Mga epekto ng cellulose eter

Ang mga sangkap ng tubig at ebolusyon ng microstructure sa cellulose eter na binagong sulphoaluminate semento (CSA) slurry ay pinag-aralan ng mababang-bukid na nuclear magnetic resonance at thermal analyzer. Ang mga resulta ay nagpakita na pagkatapos ng pagdaragdag ng cellulose eter, ito ay nag -adsorbed ng tubig sa pagitan ng mga istruktura ng flocculation, na nailalarawan bilang pangatlong rurok ng pagpapahinga sa transverse time ng pagrerelaks (T2) na spectrum, at ang dami ng adorbed na tubig ay positibong nakakaugnay sa dosis. Bilang karagdagan, ang cellulose eter ay makabuluhang pinadali ang pagpapalitan ng tubig sa pagitan ng interior at inter-floc na mga istraktura ng mga CSA flocs. Bagaman ang pagdaragdag ng cellulose eter ay walang epekto sa mga uri ng mga produktong hydration ng sulphoaluminate semento, makakaapekto ito sa dami ng mga produktong hydration ng isang tiyak na edad.

Mga pangunahing salita:Cellulose eter; sulfoaluminate semento; tubig; Mga produktong hydration

0、Paunang salita

Ang Cellulose eter, na naproseso mula sa natural na selulusa sa pamamagitan ng isang serye ng mga proseso, ay isang nababago at berdeng kemikal na pagsasama. Ang mga karaniwang cellulose eter tulad ng methylcellulose (MC), ethylcellulose (HEC), at hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) ay malawakang ginagamit sa gamot, konstruksyon at iba pang mga industriya. Ang pagkuha ng HEMC bilang isang halimbawa, maaari itong makabuluhang mapabuti ang pagpapanatili ng tubig at pagkakapare -pareho ng semento ng Portland, ngunit antalahin ang setting ng semento. Sa antas ng mikroskopiko, ang HEMC ay mayroon ding isang makabuluhang epekto sa microstructure at butas na istraktura ng semento paste. Halimbawa, ang produktong hydration na Ettringite (AFT) ay mas malamang na maiikling hugis-baras, at ang ratio ng aspeto nito ay mas mababa; Kasabay nito, ang isang malaking bilang ng mga saradong pores ay ipinakilala sa semento ng semento, na binabawasan ang bilang ng mga nakikipag -usap na mga pores.

Karamihan sa mga umiiral na pag-aaral sa impluwensya ng mga cellulose eter sa mga materyales na batay sa semento ay nakatuon sa semento ng Portland. Ang Sulphoaluminate Cement (CSA) ay isang mababang-carbon semento na nakapag-iisa na binuo sa aking bansa noong ika-20 siglo, na may anhydrous calcium sulphoaluminate bilang pangunahing mineral. Dahil ang isang malaking halaga ng AFT ay maaaring mabuo pagkatapos ng hydration, ang CSA ay may pakinabang ng maagang lakas, mataas na kawalan . Sa mga nagdaang taon, si Li Jian et al. sinuri ang impluwensya ng HEMC sa CSA mortar mula sa mga pananaw ng lakas ng compressive at wet density; Wu Kai et al. pinag -aralan ang epekto ng HEMC sa maagang proseso ng hydration ng CSA semento, ngunit ang tubig sa binagong CSA semento ang batas ng ebolusyon ng mga sangkap at komposisyon ng slurry ay hindi alam. Batay dito, ang gawaing ito ay nakatuon sa pamamahagi ng Transverse Relaxation Time (T2) sa CSA Cement Slurry bago at pagkatapos ng pagdaragdag ng HEMC sa pamamagitan ng paggamit ng isang mababang patlang na nuclear magnetic resonance instrumento, at karagdagang pinag-aaralan ang paglipat at pagbabago ng batas ng tubig sa Slurry. Ang pagbabago ng komposisyon ng semento paste ay pinag -aralan.

