Balukar éter selulosa dina évolusi komponén cai sareng produk hidrasi némpelkeun semén sulfoaluminate

Komponén cai jeung évolusi mikrostruktur dina sélulosa éter dirobah sulphoaluminate semén (CSA) slurry diulik ku résonansi magnetik nuklir-widang lemah sareng analisa termal. Hasilna nunjukkeun yén sanggeus tambahan éter selulosa, éta adsorbed cai antara struktur flokulasi, nu dicirikeun salaku puncak rélaxasi katilu dina spéktrum waktos rélaxasi transverse (T2), sarta jumlah cai adsorbed ieu positif correlated kalawan dosage nu. Sajaba ti éta, éter selulosa nyata facilitated bursa cai antara struktur interior jeung antar-floc of CSA flocs. Sanaos tambihan éter selulosa teu aya pangaruhna kana jinis produk hidrasi semén sulfoaluminate, éta bakal mangaruhan jumlah produk hidrasi dina umur khusus.

kecap konci:selulosa éter; semén sulfoaluminate; cai; produk hidrasi

0、Mukadimah

Éter selulosa, nu diolah tina selulosa alam ngaliwatan runtuyan prosés, mangrupakeun campuran kimia renewable tur héjo. Éter selulosa umum sapertos methylcellulose (MC), ethylcellulose (HEC), sareng hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) seueur dianggo dina ubar, konstruksi sareng industri sanés. Nyandak HEMC sabagé conto, éta sacara signifikan tiasa ningkatkeun ingetan cai sareng konsistensi semén Portland, tapi ngalambatkeun setting semén. Dina tingkat mikroskopis, HEMC ogé gaduh pangaruh anu signifikan dina struktur mikro sareng struktur pori némpelkeun semén. Contona, ettringite produk hidrasi (AFt) leuwih gampang jadi rod-ngawangun pondok, sarta rasio aspék na leuwih handap; dina waktos anu sareng, sajumlah ageung pori katutup diwanohkeun kana némpelkeun semén, ngurangan jumlah pori komunikasi.

Kalolobaan studi aya dina pangaruh éter selulosa dina bahan basis semén fokus kana semén Portland. Sulphoaluminate cement (CSA) nyaéta semén low-karbon anu dimekarkeun sacara mandiri di nagara kuring dina abad ka-20, kalayan kalsium sulphoaluminate anhidrat salaku mineral utama. Kusabab jumlah badag AFt bisa dihasilkeun sanggeus hidrasi, CSA boga kaunggulan kakuatan mimiti, impermeability tinggi, sarta lalawanan korosi, sarta loba dipaké dina widang percetakan 3D beton, konstruksi rékayasa laut, sarta perbaikan gancang di lingkungan suhu low. . Dina taun anyar, Li Jian et al. dianalisis pangaruh HEMC on CSA mortir ti perspéktif kakuatan compressive jeung dénsitas baseuh; Wu Kai et al. nalungtik pangaruh HEMC dina prosés hidrasi awal semén CSA, tapi cai dina semén CSA dirobah Hukum évolusi komponén jeung komposisi slurry téh kanyahoan. Dumasar ieu, karya ieu museurkeun kana sebaran waktu rélaxasi transverse (T2) dina slurry semén CSA saméméh jeung sanggeus nambahkeun HEMC ku ngagunakeun instrumen résonansi magnetik nuklir-widang low, sarta salajengna nganalisa migrasi jeung hukum robah cai dina slurry. Parobahan komposisi némpelkeun semén ditalungtik.

1. ékspérimén

1.1 Bahan baku

Dua semén sulfoaluminate nu sadia komersil dipaké, dilambangkeun salaku CSA1 jeung CSA2, kalawan leungitna on ignition (LOI) kirang ti 0,5% (fraksi massa).

Tilu hidroksiétil métilselulosa béda dipaké, nu dilambangkeun minangka MC1, MC2 jeung MC3 masing-masing. MC3 dicandak ku nyampur 5% (fraksi massa) polyacrylamide (PAM) dina MC2.

