Целулозни етар о морфологији раног етрингита

Ефекти етра хидроксиетил метил целулозе и етра метил целулозе на морфологију етрингита у раној цементној суспензији проучавани су скенирајућим електронским микроскопом (СЕМ). Резултати показују да је однос дужине и пречника кристала етрингита у суспензији модификованој хидроксиетил метил целулозом етром мањи од оног у обичној суспензији, а морфологија кристала етрингита је кратка штапићаста. Однос дужине и пречника кристала етрингита у суспензији модификованој метил целулозом етром је већи од оног у обичној суспензији, а морфологија кристала етрингита је игласта. Кристали етрингита у обичним цементним суспензијама имају однос страница негде између. Кроз горњу експерименталну студију, даље је јасно да је разлика у молекуларној тежини две врсте целулозног етра најважнији фактор који утиче на морфологију етрингита.

Кључне речи:етрингит; Однос дужине и пречника; етар метил целулозе; Хидроксиетил метил целулозе етар; морфологија

Етрингит, као благо проширени производ хидратације, има значајан утицај на перформансе цементног бетона и одувек је био жариште истраживања материјала на бази цемента. Етрингит је врста трисулфидног типа калцијум алуминат хидрата, његова хемијска формула је [Ца3Ал (ОХ)6·12Х2О]2·(СО4)3·2Х2О, или се може написати као 3ЦаО·Ал2О3·3ЦаСО4·32Х2О, често скраћено као АФт . У систему портланд цемента, етрингит се углавном формира реакцијом гипса са минералима алумината или гвожђа алумината, који игра улогу одлагања хидратације и ране чврстоће цемента. На формирање и морфологију етрингита утичу многи фактори као што су температура, пХ вредност и концентрација јона. Већ 1976. Метха ет ал. користио је скенирајућу електронску микроскопију за проучавање морфолошких карактеристика АФт-а и открио да је морфологија тако благо проширених производа хидратације била мало другачија када је простор за раст био довољно велик и када је простор био ограничен. Први су углавном били танке сферуле у облику шипке, док је други био углавном кратка призма у облику шипке. Истраживање Ианг Вениана је открило да су АФт облици различити у различитим окружењима очвршћавања. Влажна средина би одложила генерисање АФт у бетону допираном експанзијом и повећала би могућност бубрења и пуцања бетона. Различита окружења утичу не само на формирање и микроструктуру АФт, већ и на његову запреминску стабилност. Цхен Хукинг и др. открили да се дугорочна стабилност АФт смањује са повећањем садржаја Ц3А. Цларк и Монтеиро ет ал. открили да се са повећањем притиска околине, АФт кристална структура мења од реда до поремећаја. Балонис и Глассер су прегледали промене густине АФм и АФт. Ренаудин и др. проучавали су структурне промене АФт пре и после потапања у раствор и структурне параметре АФт у Рамановом спектру. Кунтхер ет ал. проучавао је ефекат интеракције између ЦСХ гела калцијум-силицијум односа и сулфатног јона на притисак кристализације АФт помоћу НМР. Истовремено, на основу примене АФт у материјалима на бази цемента, Венк ет ал. проучавао АФт кристалну оријентацију бетонског пресека кроз технологију завршне обраде рендгенске дифракције тврдог синхротронског зрачења. Истраживано је формирање АФт у мешаном цементу и жариште истраживања етрингита. На основу одложене реакције етрингита, неки научници су спровели многа истраживања о узроку АФт фазе.