1. Eksperimento

1.1 hilaw na materyales

Dalawang komersyal na magagamit na sulphoaluminate cement ang ginamit, na tinukoy bilang CSA1 at CSA2, na may pagkawala sa pag -aapoy (LOI) na mas mababa sa 0.5% (mass fraction).

Tatlong magkakaibang hydroxyethyl methylcelluloses ang ginagamit, na kung saan ay tinukoy bilang MC1, MC2 at MC3 ayon sa pagkakabanggit. Ang MC3 ay nakuha sa pamamagitan ng paghahalo ng 5% (mass fraction) Polyacrylamide (PAM) sa MC2.

1.2 ratio ng paghahalo

Tatlong uri ng mga cellulose eter ay halo -halong sa sulphoaluminate semento ayon sa pagkakabanggit, ang mga dosis ay 0.1%, 0.2% at 0.3% (mass fraction, pareho sa ibaba). Ang nakapirming ratio ng semento ng tubig ay 0.6, at ang ratio ng water-semento ng ratio ng water-semento ay may mahusay na kakayahang magamit at walang pagdurugo sa pamamagitan ng pagsubok sa pagkonsumo ng tubig ng karaniwang pagkakapare-pareho.

1.3 Paraan

Ang mababang kagamitan sa NMR na ginamit sa eksperimento ay ang PQ⁃001 NMR Analyzer mula sa Shanghai Numei Analytical Instrument Co, Ltd Ang magnetic field lakas ng permanenteng magnet ay 0.49T, ang dalas ng resonance ng proton ay 21MHz, at ang temperatura ng magnet ay pinananatiling pare -pareho sa 32.0°C. Sa panahon ng pagsubok, ang maliit na bote ng baso na naglalaman ng cylindrical sample ay inilagay sa probe coil ng instrumento, at ang pagkakasunud -sunod ng CPMG ay ginamit upang mangolekta ng signal ng pagpapahinga ng semento ng semento. Matapos ang pag -iikot ng software ng pagtatasa ng correlation, ang T2 inversion curve ay nakuha sa pamamagitan ng paggamit ng SIRT inversion algorithm. Ang tubig na may iba't ibang antas ng kalayaan sa slurry ay mailalarawan ng iba't ibang mga taluktok ng pagpapahinga sa transverse spectrum ng pagpapahinga, at ang lugar ng relasyong rurok ay positibong nakakaugnay sa dami ng tubig, batay sa kung saan ang uri at nilalaman ng tubig sa slurry maaaring masuri. Upang makabuo ng nuclear magnetic resonance, kinakailangan upang matiyak na ang dalas ng sentro ng O1 (yunit: KHz) ng dalas ng radyo ay naaayon sa dalas ng magnet, at ang O1 ay na -calibrate araw -araw sa panahon ng pagsubok.

Ang mga sample ay nasuri ng TG? DSC na may STA 449C na pinagsama thermal analyzer mula sa Netzsch, Germany. Ang N2 ay ginamit bilang proteksiyon na kapaligiran, ang rate ng pag -init ay 10°C/min, at ang saklaw ng temperatura ng pag-scan ay 30-800°C.

2. Mga Resulta at Talakayan

2.1 Ebolusyon ng mga sangkap ng tubig

2.1.1 undoped cellulose eter

Dalawang mga taluktok ng pagpapahinga (tinukoy bilang una at pangalawang mga taluktok ng pagpapahinga) ay maaaring malinaw na naobserbahan sa transverse time ng pagrerelaks (T2) na spectra ng dalawang sulphoaluminate semento slurries. Ang unang rurok ng pagpapahinga ay nagmula sa loob ng istraktura ng flocculation, na may mababang antas ng kalayaan at isang maikling transverse oras ng pagpapahinga; Ang pangalawang rurok ng pagpapahinga ay nagmula sa pagitan ng mga istruktura ng flocculation, na may malaking antas ng kalayaan at isang mahabang transverse na oras ng pagpapahinga. Sa kaibahan, ang T2 na naaayon sa unang rurok ng pagpapahinga ng dalawang semento ay maihahambing, habang ang pangalawang rurok ng pagpapahinga ng CSA1 ay lilitaw mamaya. Iba-iba mula sa sulphoaluminate cement clinker at self-made semento, ang dalawang pag-relaks na taluktok ng CSA1 at CSA2 ay bahagyang nag-overlap mula sa paunang estado. Sa pag -unlad ng hydration, ang unang rurok ng pagrerelaks ay unti -unting may posibilidad na maging independiyenteng, ang lugar ay unti -unting bumababa, at nawala ito nang ganap sa halos 90 minuto. Ipinapakita nito na mayroong isang tiyak na antas ng pagpapalitan ng tubig sa pagitan ng istraktura ng flocculation at ang istraktura ng flocculation ng dalawang semento na pastes.