1.2 Babandingan Pergaulan

Tilu rupa éter selulosa dicampurkeun kana semén sulfoaluminate masing-masing, dosisna 0,1%, 0,2% sareng 0,3% (fraksi massa, sami di handap). Babandingan cai-semén tetep nyaéta 0,6, sareng rasio cai-semén tina rasio cai-semén ngagaduhan kamampuan anu saé sareng teu aya perdarahan ngaliwatan uji konsumsi cai tina konsistensi standar.

1.3 Métode

Alat-alat NMR low-widang anu digunakeun dina percobaan nyaéta PQ⁃001 NMR analyzer ti Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. Kakuatan médan magnét magnet permanén nyaéta 0.49T, frékuénsi résonansi proton nyaéta 21MHz, sareng suhu magnet dijaga konstan dina 32.0°C. Salila tés, botol kaca leutik ngandung sampel cylindrical ieu nempatkeun kana coil usik tina instrumen, sarta sekuen CPMG ieu dipaké pikeun ngumpulkeun sinyal rélaxasi tina némpelkeun semén. Saatos inversi ku software analisis korelasi, kurva inversion T2 dicandak ku ngagunakeun algoritma Sirt inversion. Cai mibanda darajat kabebasan béda dina slurry bakal dicirikeun ku puncak rélaxasi béda dina spéktrum rélaxasi transverse, sarta wewengkon puncak rélaxasi positif correlated kalawan jumlah cai, dumasar kana jenis jeung eusi cai dina slurry nu. bisa dianalisis. Dina raraga ngahasilkeun résonansi magnetik nuklir, perlu pikeun mastikeun yén frékuénsi puseur O1 (unit: kHz) frékuénsi radio konsisten jeung frékuénsi magnet, sarta O1 ieu calibrated unggal poé salila ujian.

Sampel dianalisis ku TG?DSC sareng STA 449C gabungan termal analyzer ti NETZSCH, Jérman. N2 dipaké salaku atmosfir pelindung, laju pemanasan éta 10°C / mnt, sarta rentang suhu scanning éta 30-800°C.

2. Hasil jeung diskusi

2.1 Évolusi komponén cai

2.1.1 Undoped selulosa éter

Dua puncak rélaxasi (ditetepkeun salaku puncak rélaxasi kahiji jeung kadua) bisa jelas dititénan dina spéktra waktu rélaxasi transversal (T2) tina dua slurries semén sulphoaluminate. Puncak rélaxasi munggaran asalna ti jero struktur flocculation, nu boga gelar low kabebasan jeung waktu rélaxasi transverse pondok; puncak rélaxasi kadua asalna ti antara struktur flocculation, nu boga gelar badag kabebasan jeung waktu rélaxasi transverse panjang. Kontras, T2 pakait jeung puncak rélaxasi kahiji tina dua semén comparable, sedengkeun puncak rélaxasi kadua CSA1 mucunghul engké. Béda ti klinker semén sulphoaluminate sareng semén buatan sorangan, dua puncak rélaxasi CSA1 sareng CSA2 sawaréh tumpang tindih tina kaayaan awal. Kalayan kamajuan hidrasi, puncak rélaxasi munggaran laun-laun condong mandiri, daérah laun-laun turun, sareng ngaleungit lengkep kira-kira 90 menit. Ieu nunjukkeun yén aya darajat anu tangtu pertukaran cai antara struktur flokulasi sareng struktur flokulasi dua némpelkeun semén.

Parobahan wewengkon puncak puncak rélaxasi kadua jeung robahna nilai T2 pakait jeung apex tina puncak mungguh ciri parobahan cai bébas jeung eusi cai kabeungkeut fisik sarta parobahan darajat kabebasan cai dina slurry. . Kombinasi tina dua tiasa langkung komprehensif ngagambarkeun prosés hidrasi slurry. Kalayan kamajuan hidrasi, daérah puncak laun-laun turun, sareng pergeseran nilai T2 ka kénca laun-laun ningkat, sareng aya hubungan anu saluyu antara aranjeunna.

