Etere di cellulosa nantu à a morfologia di l'ettringite iniziale

L'effetti di l'etere di idrossietilmetilcellulosa è di l'etere di metilcellulosa nantu à a morfologia di l'ettringite in a pasta di cimentu iniziale sò stati studiati per microscopia elettronica à scansione (SEM). I risultati mostranu chì u rapportu lunghezza-diametru di i cristalli di ettringite in a pasta mudificata cù etere di idrossietilmetilcellulosa hè più chjucu di quellu in a pasta ordinaria, è a morfologia di i cristalli di ettringite hè corta in forma di bastone. U rapportu lunghezza-diametru di i cristalli di ettringite in a pasta mudificata cù etere di metilcellulosa hè più grande di quellu in a pasta ordinaria, è a morfologia di i cristalli di ettringite hè à forma di bastone à agulla. I cristalli di ettringite in e pasta di cimentu ordinarie anu un rapportu d'aspettu trà mezu. Attraversu u studiu sperimentale sopra, hè ancu più chjaru chì a differenza di pesu moleculare di dui tipi di etere di cellulosa hè u fattore più impurtante chì influenza a morfologia di l'ettringite.

Parolle chjave:ettringite; Rapportu lunghezza-diametru; Etere di metilcellulosa; Etere di idrossietilmetilcellulosa; morfologia

L'ettringite, cum'è un pruduttu d'idratazione ligeramente allargatu, hà un effettu significativu nantu à e prestazioni di u béton di cimentu, è hè sempre stata u tema centrale di ricerca di i materiali à basa di cimentu. L'ettringite hè un tipu d'idratu d'aluminatu di calciu di tipu trisulfuru, a so formula chimica hè [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, o pò esse scritta cum'è 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, spessu abbreviata cum'è AFt. In u sistema di cimentu Portland, l'ettringite hè principalmente furmata da a reazione di u gesso cù i minerali d'aluminatu o d'aluminatu ferricu, chì ghjoca u rolu di ritardà l'idratazione è a resistenza precoce di u cimentu. A furmazione è a morfologia di l'ettringite sò influenzate da parechji fattori cum'è a temperatura, u valore di pH è a cuncentrazione di ioni. Digià in u 1976, Metha et al. anu utilizatu a microscopia elettronica à scansione per studià e caratteristiche morfologiche di AFt, è anu trovu chì a morfologia di tali prudutti d'idratazione ligeramente espansi era ligeramente diversa quandu u spaziu di crescita era abbastanza grande è quandu u spaziu era limitatu. U primu era principalmente sferule snelle in forma di agulla, mentre chì u secondu era principalmente prisma in forma di bastone cortu. A ricerca di Yang Wenyan hà trovu chì e forme di AFt eranu diverse cù diversi ambienti di stagionatura. L'ambienti umidi ritardavanu a generazione di AFt in u béton dopatu da espansione è aumentavanu a pussibilità di gonfiore è screpolatura di u béton. Diversi ambienti influenzanu micca solu a furmazione è a microstruttura di AFt, ma ancu a so stabilità di volume. Chen Huxing et al. anu trovu chì a stabilità à longu andà di AFt diminuiva cù l'aumentu di u cuntenutu di C3A. Clark è Monteiro et al. anu trovu chì cù l'aumentu di a pressione ambientale, a struttura cristallina di AFt cambiava da ordine à disordine. Balonis è Glasser anu rivedutu i cambiamenti di densità di AFm è AFt. Renaudin et al. anu studiatu i cambiamenti strutturali di AFt prima è dopu l'immersione in soluzione è i parametri strutturali di AFt in u spettru Raman. Kunther et al. anu studiatu l'effettu di l'interazzione trà u rapportu calciu-siliciu di u gel CSH è l'ione sulfatu nantu à a pressione di cristallizazione di AFt per NMR. À u listessu tempu, basatu annantu à l'applicazione di AFt in materiali à basa di cimentu, Wenk et al. anu studiatu l'orientazione di i cristalli di AFt di a sezione di cimentu per mezu di a tecnulugia di finitura di diffrazione di raggi X per radiazione di sincrotrone duru. A furmazione di AFt in u cimentu mistu è u puntu caldu di ricerca di ettringite sò stati esplorati. Basatu annantu à a reazione ritardata di ettringite, alcuni studiosi anu realizatu assai ricerche nantu à a causa di a fase AFt.