Ang pagbabago ng rurok na lugar ng pangalawang rurok ng pagpapahinga at ang pagbabago ng halaga ng T2 na naaayon sa tuktok ng rurok ayon sa pagkakabanggit ay nagpapakilala sa pagbabago ng libreng tubig at pisikal na nakatali na nilalaman ng tubig at ang pagbabago ng antas ng kalayaan ng tubig sa slurry . Ang kumbinasyon ng dalawa ay maaaring mas komprehensibong sumasalamin sa proseso ng hydration ng slurry. Sa pag -unlad ng hydration, ang lugar ng rurok ay unti -unting bumababa, at ang paglipat ng halaga ng T2 sa kaliwa ay unti -unting tumataas, at mayroong isang tiyak na kaukulang ugnayan sa pagitan nila.

2.1.2 idinagdag cellulose eter

Ang pagkuha ng CSA2 na halo -halong may 0.3% MC2 bilang isang halimbawa, ang spectrum ng pagpapahinga ng T2 ng semento ng sulphoaluminate pagkatapos ng pagdaragdag ng cellulose eter ay makikita. Matapos ang pagdaragdag ng cellulose eter, ang pangatlong rurok ng pagpapahinga na kumakatawan sa adsorption ng tubig sa pamamagitan ng cellulose eter ay lumitaw sa posisyon kung saan ang transverse time ng pagpapahinga ay mas malaki kaysa sa 100ms, at ang lugar ng rurok ay unti -unting nadagdagan sa pagtaas ng nilalaman ng cellulose eter.

Ang dami ng tubig sa pagitan ng mga istruktura ng flocculation ay apektado ng paglipat ng tubig sa loob ng istraktura ng flocculation at ang adsorption ng tubig ng cellulose eter. Samakatuwid, ang dami ng tubig sa pagitan ng mga istruktura ng flocculation ay nauugnay sa panloob na istraktura ng butas ng slurry at ang kapasidad ng adsorption ng tubig ng cellulose eter. Ang lugar ng pangalawang rurok ng pagpapahinga ay nag -iiba sa nilalaman ng cellulose eter ay nag -iiba sa iba't ibang uri ng semento. Ang lugar ng pangalawang rurok ng pagpapahinga ng CSA1 slurry ay patuloy na bumaba sa pagtaas ng nilalaman ng cellulose eter, at ang pinakamaliit sa 0.3% na nilalaman. Sa kaibahan, ang pangalawang lugar ng pag -relaks ng rurok ng CSA2 slurry ay patuloy na tumataas sa pagtaas ng nilalaman ng cellulose eter.

Ilista ang pagbabago ng lugar ng ikatlong rurok ng pagpapahinga na may pagtaas ng nilalaman ng cellulose eter. Dahil ang lugar ng rurok ay apektado ng kalidad ng sample, mahirap tiyakin na ang kalidad ng idinagdag na sample ay pareho kapag naglo -load ng sample. Samakatuwid, ang ratio ng lugar ay ginagamit upang makilala ang halaga ng signal ng ikatlong rurok ng pagpapahinga sa iba't ibang mga sample. Mula sa pagbabago ng lugar ng ikatlong rurok ng pagpapahinga na may pagtaas ng nilalaman ng cellulose eter, makikita na sa pagtaas ng nilalaman ng cellulose eter, ang lugar ng ikatlong rurok ng pagrerelaks na karaniwang nagpakita ng isang pagtaas ng takbo (sa Ang CSA1, kapag ang nilalaman ng MC1 ay 0.3%, ito ay higit pa sa lugar ng ikatlong rurok ng pagpapahinga ay bumababa nang bahagya sa 0.2%), na nagpapahiwatig na sa pagtaas ng nilalaman ng cellulose eter, ang adorbed na tubig ay unti -unting tumataas. Kabilang sa mga slurries ng CSA1, ang MC1 ay may mas mahusay na pagsipsip ng tubig kaysa sa MC2 at MC3; Habang kabilang sa mga slurries ng CSA2, ang MC2 ay may pinakamahusay na pagsipsip ng tubig.

