza (HEMC) përdoren gjerësisht në mjekësi, ndërtim dhe industri të tjera. Duke marrë si shembull HEMC, ai mund të përmirësojë ndjeshëm mbajtjen e ujit dhe konsistencën e çimentos Portland, por të vonojë vendosjen e çimentos. Në nivelin mikroskopik, HEMC gjithashtu ka një efekt të rëndësishëm në mikrostrukturën dhe strukturën e poreve të pastës së çimentos. Për shembull, produkti i hidratimit Ettringite (AFT) ka më shumë të ngjarë të jetë në formë shufre të shkurtër, dhe raporti i tij i aspektit është më i ulët; Në të njëjtën kohë, një numër i madh i poreve të mbyllura futen në pastën e çimentos, duke zvogëluar numrin e poreve komunikuese.

Shumica e studimeve ekzistuese mbi ndikimin e etherëve të celulozës në materialet e bazuara në çimento përqendrohen në çimento Portland. Cementimentoja sulfoaluminate (CSA) është një çimento me karbon të ulët të zhvilluar në mënyrë të pavarur në vendin tim në shekullin e 20-të, me sulfoaluminate të kalciumit anhidër si mineral kryesor. Për shkak se një sasi e madhe e AFT mund të gjenerohet pas hidratimit, CSA ka avantazhet e forcës së hershme, papërshkueshmërisë së lartë dhe rezistencës së korrozionit, dhe përdoret gjerësisht në fushat e shtypjes 3D të betonit, ndërtimit të inxhinierisë detare dhe riparimit të shpejtë në mjedise me temperaturë të ulët . Vitet e fundit, Li Jian et al. analizoi ndikimin e HEMC në llaçin CSA nga perspektivat e forcës kompresive dhe densitetit të lagësht; Wu Kai et al. studioi efektin e HEMC në procesin e hershëm të hidratimit të çimentos CSA, por uji në çimenton e modifikuar CSA ligji i evolucionit të përbërësve dhe përbërjes së slurry është i panjohur. Bazuar në këtë, kjo punë përqendrohet në shpërndarjen e kohës së relaksimit tërthor (T2) në slurry të çimentos CSA para dhe pas shtimit të HEMC duke përdorur një instrument të rezonancës magnetike bërthamore në fushë të ulët, dhe analizon më tej migracionin dhe ndryshimin e ligjit të ujit në Slurry U studiua ndryshimi i përbërjes së pastës së çimentos.

1. Eksperimenti

1.1 Lëndët e para

U përdorën dy çimento sulfoaluminate të disponueshme komerciale, të shënuara si CSA1 dhe CSA2, me një humbje në ndezjen (LOI) më pak se 0.5% (fraksion masiv).

Përdoren tre metilcelulozë të ndryshme hidroksietil, të cilat shënohen përkatësisht si MC1, MC2 dhe MC3. MC3 fitohet duke përzier 5% (fraksion masiv) poliakrilamid (PAM) në MC2.

1.2 Raporti i Përzierjes

Tre lloje të etherëve të celulozës u përzien përkatësisht në çimento sulfoaluminate, dozat ishin 0.1%, 0.2% dhe 0.3% (fraksion masiv, i njëjti më poshtë). Raporti fiks i çimentos së ujit është 0.6, dhe raporti i ujit-çimentos i raportit të ujit-çimentos ka punueshmëri të mirë dhe pa gjakderdhje përmes provës së konsumit të ujit të konsistencës standarde.

