Sellýuloza efirleriniň suw düzümleriniň we sulfoaluminat sement pastasynyň gidratasiýa önümleriniň ewolýusiýasyna täsiri

Suw komponentleri we sellýuloza efirinde üýtgedilen sulfoaluminat sement (CSA) süýümindäki mikrostruktura ewolýusiýasy pes meýdanly ýadro magnit rezonansy we termiki analizator tarapyndan öwrenildi. Netijeler, sellýuloza efiriniň goşulmagyndan soň, transklýasiýa dynç alyş wagty (T2) spektrinde üçünji dynç alyş nokady hökmünde häsiýetlendirilen flokulýasiýa gurluşlarynyň arasynda suwy emele getirendigini we adsorbsirlenen suwuň mukdarynyň doza bilen oňyn arabaglanyşygyny görkezdi. Mundan başga-da, sellýuloza efir CSA floklarynyň içerki we flokara gurluşlarynyň arasynda suw çalşygyny ep-esli aňsatlaşdyrdy. Sellýuloza efiriniň goşulmagy sulfoaluminat sementiň gidratasiýa önümleriniň görnüşlerine hiç hili täsir etmese-de, belli bir ýaşdaky gidrasiýa önümleriniň mukdaryna täsir eder.

Açar sözler:sellýuloza efir; sulfoaluminat sement; suw; gidrasiýa önümleri

0、Sözbaşy

Tebigy sellýulozadan birnäçe proses arkaly gaýtadan işlenýän sellýuloza efir, täzelenip bilýän we ýaşyl himiki garyndydyr. Metilseluloza (MC), etilseluloza (HEC) we gidroksietilmetilseluloza (HEMC) ýaly umumy sellýuloza efirleri lukmançylykda, gurluşykda we beýleki pudaklarda giňden ulanylýar. HEMC-ni mysal hökmünde alyp, Portland sementiniň suwuň saklanmagyny we yzygiderliligini ep-esli gowulaşdyryp biler, ýöne sementiň gurulmagyny gijikdirer. Mikroskopiki derejede HEMC sement pastasynyň mikrostrukturasyna we gözenek gurluşyna-da uly täsir edýär. Mysal üçin, gidrasiýa önümi ettringitiň (AFt) gysga hasa görnüşli bolmagy we aspektiniň gatnaşygy has pes bolmagy ähtimal; şol bir wagtyň özünde sement pastasyna köp sanly ýapyk gözenek girizilýär we aragatnaşyk gözenekleriniň sany azalýar.

Sellýuloza efirleriniň sement esasly materiallara täsiri baradaky bar bolan gözlegleriň köpüsi Portland sementine gönükdirilýär. Sulfoaluminat sement (CSA) 20-nji asyrda meniň ýurdumda özbaşdak ösen pes uglerodly sement bolup, esasy mineral hökmünde suwsuz kalsiý sulfofaluminatydyr. Gidratdan soň köp mukdarda AFt öndürip bolýandygy sebäpli, CSA irki güýç, ýokary geçirijilik we poslama garşylyk artykmaçlyklaryna eýedir we beton 3D çap etmek, deňiz in engineeringenerçiligi gurluşygy we pes temperatura şertlerinde çalt abatlamak ýaly ugurlarda giňden ulanylýar. . Soňky ýyllarda Li Jian we başg. HEMC-iň CSA minomuna täsirini gysyjy güýç we çyg dykyzlygy nukdaýnazaryndan seljerdi; Wu Kai we başgalar. HEMC-iň CSA sementiniň irki gidrasiýa prosesine täsirini öwrendi, ýöne üýtgedilen CSA sementindäki suw Komponentleriň we süýümli kompozisiýanyň ewolýusiýasy kanuny belli däl. Şundan ugur alyp, bu iş pes meýdanly ýadro magnit-rezonans guralyny ulanyp HEMC goşmazdan ozal we soň CSA sement süýüminde transvers dynç alyş wagtynyň (T2) paýlanmagyna ünsi jemleýär we suwuň göçüşini we üýtgemegini hasam seljerýär. süýüm. Sement pastasynyň düzüminiň üýtgemegi öwrenildi.

1. Synag

1.1 Çig mal

CSA1 we CSA2 diýlip atlandyrylýan iki sany täjirçilik taýdan elýeterli sulfoaluminat sement ulanyldy, ot ýakmak (LOI) 0,5% -den az (köpçülik bölegi).

Üç dürli gidroksietil metilseluloza ulanylýar, degişlilikde MC1, MC2 we MC3 diýilýär. MC3, MC2-de 5% (köpçülik fraksiýa) poliakrilamidi (PAM) garyşdyrmak arkaly alynýar.

