Cellulose eter sa morpolohiya ng maagang ettringite

Ang mga epekto ng hydroxyethyl methyl cellulose ether at methyl cellulose ether sa morpolohiya ng ettringite sa maagang semento slurry ay pinag-aralan sa pamamagitan ng pag-scan ng electron microscopy (SEM). Ipinapakita ng mga resulta na ang ratio ng haba-diameter ng mga kristal na ettringite sa hydroxyethyl methyl cellulose ether na binagong slurry ay mas maliit kaysa sa ordinaryong slurry, at ang morpolohiya ng mga kristal na ettringite ay maikli na parang baras. Ang ratio ng haba-diameter ng mga kristal na ettringite sa methyl cellulose ether na binagong slurry ay mas malaki kaysa sa ordinaryong slurry, at ang morpolohiya ng mga kristal na ettringite ay needle-rod. Ang mga kristal na ettringite sa mga ordinaryong slurries ng semento ay may aspect ratio sa isang lugar sa pagitan. Sa pamamagitan ng eksperimentong pag-aaral sa itaas, mas malinaw na ang pagkakaiba ng molekular na timbang ng dalawang uri ng cellulose ether ay ang pinakamahalagang salik na nakakaapekto sa morpolohiya ng ettringite.

Susing salita:etringite; ratio ng haba-diameter; Methyl cellulose eter; Hydroxyethyl methyl cellulose eter; morpolohiya

Ang Ettringite, bilang isang bahagyang pinalawak na produkto ng hydration, ay may malaking epekto sa pagganap ng kongkreto ng semento, at palaging naging hotspot ng pananaliksik ng mga materyales na nakabatay sa semento. Ang ettringite ay isang uri ng trisulfide type na calcium aluminate hydrate, ang kemikal na formula nito ay [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, o maaaring isulat bilang 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, kadalasang pinaikli bilang AFt . Sa sistema ng semento ng Portland, ang ettringite ay pangunahing nabuo sa pamamagitan ng reaksyon ng dyipsum na may aluminate o ferric aluminate mineral, na gumaganap ng papel ng pagkaantala ng hydration at maagang lakas ng semento. Ang pagbuo at morpolohiya ng ettringite ay apektado ng maraming mga kadahilanan tulad ng temperatura, halaga ng pH at konsentrasyon ng ion. Noon pang 1976, si Metha et al. gumamit ng scanning electron microscopy upang pag-aralan ang mga morphological na katangian ng AFt, at nalaman na ang morpolohiya ng naturang bahagyang pinalawak na mga produkto ng hydration ay bahagyang naiiba kapag ang espasyo ng paglago ay sapat na malaki at kapag limitado ang espasyo. Ang una ay halos payat na mga spherules na hugis karayom, habang ang huli ay halos maiksing hugis baras na prisma. Nalaman ng pananaliksik ni Yang Wenyan na ang mga form ng AFt ay iba sa iba't ibang mga kapaligiran sa paggamot. Ang mga basang kapaligiran ay maaantala ang pagbuo ng AFt sa expansion-doped concrete at magpapataas ng posibilidad ng kongkretong pamamaga at pag-crack. Ang iba't ibang mga kapaligiran ay nakakaapekto hindi lamang sa pagbuo at microstructure ng AFt, kundi pati na rin ang katatagan ng dami nito. Chen Huxing et al. natagpuan na ang pangmatagalang katatagan ng AFt ay bumaba sa pagtaas ng nilalaman ng C3A. Clark at Monteiro et al. natagpuan na sa pagtaas ng presyon sa kapaligiran, ang istraktura ng kristal ng AFt ay nagbago mula sa pagkakasunud-sunod sa kaguluhan. Sinuri nina Balonis at Glasser ang mga pagbabago sa density ng AFm at AFt. Renaudin et al. pinag-aralan ang mga pagbabago sa istruktura ng AFt bago at pagkatapos ng paglulubog sa solusyon at ang mga parameter ng istruktura ng AFt sa Raman spectrum. Kunther et al. pinag-aralan ang epekto ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng CSH gel calcium-silicon ratio at sulfate ion sa AFt crystallization pressure ng NMR. Kasabay nito, batay sa aplikasyon ng AFt sa mga materyales na nakabatay sa semento, si Wenk et al. pinag-aralan ang AFt crystal orientation ng kongkretong seksyon sa pamamagitan ng hard synchrotron radiation X-ray diffraction finishing technology. Ang pagbuo ng AFt sa pinaghalong semento at ang research hotspot ng ettringite ay ginalugad. Batay sa naantalang reaksyon ng ettringite, ang ilang mga iskolar ay nagsagawa ng maraming pananaliksik sa sanhi ng AFt phase.

