Таъсири эфирҳои селлюлоза ба эволютсияи ҷузъҳои об ва маҳсулоти гидратсияи хамираи сульфоалюминати сементӣ

Ҷузъҳои об ва таҳаввулоти микроструктураи селлюлоза дар сементи сулфоалюминатӣ (CSA) бо резонанси магнитии майдони паст ва анализатори термикӣ омӯхта шуданд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки пас аз илова кардани эфири селлюлоза, он обро байни сохторҳои флоккулятсия адсорб мекунад, ки ҳамчун авҷи сеюми релаксатсия дар спектри релаксатсияи трансверсиалӣ (T2) тавсиф мешавад ва миқдори оби адсорбшуда бо вояи мусбӣ алоқаманд аст. Илова бар ин, эфири целлюлоза мубодилаи обро дар байни сохторҳои дохилӣ ва байнифлокҳои флокҳои CSA ба таври назаррас осон кард. Агарчи илова кардани эфири целлюлоза ба навъхои гидратсионии сементи сульфоалюминатй таъсир нарасонад, ба микдори махсулоти гидратсияи синну соли муайян таъсир мерасонад.

Калимаҳои калидӣ:эфири селлюлоза; семент сульфоалюминат; об; маҳсулоти гидратсия

0、Сарсухан

Эфири селлюлоза, ки аз селлюлозаи табиӣ тавассути як қатор равандҳо коркард мешавад, як омехтаи кимиёвии барқароршаванда ва сабз мебошад. Эфирҳои маъмули селлюлоза ба монанди метилселлюлоза (MC), этилцеллюлоза (HEC) ва гидроксиэтилметилцеллюлоза (HEMC) дар тиб, сохтмон ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешаванд. Гирифтани HEMC ҳамчун мисол, он метавонад нигоҳдории об ва консентратсияи портландсементро ба таври назаррас беҳтар кунад, аммо гузоштани сементро ба таъхир андозад. Дар сатҳи микроскопӣ, HEMC инчунин ба микроструктура ва сохтори сӯрохии хамираи семент таъсири назаррас дорад. Масалан, маҳсулоти гидратсиони ettringite (AFt) эҳтимоли бештар асои кӯтоҳ буда, таносуби паҳлуи он пасттар аст; дар айни замон ба хамираи цемент микдори зиёди сурохихои пушида ворид карда мешаванд, ки шумораи порахои алокаро кам мекунанд.

Аксари тадқиқотҳои мавҷуда оид ба таъсири эфирҳои селлюлоза ба маводи семент асосёфта ба портландсемент нигаронида шудаанд. Сементи сульфоалюминатӣ (CSA) як сементи камкарбон аст, ки мустақилона дар кишвари ман дар асри 20 таҳия шудааст ва сульфоалюминати калсий ҳамчун минерали асосӣ. Азбаски миқдори зиёди AFt метавонад пас аз гидрататсия тавлид шавад, CSA бартариҳои барвақтӣ, гузариши баланд ва муқовимат ба зангзаниро дорад ва дар соҳаҳои чопи бетонии 3D, сохтмони муҳандисии баҳрӣ ва таъмири зуд дар муҳити ҳарорати паст васеъ истифода мешавад. . Дар солхои охир Ли Цзян ва дигарон. таъсири HEMC ба миномётҳои CSA аз нуқтаи назари қувваи фишурда ва зичии тар таҳлил карда шуд; Ву Кай ва дигарон. таъсири HEMC ба раванди гидратсияи барвақти сементи CSA омӯхта, аммо об дар сементи CSA тағирёфта Қонуни эволютсияи ҷузъҳо ва таркиби slurry маълум нест. Дар асоси ин, ин кор ба тақсимоти вақти релаксатсияи трансверсиалӣ (T2) дар шлами сементи CSA пеш аз ва пас аз илова кардани HEMC бо истифода аз асбоби резонанси магнитии ҳастаии пасти майдони паст нигаронида шудааст ва минбаъд қонуни муҳоҷират ва тағирёбии обро таҳлил мекунад. шӯр. Тагьир ёфтани таркиби хамираи цемент омухта шуд.