1.3 Metoda

Pajisjet NMR të fushës së ulët të përdorura në eksperiment janë PQ⁃001 NMR Analyzer nga Shanghai Numei Analytical Instrument Co, Ltd Fuqia e fushës magnetike të magnetit të përhershëm është 0.49T, frekuenca e rezonancës proton është 21MHz, dhe temperatura e magnetit mbahet konstante në 32.0°C. Gjatë provës, shishja e vogël e qelqit që përmbante mostrën cilindrike u vendos në spirale të sondës së instrumentit, dhe sekuenca CPMG u përdor për të mbledhur sinjalin relaksues të pastës së çimentos. Pas përmbysjes nga softveri i analizës së korrelacionit, kurba e përmbysjes T2 u mor duke përdorur algoritmin e përmbysjes SIRT. Uji me shkallë të ndryshme të lirisë në slurry do të karakterizohet nga maja të ndryshme relaksimi në spektrin e relaksimit tërthor, dhe zona e pikut të relaksimit është e lidhur pozitivisht me sasinë e ujit, bazuar në të cilin lloji dhe përmbajtja e ujit në hollim mund të analizohet. Për të gjeneruar rezonancë magnetike bërthamore, është e nevojshme të sigurohet që frekuenca qendrore O1 (njësia: KHz) e frekuencës së radios është në përputhje me shpeshtësinë e magnetit, dhe O1 të kalibrohet çdo ditë gjatë provës.

Mostrat u analizuan nga TG? DSC me STA 449C Analyzer termik të kombinuar nga Netzsch, Gjermani. N2 u përdor si atmosferë mbrojtëse, shkalla e ngrohjes ishte 10°C/min, dhe diapazoni i temperaturës së skanimit ishte 30-800°C.

2. Rezultatet dhe diskutimi

2.1 Evolucioni i përbërësve të ujit

2.1.1 Eter celulozë të padenjë

Dy maja relaksimi (të përcaktuara si majat e para dhe të dyta të relaksimit) mund të vërehen qartë në spektrin e kohës së relaksimit tërthor (T2) të dy slurries çimentoje sulfoaluminate. Kulmi i parë i relaksimit buron nga pjesa e brendshme e strukturës së flokulimit, e cila ka një shkallë të ulët të lirisë dhe një kohë të shkurtër relaksimi tërthor; Kulmi i dytë i relaksimit buron nga ndërmjet strukturave të flokulimit, e cila ka një shkallë të madhe lirie dhe një kohë të gjatë relaksimi tërthor. Në të kundërt, T2 që korrespondon me kulmin e parë të relaksimit të dy çimentove është i krahasueshëm, ndërsa kulmi i dytë relaksues i CSA1 shfaqet më vonë. Të ndryshme nga klinkeri i çimentos sulfoaluminate dhe çimento e bërë vetë, dy majat relaksuese të CSA1 dhe CSA2 mbivendosen pjesërisht nga gjendja fillestare. Me përparimin e hidratimit, kulmi i parë i relaksimit gradualisht ka tendencë të jetë i pavarur, zona gradualisht zvogëlohet, dhe ajo zhduket plotësisht në rreth 90 minuta. Kjo tregon se ekziston një shkallë e caktuar e shkëmbimit të ujit midis strukturës së flokulimit dhe strukturës së flokulimit të dy pasteve të çimentos.

Ndryshimi i zonës së pikut të pikut të dytë të relaksimit dhe ndryshimi i vlerës T2 që korrespondon me kulmin e pikut përkatësisht karakterizojnë ndryshimin e ujit të lirë dhe përmbajtjen e ujit të lidhur fizikisht dhe ndryshimin e shkallës së lirisë së ujit në hollim . Kombinimi i të dyve mund të pasqyrojë më shumë procesin e hidratimit të slurry. Me përparimin e hidratimit, zona e pikut gradualisht zvogëlohet, dhe zhvendosja e vlerës së T2 në të majtë rritet gradualisht, dhe ekziston një marrëdhënie e caktuar përkatëse midis tyre.

2.1.2 eter celulozë e shtuar

Marrja e CSA2 e përzier me 0.3% MC2 si shembull, mund të shihet spektri i relaksimit T2 i çimentos sulfoaluminate pas shtimit të eterit celulozë. Pas shtimit të eterit të celulozës, kulmi i tretë i relaksimit që përfaqëson adsorbimin e ujit nga eteri celulozë u shfaq në pozicionin ku koha e relaksimit tërthor ishte më e madhe se 100ms, dhe zona e pikut gradualisht u rrit me rritjen e përmbajtjes së eterit të celulozës.

