Celuloza etero sur la morfologio de frua etringito

La efikoj de hidroksietilmetilceluloza etero kaj metilceluloza etero sur la morfologion de etringito en frua cementa suspensiaĵo estis studitaj per skana elektrona mikroskopio (SEM). La rezultoj montras, ke la longo-diametra rilatumo de etringitaj kristaloj en hidroksietilmetilceluloza etere modifita suspensiaĵo estas pli malgranda ol tiu en ordinara suspensiaĵo, kaj la morfologio de etringitaj kristaloj estas mallonga bastoneca. La longo-diametra rilatumo de etringitaj kristaloj en metilceluloza etere modifita suspensiaĵo estas pli granda ol tiu en ordinara suspensiaĵo, kaj la morfologio de etringitaj kristaloj estas pinglo-bastoneca. La etringitaj kristaloj en ordinaraj cementaj suspensiaĵoj havas bildformaton ie inter ili. Per la supre menciita eksperimenta studo, plue klare montriĝas, ke la diferenco de molekula pezo inter du specoj de celuloza etero estas la plej grava faktoro influanta la morfologion de etringito.

Ŝlosilvortoj:etringito; Longo-diametra proporcio; Metilceluloza etero; Hidroksietilmetilceluloza etero; morfologio

Etringito, kiel iomete vastigita hidratiga produkto, havas signifan efikon sur la funkciadon de cementa betono, kaj ĉiam estis la esplora temo de cementbazitaj materialoj. Etringito estas speco de trisulfida kalcia aluminata hidrato, ĝia kemia formulo estas [Ca3Al(OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, aŭ povas esti skribita kiel 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, ofte mallongigita kiel AFt. En la portlanda cementa sistemo, etringito estas ĉefe formita per la reakcio de gipso kun aluminataj aŭ feraj aluminataj mineraloj, kiu ludas la rolon de prokrasto de hidratigo kaj frua forto de cemento. La formiĝo kaj morfologio de etringito estas influitaj de multaj faktoroj kiel temperaturo, pH-valoro kaj jona koncentriĝo. Jam en 1976, Metha et al. uzis skanan elektronan mikroskopion por studi la morfologiajn karakterizaĵojn de AFt, kaj trovis, ke la morfologio de tiaj iomete vastigitaj hidratiĝaj produktoj estis iomete malsama kiam la kreskospaco estis sufiĉe granda kaj kiam la spaco estis limigita. La unuaj estis plejparte maldikaj pinglo-bastonformaj sferuloj, dum la lastaj estis plejparte mallongaj bastonformaj prismoj. La esplorado de Yang Wenyan trovis, ke AFt-formoj estis malsamaj kun malsamaj hardantaj medioj. Malsekaj medioj prokrastus AFt-generadon en vastiĝ-dopita betono kaj pliigus la eblecon de betona ŝveliĝo kaj fendado. Malsamaj medioj influas ne nur la formadon kaj mikrostrukturon de AFt, sed ankaŭ ĝian volumenan stabilecon. Chen Huxing kaj aliaj trovis, ke la longdaŭra stabileco de AFt malpliiĝis kun la pliiĝo de C3A-enhavo. Clark kaj Monteiro kaj aliaj trovis, ke kun la pliiĝo de media premo, la kristala strukturo de AFt ŝanĝiĝis de ordo al malordo. Balonis kaj Glasser reviziis la densecajn ŝanĝojn de AFm kaj AFt. Renaudin kaj aliaj studis la strukturajn ŝanĝojn de AFt antaŭ kaj post mergado en solvaĵo kaj la strukturajn parametrojn de AFt en Raman-spektro. Kunther kaj aliaj... studis la efikon de la interago inter la kalcia-silicia proporcio de CSH-ĝelo kaj sulfata jono sur la kristaliĝa premo de AFt per NMR. Samtempe, surbaze de la apliko de AFt en cementbazitaj materialoj, Wenk kaj aliaj studis la kristalan orientiĝon de AFt en betonsekcio per malmola sinkrotrona radiado kaj rentgen-difrakta finpolura teknologio. La formiĝo de AFt en miksita cemento kaj la esplora varmpunkto de etringito estis esploritaj. Surbaze de malfrua etringita reakcio, kelkaj akademiuloj faris multan esploradon pri la kaŭzo de la AFt-fazo.

