Ether cellwlos ar forffoleg ettringit cynnar

Astudiwyd effeithiau ether hydroxyethyl methyl cellulose ac ether methyl cellulose ar forffoleg ettringit mewn slyri sment cynnar trwy ficrosgopeg electron sganio (SEM). Mae'r canlyniadau'n dangos bod y gymhareb hyd-diamedr o grisialau ettringit mewn slyri wedi'i addasu ag ether hydroxyethyl methyl cellulose yn llai nag mewn slyri cyffredin, ac mae morffoleg crisialau ettringit yn debyg i wialen fer. Mae'r gymhareb hyd-diamedr o grisialau ettringit mewn slyri wedi'i addasu ag ether methyl cellulose yn fwy nag mewn slyri cyffredin, ac mae morffoleg crisialau ettringit yn debyg i wialen nodwydd. Mae gan grisialau ettringit mewn slyri sment cyffredin gymhareb agwedd rywle rhyngddynt. Trwy'r astudiaeth arbrofol uchod, mae'n glir ymhellach mai'r gwahaniaeth pwysau moleciwlaidd o ddau fath o ether cellulose yw'r ffactor pwysicaf sy'n effeithio ar forffoleg ettringit.

Geiriau allweddol:ettringit; Cymhareb hyd-diamedr; Ether methyl cellwlos; Ether hydroxyethyl methyl cellwlos; morffoleg

Mae gan ettringit, fel cynnyrch hydradiad ychydig yn ehangu, effaith sylweddol ar berfformiad concrit sment, ac mae bob amser wedi bod yn fan ymchwil ar gyfer deunyddiau sy'n seiliedig ar sment. Mae ettringit yn fath o hydrad alwminad calsiwm math trisylffid, ei fformiwla gemegol yw [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, neu gellir ei ysgrifennu fel 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, a dalfyrrir yn aml fel AFt. Yn system sment Portland, mae ettringit yn cael ei ffurfio'n bennaf trwy adwaith gypswm ag alwminad neu fwynau alwminad fferrig, sy'n chwarae rhan oedi hydradiad a chryfder cynnar sment. Mae ffurfiant a morffoleg ettringit yn cael eu heffeithio gan lawer o ffactorau megis tymheredd, gwerth pH a chrynodiad ïonau. Mor gynnar â 1976, defnyddiodd Metha et al. ficrosgopeg electron sganio i astudio nodweddion morffolegol AFt, a chanfuwyd bod morffoleg cynhyrchion hydradiad ychydig yn ehangu o'r fath ychydig yn wahanol pan oedd y gofod twf yn ddigon mawr a phan oedd y gofod yn gyfyngedig. Sfferwlau main siâp gwialen fel nodwydd oedd y cyntaf yn bennaf, tra bod yr olaf yn brism byr siâp gwialen yn bennaf. Canfu ymchwil Yang Wenyan fod ffurfiau AFt yn wahanol gydag amgylcheddau halltu gwahanol. Byddai amgylcheddau gwlyb yn gohirio cynhyrchu AFt mewn concrit wedi'i dopio ag ehangu ac yn cynyddu'r posibilrwydd o chwyddo a chracio concrit. Mae amgylcheddau gwahanol nid yn unig yn effeithio ar ffurfiant a microstrwythur AFt, ond hefyd ar ei sefydlogrwydd cyfaint. Canfu Chen Huxing et al. fod sefydlogrwydd hirdymor AFt wedi lleihau gyda chynnydd cynnwys C3A. Canfu Clark a Monteiro et al., gyda chynnydd pwysau amgylcheddol, fod strwythur grisial AFt wedi newid o drefn i anhrefn. Adolygodd Balonis a Glasser y newidiadau dwysedd AFm ac AFt. Astudiodd Renaudin et al. y newidiadau strwythurol yn AFt cyn ac ar ôl trochi mewn toddiant a pharamedrau strwythurol AFt yn sbectrwm Raman. Astudiodd Kunther et al. effaith y rhyngweithio rhwng cymhareb calsiwm-silicon gel CSH ac ïon sylffad ar bwysau crisialu AFt trwy NMR. Ar yr un pryd, yn seiliedig ar gymhwyso AFt mewn deunyddiau sy'n seiliedig ar sment, astudiodd Wenk et al. gyfeiriadedd crisial AFt adran goncrit trwy dechnoleg gorffen diffractiad pelydr-X ymbelydredd synchrotron caled. Archwiliwyd ffurfio AFt mewn sment cymysg a man cychwyn ymchwil ettringit. Yn seiliedig ar adwaith ettringit oedi, mae rhai ysgolheigion wedi cynnal llawer o ymchwil ar achos cyfnod AFt.