Makikita ito mula sa pagbabago ng lugar ng ikatlong rurok ng pagrerelaks sa bawat yunit ng masa ng CSA2 slurry na may oras sa nilalaman ng 0.3% cellulose eter na ang lugar ng ikatlong rurok ng pagrerelaks bawat yunit ng masa ay bumababa nang tuluy -tuloy sa hydration, na nagpapahiwatig Na dahil ang hydration rate ng CSA2 ay mas mabilis kaysa sa clinker at self-made semento, ang cellulose eter ay walang oras para sa karagdagang adsorption ng tubig, at pinakawalan ang adorbed na tubig dahil sa mabilis na pagtaas ng konsentrasyon ng likido na phase sa slurry. Bilang karagdagan, ang adsorption ng tubig ng MC2 ay mas malakas kaysa sa MC1 at MC3, na naaayon sa mga nakaraang konklusyon. Makikita ito mula sa pagbabago ng lugar ng rurok bawat yunit ng masa ng ikatlong pag -relaks ng CSA1 na may oras sa iba't ibang 0.3% na dosis ng mga cellulose eter Ang lugar ng CSA1 ay nagdaragdag nang maikli sa unang yugto ng hydration. Matapos ang pagtaas ng mabilis, nabawasan itong mawala, na maaaring dahil sa mas matagal na oras ng clotting ng CSA1. Bilang karagdagan, ang CSA2 ay naglalaman ng higit pang dyipsum, ang hydration ay madaling bumuo ng higit pang aft (3CAO AL2O3 3CASO4 32H2O), kumonsumo ng maraming libreng tubig, at ang rate ng pagkonsumo ng tubig ay lumampas sa rate ng adsorption ng tubig sa pamamagitan ng cellulose eter, na maaaring humantong sa Ang lugar ng ikatlong relasyong rurok ng CSA2 slurry ay patuloy na bumababa.

Matapos ang pagsasama ng cellulose eter, ang una at pangalawang mga taluktok ng pagpapahinga ay nagbago din sa ilang lawak. Makikita ito mula sa rurok na lapad ng pangalawang rurok ng pagpapahinga ng dalawang uri ng semento slurry at ang sariwang slurry pagkatapos ng pagdaragdag ng cellulose eter na ang rurok na lapad ng pangalawang rurok ng pagpapahinga ng sariwang slurry ay naiiba pagkatapos ng pagdaragdag ng eter ng cellulose. Dagdagan, ang rurok na hugis ay may posibilidad na magkalat. Ipinapakita nito na ang pagsasama ng cellulose eter ay pinipigilan ang pag -iipon ng mga particle ng semento sa isang tiyak na lawak, ginagawang medyo maluwag ang istraktura ng flocculation, pinapahina ang nagbubuklod na antas ng tubig, at pinatataas ang antas ng kalayaan ng tubig sa pagitan ng mga istruktura ng flocculation. Gayunpaman, sa pagtaas ng dosis, ang pagtaas ng lapad ng rurok ay hindi halata, at ang lapad ng rurok ng ilang mga sample kahit na bumababa. Maaaring ang pagtaas ng dosis ay nagdaragdag ng lagkit ng likidong yugto ng slurry, at sa parehong oras, ang adsorption ng cellulose eter sa mga particle ng semento ay pinahusay upang maging sanhi ng flocculation. Ang antas ng kalayaan ng kahalumigmigan sa pagitan ng mga istruktura ay nabawasan.