1.2 Garyşyk gatnaşygy

Sellýuloza efirleriniň üç görnüşi degişlilikde sulfoaluminat sementine garyldy, dozalary 0,1%, 0,2% we 0,3% (köpçülik bölegi, aşakdaky ýaly). Kesgitlenen suw-sement gatnaşygy 0,6, suw-sement gatnaşygyndaky suw-sement gatnaşygy gowy işlemäge ukyply we adaty yzygiderliligiň suw sarp ediş synagyndan gan akmaýar.

1.3 Usul

Synagda ulanylýan pes meýdanly NMR enjamlary PQ⁃Şanhaý Numei Analitik Gurallar Co., Ltd.-den 001 NMR analizatory°C. Synag wagtynda silindr nusgasyny öz içine alýan kiçijik aýna çüýşe guralyň zondyna goýuldy we sement pastasynyň gowşadyş signalyny ýygnamak üçin CPMG yzygiderliligi ulanyldy. Korrelýasiýa derňew programma üpjünçiligi tarapyndan öwrülişikden soň, Sirt inversiýa algoritmini ulanyp, T2 inversiýa egrisi alyndy. Çukurda dürli derejeli erkinlige eýe bolan suw, transvers dynç alyş spektrinde dürli dynç alyş derejeleri bilen häsiýetlendiriler we dynç alyş nokadynyň meýdany suwuň mukdary bilen oňyn arabaglanyşykda bolar, şoňa görä suwuň görnüşi we mazmuny. seljerilip bilner. Nuclearadro magnit-rezonansyny döretmek üçin radio ýygylygynyň merkezi ýygylygynyň O1 (birlik: kHz) magnit ýygylygyna laýyk gelmegini üpjün etmek zerurdyr we synag wagtynda O1 her gün kalibrlenýär.

Nusgalar TG? DSC tarapyndan Germaniýanyň NETZSCH-den STA 449C kombinirlenen ýylylyk analizatory bilen seljerildi. N2 gorag atmosferasy hökmünde ulanyldy, ýyladyş derejesi 10 boldy°C / min, skaneriň temperatura diapazony 30-800 boldy°C.

2. Netijeler we çekişme

2.1 Suw bölekleriniň ewolýusiýasy

2.1.1 Açylmadyk sellýuloza efir

Iki sany sulfoaluminat sement süýüminiň transvers dynç alyş wagty (T2) spektrinde iki dynç alyş pikiri (birinji we ikinji dynç alyş pikleri hökmünde kesgitlenýär) aýdyň görünýär. Ilkinji dynç alyş pikiri erkinligiň pes derejesi we gysga wagtlaýyn dynç alyş wagty bolan flokulýasiýa gurluşynyň içinden gözbaş alýar; ikinji dynç alyş pikiri, erkinlik derejesi we uzyn transvers dynç alyş wagty bolan flokulýasiýa gurluşlarynyň arasynda ýüze çykýar. Munuň tersine, iki sementiň birinji dynç alyş derejesine gabat gelýän T2 deňeşdirip bolýar, CSA1-iň ikinji dynç alyş nokady bolsa soň peýda bolýar. Sulfoaluminat sement klinkerinden we öz-özünden ýasalan sementden tapawutlylykda, CSA1 we CSA2-iň iki dynç alyş depesi başlangyç ýagdaýdan bölekleýin gabat gelýär. Gidratasiýa gidişi bilen ilkinji dynç alyş pikiri kem-kemden garaşsyz bolýar, meýdan kem-kemden azalýar we takmynan 90 minutda ýitýär. Bu, flokulýasiýa gurluşy bilen iki sement pastasynyň flokulýasiýa gurluşynyň arasynda belli bir derejede suw çalşygynyň bardygyny görkezýär.

Ikinji dynç alyş depesiniň iň ýokary meýdanynyň üýtgemegi we pikiň ýokarsyna laýyk gelýän T2 bahasynyň üýtgemegi, erkin suwuň we fiziki taýdan bagly suwuň üýtgemegini we suwda erkinlik derejesiniň üýtgemegini häsiýetlendirýär. . Ikisiniň utgaşmasy, suwuň gidrasiýa prosesini has giňişleýin görkezip biler. Gidratasiýa gidişi bilen iň ýokary meýdany kem-kemden azalýar we T2 bahasynyň çepe üýtgemegi kem-kemden ýokarlanýar we olaryň arasynda belli bir baglanyşyk bar.

