प्रारंभिक एट्रिंगाइट की आकृति विज्ञान पर सेल्यूलोज़ ईथर

शुरुआती सीमेंट घोल में एट्रिंगाइट की आकृति पर हाइड्रोक्सीएथिल मिथाइल सेल्यूलोज ईथर और मिथाइल सेल्यूलोज ईथर के प्रभावों का अध्ययन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) द्वारा किया गया था। परिणाम दिखाते हैं कि हाइड्रोक्सीएथिल मिथाइल सेल्यूलोज ईथर संशोधित घोल में एट्रिंगाइट क्रिस्टल का लंबाई-व्यास अनुपात साधारण घोल की तुलना में छोटा है, और एट्रिंगाइट क्रिस्टल की आकृति छोटी छड़ जैसी है। मिथाइल सेल्यूलोज ईथर संशोधित घोल में एट्रिंगाइट क्रिस्टल का लंबाई-व्यास अनुपात साधारण घोल की तुलना में बड़ा है, और एट्रिंगाइट क्रिस्टल की आकृति सुई-छड़ जैसी है। साधारण सीमेंट घोल में एट्रिंगाइट क्रिस्टल का पहलू अनुपात कहीं बीच में होता है।

मुख्य शब्द:एट्रिंगाइट; लंबाई-व्यास अनुपात; मिथाइल सेलुलोज ईथर; हाइड्रोक्सीएथाइल मिथाइल सेलुलोज ईथर; आकृति विज्ञान

एट्रिंगाइट, थोड़ा विस्तारित हाइड्रेशन उत्पाद के रूप में, सीमेंट कंक्रीट के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है, और हमेशा सीमेंट-आधारित सामग्रियों का अनुसंधान हॉटस्पॉट रहा है। एट्रिंगाइट एक प्रकार का ट्राइसल्फाइड प्रकार का कैल्शियम एलुमिनेट हाइड्रेट है, इसका रासायनिक सूत्र [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O है, या इसे 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O के रूप में लिखा जा सकता है, जिसे अक्सर AFt के रूप में संक्षिप्त किया जाता है। पोर्टलैंड सीमेंट प्रणाली में, एट्रिंगाइट मुख्य रूप से जिप्सम की एलुमिनेट या फेरिक एलुमिनेट खनिजों के साथ प्रतिक्रिया से बनता है, जो हाइड्रेशन में देरी और सीमेंट की शुरुआती ताकत की भूमिका निभाता है AFt की रूपात्मक विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का इस्तेमाल किया, और पाया कि इस तरह के थोड़े विस्तारित जलयोजन उत्पादों की आकारिकी तब थोड़ी भिन्न होती है जब विकास स्थान काफी बड़ा होता है और जब स्थान सीमित होता है। पूर्व में ज्यादातर पतली सुई-छड़ के आकार के गोलाकार होते हैं, जबकि बाद वाले ज्यादातर छोटे छड़ के आकार के प्रिज्म होते हैं। यांग वेनयान के शोध में पाया गया कि विभिन्न इलाज वातावरण के साथ AFt के रूप अलग-अलग थे। गीला वातावरण विस्तार-डोप्ड कंक्रीट में AFt उत्पादन में देरी करेगा और कंक्रीट के फूलने और टूटने की संभावना को बढ़ाएगा। विभिन्न वातावरण न केवल AFt के गठन और सूक्ष्म संरचना को प्रभावित करते हैं, बल्कि इसकी मात्रा स्थिरता को भी प्रभावित करते हैं। चेन हुक्सिंग एट अल ने पाया कि C3A सामग्री की वृद्धि के साथ AFt की दीर्घकालिक स्थिरता कम हो गई समाधान में विसर्जन से पहले और बाद में AFt के संरचनात्मक परिवर्तनों और रमन स्पेक्ट्रम में AFt के संरचनात्मक मापदंडों का अध्ययन किया। कुंथर एट अल ने एनएमआर द्वारा AFt क्रिस्टलीकरण दबाव पर सीएसएच जेल कैल्शियम-सिलिकॉन अनुपात और सल्फेट आयन के बीच बातचीत के प्रभाव का अध्ययन किया। वहीं, सीमेंट आधारित सामग्रियों में AFt के अनुप्रयोग के आधार पर, वेंक एट अल ने हार्ड सिंक्रोट्रॉन विकिरण एक्स-रे विवर्तन परिष्करण तकनीक के माध्यम से कंक्रीट सेक्शन के AFt क्रिस्टल अभिविन्यास का अध्ययन किया। मिश्रित सीमेंट में AFt के गठन और एट्रिंगाइट के शोध हॉटस्पॉट का पता लगाया गया। विलंबित एट्रिंगाइट प्रतिक्रिया के आधार पर, कुछ विद्वानों ने AFt चरण के कारण पर बहुत सारे शोध किए हैं।