Ang paglutas ay maaaring magamit upang ilarawan ang antas ng paghihiwalay sa pagitan ng una at pangalawang mga taluktok ng pagpapahinga. Ang antas ng paghihiwalay ay maaaring kalkulahin ayon sa antas ng resolusyon = (Afirst Component-Asaddle)/Afirst Component, kung saan ang bahagi ng Afirst at Asaddle ay kumakatawan sa maximum na amplitude ng unang rurok ng pagpapahinga at ang amplitude ng pinakamababang punto sa pagitan ng dalawang mga taluktok, ayon sa pagkakabanggit. Ang antas ng paghihiwalay ay maaaring magamit upang makilala ang antas ng pagpapalitan ng tubig sa pagitan ng istraktura ng slurry flocculation at ang istraktura ng flocculation, at ang halaga ay karaniwang 0-1. Ang isang mas mataas na halaga para sa paghihiwalay ay nagpapahiwatig na ang dalawang bahagi ng tubig ay mas mahirap makipagpalitan, at ang isang halaga na katumbas ng 1 ay nagpapahiwatig na ang dalawang bahagi ng tubig ay hindi maaaring makipagpalitan.

Makikita ito mula sa mga resulta ng pagkalkula ng degree ng paghihiwalay na ang paghihiwalay ng antas ng dalawang semento nang hindi nagdaragdag ng cellulose eter ay katumbas, pareho ang tungkol sa 0.64, at ang degree ng paghihiwalay ay makabuluhang nabawasan pagkatapos ng pagdaragdag ng cellulose eter. Sa isang banda, ang resolusyon ay bumababa pa sa pagtaas ng dosis, at ang paglutas ng dalawang taluktok kahit na bumaba sa 0 sa CSA2 na halo -halong may 0.3% MC3, na nagpapahiwatig na ang cellulose eter ay makabuluhang nagtataguyod ng pagpapalitan ng tubig sa loob at sa pagitan ng Mga istruktura ng flocculation. Batay sa katotohanan na ang pagsasama ng cellulose eter ay karaniwang walang epekto sa posisyon at lugar ng unang rurok ng pagpapahinga, maaari itong isipin na ang pagbaba ng resolusyon ay bahagyang dahil sa pagtaas ng lapad ng pangalawang rurok ng pagrerelaks, at Ang maluwag na istraktura ng flocculation ay ginagawang mas madali ang pagpapalitan ng tubig sa pagitan ng loob at sa labas. Bilang karagdagan, ang pag -overlay ng cellulose eter sa istraktura ng slurry ay karagdagang nagpapabuti sa antas ng pagpapalitan ng tubig sa pagitan ng loob at labas ng istruktura ng flocculation. Sa kabilang banda, ang epekto ng pagbabawas ng resolusyon ng cellulose eter sa CSA2 ay mas malakas kaysa sa CSA1, na maaaring dahil sa mas maliit na tiyak na lugar ng ibabaw at mas malaking laki ng butil ng CSA2, na kung saan ay mas sensitibo sa pagkalat ng epekto ng cellulose eter pagkatapos Pagsasama.

2.2 mga pagbabago sa komposisyon ng slurry

Mula sa TG-DTG spectra ng CSA1 at CSA2 slurries hydrated para sa 90 min, 150 min at 1 araw, makikita na ang mga uri ng mga produktong hydration ay hindi nagbago bago at pagkatapos ng pagdaragdag ng cellulose eter, at ang AFT, AFM at AH3 ay lahat nabuo. Itinuturo ng panitikan na ang saklaw ng agnas ng aft ay 50-120°C; Ang saklaw ng agnas ng AFM ay 160-220°C; Ang saklaw ng agnas ng AH3 ay 220-300°C. Sa pag -unlad ng hydration, ang pagbaba ng timbang ng sample ay unti -unting nadagdagan, at ang katangian na mga taluktok ng DTG ng AFT, AFM at AH3 ay unti -unting naging malinaw, na nagpapahiwatig na ang pagbuo ng tatlong mga produktong hydration ay unti -unting nadagdagan.