2.1.2 Sellýuloza efir goşuldy

Mysal hökmünde 0,3% MC2 bilen garylan CSA2-ni alsak, sellýuloza efirini goşandan soň sulfoaluminat sementiň T2 dynç alyş spektrini görmek bolýar. Sellýuloza efirini goşandan soň, sellýuloza efiriniň suwuň adsorbsiýasyny görkezýän üçünji dynç alyş pikiri, transvers dynç alyş wagtynyň 100 metrden köp bolan ýerinde peýda boldy we sellýuloza efiriniň köpelmegi bilen iň ýokary meýdany kem-kemden köpeldi.

Flokulýasiýa gurluşlarynyň arasyndaky suwuň mukdary flokulýasiýa gurluşynyň içindäki suwuň göçmegine we sellýuloza efiriniň suw adsorbsiýasyna täsir edýär. Şonuň üçin flokulýasiýa gurluşlarynyň arasyndaky suwuň mukdary süýümiň içki gözenek gurluşy we sellýuloza efiriniň suw siňdiriş ukyby bilen baglanyşyklydyr. Ikinji dynç alyş nokadynyň meýdany sellýuloza efiriniň mazmuny dürli sement görnüşleri bilen üýtgeýär. CSA1 süýüminiň ikinji dynç alyş derejesiniň meýdany sellýuloza efiriniň köpelmegi bilen yzygiderli azaldy we 0,3% mazmuny boýunça iň kiçisi boldy. Munuň tersine, CSA2 süýüminiň ikinji dynç alyş meýdany sellýuloza efiriniň köpelmegi bilen yzygiderli ýokarlanýar.

Sellýuloza efiriniň düzüminiň köpelmegi bilen üçünji dynç alyş nokadynyň meýdanynyň üýtgemegini sanaň. Iň ýokary meýdany nusganyň hiline täsir edýändigi sebäpli, nusga ýüklenende goşulan nusganyň hiliniň birmeňzeş bolmagyny üpjün etmek kyn. Şonuň üçin meýdan gatnaşygy dürli nusgalarda üçünji dynç alyş pikiniň signal mukdaryny häsiýetlendirmek üçin ulanylýar. Sellýuloza efiriniň düzüminiň köpelmegi bilen üçünji dynç alyş nokadynyň meýdanynyň üýtgemeginden, sellýuloza efiriniň düzüminiň köpelmegi bilen üçünji dynç alyş nokadynyň meýdanynyň esasan ýokarlan tendensiýany görkezendigini görmek bolýar. CSA1, MC1-iň düzümi 0,3% bolanda, has köpdi Üçünji dynç almagyň meýdany 0,2% peselýär), bu sellýuloza efiriniň mukdarynyň köpelmegi bilen adsorbsirlenen suwuň hem kem-kemden artýandygyny görkezýär. CSA1 süýümleriniň arasynda MC1 we MC3-den has gowy suw siňdirişi bardy; CSA2 süýümleriniň arasynda MC2 iň gowy suw siňdirişi boldy.

0.3% sellýuloza efiriniň mazmuny bilen wagtyň geçmegi bilen CSA2 süýüminiň bir birlik massasyna üçünji dynç alyş derejesiniň meýdanynyň üýtgemeginden görmek bolýar, her bir massa üçin üçünji dynç alyş nokadynyň meýdany gidrasiýa bilen yzygiderli azalýar. CSA2-iň gidrasiýa derejesiniň klinkerden we öz-özünden öndürilen sementden has çaltdygy sebäpli, sellýuloza efiriniň suwuň siňdirilmegi üçin wagty ýok we suwuk fazanyň konsentrasiýasynyň çalt ýokarlanmagy sebäpli adsorbsirlenen suwy boşadýar. Mundan başga-da, öňki netijelere laýyk gelýän MC2-iň suw adsorbsiýasy MC1 we MC3-den has güýçlidir. CSA1-iň üçünji dynç alyş pikiniň birligi massasynyň iň ýokary meýdanynyň üýtgemeginden, sellýuloza efirleriniň dürli 0,3% dozasy bilen üýtgäp durýandygyny görmek bolýar, CSA1-iň üçünji dynç alyş derejesiniň üýtgemeginiň düzgüni CSA2 bilen tapawutlanýar we CSA1 meýdany gidrasiýa başlangyç döwründe gysga wagtda köpelýär. Çalt ulalansoň, ýitip gitdi, bu CSA1-iň has köp ýygnanmagy sebäpli bolup biler. Mundan başga-da, CSA2 has köp gips öz içine alýar, gidrasiýa has köp AFt (3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O) emele getirýär, köp mugt suw sarp edýär we suw sarp ediş tizligi sellýuloza efiriniň suwuň siňdiriliş tizliginden ýokary bolup, bu The-e sebäp bolup biler. CSA2 süýüminiň üçünji dynç alyş derejesiniň meýdany azalmagyny dowam etdirdi.

