Erken etrenjitin morfolojisi üzerine selüloz eter

Hidroksietil metil selüloz eter ve metil selüloz eterin erken çimento bulamacındaki etrenjitin morfolojisi üzerindeki etkileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Sonuçlar, hidroksietil metil selüloz eterle modifiye edilmiş bulamaçtaki etrenjit kristallerinin uzunluk-çap oranının sıradan bulamaçtakinden daha küçük olduğunu ve etrenjit kristallerinin morfolojisinin kısa çubuk benzeri olduğunu göstermektedir. Metil selüloz eterle modifiye edilmiş bulamaçtaki etrenjit kristallerinin uzunluk-çap oranı, sıradan bulamaçtakinden daha büyüktür ve etrenjit kristallerinin morfolojisi iğne-çubuktur. Sıradan çimento bulamaçlarındaki etrenjit kristalleri, arada bir yerde bir en-boy oranına sahiptir. Yukarıdaki deneysel çalışma sayesinde, iki tür selüloz eterin moleküler ağırlık farkının, etrenjitin morfolojisini etkileyen en önemli faktör olduğu daha da açıktır.

Anahtar kelimeler:etrenjit; Uzunluk-çap oranı; Metil selüloz eter; Hidroksietil metil selüloz eter; morfoloji

Hafifçe genleşmiş bir hidratasyon ürünü olan etrenjit, çimento betonunun performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve her zaman çimento bazlı malzemelerin araştırma noktası olmuştur. Etrenjit bir tür trisülfit tipi kalsiyum alüminat hidrattır, kimyasal formülü [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O'dur veya 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O olarak yazılabilir, genellikle AFt olarak kısaltılır. . Portland çimento sisteminde etrenjit esas olarak alçıtaşının alüminat veya ferrik alüminat mineralleri ile reaksiyonu sonucu oluşur ve çimentonun hidratasyonunu geciktirme ve erken dayanım sağlama rolünü oynar. Etrenjitin oluşumu ve morfolojisi sıcaklık, pH değeri ve iyon konsantrasyonu gibi birçok faktörden etkilenir. 1976 gibi erken bir tarihte Metha ve ark. AFt'nin morfolojik özelliklerini incelemek için taramalı elektron mikroskobu kullandı ve bu tür hafifçe genişleyen hidrasyon ürünlerinin morfolojisinin, büyüme alanı yeterince büyük olduğunda ve alan sınırlı olduğunda biraz farklı olduğunu buldu. İlki çoğunlukla ince iğne çubuk şeklindeki kürelerden oluşurken, ikincisi çoğunlukla kısa çubuk şeklindeki prizmadan oluşuyordu. Yang Wenyan'ın araştırması, AFt formlarının farklı kürleme ortamlarında farklı olduğunu buldu. Islak ortamlar, genleşme katkılı betonda AFt oluşumunu geciktirecek ve betonun şişme ve çatlama olasılığını artıracaktır. Farklı ortamlar AFt'nin yalnızca oluşumunu ve mikro yapısını değil aynı zamanda hacim stabilitesini de etkiler. Chen Huxing ve diğerleri. AFt'nin uzun vadeli stabilitesinin C3A içeriğinin artmasıyla azaldığını buldu. Clark ve Monteiro ve diğerleri. Çevresel baskının artmasıyla AFt kristal yapısının düzenden düzensizliğe dönüştüğünü buldu. Balonis ve Glasser AFm ve AFt'nin yoğunluk değişikliklerini incelediler. Renaudin ve ark. AFt'nin çözeltiye batırılmadan önce ve sonra yapısal değişikliklerini ve AFt'nin Raman spektrumundaki yapısal parametrelerini inceledi. Kunther ve ark. CSH jel kalsiyum-silikon oranı ile sülfat iyonu arasındaki etkileşimin AFt kristalizasyon basıncı üzerindeki etkisini NMR ile inceledi. Aynı zamanda AFt'nin çimento bazlı malzemelerde uygulanmasına dayanarak Wenk ve ark. sert sinkrotron radyasyonu X-ışını kırınım bitirme teknolojisi yoluyla beton kesitin AFt kristal yönelimini inceledi. Karışık çimentoda AFt oluşumu ve etrenjitin araştırma sıcak noktası araştırıldı. Gecikmiş etrenjit reaksiyonuna dayanarak, bazı bilim adamları AFt fazının nedeni üzerine birçok araştırma yürüttüler.