Ang pagpapalawak ng volume na dulot ng pagbuo ng ettringite ay minsan pabor, at maaari itong kumilos bilang isang "pagpapalawak" na katulad ng magnesium oxide expansion agent upang mapanatili ang katatagan ng volume ng mga materyales na nakabatay sa semento. Ang pagdaragdag ng polymer emulsion at redispersible emulsion powder ay nagbabago sa mga macroscopic na katangian ng mga materyales na nakabatay sa semento dahil sa kanilang makabuluhang epekto sa microstructure ng mga materyales na nakabatay sa semento. Gayunpaman, hindi tulad ng redispersible emulsion powder na higit sa lahat ay nagpapahusay sa bonding property ng hardened mortar, ang water-soluble polymer cellulose ether (CE) ay nagbibigay sa bagong halo-halong mortar ng magandang water retention at thickening effect, kaya nagpapabuti sa gumaganang performance. Ang non-ionic CE ay karaniwang ginagamit, kabilang ang methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC),hydroxyethyl methyl cellulose (HEMC), atbp., at gumaganap ang CE sa bagong halo-halong mortar ngunit nakakaapekto rin sa proseso ng hydration ng cement slurry. Ipinakita ng mga pag-aaral na binabago ng HEMC ang dami ng AFt na ginawa bilang isang produkto ng hydration. Gayunpaman, walang mga pag-aaral na sistematikong inihambing ang epekto ng CE sa microscopic morphology ng AFt, kaya't ang papel na ito ay ginalugad ang pagkakaiba ng epekto ng HEMC at MC sa microscopic morphology ng ettringham sa maagang (1-araw) na slurry ng semento sa pamamagitan ng pagsusuri ng imahe at paghahambing.

1. Eksperimento

1.1 Hilaw na Materyales

Ang P·II 52.5R Portland cement na ginawa ng Anhui Conch Cement Co., LTD ay napili bilang semento sa eksperimento. Ang dalawang cellulose ether ay hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) at methylcellulose (methylcellulose, Shanghai Sinopath Group) ayon sa pagkakabanggit. MC); Ang tubig sa paghahalo ay tubig sa gripo.

1.2 Mga eksperimentong pamamaraan

Ang ratio ng tubig-semento ng sample ng cement paste ay 0.4 (ang mass ratio ng tubig sa semento), at ang nilalaman ng cellulose eter ay 1% ng masa ng semento. Ang paghahanda ng ispesimen ay isinagawa ayon sa GB1346-2011 "Paraan ng Pagsubok para sa Pagkonsumo ng Tubig, Pagtatakda ng Oras at Katatagan ng Semento Standard Consistency". Matapos mabuo ang ispesimen, ang plastic film ay naka-encapsulated sa ibabaw ng amag upang maiwasan ang pagsingaw ng tubig sa ibabaw at carbonization, at ang ispesimen ay inilagay sa isang curing room na may temperatura na (20±2) ℃ at kamag-anak na kahalumigmigan ng (60±5). ) %. Pagkatapos ng 1 araw, ang amag ay tinanggal, at ang ispesimen ay nasira, pagkatapos ay isang maliit na sample ay kinuha mula sa gitna at binasa sa anhydrous ethanol upang wakasan ang hydration, at ang sample ay kinuha at pinatuyo bago ang pagsubok. Ang mga pinatuyong sample ay idinikit sa sample table na may conductive double-sided adhesive, at isang layer ng gold film ang na-spray sa ibabaw ng Cressington 108auto automatic ion sputtering instrument. Ang sputtering current ay 20 mA at ang sputtering time ay 60 s. Ang FEI QUANTAFEG 650 environmental Scanning electron Microscope (ESEM) ay ginamit upang obserbahan ang mga morphological na katangian ng AFt sa sample na seksyon. Ang mataas na vacuum pangalawang electron mode ay ginamit upang obserbahan ang AFT. Ang boltahe ng acceleration ay 15 kV, ang diameter ng beam spot ay 3.0 nm, at ang distansya ng pagtatrabaho ay kinokontrol sa halos 10 mm.