L'espansione di u vulume causata da a furmazione di ettringite hè qualchì volta favurevule, è pò agisce cum'è una "espansione" simile à l'agente di espansione di l'ossidu di magnesiu per mantene a stabilità di u vulume di i materiali à basa di cimentu. L'aghjunta di emulsione polimerica è di polvere di emulsione redispersibile cambia e proprietà macroscopiche di i materiali à basa di cimentu per via di i so effetti significativi nantu à a microstruttura di i materiali à basa di cimentu. Tuttavia, à u cuntrariu di a polvere di emulsione redispersibile chì migliora principalmente a proprietà di legame di a malta indurita, l'etere di cellulosa polimerica solubile in acqua (CE) dà à a malta appena mischiata una bona ritenzione d'acqua è un effettu addensante, migliurendu cusì e prestazioni di travagliu. U CE non ionicu hè cumunamente adupratu, cumprese a metilcellulosa (MC), l'idrossietilcellulosa (HEC), l'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC),idrossietilmetilcellulosa (HEMC), ecc., è CE ghjoca un rolu in a malta appena mischiata, ma affetta ancu u prucessu d'idratazione di a pasta di cimentu. Studi anu dimustratu chì HEMC cambia a quantità di AFt pruduttu cum'è pruduttu d'idratazione. Tuttavia, nisun studiu hà paragunatu sistematicamente l'effettu di CE nantu à a morfologia microscopica di AFt, dunque questu articulu esplora a differenza di l'effettu di HEMC è MC nantu à a morfologia microscopica di ettringham in a pasta di cimentu iniziale (1 ghjornu) attraversu l'analisi è u paragone di l'imagine.

1. Sperimentu

1.1 Materie prime

U cimentu Portland P·II 52.5R pruduttu da Anhui Conch Cement Co., LTD hè statu sceltu cum'è cimentu in l'esperimentu. I dui eteri di cellulosa sò rispettivamente l'idrossietilmetilcellulosa (HEMC) è a metilcellulosa (metilcellulosa, Shanghai Sinopath Group). MC); L'acqua di mischju hè acqua di rubinettu.

1.2 Metodi sperimentali

U rapportu acqua-cimentu di u campione di pasta di cimentu era 0,4 (u rapportu di massa acqua-cimentu), è u cuntenutu di etere di cellulosa era 1% di a massa di cimentu. A preparazione di u campione hè stata realizata secondu GB1346-2011 "Metudu di prova per u cunsumu d'acqua, u tempu di presa è a stabilità di a cunsistenza standard di u cimentu". Dopu avè furmatu u campione, una pellicola plastica hè stata incapsulata nantu à a superficia di u stampu per impedisce l'evaporazione è a carbonizazione di l'acqua superficiale, è u campione hè statu piazzatu in una stanza di stagionatura cù una temperatura di (20 ± 2) ℃ è una umidità relativa di (60 ± 5) %. Dopu 1 ghjornu, u stampu hè statu cacciatu, è u campione hè statu rottu, poi un picculu campione hè statu pigliatu da u mezu è imbevutu in etanolu anidru per terminà l'idratazione, è u campione hè statu cacciatu è asciugatu prima di a prova. I campioni secchi sò stati incollati à u tavulinu di campioni cù un adesivo biadesivu conduttivu, è un stratu di pellicola d'oru hè statu spruzzatu nantu à a superficia da u strumentu di sputtering ionicu automaticu Cressington 108auto. A currente di sputtering era di 20 mA è u tempu di sputtering era di 60 s. U microscopiu elettronicu à scansione ambientale (ESEM) FEI QUANTAFEG 650 hè statu utilizatu per osservà e caratteristiche morfologiche di AFt nantu à a sezione di u campione. A modalità elettronica secundaria à altu vacuum hè stata utilizata per osservà l'AFT. A tensione di accelerazione era di 15 kV, u diametru di u spot di u fasciu era di 3,0 nm, è a distanza di travagliu era cuntrullata à circa 10 mm.

2. Risultati è discussione

L'imagine SEM di ettringite in pasta di cimentu mudificata da HEMC indurita anu dimustratu chì a crescita di l'orientazione di u Ca (OH)2(CH) stratificatu era evidente, è l'AFt hà dimustratu un accumulu irregulare di AFt cortu in forma di bastone, è qualchì AFT cortu in forma di bastone era cupertu da a struttura di a membrana HEMC. Zhang Dongfang et al. anu ancu trovu AFt cortu in forma di bastone quandu anu osservatu i cambiamenti di microstruttura di a pasta di cimentu mudificata da HEMC attraversu ESEM. Credianu chì a pasta di cimentu ordinaria reagisce rapidamente dopu avè scontru l'acqua, dunque u cristallu AFt era magru, è l'estensione di l'età di idratazione hà purtatu à l'aumentu cuntinuu di u rapportu lunghezza-diametru. Tuttavia, HEMC hà aumentatu a viscosità di a suluzione, hà riduttu a velocità di legame di l'ioni in a suluzione è hà ritardatu l'arrivu di l'acqua nantu à a superficia di e particelle di clinker, dunque u rapportu lunghezza-diametru di AFt hè aumentatu in una tendenza debule è e so caratteristiche morfologiche anu dimustratu una forma corta in forma di bastone. In paragone cù l'AFt in a pasta di cimentu ordinaria di a listessa età, sta teoria hè stata parzialmente verificata, ma ùn hè micca applicabile per spiegà i cambiamenti morfologichi di l'AFt in a pasta di cimentu mudificata da MC. L'imaghjini SEM di l'ettridite in a pasta di cimentu mudificata da MC indurita per 1 ghjornu anu ancu mostratu una crescita orientata di Ca(OH)2 stratificatu, alcune superfici di AFt eranu ancu cuperte da una struttura di film di MC, è l'AFt hà mostratu caratteristiche morfologiche di a crescita di i cluster. Tuttavia, in paragone, u cristallu AFt in a pasta di cimentu mudificata da MC hà un rapportu lunghezza-diametru più grande è una morfologia più snella, chì mostra una morfologia aciculare tipica.