Sasia e ujit midis strukturave të flokulimit ndikohet nga migrimi i ujit brenda strukturës së flokulimit dhe adsorbimi i ujit të eterit të celulozës. Prandaj, sasia e ujit midis strukturave të flokulimit ka të bëjë me strukturën e brendshme të poreve të slurry dhe kapacitetit të adsorbimit të ujit të eterit celulozë. Zona e pikut të dytë të relaksimit ndryshon me përmbajtjen e eterit të celulozës ndryshon me lloje të ndryshme të çimentos. Zona e pikut të dytë të relaksimit të slurry CSA1 u ul vazhdimisht me rritjen e përmbajtjes së eterit të celulozës, dhe ishte më e vogla me 0.3% përmbajtje. Në të kundërt, zona e dytë e pikut të relaksimit të slurry CSA2 rritet vazhdimisht me rritjen e përmbajtjes së eterit të celulozës.

Renditni ndryshimin e zonës së pikut të tretë të relaksimit me rritjen e përmbajtjes së eterit të celulozës. Meqenëse zona e pikut ndikohet nga cilësia e mostrës, është e vështirë të sigurohet që cilësia e mostrës së shtuar është e njëjtë kur ngarkoni mostrën. Prandaj, raporti i zonës përdoret për të karakterizuar sasinë e sinjalit të pikut të tretë të relaksimit në mostra të ndryshme. Nga ndryshimi i zonës së pikut të tretë të relaksimit me rritjen e përmbajtjes së eterit të celulozës, shihet se me rritjen e përmbajtjes së eterit celulozë, zona e pikut të tretë të relaksimit në thelb tregoi një prirje në rritje (në in CSA1, kur përmbajtja e MC1 ishte 0.3%, ishte më shumë zona e pikut të tretë të relaksimit zvogëlohet pak në 0.2%), duke treguar që me rritjen e përmbajtjes së eterit të celulozës, uji i adsorbuar gjithashtu rritet gradualisht. Midis slurries CSA1, MC1 kishte thithje më të mirë të ujit sesa MC2 dhe MC3; Ndërsa në mesin e Slurries CSA2, MC2 kishte thithjen më të mirë të ujit.

Mund të shihet nga ndryshimi i zonës së pikut të tretë të relaksimit për masë njësie të slurry CSA2 me kohën në përmbajtjen e 0.3% eter celulozë që zona e pikut të tretë të relaksimit për masë njësi zvogëlohet vazhdimisht me hidratimin, duke treguar Se pasi që shkalla e hidratimit të CSA2 është më e shpejtë se ajo e çimentos së klinkerit dhe vetë-bërë, eter celulozë nuk ka kohë për adsorbimin e mëtejshëm të ujit, dhe lëshon ujin e adsorbuar për shkak të rritjes së shpejtë të përqendrimit të fazës së lëngshme në hollim. Për më tepër, adsorbimi i ujit i MC2 është më i fortë se ai i MC1 dhe MC3, i cili është në përputhje me përfundimet e mëparshme. Ajo mund të shihet nga ndryshimi i zonës së pikut për masën e njësisë së pikut të tretë relaksues të CSA1 me kohën në doza të ndryshme 0.3% të etherëve të celulozës që rregulli i ndryshimit të pikut të tretë të relaksimit të CSA1 është i ndryshëm nga ai i CSA2, dhe Zona e CSA1 rritet shkurtimisht në fazën e hershme të hidratimit. Pas rritjes së shpejtë, ajo u ul në zhdukje, e cila mund të jetë për shkak të kohës më të gjatë të koagulimit të CSA1. Përveç kësaj, CSA2 përmban më shumë gips, hidratimi është i lehtë për tu formuar më shumë (3CAO AL2O3 3CASO4 32H2O), konsumon shumë ujë të lirë, dhe shkalla e konsumit të ujit tej Zona e pikut të tretë të relaksimit të slurry CSA2 vazhdoi të ulet.