2. Mga resulta at talakayan

Ang mga imahe ng SEM ng ettringite sa hardened HEMC-modified cement slurry ay nagpakita na ang orientation growth ng layered Ca (OH)2(CH) ay kitang-kita, at ang AFt ay nagpakita ng hindi regular na akumulasyon ng maikling rod-like AFt, at ang ilang maikling rod-like AFT ay natakpan na may istraktura ng HEMC membrane. Zhang Dongfang et al. natagpuan din ang maikling rod-like AFt kapag pinagmamasdan ang mga pagbabago sa microstructure ng HEMC modified cement slurry sa pamamagitan ng ESEM. Naniniwala sila na ang ordinaryong slurry ng semento ay mabilis na nag-react pagkatapos makatagpo ng tubig, kaya ang kristal ng AFt ay payat, at ang pagpapalawig ng edad ng hydration ay humantong sa patuloy na pagtaas ng ratio ng haba-diameter. Gayunpaman, pinataas ng HEMC ang lagkit ng solusyon, binawasan ang rate ng pagbubuklod ng mga ion sa solusyon at naantala ang pagdating ng tubig sa ibabaw ng mga particle ng klinker, kaya ang ratio ng haba-diameter ng AFt ay tumaas sa mahinang takbo at ang mga morphological na katangian nito ay nagpakita. maikling hugis baras. Kung ikukumpara sa AFt sa ordinaryong slurry ng semento ng parehong edad, ang teoryang ito ay bahagyang napatunayan, ngunit hindi ito naaangkop upang ipaliwanag ang mga pagbabago sa morphological ng AFt sa MC na binagong slurry ng semento. Ang mga imahe ng SEM ng ettridite sa 1-araw na pinatigas na MC na binagong semento slurry ay nagpakita rin ng orientated na paglaki ng layered Ca(OH)2, ang ilang mga ibabaw ng AFt ay natakpan din ng istraktura ng pelikula ng MC, at ang AFt ay nagpakita ng mga morphological na katangian ng paglaki ng kumpol. Gayunpaman, sa pamamagitan ng paghahambing, ang AFt crystal sa MC na binagong semento slurry ay may mas malaking ratio ng haba-diameter at isang mas payat na morpolohiya, na nagpapakita ng isang tipikal na acicular morphology.