1. Таҷриба

1.1 Ашьёи хом

Ду сементи сульфоалюминатӣ, ки дар тиҷорат дастрас мебошанд, бо CSA1 ва CSA2 бо талафоти оташгиранда (LOI) камтар аз 0,5% (қиссаи масса) истифода шуданд.

Се гидроксиэтил метилселлюлозаҳои гуногун истифода мешаванд, ки мутаносибан ҳамчун MC1, MC2 ва MC3 ишора мешаванд. MC3 бо омехта кардани 5% (фраксияи оммавӣ) полиакриламид (PAM) дар MC2 ба даст оварда мешавад.

1.2 Таносуби омехта

Се намуди эфирҳои селлюлоза ба сементи сульфоалюминатӣ омехта карда шуданд, миқдори миқдори 0,1%, 0,2% ва 0,3% (фасси масса, ҳамин тавр дар поён). Таносуби собитшудаи обу семент 0,6 аст ва таносуби обу сементи таносуби обу семент қобилияти хуб дорад ва тавассути санҷиши истеъмоли об аз консентратсияи стандартӣ хунравӣ намекунад.

1.3 Усул

Таҷҳизоти пасти NMR, ки дар таҷриба истифода мешавад, PQ мебошад⁃001 анализатори NMR аз Shanghai Numei Analytical Instrument Co., Ltd. Қувваи майдони магнитии магнити доимӣ 0.49T, басомади резонанси протон 21MHz ва ҳарорати магнит дар 32.0 доимӣ нигоҳ дошта мешавад.°C. Ҳангоми санҷиш, шишаи хурди шишагини дорои намунаи силиндрӣ ба рагҳои зондшудаи асбоб гузошта шуд ва пайдарпаии CPMG барои ҷамъоварии сигнали истироҳатии хамираи семент истифода шуд. Пас аз инверсия тавассути нармафзори таҳлили коррелятсия, каҷи инверсияи T2 бо истифода аз алгоритми инверсияи Сирт ба даст оварда шуд. Об бо дараҷаҳои гуногуни озодӣ дар шлам бо қуллаҳои гуногуни релаксатсия дар спектри релаксатсияи трансверсиалӣ тавсиф карда мешавад ва майдони қуллаи релаксатсия бо миқдори об, ки дар асоси он намуд ва таркиби об дар шлам вобастагии мусбӣ дорад. таҳлил кардан мумкин аст. Барои ба вучуд овардани резонанси магнитии ядрой ба он муваффак шудан лозим аст, ки басомади марказии О1 (вахид: кГц)-и радиобасомад ба басомади магнит мувофик бошад ва О1 дар вакти озмоиш хар руз калибр карда шавад.

Намунаҳо аз ҷониби TG?DSC бо таҳлилгари омехтаи гармии STA 449C аз NETZSCH, Олмон таҳлил карда шуданд. N2 ҳамчун атмосфераи муҳофизатӣ истифода мешуд, суръати гармкунӣ 10 буд°C/min, ва диапазони ҳарорати сканер 30-800 буд°C.