Запреминско проширење узроковано формирањем етрингита је понекад повољно и може деловати као „експанзија“ слично експанзионом средству магнезијум оксида да би се одржала запреминска стабилност материјала на бази цемента. Додатак полимерне емулзије и редисперзибилне емулзије у праху мења макроскопска својства материјала на бази цемента због њиховог значајног утицаја на микроструктуру материјала на бази цемента. Међутим, за разлику од редисперзибилног емулзионог праха који углавном побољшава својства везивања очврслог малтера, водорастворни полимер целулозни етар (ЦЕ) даје новоумешаном малтеру добро задржавање воде и ефекат згушњавања, чиме се побољшава радни учинак. Нејонски ЦЕ се обично користи, укључујући метил целулозу (МЦ), хидроксиетил целулозу (ХЕЦ), хидроксипропил метил целулозу (ХПМЦ),хидроксиетил метил целулоза (ХЕМЦ)итд., а ЦЕ игра улогу у новоумешаном малтеру, али такође утиче на процес хидратације цементне суспензије. Студије су показале да ХЕМЦ мења количину АФт произведеног као хидратантног производа. Међутим, ниједна студија није систематски упоређивала ефекат ЦЕ на микроскопску морфологију АФт, тако да овај рад истражује разлику утицаја ХЕМЦ и МЦ на микроскопску морфологију етрингхама у раној (1-дневној) цементној суспензији кроз анализу слике и поређење.

1. Експеримент

1.1 Сировине

Портланд цемент П·ИИ 52.5Р произведен од стране Анхуи Цонцх Цемент Цо., ЛТД је одабран као цемент у експерименту. Два етра целулозе су хидроксиетил метилцелулоза (ХЕМЦ) и метилцелулоза (метилцелулоза, Схангхаи Синопатх Гроуп) респективно. МЦ); Вода за мешање је вода из славине.

1.2 Експерименталне методе

Водоцементни однос узорка цементне пасте био је 0,4 (масени однос воде и цемента), а садржај целулозног етра 1% масе цемента. Припрема узорка је извршена према ГБ1346-2011 „Метода испитивања потрошње воде, времена везивања и стабилности стандардне конзистенције цемента“. Након формирања узорка, пластична фолија је инкапсулирана на површини калупа како би се спречило испаравање површинске воде и карбонизација, а узорак је стављен у просторију за сушење са температуром (20±2)℃ и релативном влажношћу (60±5). ) %. Након 1 дана, калуп је уклоњен, а узорак разбијен, затим је из средине узет мали узорак и натопљен анхидрованим етанолом да би се прекинула хидратација, а узорак је извађен и осушен пре испитивања. Осушени узорци су залепљени на сто за узорке проводљивим двостраним лепком, а слој златног филма је попрскан на површину помоћу Црессингтон 108ауто аутоматског инструмента за јонско распршивање. Струја распршивања је била 20 мА, а време распршивања је било 60 с. ФЕИ КУАНТАФЕГ 650 еколошки скенирајући електронски микроскоп (ЕСЕМ) је коришћен за посматрање морфолошких карактеристика АФт на пресеку узорка. Режим секундарног електрона високог вакуума је коришћен за посматрање АФТ-а. Напон убрзања је био 15 кВ, пречник тачке снопа је био 3,0 нм, а радна удаљеност је контролисана на око 10 мм.

2. Резултати и дискусија

СЕМ слике етрингита у очврслом ХЕМЦ-модификованом цементном раствору показале су да је оријентацијски раст слојевитог Ца (ОХ)2(ЦХ) био очигледан, а АФт је показао неправилну акумулацију кратког АФт у облику шипке, а неки кратки АФТ у облику шипке су били покривени са ХЕМЦ мембранском структуром. Зханг Донгфанг и др. такође је пронађен кратки АФт у облику шипке када се посматрају промене микроструктуре ХЕМЦ модификоване цементне суспензије кроз ЕСЕМ. Они су веровали да обична цементна суспензија брзо реагује након што је наишла на воду, тако да је АФт кристал био танак, а продужење старости хидратације довело је до континуираног повећања односа дужине и пречника. Међутим, ХЕМЦ је повећао вискозитет раствора, смањио брзину везивања јона у раствору и одложио долазак воде на површину честица клинкера, па је однос дужине и пречника АФт растао у слабом тренду и његове морфолошке карактеристике су показале. кратак облик у облику штапа. У поређењу са АФт у обичној цементној суспензији исте старости, ова теорија је делимично верификована, али није применљива да објасни морфолошке промене АФт у МЦ модификованој цементној суспензији. СЕМ слике еттридита у 1-дневном стврднутом МЦ модификованом цементном раствору такође су показале оријентисан раст слојевитог Ца(ОХ)2, неке АФт површине су такође биле прекривене филмском структуром МЦ, а АФт је показао морфолошке карактеристике раста кластера. Међутим, за поређење, АФт кристал у МЦ модификованом цементном раствору има већи однос дужине и пречника и виткију морфологију, показујући типичну игличасту морфологију.