Sia HEMC sia MC anu ritardatu u prucessu d'idratazione iniziale di u cimentu è anu aumentatu a viscosità di a suluzione, ma e differenze in e caratteristiche morfologiche di l'AFt causate da elle eranu sempre significative. I fenomeni sopra citati ponu esse ulteriormente elaborati da a perspettiva di a struttura moleculare di l'etere di cellulosa è di a struttura cristallina di l'AFt. Renaudin et al. anu immersu l'AFt sintetizatu in a suluzione alcalina preparata per ottene "AFt umitu", è l'anu parzialmente eliminatu è asciugatu nantu à a superficia di una suluzione saturata di CaCl2 (35% di umidità relativa) per ottene "AFt seccu". Dopu à u studiu di raffinamentu di a struttura per spettroscopia Raman è diffrazione di polvere à raggi X, hè statu trovu chì ùn ci era alcuna differenza trà e duie strutture, solu a direzzione di a furmazione di cristalli di e cellule hè cambiata in u prucessu di asciugatura, vale à dì, in u prucessu di cambiamentu ambientale da "umitu" à "seccu", i cristalli di AFt anu furmatu cellule longu a direzzione nurmale di a aumentava gradualmente. I cristalli di AFt longu a direzzione nurmale c sò diventati sempre menu. L'unità più basica di u spaziu tridimensionale hè cumposta da una linea nurmale, una linea nurmale b è una linea nurmale c chì sò perpendiculari l'una à l'altra. In u casu chì e nurmali b eranu fissi, i cristalli AFt si sò raggruppati longu à e nurmali a, risultendu in una sezione trasversale cellulare allargata in u pianu di e nurmali ab. Cusì, se l'HEMC "immagazzina" più acqua chè l'MC, un ambiente "seccu" pò accade in una zona lucalizzata, favurendu l'aggregazione laterale è a crescita di cristalli AFt. Patural et al. anu trovu chì per u CE stessu, più altu hè u gradu di polimerizazione (o più grande hè u pesu moleculare), più grande hè a viscosità di u CE è megliu hè a prestazione di ritenzione d'acqua. A struttura moleculare di l'HEMC è di l'MCS sustene sta ipotesi, cù u gruppu idrossietile chì hà un pesu moleculare assai più grande chè u gruppu di l'idrogenu.

In generale, i cristalli AFt si formanu è precipitanu solu quandu l'ioni pertinenti ghjunghjenu à una certa saturazione in u sistema di suluzione. Dunque, fattori cum'è a cuncentrazione di ioni, a temperatura, u valore di pH è u spaziu di furmazione in a suluzione di reazione ponu influenzà significativamente a morfologia di i cristalli AFt, è i cambiamenti in e cundizioni di sintesi artificiale ponu cambià a morfologia di i cristalli AFt. Dunque, u rapportu di cristalli AFt in a pasta di cimentu ordinaria trà i dui pò esse causatu da u unicu fattore di cunsumu d'acqua in a prima idratazione di u cimentu. Tuttavia, a differenza in a morfologia di i cristalli AFt causata da HEMC è MC deve esse principalmente dovuta à u so mecanismu speciale di ritenzione d'acqua. Hemcs è MCS creanu un "circuitu chjusu" di trasportu d'acqua in a microzona di a pasta di cimentu fresca, permettendu un "breve periodu" in u quale l'acqua hè "facile da entre è difficiule da esce". Tuttavia, durante questu periodu, l'ambiente di fase liquida in è vicinu à a microzona hè ancu cambiatu. Fattori cum'è a cuncentrazione di ioni, u pH, ecc., U cambiamentu di l'ambiente di crescita hè ancu riflessu in e caratteristiche morfologiche di i cristalli AFt. Stu "circuitu chjusu" di trasportu di l'acqua hè simile à u mecanismu d'azione discrittu da Pourchez et al. L'HPMC ghjoca un rolu in a ritenzione d'acqua.

3. Cunclusione

(1) L'aghjunta di etere di idrossietilmetilcellulosa (HEMC) è etere di metilcellulosa (MC) pò cambià significativamente a morfologia di l'ettringite in a prima fase (1 ghjornu) di a pasta di cimentu ordinaria.

(2) A lunghezza è u diametru di u cristallu d'ettringite in a pasta di cimentu mudificata HEMC sò chjuchi è in forma di bastone cortu; U rapportu lunghezza è diametru di i cristalli d'ettringite in a pasta di cimentu mudificata MC hè grande, chì hè in forma di bastone d'agulla. I cristalli d'ettringite in e pastiglie di cimentu ordinarie anu un rapportu d'aspettu trà questi dui.

(3) I sfarenti effetti di dui eteri di cellulosa nantu à a morfologia di l'ettringite sò essenzialmente dovuti à a differenza di pesu moleculare.