2. Натиҷаҳо ва муҳокима

2.1 Эволюцияи ҷузъҳои об

2.1.1 Эфири илованашудаи селлюлоза

Ду қуллаи релаксация (ҳамчун қуллаҳои релаксатсияи якум ва дуюм муайян карда мешаванд) дар спектрҳои релаксацияи трансверсиалӣ (T2) ду шламҳои сементҳои сулфоалюминатӣ ба таври равшан мушоҳида карда мешаванд. Аввалин қуллаи релаксация аз дохили сохтори флоккулятсия сарчашма мегирад, ки дараҷаи пасти озодӣ ва вақти релаксатсияи кӯтоҳи трансверсиалӣ дорад; қуллаи дуюми релаксация аз байни сохторҳои флоккулятсия сарчашма мегирад, ки дараҷаи зиёди озодӣ ва вақти релаксатсияи трансверсиалии дароз дорад. Баръакси ин, T2, ки ба қуллаи релаксатсияи аввалини ду семент мувофиқ аст, қобили муқоиса аст, дар ҳоле ки қуллаи дуюми релаксатсияи CSA1 дертар пайдо мешавад. Аз клинкери сулфоалюминатӣ семент ва сементи худсохт фарқ мекунад, ду қуллаи истироҳатии CSA1 ва CSA2 қисман аз ҳолати аввала мувофиқат мекунанд. Бо пешравии гидрататсия, авҷи истироҳати аввал тадриҷан ба мустақил шудан майл мекунад, минтақа тадриҷан коҳиш меёбад ва тақрибан дар 90 дақиқа тамоман нест мешавад. Ин нишон медиҳад, ки дар байни сохтори флокуляция ва сохтори флокуляцияи ду хамираи цемент як дараҷаи муайяни мубодилаи об вуҷуд дорад.

Тағйирёбии майдони қуллаи қуллаи дуюми релаксация ва тағирёбии арзиши T2, ки ба қуллаи қулла мувофиқ аст, мутаносибан тағирёбии оби озод ва таркиби обҳои аз ҷиҳати физикӣ алоқаманд ва тағирёбии дараҷаи озодии обро дар шлам тавсиф мекунанд. . Маҷмӯи ин ду метавонад раванди гидратсияи slurry-ро ҳамаҷониба инъикос кунад. Бо пешравии гидрататсия майдони қулла тадриҷан кам шуда, ба чап гузаштани арзиши Т2 тадриҷан зиёд мешавад ва дар байни онҳо муносибати муайяни мувофиқ вуҷуд дорад.

2.1.2 Эфири селлюлоза илова карда шуд

Гирифтани CSA2 бо 0,3% MC2 омехта, спектри релаксияи T2-и сементи сульфоалюминат пас аз илова кардани эфири селлюлоза дида мешавад. Пас аз илова кардани эфири селлюлоза, қуллаи сеюми релаксация, ки адсорбсияи об тавассути эфири селлюлозаро ифода мекунад, дар мавқеъе пайдо шуд, ки вақти релаксатсияи трансверсиалӣ аз 100 мс зиёд буд ва майдони қулла бо афзоиши таркиби эфири селлюлоза тадриҷан зиёд мешавад.

Миқдори об дар байни сохторҳои флоккулятсия ба муҳоҷирати об дар дохили сохтори флокуляция ва адсорбсияи оби эфири селлюлоза таъсир мерасонад. Аз ин рӯ, миқдори об дар байни сохторҳои флоккулятсия ба сохтори сӯрохии дохилии шлам ва қобилияти адсорбсияи оби эфири селлюлоза алоқаманд аст. Масоҳати қуллаи дуюми релаксация вобаста ба таркиби эфири селлюлоза бо навъҳои гуногуни семент фарқ мекунад. Майдони қуллаи дуюми релаксатсияи slurry CSA1 бо зиёд шудани таркиби эфири селлюлоза пайваста коҳиш ёфта, хурдтарин дар таркиби 0,3% буд. Баръакс, майдони дуввуми релаксатсияи slurry CSA2 бо афзоиши таркиби эфири селлюлоза пайваста меафзояд.

Тағирёбии майдони қуллаи сеюми релаксацияро бо зиёд шудани таркиби эфири селлюлоза номбар кунед. Азбаски минтақаи қулла ба сифати намуна таъсир мерасонад, ҳангоми бор кардани намуна кафолат додан душвор аст, ки сифати намунаи иловашуда якхела бошад. Аз ин рӯ, таносуби минтақа барои тавсифи миқдори сигнали қуллаи истироҳати сеюм дар намунаҳои гуногун истифода мешавад. Аз таѓйирёбии майдони қуллаи сеюми релаксация бо зиёд шудани таркиби эфири селлюлоза дида мешавад, ки бо зиёд шудани таркиби эфири селлюлоза майдони қуллаи релаксацияи сеюм асосан тамоюли афзоишро нишон дод (дар CSA1, вақте ки миқдори MC1 0,3% буд, он бештар буд. Майдони қуллаи релаксатсияи сеюм каме дар 0,2% коҳиш меёбад, ки ин нишон медиҳад, ки бо зиёд шудани таркиби эфири селлюлоза оби адсорбсия низ тадриҷан зиёд мешавад. Дар байни slurries CSA1, MC1 азхудкунии об беҳтар аз MC2 ва MC3 дошт; дар ҳоле ки дар байни slurries CSA2, MC2 беҳтарин азхудкунии об дошт.