Sellýuloza efiriniň goşulmagyndan soň birinji we ikinji dynç alyş derejeleri hem belli bir derejede üýtgedi. Iki görnüşli sement süýüminiň ikinji dynç alyş derejesiniň iň ýokary giňliginden we sellýuloza efirini goşandan soň täze süýümden, sellýuloza efirini goşandan soň täze dynç alyşyň ikinji dynç alyş nokadynyň iň ýokary giňliginiň tapawutlydygyny görmek bolýar. ýokarlanýar, pik görnüşi ýaýramaga ýykgyn edýär. Bu, sellýuloza efiriniň goşulmagynyň sement bölejikleriniň belli bir derejede aglomerasiýasynyň öňüni alýandygyny, flokulýasiýa gurluşyny birneme gowşadýandygyny, suwuň baglanyşyk derejesini gowşadýandygyny we flokulýasiýa gurluşlarynyň arasyndaky suw azatlygynyň derejesini ýokarlandyrýandygyny görkezýär. Şeýle-de bolsa, dozanyň köpelmegi bilen pik giňliginiň ýokarlanmagy görnüp durmaýar we käbir nusgalaryň pik ini hatda azalýar. Dozanyň köpelmegi, süýümiň suwuk fazasynyň ýapyşygyny ýokarlandyrmagy we şol bir wagtyň özünde sellýuloza efiriniň sement bölejiklerine adsorbsiýasy flokulýasiýa sebäp bolup biler. Gurluşlaryň arasyndaky çyglylyk azatlygy derejesi peselýär.

Rezolýusiýa birinji we ikinji dynç alyş derejeleriniň arasyndaky aýralyk derejesini suratlandyrmak üçin ulanylyp bilner. Aýralyk derejesini, (Afirst komponenti-Asaddle) / Afirst komponentiniň derejesine görä hasaplap bolýar, bu ýerde Afirst komponenti we Asaddle ilkinji dynç alyş pikiniň iň ýokary amplitudasyny we iki pikiň arasyndaky iň pes nokadyň amplitudasyny görkezýär, degişlilikde. Aýralyk derejesi, süýümli flokulýasiýa gurluşy bilen flokulýasiýa gurluşynyň arasyndaky suw çalşygynyň derejesini häsiýetlendirmek üçin ulanylyp bilner we bahasy adatça 0-1 bolýar. Aýralyk üçin has ýokary baha, suwuň iki bölegini çalyşmagyň has kyndygyny, 1-e deň baha bolsa suwuň iki böleginiň asla çalşyp bilmejekdigini görkezýär.

Aýralyk derejesiniň hasaplama netijelerinden sellýuloza efirini goşmazdan iki sementiň bölüniş derejesiniň ekwiwalentdigini görmek bolýar, ikisiniňem takmynan 0,64 töweregi we sellýuloza efirini goşandan soň aýralyk derejesi ep-esli azalýar. Bir tarapdan, dozanyň köpelmegi bilen çözgüt hasam azalýar we iki pikiň çözgüdi hatda 0,3% MC3 bilen garylan CSA2-de 0-a düşýär, bu sellýuloza efiriniň içerde we arasynda suw çalşygyny ep-esli derejede ösdürýändigini görkezýär. flokulýasiýa gurluşlary. Sellýuloza efiriniň goşulmagynyň ilkinji dynç alyş nokadynyň ýagdaýyna we meýdanyna hiç hili täsir etmeýändigine esaslanyp, çözgüdiň peselmeginiň ikinji dynç alyş derejesiniň giňliginiň ýokarlanmagy bilen baglanyşyklydygyny çaklamak mümkin we gowşak flokulýasiýa gurluşy iç bilen daşarky suw çalşygyny aňsatlaşdyrýar. Mundan başga-da, sellýuloza efiriniň süýümli gurluşda gabat gelmegi flokulýasiýa gurluşynyň içiniň we daşyndaky suw çalşygynyň derejesini hasam ýokarlandyrýar. Beýleki tarapdan, sellýuloza efiriniň CSA2-de çözgüdi azaltmak täsiri CSA1-den has güýçlidir, bu has kiçi ýer meýdany we CSA2 bölejikleriniň ululygy sebäpli bolup biler, bu bolsa sellýuloza efiriniň dispersiýa täsirine has duýgur bolup biler. goşulmak.