Mula sa mass fraction ng bawat produktong hydration sa sample sa iba't ibang edad ng hydration, makikita na ang aft henerasyon ng blangko na sample sa edad na 1d ay lumampas sa halimbawang halo Ang hydration ng slurry pagkatapos ng coagulation. Mayroong isang tiyak na epekto sa pagkaantala. Sa 90 minuto, ang paggawa ng AFM ng tatlong mga sample ay nanatiling pareho; Sa 90-150 minuto, ang paggawa ng AFM sa blangko na sample ay makabuluhang mas mabagal kaysa sa iba pang dalawang pangkat ng mga sample; Matapos ang 1 araw, ang nilalaman ng AFM sa blangko na sample ay pareho sa halimbawang halo -halong may MC1, at ang nilalaman ng AFM ng sample ng MC2 ay makabuluhang mas mababa sa iba pang mga sample. Tulad ng para sa produktong hydration AH3, ang rate ng henerasyon ng csA1 blangko na sample pagkatapos ng hydration para sa 90 minuto ay makabuluhang mas mabagal kaysa sa cellulose eter, ngunit ang rate ng henerasyon ay makabuluhang mas mabilis pagkatapos ng 90 minuto, at ang halaga ng produksiyon ng AH3 ng tatlong mga sample ay katumbas sa 1 araw.

Matapos ang slurry ng CSA2 ay na -hydrated para sa 90min at 150min, ang halaga ng aft na ginawa sa halimbawang halo -halong may cellulose eter ay makabuluhang mas mababa kaysa sa blangko na sample, na nagpapahiwatig na ang cellulose eter ay mayroon ding isang tiyak na epekto sa pag -retra sa CSA2 slurry. Sa mga sample sa edad na 1d, natagpuan na ang aft na nilalaman ng blangko na sample ay mas mataas pa kaysa sa halimbawang halo at ang antas ng retardation sa MC2 ay mas malaki kaysa sa sample na idinagdag na may cellulose eter. MC1. Sa 90 minuto, ang halaga ng AH3 na ginawa ng blangko na sample ay bahagyang mas mababa kaysa sa halimbawang halo -halong may cellulose eter; Sa 150 minuto, ang AH3 na ginawa ng blangko na sample ay lumampas sa halimbawang halo -halong may cellulose eter; Sa 1 araw, ang AH3 na ginawa ng tatlong mga sample ay katumbas.

3. Konklusyon

(1) Ang eter ng cellulose ay maaaring makabuluhang itaguyod ang pagpapalitan ng tubig sa pagitan ng istraktura ng flocculation at istraktura ng flocculation. Matapos ang pagsasama ng cellulose eter, ang cellulose eter ay nag -adsorbs ng tubig sa slurry, na kung saan ay nailalarawan bilang pangatlong rurok ng pagpapahinga sa transverse time ng pagrerelaks (T2) na spectrum. Sa pagtaas ng nilalaman ng cellulose eter, ang pagsipsip ng tubig ng cellulose eter ay nagdaragdag, at ang lugar ng ikatlong pagtaas ng rurok ng pag -relaks. Ang tubig na hinihigop ng cellulose eter ay unti -unting pinakawalan sa istraktura ng flocculation na may hydration ng slurry.

(2) ang pagsasama ng cellulose eter ay pinipigilan ang pag -iipon ng mga particle ng semento sa isang tiyak na lawak, na ginagawang medyo maluwag ang istraktura ng flocculation; at sa pagtaas ng nilalaman, ang lagkit ng likido na phase ng slurry ay nagdaragdag, at ang cellulose eter ay may higit na epekto sa mga particle ng semento. Ang pinahusay na epekto ng adsorption ay binabawasan ang antas ng kalayaan ng tubig sa pagitan ng mga flocculated na istruktura.

. Ngunit ang cellulose eter ay bahagyang naantala ang pagbuo ng epekto ng mga produktong hydration.