Аз таѓйирёбии майдони қуллаи сеюми релаксация ба як воњиди массаи шлами CSA2 бо мурури замон дар таркиби эфири селлюлоза 0,3% дидан мумкин аст, ки майдони қуллаи сеюми релаксация ба як воҳиди масса бо гидратсия пайваста кам мешавад, ки ин нишон медиҳад. ки азбаски суръати гидратсияи CSA2 нисбат ба клинкер ва цементи худсохт тезтар аст, эфири целлюлоза барои адсорбсияи минбаъдаи об вакт надорад ва аз сабаби тез зиёд шудани консентратсияи фазаи моеъ дар шлам оби адсорбшударо озод мекунад. Илова бар ин, адсорбсияи оби MC2 нисбат ба MC1 ва MC3 қавитар аст, ки ба хулосаҳои қаблӣ мувофиқат мекунад. Аз тағирёбии майдони қулла ба як массаи қуллаи сеюми релаксатсияи CSA1 бо вақт дар вояи гуногуни 0,3%-и эфирҳои селлюлоза дидан мумкин аст, ки қоидаи тағирёбии қуллаи сеюми релаксацияи CSA1 аз CSA2 фарқ мекунад ва майдони CSA1 дар марҳилаи аввали гидрататсия кӯтоҳ меафзояд. Пас аз афзоиши босуръат, он коҳиш ёфт, то нопадид шавад, ки ин метавонад бо сабаби дарозтар шудани вақти лахташавии CSA1 бошад. Илова бар ин, CSA2 гаҷро бештар дар бар мегирад, гидратсия ба осонӣ ба вуҷуд овардани AFt бештар аст (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O), миқдори зиёди оби озодро истеъмол мекунад ва суръати истеъмоли об аз суръати адсорбсияи об тавассути эфири селлюлоза зиёд аст, ки метавонад ба майдони қуллаи истироҳатии сеюми slurry CSA2 коҳишро идома дод.

Пас аз ворид шудани эфири селлюлоза, қуллаҳои релаксацияи якум ва дуюм низ то андозае тағйир ёфтанд. Аз паҳнои баландии қуллаи дуюми релаксацияи ду намуди сусламкаи семент ва шлами тару тоза пас аз илова кардани эфири селлюлоза дида мешавад, ки паҳнои қуллаи қуллаи дуюми релаксатсияи шлами тару тоза пас аз илова кардани эфири селлюлоза фарқ мекунад. зиёд мешавад, шакли қулла ба паҳншавӣ майл дорад. Ин нишон медиҳад, ки ворид шудани эфири селлюлоза ба агломератсияи зарраҳои семент то андозае пешгирӣ карда, сохтори флоккулятсияро нисбатан суст мекунад, дараҷаи пайвастшавии обро суст мекунад ва дараҷаи озодии обро байни сохторҳои флоккулятсия зиёд мекунад. Бо вуҷуди ин, бо афзоиши вояи, афзоиши паҳнои қуллаи аён нест ва паҳнои қуллаи баъзе намунаҳо ҳатто кам мешавад. Мумкин аст, ки зиёд кардани миқдор часпакии фазаи моеъи шламро зиёд кунад ва ҳамзамон адсорбсияи эфири селлюлоза ба зарраҳои семент афзоиш ёбад, то флокуляцияро ба вуҷуд орад. Дараҷаи озодии намии байни сохторҳо кам мешавад.