Etrenjit oluşumunun neden olduğu hacim genişlemesi bazen olumludur ve çimento bazlı malzemelerin hacim stabilitesini korumak için magnezyum oksit genleşme maddesine benzer bir "genleşme" görevi görebilir. Polimer emülsiyonu ve yeniden dağılabilir emülsiyon tozunun eklenmesi, çimento esaslı malzemelerin mikro yapısı üzerindeki önemli etkilerinden dolayı çimento esaslı malzemelerin makroskobik özelliklerini değiştirir. Bununla birlikte, esas olarak sertleştirilmiş harcın bağlanma özelliğini artıran yeniden dağılabilir emülsiyon tozunun aksine, suda çözünür polimer selüloz eter (CE), yeni karıştırılan harca iyi bir su tutma ve koyulaştırma etkisi sağlar ve böylece çalışma performansını artırır. Metil selüloz (MC), hidroksietil selüloz (HEC), hidroksipropil metil selüloz (HPMC) dahil olmak üzere iyonik olmayan CE yaygın olarak kullanılır.hidroksietil metil selüloz (HEMC)vb. ve CE yeni karıştırılan harçta rol oynar ancak aynı zamanda çimento bulamacının hidratasyon sürecini de etkiler. Çalışmalar HEMC'nin hidrasyon ürünü olarak üretilen AFt miktarını değiştirdiğini göstermiştir. Bununla birlikte, CE'nin AFt'nin mikroskobik morfolojisi üzerindeki etkisini sistematik olarak karşılaştıran hiçbir çalışma yoktur; dolayısıyla bu makale, erken (1 günlük) çimento bulamacında HEMC ve MC'nin ettringham'ın mikroskobik morfolojisi üzerindeki etkisinin görüntü analizi yoluyla farkını araştırmaktadır ve karşılaştırmak.

1. Deney

1.1 Hammaddeler

Deneyde çimento olarak Anhui Conch Cement Co., LTD tarafından üretilen P·II 52.5R Portland çimentosu seçildi. İki selüloz eter sırasıyla hidroksietil metilselüloz (HEMC) ve metilselülozdur (metilselüloz, Shanghai Sinopath Grubu). MC); Karışım suyu musluk suyudur.

1.2 Deneysel yöntemler

Çimento macunu numunesinin su-çimento oranı 0,4 (suyun çimentoya kütle oranı) ve selüloz eter içeriği çimento kütlesinin %1'iydi. Numunenin hazırlanması GB1346-2011 “Su Tüketimi, Priz Süresi ve Çimento Standart Tutarlılığının Stabilitesine İlişkin Test Yöntemi”ne göre gerçekleştirildi. Numune oluşturulduktan sonra, yüzey suyunun buharlaşmasını ve karbonizasyonunu önlemek için kalıbın yüzeyine plastik film kapsüllendi ve numune, (20±2)°C sıcaklıkta ve (60±5) bağıl nemde bir kürleme odasına yerleştirildi. ) %. 1 gün sonra kalıp çıkarılıp numune kırıldı, ardından ortasından küçük bir numune alınarak hidrasyonun sonlandırılması için susuz etanole batırıldı ve testten önce numune çıkarılıp kurutuldu. Kurutulan numuneler numune tablasına iletken çift taraflı yapıştırıcı ile yapıştırıldı ve Cressington 108auto otomatik iyon püskürtme cihazı ile yüzeye bir altın film tabakası püskürtüldü. Püskürtme akımı 20 mA ve püskürtme süresi 60 saniyeydi. Numune kesitindeki AFt'nin morfolojik özelliklerini gözlemlemek için FEI QUANTAFEG 650 çevresel Taramalı Elektron Mikroskobu (ESEM) kullanıldı. AFT'yi gözlemlemek için yüksek vakumlu ikincil elektron modu kullanıldı. Hızlanma voltajı 15 kV, ışın noktası çapı 3,0 nm idi ve çalışma mesafesi yaklaşık 10 mm'de kontrol edildi.