Mae'r ehangu cyfaint a achosir gan ffurfio ettringit weithiau'n ffafriol, a gall weithredu fel "ehangu" tebyg i asiant ehangu magnesiwm ocsid i gynnal sefydlogrwydd cyfaint deunyddiau sy'n seiliedig ar sment. Mae ychwanegu emwlsiwn polymer a phowdr emwlsiwn ailwasgaradwy yn newid priodweddau macrosgopig deunyddiau sy'n seiliedig ar sment oherwydd eu heffeithiau sylweddol ar ficrostrwythur deunyddiau sy'n seiliedig ar sment. Fodd bynnag, yn wahanol i'r powdr emwlsiwn ailwasgaradwy sy'n gwella priodwedd bondio morter caled yn bennaf, mae'r ether cellwlos polymer hydawdd mewn dŵr (CE) yn rhoi effaith cadw dŵr a thewychu da i'r morter newydd ei gymysgu, gan wella'r perfformiad gweithio. Defnyddir CE an-ïonig yn gyffredin, gan gynnwys methyl cellwlos (MC), hydroxyethyl cellwlos (HEC), hydroxypropyl methyl cellwlos (HPMC),hydroxyethyl methyl cellwlos (HEMC), ac ati, ac mae CE yn chwarae rhan mewn morter newydd ei gymysgu ond mae hefyd yn effeithio ar y broses hydradu o slyri sment. Mae astudiaethau wedi dangos bod HEMC yn newid faint o AFt a gynhyrchir fel cynnyrch hydradu. Fodd bynnag, nid oes unrhyw astudiaethau wedi cymharu effaith CE ar forffoleg microsgopig AFt yn systematig, felly mae'r papur hwn yn archwilio'r gwahaniaeth rhwng effaith HEMC ac MC ar forffoleg microsgopig ettringham mewn slyri sment cynnar (1 diwrnod) trwy ddadansoddi a chymharu delweddau.

1. Arbrawf

1.1 Deunyddiau Crai

Dewiswyd sment Portland P·II 52.5R a gynhyrchwyd gan Anhui Conch Cement Co., LTD fel y sment yn yr arbrawf. Y ddau ether cellwlos yw hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) a methylcellulose (methylcellulose, Shanghai Sinopath Group) yn y drefn honno. MC); Dŵr tap yw'r dŵr cymysgu.

1.2 Dulliau arbrofol

Roedd cymhareb dŵr-sment y sampl past sment yn 0.4 (cymhareb màs dŵr i sment), ac roedd cynnwys ether cellwlos yn 1% o fàs y sment. Cynhaliwyd paratoi'r sbesimen yn unol â GB1346-2011 “Dull Profi ar gyfer Defnydd Dŵr, Amser Gosod a Sefydlogrwydd Cysondeb Safonol Sment”. Ar ôl ffurfio'r sbesimen, cafodd ffilm blastig ei chapswleiddio ar wyneb y mowld i atal anweddiad a charboneiddio dŵr wyneb, a gosodwyd y sbesimen mewn ystafell halltu gyda thymheredd o (20±2)℃ a lleithder cymharol o (60±5). Ar ôl 1 diwrnod, tynnwyd y mowld, a thorrwyd y sbesimen, yna cymerwyd sampl fach o'r canol a'i socian mewn ethanol anhydrus i derfynu hydradiad, a thynnwyd y sampl allan a'i sychu cyn profi. Gludwyd y samplau sych i'r bwrdd sampl gyda glud dwy ochr dargludol, a chwistrellwyd haen o ffilm aur ar yr wyneb gan offeryn chwistrellu ïon awtomatig Cressington 108auto. Roedd y cerrynt chwistrellu yn 20 mA a'r amser chwistrellu yn 60 eiliad. Defnyddiwyd Microsgop Sganio Electron Amgylcheddol FEI QUANTAFEG 650 (ESEM) i arsylwi nodweddion morffolegol AFt ar yr adran sampl. Defnyddiwyd y modd electron eilaidd gwactod uchel i arsylwi'r AFT. Roedd y foltedd cyflymiad yn 15 kV, roedd diamedr y smotyn trawst yn 3.0 nm, a rheolwyd y pellter gweithio ar tua 10 mm.