Pas përfshirjes së eterit të celulozës, majat e para dhe të dyta të relaksimit gjithashtu ndryshuan në një farë mase. Mund të shihet nga gjerësia e pikut të pikut të dytë të relaksimit të dy llojeve të slurry të çimentos dhe slurry e freskët pasi të shtoni eter celulozë se gjerësia e pikut të pikut të dytë të relaksimit të slurry -it të freskët është e ndryshme pas shtimit të eterit të celulozës. Rritja, forma e pikut ka tendencë të jetë e shpërndarë. Kjo tregon se përfshirja e eterit të celulozës parandalon grumbullimin e grimcave të çimentos në një masë të caktuar, e bën strukturën e flokulimit relativisht të lirshme, dobëson shkallën lidhëse të ujit dhe rrit shkallën e lirisë së ujit midis strukturave të flokulimit. Sidoqoftë, me rritjen e dozës, rritja e gjerësisë së pikut nuk është e qartë, dhe gjerësia e pikut të disa mostrave madje zvogëlohet. Mund të jetë që rritja e dozës rrit viskozitetin e fazës së lëngshme të slurry, dhe në të njëjtën kohë, adsorbimi i eterit të celulozës në grimcat e çimentos përmirësohet për të shkaktuar flokulim. Shkalla e lirisë së lagështisë midis strukturave është zvogëluar.

Rezolucioni mund të përdoret për të përshkruar shkallën e ndarjes midis majave të relaksimit të parë dhe të dytë. Shkalla e ndarjes mund të llogaritet në bazë të shkallës së rezolucionit = (komponenti i sipërm-Asaddle)/komponenti i afrimit, ku përbërësi i largët dhe ASADDLE paraqesin amplituda maksimale të pikut të parë të relaksimit dhe amplituda e pikës më të ulët midis dy majave, përkatësisht. Shkalla e ndarjes mund të përdoret për të karakterizuar shkallën e shkëmbimit të ujit midis strukturës së flokulimit të slurry dhe strukturës së flokulimit, dhe vlera është përgjithësisht 0-1. Një vlerë më e lartë për ndarje tregon që të dy pjesët e ujit janë më të vështira për t'u shkëmbyer, dhe një vlerë e barabartë me 1 tregon që të dy pjesët e ujit nuk mund të shkëmbejnë fare.

Nga rezultatet e llogaritjes mund të shihet se shkalla e ndarjes se shkalla e ndarjes së dy çimentos pa shtuar eter celulozë është ekuivalent, të dyja janë rreth 0.64, dhe shkalla e ndarjes është ulur ndjeshëm pas shtimit të eterit të celulozës. Nga njëra anë, rezolucioni zvogëlohet më tej me rritjen e dozës, dhe rezolucioni i dy majave madje bie në 0 në CSA2 të përzier me 0.3% MC3, duke treguar që eter celulozë promovon ndjeshëm shkëmbimin e ujit brenda dhe midis Strukturat e flokulimit. Bazuar në faktin se përfshirja e eterit të celulozës në thelb nuk ka asnjë efekt në pozicionin dhe zonën e pikut të parë të relaksimit, mund të spekulohet se ulja e rezolucionit është pjesërisht për shkak të rritjes së gjerësisë së pikut të dytë të relaksimit, dhe Struktura e lirshme e flokulimit e bën më të lehtë shkëmbimin e ujit midis brenda dhe jashtë. Për më tepër, mbivendosja e eterit të celulozës në strukturën e slurry përmirëson më tej shkallën e shkëmbimit të ujit midis brenda dhe jashtë strukturës së flokulimit. Nga ana tjetër, efekti i zvogëlimit të rezolucionit të eterit të celulozës në CSA2 është më i fortë se ai i CSA1, i cili mund të jetë për shkak të sipërfaqes më të vogël të sipërfaqes specifike dhe madhësisë më të madhe të grimcave të CSA2, e cila është më e ndjeshme ndaj efektit shpërndarës të eterit të celulozës pas Përfshirja.

2.2 Ndryshimet në përbërjen e slurry

Nga spektrat TG-DTG të Slurries CSA1 dhe CSA2 të hidratuar për 90 min, 150 min dhe 1 ditë, mund të shihet se llojet e produkteve të hidratimit nuk ndryshuan para dhe pas shtimit të eterit celulozë, dhe AFT, AFM dhe AH3 ishin të gjitha formuar. Literatura tregon se diapazoni i dekompozimit të AFT është 50-120°C; Gama e dekompozimit të AFM është 160-220°C; Gama e dekompozimit të AH3 është 220-300°C. Me përparimin e hidratimit, humbja e peshës së mostrës u rrit gradualisht, dhe majat karakteristike të DTG të AFT, AFM dhe AH3 gradualisht u bënë të dukshme, duke treguar që formimi i tre produkteve të hidratimit u rrit gradualisht.