2.1.2 Ditambahkeun éter selulosa

Nyandak CSA2 dicampur 0,3% MC2 sabagé conto, spéktrum rélaxasi T2 semén sulphoaluminate sanggeus nambahkeun éter selulosa bisa ditempo. Saatos nambihan éter selulosa, puncak rélaxasi katilu anu ngagambarkeun adsorpsi cai ku éter selulosa muncul dina posisi dimana waktos rélaxasi transversal langkung ageung tibatan 100ms, sareng daérah puncak laun-laun ningkat kalayan paningkatan eusi éter selulosa.

Jumlah cai antara struktur flokulasi dipangaruhan ku migrasi cai di jero struktur flokulasi sareng adsorpsi cai éter selulosa. Ku alatan éta, jumlah cai antara struktur flocculation patali jeung struktur pori internal slurry jeung kapasitas adsorption cai éter selulosa. Wewengkon puncak rélaxasi kadua beda-beda jeung Eusi selulosa éter beda-beda jeung tipena béda semén. Wewengkon puncak rélaxasi kadua slurry CSA1 turun terus jeung ngaronjatna eusi éter selulosa, sarta éta pangleutikna di 0,3% eusi. Kontras, wewengkon puncak rélaxasi kadua slurry CSA2 naek terus jeung ngaronjatna eusi éter selulosa.

Daptar parobahan wewengkon puncak rélaxasi katilu jeung ngaronjatna eusi éter selulosa. Kusabab wewengkon puncak kapangaruhan ku kualitas sampel, hese pikeun mastikeun yén kualitas sampel ditambahkeun sarua nalika loading sampel. Ku alatan éta, rasio aréa dipaké pikeun ciri jumlah sinyal tina puncak rélaxasi katilu dina sampel béda. Tina robahna wewengkon puncak rélaxasi katilu kalayan ngaronjatna eusi éter selulosa, bisa ditempo yén kalayan ngaronjatna eusi éter selulosa, wewengkon puncak rélaxasi katilu dina dasarna némbongkeun tren ngaronjat (dina CSA1, nalika eusi MC1 éta 0,3%, éta leuwih Wewengkon puncak rélaxasi katilu nurun rada di 0,2%), nunjukkeun yén jeung ngaronjatna eusi selulosa éter, cai adsorbed ogé laun naek. Diantara slurries CSA1, MC1 miboga nyerep cai hadé ti MC2 na MC3; bari diantara slurries CSA2, MC2 miboga nyerep cai pangalusna.

Ieu bisa ditempo ti parobahan wewengkon puncak rélaxasi katilu per unit massa slurry CSA2 kalawan waktu dina eusi 0,3% éter selulosa yén wewengkon puncak rélaxasi katilu per unit massa nurun terus kalawan hidrasi, nunjukkeun. Kusabab laju hidrasi CSA2 leuwih gancang batan clinker jeung semén timer dijieun, selulosa éter teu boga waktu pikeun adsorption cai salajengna, sarta ngaleupaskeun cai adsorbed alatan kanaékan gancang tina konsentrasi fase cair dina slurry nu. Salaku tambahan, adsorpsi cai MC2 langkung kuat tibatan MC1 sareng MC3, anu konsisten sareng kacindekan sateuacana. Ieu bisa ditempo ti parobahan wewengkon puncak per unit massa puncak rélaxasi katilu CSA1 kalawan waktu dina 0.3% dosages éter selulosa béda yén aturan robah tina puncak rélaxasi katilu CSA1 béda ti CSA2, jeung wewengkon CSA1 naek sakeudeung dina tahap awal hidrasi. Saatos ningkat gancang, éta turun ngaleungit, anu tiasa disababkeun ku waktos clotting CSA1 anu langkung panjang. Sajaba ti éta, CSA2 ngandung leuwih gips, hidrasi gampang pikeun ngabentuk leuwih AFt (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O), meakeun loba cai bébas, sarta laju konsumsi cai ngaleuwihan laju adsorption cai ku éter selulosa, nu bisa ngakibatkeun The wewengkon puncak rélaxasi katilu CSA2 slurry terus turun.