Қарорро барои тавсифи дараҷаи ҷудошавӣ байни қуллаҳои истироҳатии якум ва дуюм истифода бурдан мумкин аст. Дараҷаи ҷудошавиро метавон аз рӯи дараҷаи ҳалкунанда ҳисоб кард = (Компоненти аввал-Asaddle)/Компоненти аввал, ки дар он ҷузъи Afirst ва Asaddle амплитудаи максималии қуллаи истироҳати аввал ва амплитудаи нуқтаи пасттарин байни ду қулларо ифода мекунанд, мутаносибан. Дараҷаи ҷудокуниро барои тавсифи дараҷаи мубодилаи об байни сохтори флоккулятсияи slurry ва сохтори floculation истифода бурдан мумкин аст ва арзиш одатан 0-1 аст. Қимати баландтар барои Ҷудошавӣ нишон медиҳад, ки мубодилаи ду қисми об душвортар аст ва арзиши баробар ба 1 нишон медиҳад, ки ду қисми об тамоман иваз карда наметавонанд.

Аз натиљањои њисобкунии дараљаи људошавї дида мешавад, ки дараљаи људошавии ду семент бе илова кардани эфири селлюлоза баробар аст, њарду тахминан 0,64 мебошанд ва дараљаи људошавї баъди илова кардани эфири селлюлоза хеле кам мешавад. Аз як тараф, њалли њалли ду қулла бо зиёд шудани миќдор боз њам камтар мешавад ва њалли ду қулла дар CSA2 омехта бо 0,3% MC3 ҳатто то 0 паст мешавад, ки ин нишон медиҳад, ки эфири селлюлоза мубодилаи обро дар дохил ва байни об ба таври назаррас мусоидат мекунад. сохторҳои флокуляция. Бо дарназардошти он, ки воридшавии эфири селлюлоза ба мавқеъ ва майдони қуллаи аввалини релаксатсия аслан таъсир намерасонад, метавон тахмин кард, ки камшавии резолюция қисман аз ҳисоби афзоиши паҳнои қуллаи дуюми релаксация ва сохтори флокуляцияи фуҷур мубодилаи обро байни дарун ва берун осон мекунад. Илова бар ин, такрори эфири селлюлоза дар сохтори slurry минбаъд дараҷаи мубодилаи обро байни дохили ва берунии сохтори флокуляция беҳтар мекунад. Аз тарафи дигар, таъсири коҳиши резолюцияи эфири селлюлоза ба CSA2 нисбат ба CSA1 қавитар аст, ки ин метавонад аз майдони мушаххаси хурдтар ва андозаи зарраҳои калонтари CSA2 бошад, ки ба таъсири дисперсионии эфири селлюлоза пас аз он ҳассостар аст. муттаҳидшавӣ.

2.2 Тағйирот дар таркиби slurry

Аз спектрҳои TG-DTG-и шламҳои CSA1 ва CSA2 дар давоми 90 дақиқа, 150 дақиқа ва 1 рӯз гидратонидашуда дида мешавад, ки намудҳои маҳсулоти гидрататсия пеш аз ва пас аз илова кардани эфири селлюлоза тағир наёфтаанд ва AFt, AFm ва AH3 ҳама буданд. ташаккул ёфт. Дар адабиёт нишон дода шудааст, ки диапазони таҷзияи AFt 50-120 аст°C; диапазони таҷзияи AFm 160-220 аст°C; диапазони таҷзияи AH3 220-300 аст°C. Бо пешрафти гидрататсия, талафоти вазни намуна тадриҷан зиёд шуда, қуллаҳои хоси DTG аз AFt, AFm ва AH3 тадриҷан аён шуданд, ки аз он шаҳодат медиҳад, ки ташаккули се маҳсулоти гидратсия тадриҷан афзоиш ёфтааст.