2. Sonuçlar ve tartışma

Sertleştirilmiş HEMC ile modifiye edilmiş çimento bulamacındaki etrenjitin SEM görüntüleri, katmanlı Ca(OH)2(CH) yönelim büyümesinin açık olduğunu ve AFt'nin kısa çubuk benzeri AFt'nin düzensiz birikimini gösterdiğini ve bir miktar kısa çubuk benzeri AFT'nin kaplandığını gösterdi HEMC membran yapısına sahiptir. Zhang Dongfang ve diğerleri. HEMC modifiyeli çimento bulamacının mikroyapı değişikliklerini ESEM aracılığıyla gözlemlerken ayrıca kısa çubuk benzeri AFt buldu. Sıradan çimento bulamacının suyla karşılaştıktan sonra hızlı bir şekilde reaksiyona girdiğine, dolayısıyla AFt kristalinin ince olduğuna ve hidratasyon yaşının uzamasının uzunluk-çap oranının sürekli artmasına yol açtığına inanıyorlardı. Ancak HEMC, çözeltinin viskozitesini artırdı, çözeltideki iyonların bağlanma oranını düşürdü ve suyun klinker parçacıklarının yüzeyine gelişini geciktirdi, böylece AFt'nin uzunluk-çap oranı zayıf bir trendle arttı ve morfolojik özellikleri ortaya çıktı. kısa çubuk benzeri şekil. Aynı yaştaki sıradan çimento bulamacındaki AFt ile karşılaştırıldığında bu teori kısmen doğrulanmıştır, ancak MC ile modifiye edilmiş çimento bulamacındaki AFt'nin morfolojik değişikliklerini açıklamak için geçerli değildir. 1 günlük sertleştirilmiş MC ile modifiye edilmiş çimento bulamacındaki ettriditin SEM görüntüleri ayrıca katmanlı Ca(OH)2'nin yönlendirilmiş büyümesini gösterdi, bazı AFt yüzeyleri ayrıca MC'nin film yapısıyla kaplandı ve AFt, küme büyümesinin morfolojik özelliklerini gösterdi. Bununla birlikte, kıyaslandığında, MC modifiyeli çimento bulamacındaki AFt kristali daha büyük bir uzunluk-çap oranına ve daha ince bir morfolojiye sahiptir ve tipik bir iğnemsi morfoloji gösterir.