Saatos incorporation of selulosa éter, puncak rélaxasi kahiji jeung kadua ogé robah jadi extent sababaraha. Ieu bisa ditempo ti lebar puncak tina puncak rélaxasi kadua dua rupa slurry semén jeung slurry seger sanggeus nambahkeun selulosa éter yén lebar puncak tina puncak rélaxasi kadua slurry seger béda sanggeus nambahkeun éter selulosa. naek, bentuk puncak condong jadi diffuse. Ieu nunjukeun yen incorporation of selulosa éter nyegah agglomeration partikel semén ka extent tangtu, ngajadikeun struktur flocculation rélatif leupas, weakens darajat ngariung cai, sarta ngaronjatkeun darajat kabebasan cai antara struktur flocculation. Nanging, kalayan paningkatan dosis, paningkatan lebar puncak henteu atra, sareng lebar puncak sababaraha conto malah turun. Bisa jadi éta kanaékan dosage nu ngaronjatkeun viskositas fase cair slurry, sarta dina waktos anu sareng, adsorption of selulosa éter kana partikel semén ditingkatkeun pikeun ngabalukarkeun flocculation. Darajat kabebasan Uap antara struktur diréduksi.

Resolusi bisa dipaké pikeun ngajelaskeun darajat separation antara puncak rélaxasi kahiji jeung kadua. Darajat separation bisa diitung nurutkeun darajat resolusi = (Afirst komponén-Asaddle) / komponén Mimiti, dimana komponén Afirst na Asaddle ngagambarkeun amplitudo maksimum puncak rélaxasi munggaran jeung amplitudo titik panghandapna antara dua puncak, masing-masing. Darajat separation bisa dipaké pikeun characterize darajat bursa cai antara struktur flocculation slurry jeung struktur flocculation, sarta nilai umumna 0-1. Nilai anu langkung luhur pikeun Separation nunjukkeun yén dua bagian cai langkung hese pikeun tukeur, sareng nilai anu sami sareng 1 nunjukkeun yén dua bagian cai henteu tiasa tukeur pisan.

Ieu bisa ditempo tina hasil itungan darajat separation yén darajat separation tina dua semén tanpa nambahkeun selulosa éter téh sarimbag, duanana ngeunaan 0,64, sarta darajat separation nyata ngurangan sanggeus nambahkeun selulosa éter. Di hiji sisi, résolusi nurun salajengna kalawan ngaronjatna dosage, sarta resolusi dua puncak malah turun ka 0 dina CSA2 dicampurkeun jeung 0.3% MC3, nunjukkeun yén selulosa éter nyata promotes bursa cai di jero jeung antara. struktur flokulasi. Dumasar kanyataan yén incorporation of selulosa éter dasarna teu boga pangaruh dina posisi jeung wewengkon puncak rélaxasi kahiji, bisa ngaduga yén panurunan dina resolusi sabagean alatan kanaékan rubak puncak rélaxasi kadua, jeung struktur flocculation leupas ngajadikeun bursa cai antara jero jeung luar gampang. Sajaba ti éta, tumpang tindihna éter selulosa dina struktur slurry salajengna ngaronjatkeun darajat bursa cai antara jero jeung luar struktur flocculation. Di sisi anu sanésna, éfék réduksi résolusi éter selulosa dina CSA2 langkung kuat tibatan CSA1, anu tiasa disababkeun ku lega permukaan spésifik anu langkung alit sareng ukuran partikel anu langkung ageung CSA2, anu langkung sénsitip kana éfék dispersi éter selulosa saatosna. incorporation.