Parehong naantala ng HEMC at MC ang maagang proseso ng hydration ng semento at nadagdagan ang lagkit ng solusyon, ngunit ang mga pagkakaiba sa AFt morphological na mga katangian na dulot ng mga ito ay makabuluhan pa rin. Ang mga phenomena sa itaas ay maaaring higit pang ipaliwanag mula sa pananaw ng molekular na istraktura ng cellulose ether at AFt crystal na istraktura. Renaudin et al. ibabad ang synthesized AFt sa inihandang alkali solution upang makakuha ng "wet AFt", at bahagyang inalis ito at tuyo ito sa ibabaw ng saturated CaCl2 solution (35% relative humidity) para makakuha ng "dry AFt". Matapos ang pag-aaral ng pagpipino ng istraktura sa pamamagitan ng Raman spectroscopy at X-ray powder diffraction, natagpuan na walang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang istruktura, tanging ang direksyon ng pagbuo ng kristal ng mga cell ay nagbago sa proseso ng pagpapatayo, iyon ay, sa proseso ng kapaligiran. magbago mula sa "basa" hanggang sa "tuyo", ang mga kristal ng AFt ay bumubuo ng mga cell kasama ang normal na direksyon ng isang unti-unting pagtaas. Ang mga kristal ng AFt sa kahabaan ng c normal na direksyon ay naging mas kaunti. Ang pinakapangunahing yunit ng three-dimensional na espasyo ay binubuo ng isang normal na linya, b normal na linya at c normal na linya na patayo sa isa't isa. Sa kaso na ang mga b normal ay naayos, ang mga kristal ng AFt ay nagkumpol sa isang normal, na nagreresulta sa isang pinalaki na cross section ng cell sa eroplano ng mga ab normal. Kaya, kung ang HEMC ay "nag-iimbak" ng mas maraming tubig kaysa sa MC, ang isang "tuyo" na kapaligiran ay maaaring mangyari sa isang naisalokal na lugar, na naghihikayat sa pag-ilid na pagsasama-sama at paglaki ng mga kristal ng AFt. Patural et al. natagpuan na para sa CE mismo, mas mataas ang antas ng polymerization (o mas malaki ang molekular na timbang), mas malaki ang lagkit ng CE at mas mahusay ang pagganap ng pagpapanatili ng tubig. Ang molecular structure ng HEMCs at MCS ay sumusuporta sa hypothesis na ito, kasama ang hydroxyethyl group na may mas malaking molekular na timbang kaysa sa hydrogen group.

Sa pangkalahatan, ang mga kristal ng AFt ay bubuo at namumuo lamang kapag ang mga nauugnay na ion ay umabot sa isang tiyak na saturation sa sistema ng solusyon. Samakatuwid, ang mga kadahilanan tulad ng konsentrasyon ng ion, temperatura, halaga ng pH at puwang ng pagbuo sa solusyon ng reaksyon ay maaaring makabuluhang makaapekto sa morpolohiya ng mga kristal ng AFt, at ang mga pagbabago sa mga kondisyon ng artipisyal na synthesis ay maaaring magbago sa morpolohiya ng mga kristal ng AFt. Samakatuwid, ang ratio ng mga kristal ng AFt sa ordinaryong slurry ng semento sa pagitan ng dalawa ay maaaring sanhi ng nag-iisang kadahilanan ng pagkonsumo ng tubig sa maagang hydration ng semento. Gayunpaman, ang pagkakaiba sa AFt crystal morphology na dulot ng HEMC at MC ay dapat pangunahin dahil sa kanilang espesyal na mekanismo ng pagpapanatili ng tubig. Gumagawa ang Hemcs at MCS ng "closed loop" ng water transport sa loob ng microzone ng fresh cement slurry, na nagbibigay-daan sa "maikling panahon" kung saan ang tubig ay "madaling makapasok at mahirap lumabas." Gayunpaman, sa panahong ito, ang kapaligiran ng likidong bahagi sa loob at malapit sa microzone ay binago din. Mga kadahilanan tulad ng konsentrasyon ng ion, pH, atbp., Ang pagbabago sa kapaligiran ng paglago ay higit na makikita sa mga morphological na katangian ng mga kristal ng AFt. Ang "closed loop" na ito ng transportasyon ng tubig ay katulad ng mekanismo ng pagkilos na inilarawan ni Pourchez et al. Ang HPMC ay gumaganap ng papel sa pagpapanatili ng tubig.

3. Konklusyon

(1) Ang pagdaragdag ng hydroxyethyl methyl cellulose eter (HEMC) at methyl cellulose ether (MC) ay maaaring makabuluhang baguhin ang morpolohiya ng ettringite sa unang bahagi ng (1 araw) ordinaryong slurry ng semento.

(2) Ang haba at diameter ng ettringite crystal sa HEMC modified cement slurry ay maliit at maikling hugis ng baras; Ang ratio ng haba at diameter ng mga kristal na ettringite sa MC na binagong slurry ng semento ay malaki, na hugis ng needle-rod. Ang mga kristal na ettringite sa mga ordinaryong slurries ng semento ay may aspect ratio sa pagitan ng dalawang ito.

(3) Ang magkakaibang epekto ng dalawang cellulose ether sa morpolohiya ng ettringite ay mahalagang dahil sa pagkakaiba sa timbang ng molekular.