एट्रिंगाइट के निर्माण के कारण होने वाला आयतन विस्तार कभी-कभी अनुकूल होता है, और यह सीमेंट-आधारित सामग्रियों की आयतन स्थिरता बनाए रखने के लिए मैग्नीशियम ऑक्साइड विस्तार एजेंट के समान "विस्तार" के रूप में कार्य कर सकता है। पॉलिमर इमल्शन और रिडिस्पर्सिबल इमल्शन पाउडर को मिलाने से सीमेंट-आधारित सामग्रियों के सूक्ष्म ढांचे पर उनके महत्वपूर्ण प्रभावों के कारण सीमेंट-आधारित सामग्रियों के मैक्रोस्कोपिक गुण बदल जाते हैं। हालांकि, रिडिस्पर्सिबल इमल्शन पाउडर के विपरीत जो मुख्य रूप से कठोर मोर्टार के बंधन गुण को बढ़ाता है, पानी में घुलनशील पॉलिमर सेल्यूलोज ईथर (सीई) नए मिश्रित मोर्टार को अच्छा जल प्रतिधारण और गाढ़ा करने वाला प्रभाव देता है, जिससे कार्य प्रदर्शन में सुधार होता है। गैर-आयनिक सीई का आमतौर पर उपयोग किया जाता है,हाइड्रोक्सीएथिल मिथाइल सेलुलोस (HEMC), आदि, और CE नए मिश्रित मोर्टार में एक भूमिका निभाता है, लेकिन सीमेंट घोल की जलयोजन प्रक्रिया को भी प्रभावित करता है। अध्ययनों से पता चला है कि HEMC जलयोजन उत्पाद के रूप में उत्पादित AFt की मात्रा को बदलता है। हालाँकि, किसी भी अध्ययन ने AFt की सूक्ष्म आकृति विज्ञान पर CE के प्रभाव की व्यवस्थित रूप से तुलना नहीं की है, इसलिए यह पत्र छवि विश्लेषण और तुलना के माध्यम से शुरुआती (1-दिन) सीमेंट घोल में एट्रिंगम की सूक्ष्म आकृति विज्ञान पर HEMC और MC के प्रभाव के अंतर का पता लगाता है।

1. प्रयोग

1.1 कच्चा माल

प्रयोग में सीमेंट के रूप में अनहुई कोंच सीमेंट कंपनी लिमिटेड द्वारा उत्पादित पी·II 52.5आर पोर्टलैंड सीमेंट का चयन किया गया। दो सेल्यूलोज ईथर क्रमशः हाइड्रॉक्सीएथाइल मिथाइलसेलुलोज (एचईएमसी) और मिथाइलसेलुलोज (मिथाइलसेलुलोज, शंघाई सिनोपाथ ग्रुप) हैं। एमसी); मिश्रण पानी नल का पानी है।