Nga fraksioni masiv i secilit produkt hidratimi në mostër në epoka të ndryshme hidratimi, mund të shihet se gjenerimi i pas hidratimi i slurry pas koagulimit. Ka një efekt të caktuar vonesë. Në 90 minuta, prodhimi AFM i tre mostrave mbeti i njëjtë; Në 90-150 minuta, prodhimi i AFM në kampionin bosh ishte dukshëm më i ngadaltë se ai i dy grupeve të tjera të mostrave; Pas 1 dite, përmbajtja e AFM në mostrën bosh ishte e njëjtë me atë të mostrës të përzier me MC1, dhe përmbajtja AFM e mostrës MC2 ishte dukshëm më e ulët në mostrat e tjera. Sa i përket produktit të hidratimit AH3, shkalla e gjenerimit të mostrës bosh CSA1 pas hidratimit për 90 minuta ishte dukshëm më e ngadaltë se ajo e eterit celulozë, por shkalla e gjenerimit ishte dukshëm më e shpejtë pas 90 minutash, dhe sasia e prodhimit AH3 të tre mostrave ishte ekuivalent në 1 ditë.

Pasi slurry CSA2 ishte hidratuar për 90min dhe 150min, sasia e AFT e prodhuar në mostër të përzier me eter celulozë ishte dukshëm më pak se ajo e mostrës bosh, duke treguar që eter celulozë gjithashtu kishte një efekt të caktuar retardues në slurry CSA2. Në mostrat në moshën 1D, u zbulua se përmbajtja e pasme e mostrës bosh ishte akoma më e lartë se ajo e mostrës e përzier me eter celulozë, duke treguar që eteri celulozë ende kishte një efekt të caktuar të prapambetjes në hidratimin e CSA2 pas vendosjes përfundimtare, dhe shkalla e prapambetjes në MC2 ishte më e madhe se ajo e mostrës të shtuar me eter celulozë. MC1. Në 90 minuta, sasia e AH3 e prodhuar nga kampioni bosh ishte pak më pak se ajo e mostrës e përzier me eter celulozë; Në 150 minuta, AH3 e prodhuar nga kampioni bosh tejkaloi atë të mostrës të përzier me eter celulozë; Në 1 ditë, AH3 i prodhuar nga tre mostrat ishte ekuivalent.

3. Përfundim

(1) Eteri i celulozës mund të promovojë ndjeshëm shkëmbimin e ujit midis strukturës së flokulimit dhe strukturës së flokulimit. Pas përfshirjes së eterit të celulozës, eteri i celulozës tërheq ujin në slurry, i cili karakterizohet si kulmi i tretë i relaksimit në spektrin e relaksimit tërthor (T2). Me rritjen e përmbajtjes së eterit të celulozës, thithja e ujit të eterit të celulozës rritet, dhe zona e pikut të tretë të relaksimit rritet. Uji i zhytur nga eteri i celulozës lëshohet gradualisht në strukturën e flokulimit me hidratimin e slurry.

(2) përfshirja e eterit të celulozës parandalon grumbullimin e grimcave të çimentos në një farë mase, duke e bërë strukturën e flokulimit relativisht të lirshme; Dhe me rritjen e përmbajtjes, viskoziteti i fazës së lëngshme të slurry rritet, dhe eteri i celulozës ka një efekt më të madh në grimcat e çimentos. Efekti i përmirësuar i adsorbimit zvogëlon shkallën e lirisë së ujit midis strukturave të flokuluara.

(3) Para dhe pas shtimit të eterit të celulozës, u formuan llojet e produkteve të hidratimit në slurry të çimentos sulfoaluminate, dhe AFT, AFM dhe zam alumini u formuan; Por eter celuloza vonoi paksa formimin e efektit të produkteve të hidratimit.