Hem HEMC hem de MC, çimentonun erken hidratasyon sürecini geciktirdi ve çözeltinin viskozitesini arttırdı, ancak bunların AFt morfolojik özelliklerinde neden olduğu farklılıklar hala anlamlıydı. Yukarıdaki olay, selüloz eterin moleküler yapısı ve AFt kristal yapısı perspektifinden daha da detaylandırılabilir. Renaudin ve ark. Sentezlenen AFt'yi "ıslak AFt" elde etmek için hazırlanan alkali çözeltiye batırdı ve kısmen çıkararak "kuru AFt" elde etmek için doymuş CaCl2 çözeltisinin (%35 bağıl nem) yüzeyinde kurutuldu. Raman spektroskopisi ve X-ışını toz kırınımı ile yapı iyileştirme çalışması sonrasında iki yapı arasında herhangi bir fark olmadığı, sadece kurutma işleminde yani çevresel işlemde hücrelerin kristal oluşum yönünün değiştiği bulunmuştur. "ıslak"tan "kuru"ya geçişte, AFt kristalleri normal yönde giderek artan hücreler oluşturmuştur. c normal yönü boyunca AFt kristalleri giderek azaldı. Üç boyutlu uzayın en temel birimi birbirine dik olan bir normal çizgi, b normal çizgi ve c normal çizgiden oluşur. b normallerinin sabitlenmesi durumunda AFt kristalleri a normalleri boyunca kümelendi, bu da ab normalleri düzleminde genişlemiş bir hücre kesitiyle sonuçlandı. Bu nedenle HEMC, MC'den daha fazla su "depolarsa", yerel bir alanda "kuru" bir ortam meydana gelebilir ve bu da AFt kristallerinin yanal toplanmasını ve büyümesini teşvik eder. Patural ve ark. CE'nin kendisi için polimerizasyon derecesi ne kadar yüksekse (veya molekül ağırlığı ne kadar büyükse), CE'nin viskozitesi de o kadar yüksek ve su tutma performansının da o kadar iyi olduğunu buldu. HEMC'lerin ve MCS'nin moleküler yapısı, hidroksietil grubunun hidrojen grubundan çok daha büyük bir moleküler ağırlığa sahip olmasıyla bu hipotezi desteklemektedir.

Genel olarak AFt kristalleri yalnızca ilgili iyonlar çözelti sisteminde belirli bir doygunluğa ulaştığında oluşur ve çöker. Bu nedenle reaksiyon çözeltisindeki iyon konsantrasyonu, sıcaklık, pH değeri ve oluşum alanı gibi faktörler AFt kristallerinin morfolojisini önemli ölçüde etkileyebilir ve yapay sentez koşullarındaki değişiklikler AFt kristallerinin morfolojisini değiştirebilir. Bu nedenle, sıradan çimento bulamacındaki AFt kristallerinin bu ikisi arasındaki oranı, çimentonun erken hidratasyonunda su tüketiminin tek faktöründen kaynaklanabilir. Bununla birlikte, HEMC ve MC'nin AFt kristal morfolojisinde neden olduğu farklılık esas olarak özel su tutma mekanizmalarından kaynaklanmalıdır. Hemcs ve MCS, taze çimento bulamacının mikro bölgesi içinde suyun taşınmasında "kapalı bir döngü" oluşturarak, suyun "içeriye girmesinin kolay ve çıkmasının zor olduğu" "kısa bir süreye" izin verir. Ancak bu dönemde mikrozon içindeki ve yakınındaki sıvı faz ortamı da değişmektedir. İyon konsantrasyonu, pH vb. gibi faktörler Büyüme ortamının değişimi, AFt kristallerinin morfolojik özelliklerine de yansır. Su taşınmasının bu "kapalı döngüsü", Pourchez ve arkadaşları tarafından açıklanan etki mekanizmasına benzer. HPMC su tutmada rol oynuyor.

3. Sonuç

(1) Hidroksietil metil selüloz eter (HEMC) ve metil selüloz eterin (MC) eklenmesi, erken (1 gün) sıradan çimento bulamacındaki etrenjitin morfolojisini önemli ölçüde değiştirebilir.

(2) HEMC ile modifiye edilmiş çimento bulamacındaki etrenjit kristalinin uzunluğu ve çapı küçük ve kısa çubuk şeklindedir; MC modifiyeli çimento bulamacındaki etrenjit kristallerinin uzunluk ve çap oranı büyüktür, yani iğne-çubuk şeklindedir. Sıradan çimento bulamaçlarındaki etrenjit kristalleri bu ikisi arasında bir en-boy oranına sahiptir.

(3) İki selüloz eterin etrenjitin morfolojisi üzerindeki farklı etkileri esasen moleküler ağırlıktaki farklılıktan kaynaklanmaktadır.