2. Canlyniadau a thrafodaeth

Dangosodd delweddau SEM o ettringit mewn slyri sment wedi'i addasu â HEMC caled fod twf cyfeiriadedd Ca (OH)2(CH) haenog yn amlwg, a dangosodd AFt groniad afreolaidd o AFt byr tebyg i wialen, ac roedd rhywfaint o AFT byr tebyg i wialen wedi'i orchuddio â strwythur pilen HEMC. Canfu Zhang Dongfang et al. hefyd AFt byr tebyg i wialen wrth arsylwi'r newidiadau microstrwythur mewn slyri sment wedi'i addasu â HEMC trwy ESEM. Roeddent yn credu bod slyri sment cyffredin yn adweithio'n gyflym ar ôl dod ar draws dŵr, felly roedd grisial AFt yn denau, ac arweiniodd estyniad oedran hydradiad at gynnydd parhaus yn y gymhareb hyd-diamedr. Fodd bynnag, cynyddodd HEMC gludedd y toddiant, lleihau cyfradd rhwymo ïonau yn y toddiant ac oedi dyfodiad dŵr ar wyneb gronynnau clincer, felly cynyddodd y gymhareb hyd-diamedr o AFt mewn tuedd wan a dangosodd ei nodweddion morffolegol siâp byr tebyg i wialen. O'i gymharu ag AFt mewn slyri sment cyffredin o'r un oedran, mae'r ddamcaniaeth hon wedi'i gwirio'n rhannol, ond nid yw'n berthnasol i esbonio'r newidiadau morffolegol yn AFt mewn slyri sment wedi'i addasu â MC. Dangosodd delweddau SEM o ettridit mewn slyri sment wedi'i addasu â MC a galedwyd am 1 diwrnod dwf cyfeiriedig o Ca(OH)2 haenog hefyd, roedd rhai arwynebau AFt hefyd wedi'u gorchuddio â strwythur ffilm o MC, a dangosodd AFt nodweddion morffolegol twf clwstwr. Fodd bynnag, o'i gymharu, mae gan grisial AFt mewn slyri sment wedi'i addasu â MC gymhareb hyd-diamedr fwy a morffoleg fwy main, gan ddangos morffoleg asiglaidd nodweddiadol.