2.2 Parobahan komposisi slurry

Tina spéktra TG-DTG of slurries CSA1 sareng CSA2 dihidrasi salami 90 mnt, 150 mnt sareng 1 dinten, tiasa katingali yén jinis produk hidrasi henteu robih sateuacan sareng saatos nambihan éter selulosa, sareng AFt, AFm sareng AH3 sadayana. ngawujud. Literatur nunjukkeun yén rentang dékomposisi AFt nyaéta 50-120°C; rentang dékomposisi AFm nyaéta 160-220°C; rentang dékomposisi AH3 nyaeta 220-300°C. Jeung kamajuan hidrasi, leungitna beurat sampel laun ngaronjat, sarta karakteristik puncak DTG of AFt, AFm na AH3 laun janten atra, nunjukkeun yén formasi tilu produk hidrasi laun ngaronjat.

Tina fraksi massa unggal produk hidrasi dina sampel dina umur hidrasi béda, éta bisa ditempo yén generasi AFt tina sampel kosong dina umur 1d ngaleuwihan sampel dicampur jeung selulosa éter, nunjukkeun yen selulosa éter boga pangaruh hébat kana. hidrasi slurry sanggeus koagulasi. Aya pangaruh reureuh tangtu. Dina menit 90, produksi AFm tina tilu sampel tetep sarua; dina 90-150 menit, produksi AFm dina sampel kosong nyata laun ti éta dua grup séjén sampel; saatos 1 poé, eusi AFm dina sampel kosong sarua jeung sampel dicampur MC1, sarta eusi AFm sampel MC2 éta nyata handap dina sampel séjén. Sedengkeun pikeun produk hidrasi AH3, laju generasi sampel kosong CSA1 sanggeus hidrasi pikeun 90 menit éta nyata laun ti éta tina éter selulosa, tapi laju generasi éta nyata gancang sanggeus 90 menit, sarta jumlah produksi AH3 tina tilu sampel. éta sarua dina 1 poé.

Saatos slurry CSA2 ieu hydrated pikeun 90min na 150min, jumlah AFT dihasilkeun dina sampel dicampur éter selulosa nyata kirang ti sampel kosong, nunjukkeun yén éter selulosa ogé miboga éfék retarding tangtu dina slurry CSA2. Dina sampel dina umur 1d, éta kapanggih yén eusi AFt tina sampel kosong masih leuwih luhur ti éta tina sampel dicampurkeun jeung éter selulosa, nunjukkeun yen selulosa éter masih miboga éfék retardation tangtu dina hidrasi CSA2 sanggeus setting final, sarta darajat retardation on MC2 éta leuwih gede dibandingkeun sampel ditambahkeun kalawan éter selulosa. MC1. Dina 90 menit, jumlah AH3 dihasilkeun ku sampel kosong éta rada kirang ti éta tina sampel dicampur éter selulosa; dina 150 menit, AH3 dihasilkeun ku sampel kosong ngaleuwihan sampel dicampur jeung selulosa éter; dina 1 poé, AH3 dihasilkeun ku tilu sampel éta sarimbag.

3. Kacindekan

(1) Selulosa éter nyata bisa ngamajukeun bursa cai antara struktur flocculation jeung struktur flocculation. Saatos incorporation éter selulosa, éter selulosa adsorbs cai dina slurry, nu dicirikeun salaku puncak rélaxasi katilu dina spéktrum waktos rélaxasi transversal (T2). Kalayan paningkatan eusi éter selulosa, nyerep cai éter selulosa ningkat, sareng daérah puncak rélaxasi katilu ningkat. Cai anu diserep ku éter selulosa laun-laun dileupaskeun kana struktur flokulasi kalayan hidrasi slurry.

(2) The incorporation of selulosa éter nyegah agglomeration partikel semén ka extent tangtu, sahingga struktur flocculation rélatif leupas; sarta kalawan kanaékan eusi, viskositas fase cair naek slurry, sarta éter selulosa boga pangaruh gede dina partikel semén. Pangaruh adsorpsi anu ditingkatkeun ngirangan darajat kabébasan cai antara struktur flocculated.

(3) Sateuacan sareng saatos nambihan éter selulosa, jinis produk hidrasi dina slurry semén sulfoaluminate henteu robih, sareng AFt, AFm sareng lem aluminium kabentuk; tapi selulosa éter rada nyangsang formasi pangaruh produk hidrasi.