И ХЕМЦ и МЦ су одложили рани процес хидратације цемента и повећали вискозитет раствора, али су разлике у АФт морфолошким карактеристикама изазване њима и даље биле значајне. Горе наведени феномени могу се даље разрадити из перспективе молекуларне структуре целулозног етра и АФт кристалне структуре. Ренаудин и др. синтетизовани АФт натопио у припремљен алкални раствор да би добио „влажни АФт“, а делимично га уклонио и осушио на површини засићеног раствора ЦаЦл2 (35% релативне влажности) да би се добио „суви АФт“. Након студије префињења структуре Рамановом спектроскопијом и рендгенском дифракцијом праха, утврђено је да нема разлике између ове две структуре, већ се мења само смер формирања кристала ћелија у процесу сушења, односно у процесу околине. промена из „влажног” у „суво”, АФт кристали формирају ћелије дуж нормалног смера постепено повећавају. Кристали АФт дуж ц нормалног правца постајали су све мањи. Најосновнију јединицу тродимензионалног простора чине нормална линија, б нормална линија и ц нормална линија које су једна на другу управне. У случају да су б нормале биле фиксиране, АФт кристали су се груписали дуж нормала, што је резултирало повећаним попречним пресеком ћелије у равни аб нормала. Дакле, ако ХЕМЦ „складишти“ више воде од МЦ, „суво“ окружење може да се појави у локализованом подручју, подстичући бочно агрегацију и раст АФт кристала. Патурал и др. открили да је за сам ЦЕ већи степен полимеризације (или већа молекулска тежина), већи је вискозитет ЦЕ и боље перформансе задржавања воде. Молекуларна структура ХЕМЦ и МЦС подржава ову хипотезу, при чему хидроксиетил група има много већу молекулску масу од водоничне групе.

Генерално, АФт кристали ће се формирати и таложити само када релевантни јони достигну одређено засићење у систему раствора. Стога фактори као што су концентрација јона, температура, пХ вредност и простор за формирање у реакционом раствору могу значајно утицати на морфологију АФт кристала, а промене у условима вештачке синтезе могу променити морфологију АФт кристала. Стога, однос АФт кристала у обичној цементној суспензији између њих може бити узрокован једним фактором потрошње воде у раној хидратацији цемента. Међутим, разлика у морфологији АФт кристала узрокована ХЕМЦ и МЦ би требало да буде углавном због њиховог посебног механизма задржавања воде. Хемцс и МЦС стварају „затворену петљу“ транспорта воде унутар микрозоне свеже цементне суспензије, омогућавајући „кратки период“ у којем се вода „лако улази, а тешко излази“. Међутим, током овог периода, окружење течне фазе у и близу микрозоне се такође мења. Фактори као што су концентрација јона, пХ, итд., Промена средине раста се даље одражава на морфолошке карактеристике АФт кристала. Ова „затворена петља“ транспорта воде је слична механизму деловања који су описали Поурцхез ет ал. ХПМЦ игра улогу у задржавању воде.

3. Закључак

(1) Додатак етра хидроксиетил метил целулозе (ХЕМЦ) и етра метил целулозе (МЦ) може значајно променити морфологију етрингита у раној (1 дан) обичној цементној суспензији.

(2) Дужина и пречник кристала етрингита у ХЕМЦ модификованој цементној суспензији су мали и кратки у облику шипке; Однос дужине и пречника кристала етрингита у МЦ модификованом цементном раствору је велики, који је игличастог облика. Кристали етрингита у обичним цементним суспензијама имају однос страна између ова два.

(3) Различити ефекти два етра целулозе на морфологију етрингита су у суштини последица разлике у молекуларној тежини.