Аз хиссаи массаи хар як махсулоти гидратсиони дар намуна дар синну соли гуногуни гидратсиони дида мешавад, ки тавлиди AFt намунаи холи дар синни 1-сола аз намунаи омехта бо эфири селлюлоза зиёд аст, ки ин нишон медихад, ки эфири селлюлоза ба гидратсияи шлам пас аз коагулятсия. Таъсири муайяни таъхир вуҷуд дорад. Дар дақиқаи 90, истеҳсоли AFm аз се намуна бетағйир монд; дар 90-150 дақиқа истеҳсоли AFm дар намунаи холӣ нисбат ба ду гурӯҳи дигар намунаҳо хеле сусттар буд; пас аз 1 рӯз, мундариҷаи AFm дар намунаи холӣ бо намунаи омехта бо MC1 яксон буд ва мундариҷаи AFm дар намунаи MC2 дар дигар намунаҳо хеле пасттар буд. Дар мавриди маҳсулоти гидратсияи AH3, суръати тавлиди намунаи холии CSA1 пас аз гидрататсия дар тӯли 90 дақиқа нисбат ба эфири селлюлоза ба таври назаррас сусттар буд, аммо суръати тавлид пас аз 90 дақиқа ба таври назаррас тезтар буд ва миқдори истеҳсоли AH3 аз се намуна ба 1 рӯз баробар буд.

Пас аз он, ки сулфаи CSA2 барои 90 дақиқа ва 150 дақиқа гидрат карда шуд, миқдори AFT дар намунае, ки бо эфири селлюлоза омехта шудааст, нисбат ба намунаи холӣ ба таври назаррас камтар буд, ки ин нишон медиҳад, ки эфири селлюлоза низ ба сулфаи CSA2 таъсири муайяни сусткунанда дорад. Дар намунаҳо дар синни 1-солагӣ муайян карда шуд, ки миқдори AFt дар намунаи холӣ нисбат ба намунае, ки бо эфири селлюлоза омехта шудааст, баландтар аст ва нишон медиҳад, ки эфири селлюлоза то ҳол пас аз танзими ниҳоӣ ба гидратсияи CSA2 таъсири муайяне дорад. ва дараҷаи таъхир дар MC2 нисбат ба намунае, ки бо эфири селлюлоза илова карда шудааст, зиёдтар буд. MC1. Дар дақиқаи 90, миқдори AH3, ки аз намунаи холӣ истеҳсол шудааст, нисбат ба намунаи омехта бо эфири селлюлоза каме камтар буд; дар дақиқаи 150, AH3, ки аз намунаи холӣ ҳосил шудааст, аз намунаи омехта бо эфири селлюлоза зиёдтар буд; дар 1 рӯз, AH3 аз ҷониби се намуна истеҳсолшуда баробар буд.

3. Хулоса

(1) Эфири селлюлоза метавонад мубодилаи обро байни сохтори флокулятсия ва сохтори флокуляция ба таври назаррас мусоидат кунад. Пас аз ворид кардани эфири селлюлоза, эфири селлюлоза обро дар шлам, ки ҳамчун қуллаи сеюми релаксатсия дар спектри релаксатсияи трансверсиалӣ (T2) тавсиф мешавад, адсорб мекунад. Бо зиёд шудани таркиби эфири селлюлоза азхудкунии об аз эфири селлюлоза зиёд шуда, майдони куллаи сеюми релаксация зиёд мешавад. Обе, ки аз эфири селлюлоза ҷаббида мешавад, тадриҷан ба сохтори флоккулятсия бо гидратсияи шламҳо мебарояд.

(2) Дохил кардани эфири селлюлоза агломератсияи зарраҳои сементро то андозае пешгирӣ намуда, сохтори флоккулятсияро нисбатан фуҷур мекунад; ва бо зиёд шудани таркиби он часпакии фазаи моеъи шлам зиёд мешавад ва эфири целлюлоза ба хиссачахои цемент таъсири бештар мерасонад. Таъсири мукаммали адсорбсия дараҷаи озодии обро байни сохторҳои флокулятсия коҳиш медиҳад.

(3) Пеш ва баъд аз илова кардани эфири селлюлоза намудхои махсулоти гидратсиони дар шлами сементи сульфоалюминат тагйир наёфта, AFt, AFm ва ширеше алюминий ба вучуд омадаанд; аммо эфири селлюлоза ташаккули таъсири маҳсулоти гидратсиониро каме таъхир кард.