La volumena ekspansio kaŭzita de la formado de etringito estas kelkfoje favora, kaj ĝi povas agi kiel "ekspansio" simila al magnezia oksida ekspansia agento por konservi la volumenan stabilecon de cementbazitaj materialoj. La aldono de polimera emulsio kaj redispersebla emulsia pulvoro ŝanĝas la makroskopajn ecojn de cementbazitaj materialoj pro iliaj signifaj efikoj sur la mikrostrukturo de cementbazitaj materialoj. Tamen, male al la redispersebla emulsia pulvoro, kiu ĉefe plibonigas la ligan proprecon de hardita mortero, la akvosolvebla polimera celuloza etero (CE) donas al la nove miksita mortero bonan akvoretenan kaj densan efikon, tiel plibonigante la laboran rendimenton. Ne-jona CE estas ofte uzata, inkluzive de metilcelulozo (MC), hidroksietilcelulozo (HEC), hidroksipropilmetilcelulozo (HPMC),hidroksietilmetilcelulozo (HEMC), ktp., kaj CE ludas rolon en ĵus miksita mortero sed ankaŭ influas la hidratiĝan procezon de cementa suspensiaĵo. Studoj montris, ke HEMC ŝanĝas la kvanton de AFt produktita kiel hidratiĝa produkto. Tamen, neniuj studoj sisteme komparis la efikon de CE sur la mikroskopan morfologion de AFt, do ĉi tiu artikolo esploras la diferencon de la efiko de HEMC kaj MC sur la mikroskopan morfologion de Ettringham en frua (1-taga) cementa suspensiaĵo per bildanalizo kaj komparo.

1. Eksperimento

1.1 Krudmaterialoj

Portlanda cemento P·II 52.5R produktita de Anhui Conch Cement Co., LTD estis elektita kiel la cemento en la eksperimento. La du celulozaj eteroj estas hidroksietilmetilcelulozo (HEMC) kaj metilcelulozo (metilcelulozo, Shanghai Sinopath Group) respektive. MC); La miksakvo estas krana akvo.

1.2 Eksperimentaj metodoj

La akvo-cemento-proporcio de la cementa pasto-provaĵo estis 0.4 (la masa proporcio de akvo al cemento), kaj la enhavo de celuloza etero estis 1% de la maso de cemento. La preparado de la specimeno estis efektivigita laŭ GB1346-2011 "Testa Metodo por Akvokonsumo, Duriĝotempo kaj Stabileco de Cementa Norma Konsistenco". Post formado de la specimeno, plasta filmo estis enkapsuligita sur la surfaco de la muldilo por malhelpi vaporiĝon kaj karbonigon de surfaca akvo, kaj la specimeno estis metita en hardiĝĉambron kun temperaturo de (20±2)℃ kaj relativa humideco de (60±5)%. Post 1 tago, la muldilo estis forigita, kaj la specimeno estis rompita, poste malgranda specimeno estis prenita el la mezo kaj trempita en anhidra etanolo por fini hidratiĝon, kaj la specimeno estis prenita kaj sekigita antaŭ la testado. La sekigitaj specimenoj estis gluitaj al la specimena tablo per konduktiva duflanka gluo, kaj tavolo de ora filmo estis ŝprucita sur la surfacon per aŭtomata jona ŝprucinstrumento Cressington 108auto. La ŝpruca kurento estis 20 mA kaj la ŝpruca tempo estis 60 sekundoj. FEI QUANTAFEG 650 media skana elektrona mikroskopo (ESEM) estis uzata por observi la morfologiajn karakterizaĵojn de AFt sur la provaĵa sekcio. La altvakua sekundara elektrona reĝimo estis uzata por observi la AFT. La akceltensio estis 15 kV, la diametro de la radiopunkto estis 3.0 nm, kaj la labordistanco estis kontrolita je ĉirkaŭ 10 mm.

2. Rezultoj kaj diskuto

SEM-bildoj de etringito en hardita HEMC-modifita cementa suspensiaĵo montris, ke la orientiĝa kresko de tavoligita Ca (OH)2(CH) estis evidenta, kaj AFt montris neregulan amasiĝon de mallonga bastonforma AFt, kaj iom da mallonga bastonforma AFT estis kovrita per HEMC-membranstrukturo. Zhang Dongfang kaj aliaj ankaŭ trovis mallongan bastonforman AFt observante la mikrostrukturajn ŝanĝojn de HEMC-modifita cementa suspensiaĵo per ESEM. Ili kredis, ke ordinara cementa suspensiaĵo reagis rapide post renkonto kun akvo, do AFt-kristalo estis maldika, kaj la plilongigo de la hidrata aĝo kondukis al kontinua pliiĝo de la longo-diametra proporcio. Tamen, HEMC pliigis la viskozecon de la solvaĵo, reduktis la ligripecon de jonoj en la solvaĵo kaj prokrastis la alvenon de akvo sur la surfacon de klinkerpartikloj, do la longo-diametra proporcio de AFt pliiĝis malforte kaj ĝiaj morfologiaj karakterizaĵoj montris mallongan bastonforman formon. Kompare kun AFt en ordinara cementa suspensiaĵo de la sama aĝo, ĉi tiu teorio estas parte kontrolita, sed ĝi ne aplikeblas por klarigi la morfologiajn ŝanĝojn de AFt en MC-modifita cementa suspensiaĵo. SEM-bildoj de etridito en 1-taga hardita MC-modifita cementa suspensiaĵo ankaŭ montris orientitan kreskon de tavoligita Ca(OH)2, kelkaj AFt-surfacoj ankaŭ estis kovritaj per filmstrukturo de MC, kaj AFt montris morfologiajn karakterizaĵojn de aretkresko. Tamen, kompare, AFt-kristalo en MC-modifita cementa suspensiaĵo havas pli grandan longo-diametran rilatumon kaj pli sveltan morfologion, montrante tipan acikularan morfologion.