Oedodd HEMC a MC y broses hydradu gynnar o sment a chynyddu gludedd y toddiant, ond roedd y gwahaniaethau mewn nodweddion morffolegol AFt a achoswyd ganddynt yn dal yn arwyddocaol. Gellir ymhelaethu ymhellach ar y ffenomenau uchod o safbwynt strwythur moleciwlaidd ether cellwlos a strwythur crisial AFt. Socian Renaudin et al. yr AFt wedi'i syntheseiddio yn y toddiant alcalïaidd parod i gael "AFt gwlyb", a'i dynnu'n rhannol a'i sychu ar wyneb toddiant CaCl2 dirlawn (lleithder cymharol 35%) i gael "AFt sych". Ar ôl yr astudiaeth mireinio strwythur trwy sbectrosgopeg Raman a diffracsiwn powdr pelydr-X, canfuwyd nad oedd unrhyw wahaniaeth rhwng y ddau strwythur, dim ond cyfeiriad ffurfio crisialau celloedd a newidiodd yn y broses sychu, hynny yw, yn y broses o newid amgylcheddol o "wlyb" i "sych", ffurfiodd crisialau AFt gelloedd ar hyd y cyfeiriad arferol a chynyddodd yn raddol. Daeth y crisialau AFt ar hyd y cyfeiriad arferol c yn llai a llai. Yr uned fwyaf sylfaenol o ofod tri dimensiwn yw llinell arferol a, llinell arferol b a llinell arferol c sy'n berpendicwlar i'w gilydd. Os oedd normalau b wedi'u sefydlogi, roedd crisialau AFt yn clystyru ar hyd normalau a, gan arwain at groestoriad celloedd mwy ym mhlân normalau ab. Felly, os yw'r HEMC yn "storio" mwy o ddŵr na'r MC, gall amgylchedd "sych" ddigwydd mewn ardal leol, gan annog agregu ochrol a thwf crisialau AFt. Canfu Patural et al., ar gyfer CE ei hun, po uchaf yw gradd y polymerization (neu'r mwyaf yw'r pwysau moleciwlaidd), y mwyaf yw gludedd CE a'r gorau yw'r perfformiad cadw dŵr. Mae strwythur moleciwlaidd HEMCs ac MCS yn cefnogi'r ddamcaniaeth hon, gyda'r grŵp hydroxyethyl yn meddu ar bwysau moleciwlaidd llawer mwy na'r grŵp hydrogen.

Yn gyffredinol, dim ond pan fydd ïonau perthnasol yn cyrraedd dirlawnder penodol yn y system hydoddiant y bydd crisialau AFt yn ffurfio ac yn gwaddodi. Felly, gall ffactorau fel crynodiad ïonau, tymheredd, gwerth pH a gofod ffurfio yn yr hydoddiant adwaith effeithio'n sylweddol ar forffoleg crisialau AFt, a gall newidiadau mewn amodau synthesis artiffisial newid morffoleg crisialau AFt. Felly, gall y gymhareb o grisialau AFt mewn slyri sment cyffredin rhwng y ddau gael ei hachosi gan yr un ffactor o ddefnydd dŵr yn hydradiad cynnar sment. Fodd bynnag, dylai'r gwahaniaeth mewn morffoleg crisial AFt a achosir gan HEMC a MC fod yn bennaf oherwydd eu mecanwaith cadw dŵr arbennig. Mae Hemcs a MCS yn creu "dolen gaeedig" o gludiant dŵr o fewn microbarth y slyri sment ffres, gan ganiatáu ar gyfer "cyfnod byr" lle mae dŵr yn "hawdd mynd i mewn ac yn anodd mynd allan." Fodd bynnag, yn ystod y cyfnod hwn, mae amgylchedd y cyfnod hylif yn y microbarth ac yn agos ato hefyd yn newid. Mae ffactorau fel crynodiad ïonau, pH, ac ati, yn cael ei adlewyrchu ymhellach yn nodweddion morffolegol crisialau AFt. Mae'r "ddolen gaeedig" hon o gludo dŵr yn debyg i'r mecanwaith gweithredu a ddisgrifiwyd gan Pourchez et al. Mae HPMC yn chwarae rhan mewn cadw dŵr.

3. Casgliad

(1) Gall ychwanegu ether hydroxyethyl methyl cellulose (HEMC) ac ether methyl cellulose (MC) newid morffoleg ettringit yn sylweddol mewn slyri sment cyffredin cynnar (1 diwrnod).

(2) Mae hyd a diamedr crisial ettringit mewn slyri sment wedi'i addasu â HEMC yn fach a siâp gwialen fyr; Mae cymhareb hyd a diamedr crisialau ettringit mewn slyri sment wedi'i addasu â MC yn fawr, sef siâp gwialen nodwydd. Mae gan y crisialau ettringit mewn slyri sment cyffredin gymhareb agwedd rhwng y ddau hyn.

(3) Mae effeithiau gwahanol dau ether cellwlos ar forffoleg ettringit yn bennaf oherwydd y gwahaniaeth mewn pwysau moleciwlaidd.