2.2 Süýüm düzüminiň üýtgemegi

90 minut, 150 minut we 1 gün gidratlanan CSA1 we CSA2 süýümleriniň TG-DTG spektrinden, sellýuloza efirini goşmazdan ozal we soň gidrasiýa önümleriniň görnüşleriniň üýtgemändigini görmek bolýar, AFt, AFm we AH3 hemmesi emele geldi. Edebiýat AFt-iň bölüniş aralygynyň 50-120 aralygyndadygyny görkezýär°C; AFm-iň bölüniş diapazony 160-220°C; AH3-iň bölüniş diapazony 220-300°C. Gidrasiýa gidişi bilen, nusganyň agramy kem-kemden ýokarlandy we AFt, AFm we AH3 häsiýetli DTG pikleri kem-kemden äşgär boldy, bu üç gidrasiýa önüminiň emele gelşiniň kem-kemden ýokarlanýandygyny görkezýär.

Dürli gidrasiýa ýaşyndaky nusgadaky her gidrasiýa önüminiň köpçülikleýin böleklerinden, 1 ýaşda boş nusganyň AFt nesliniň sellýuloza efir bilen garylan nusgadan has ýokarydygyny görmek bolýar, bu sellýuloza efiriniň uly täsir edýändigini görkezýär; garynlaşandan soň süýümiň gidrasiýasy. Belli bir gijikdirme täsiri bar. 90 minutda üç nusganyň AFm önümçiligi öňküligine galdy; 90-150 minutda, boş nusgada AFm önümçiligi beýleki iki topara garanyňda ep-esli haýaldy; 1 günden soň boş nusgadaky AFm-iň düzümi MC1 bilen garylan nusganyňky bilen deň boldy, MC2 nusgasynyň AFm mazmuny beýleki nusgalarda ep-esli pesdi. AH3 gidrasiýa önümi barada aýdylanda bolsa, 90 minutlap gidrasiýa edilenden soň CSA1 boş nusganyň öndüriliş derejesi sellýuloza efirinden ep-esli haýaldy, ýöne öndüriliş tizligi 90 minutdan ep-esli çaltdy we üç nusganyň AH3 önümçilik mukdary 1 günde deň boldy.

CSA2 süýümi 90min we 150min suwuklandyrylandan soň, sellýuloza efir bilen garylan nusgada öndürilen AFT mukdary boş nusganyňkydan ep-esli azdy, bu sellýuloza efiriniň hem CSA2 süýümine belli bir täsir ediş täsirini görkezýär. 1 ýaşyndaky nusgalarda, boş nusganyň AFt düzüminiň sellýuloza efir bilen garylan nusgadan has ýokarydygy ýüze çykaryldy, bu sellýuloza efiriniň soňky ýagdaýdan soň CSA2-iň gidrasiýasyna belli bir yza galak täsir edendigini görkezýär, we MC2-de yza galmak derejesi sellýuloza efir bilen goşulan nusgadan has ýokarydy. MC1. 90 minutda, boş nusga tarapyndan öndürilen AH3 mukdary sellýuloza efir bilen garylan nusgadan birneme azdy; 150 minutda, boş nusga tarapyndan öndürilen AH3, sellýuloza efir bilen garylan nusgadan ýokarydy; 1 günde üç nusga tarapyndan öndürilen AH3 ekwiwalentdi.

3. Netije

(1) Sellýuloza efiri flokulýasiýa gurluşy bilen flokulýasiýa gurluşynyň arasynda suw çalşygyny ep-esli derejede ösdürip biler. Sellýuloza efiriniň goşulmagyndan soň, sellýuloza efiri suwy siňdirýär, bu transvers dynç alyş wagty (T2) spektrinde üçünji dynç alyş nokady hökmünde häsiýetlendirilýär. Sellýuloza efiriniň düzüminiň köpelmegi bilen, sellýuloza efiriniň suw siňdirilmegi ýokarlanýar we üçünji dynç alyş nokadynyň meýdany köpelýär. Sellýuloza efiriniň siňdirýän suwy, ýuwaş-ýuwaşdan gidrasiýa bilen flokulýasiýa gurluşyna bölünýär.

(2) Sellýuloza efiriniň goşulmagy, sement bölejikleriniň belli bir derejede aglomerasiýasynyň öňüni alýar we flokulýasiýa gurluşyny birneme gowşadýar; we mazmunyň köpelmegi bilen, suwuk fazanyň ýelimliligi ýokarlanýar we sellýuloza efir sement bölejiklerine has uly täsir edýär. Güýçlendirilen adsorbsion täsiri flokulirlenen gurluşlaryň arasyndaky suw azatlygynyň derejesini peseldýär.

) ýöne sellýuloza efir gidratasiýa önümleriniň täsirini birneme gijikdirdi.