Kaj HEMC kaj MC prokrastis la fruan hidratiĝan procezon de cemento kaj pliigis la viskozecon de la solvaĵo, sed la diferencoj en la morfologiaj karakterizaĵoj de AFt kaŭzitaj de ili ankoraŭ estis signifaj. La supre menciitaj fenomenoj povas esti plue klarigitaj el la perspektivo de la molekula strukturo de celuloza etero kaj la kristala strukturo de AFt. Renaudin kaj aliaj trempis la sintezitan AFt en la preparita alkala solvaĵo por akiri "malsekan AFt", kaj parte forigis ĝin kaj sekigis ĝin sur la surfaco de saturita CaCl2-solvaĵo (35% relativa humideco) por akiri "sekan AFt". Post la studo pri struktura rafinado per Raman-spektroskopio kaj rentgen-pulvora difrakto, oni trovis, ke ne estis diferenco inter la du strukturoj, nur la direkto de kristala formado de ĉeloj ŝanĝiĝis dum la sekiga procezo, tio estas, dum la procezo de media ŝanĝo de "malseka" al "seka", AFt-kristaloj formis ĉelojn laŭ la normala direkto de a iom post iom pliiĝis. La AFt-kristaloj laŭ la c normala direkto fariĝis malpli kaj malpli grandaj. La plej baza unuo de tridimensia spaco konsistas el normala linio, b normala linio kaj c normala linio, kiuj estas perpendikularaj unu al la alia. En la kazo ke b-normaloj estis fiksitaj, AFt-kristaloj grupiĝis laŭlonge de a-normaloj, rezultante en pligrandigita ĉelsekco en la ebeno de ab-normaloj. Tiel, se la HEMC "stokas" pli da akvo ol la MC, "seka" medio povas okazi en lokigita areo, kuraĝigante lateralan agregiĝon kaj kreskon de AFt-kristaloj. Patural et al. trovis, ke por CE mem, ju pli alta la grado de polimerigo (aŭ ju pli granda la molekula pezo), des pli granda la viskozeco de CE kaj des pli bona la akvoretena elfaro. La molekula strukturo de HEMC-oj kaj MCS-oj subtenas ĉi tiun hipotezon, kun la hidroksietila grupo havanta multe pli grandan molekulan pezon ol la hidrogena grupo.

Ĝenerale, AFt-kristaloj formiĝos kaj precipitiĝos nur kiam koncernaj jonoj atingas certan saturiĝon en la solvaĵsistemo. Tial, faktoroj kiel jona koncentriĝo, temperaturo, pH-valoro kaj formiĝa spaco en la reakcia solvaĵo povas signife influi la morfologion de AFt-kristaloj, kaj ŝanĝoj en artefaritaj sintezaj kondiĉoj povas ŝanĝi la morfologion de AFt-kristaloj. Tial, la proporcio de AFt-kristaloj en ordinara cementa suspensiaĵo inter la du povas esti kaŭzita de la sola faktoro de akvokonsumo en la frua hidratiĝo de cemento. Tamen, la diferenco en AFt-kristala morfologio kaŭzita de HEMC kaj MC devus esti ĉefe pro ilia speciala akvoretenmekanismo. HEMC kaj MCS kreas "fermitan buklon" de akvotransporto ene de la mikrozono de la freŝa cementa suspensiaĵo, permesante "mallongan periodon" en kiu akvo estas "facile enirebla kaj malfacile elirebla". Tamen, dum ĉi tiu periodo, la likvafaza medio en kaj proksime de la mikrozono ankaŭ ŝanĝiĝas. Faktoroj kiel jona koncentriĝo, pH, ktp., la ŝanĝo de kreskomedio plue reflektiĝas en la morfologiaj karakterizaĵoj de AFt-kristaloj. Ĉi tiu "fermita buklo" de akvotransporto similas al la agmekanismo priskribita de Pourchez et al. HPMC ludas rolon en akvoreteno.

3. Konkludo

(1) La aldono de hidroksietilmetilceluloza etero (HEMC) kaj metilceluloza etero (MC) povas signife ŝanĝi la morfologion de etringito en frua (1-taga) ordinara cementa suspensiaĵo.

(2) La longo kaj diametro de etringitaj kristaloj en HEMC-modifita cementa suspensiaĵo estas malgrandaj kaj mallongaj, bastonformaj; La longo-diametra proporcio de etringitaj kristaloj en MC-modifita cementa suspensiaĵo estas granda, kio estas pinglo-bastona formo. La etringitaj kristaloj en ordinaraj cementaj suspensiaĵoj havas bildforman proporcion inter ĉi tiuj du.

(3) La malsamaj efikoj de du celulozaj eteroj sur la morfologio de etringito esence ŝuldiĝas al la diferenco en molekula pezo.