1.2 प्रयोगात्मक विधियाँ

सीमेंट पेस्ट के नमूने का जल-सीमेंट अनुपात 0.4 (पानी और सीमेंट का द्रव्यमान अनुपात) था, और सेल्यूलोज ईथर की मात्रा सीमेंट के द्रव्यमान का 1% थी। नमूने की तैयारी GB1346-2011 "पानी की खपत, सेटिंग समय और सीमेंट मानक स्थिरता की स्थिरता के लिए परीक्षण विधि" के अनुसार की गई थी। नमूना बनाने के बाद, सतह के पानी के वाष्पीकरण और कार्बनीकरण को रोकने के लिए मोल्ड की सतह पर प्लास्टिक की फिल्म को लगाया गया था, और नमूने को (20 ± 2) ℃ के तापमान और (60 ± 5)% की सापेक्ष आर्द्रता के साथ एक इलाज कक्ष में रखा गया था। 1 दिन के बाद, मोल्ड को हटा दिया गया था, और नमूना तोड़ा गया था, फिर बीच से एक छोटा सा नमूना लिया गया था और हाइड्रेशन को समाप्त करने के लिए निर्जल इथेनॉल में भिगोया गया था, और परीक्षण से पहले नमूने को बाहर निकाला गया और सुखाया गया था। सूखे नमूनों को प्रवाहकीय डबल-साइड चिपकने वाले पदार्थ के साथ नमूना तालिका पर चिपकाया गया था, और क्रेसिंग्टन 108ऑटो स्वचालित आयन स्पटरिंग उपकरण द्वारा सतह पर सोने की फिल्म की एक परत छिड़की गई थी। स्पटरिंग करंट 20 mA था और स्पटरिंग समय 60 सेकंड था। नमूना अनुभाग पर AFt की रूपात्मक विशेषताओं का निरीक्षण करने के लिए FEI QUANTAFEG 650 पर्यावरण स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (ESEM) का उपयोग किया गया था। AFT का निरीक्षण करने के लिए उच्च वैक्यूम माध्यमिक इलेक्ट्रॉन मोड का उपयोग किया गया था। त्वरण वोल्टेज 15 kV था, बीम स्पॉट व्यास 3.0 एनएम था, और कार्य दूरी लगभग 10 मिमी पर नियंत्रित की गई थी।

2. परिणाम और चर्चा

कठोर HEMC-संशोधित सीमेंट घोल में एट्रिंगाइट की SEM छवियों से पता चला कि स्तरित Ca (OH)2(CH) का अभिविन्यास विकास स्पष्ट था, और AFt ने छोटी छड़ जैसी AFt का अनियमित संचय दिखाया, और कुछ छोटी छड़ जैसी AFT HEMC झिल्ली संरचना से ढकी हुई थी। झांग डोंगफैंग एट अल ने ESEM के माध्यम से HEMC संशोधित सीमेंट घोल के सूक्ष्म संरचना परिवर्तनों को देखने के दौरान छोटी छड़ जैसी AFt भी पाई। उनका मानना ​​​​था कि साधारण सीमेंट घोल पानी का सामना करने के बाद तेजी से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए AFt क्रिस्टल पतला था, और जलयोजन आयु के विस्तार से लंबाई-व्यास अनुपात में निरंतर वृद्धि हुई। समान आयु के साधारण सीमेंट घोल में AFt की तुलना में, इस सिद्धांत को आंशिक रूप से सत्यापित किया गया है, लेकिन यह MC संशोधित सीमेंट घोल में AFt के रूपात्मक परिवर्तनों को समझाने के लिए लागू नहीं है। 1-दिन कठोर MC संशोधित सीमेंट घोल में एट्रिडाइट की SEM छवियों ने भी स्तरित Ca(OH)2 की उन्मुख वृद्धि दिखाई, कुछ AFt सतहें भी MC की फिल्म संरचना से ढकी हुई थीं, और AFt ने क्लस्टर वृद्धि की रूपात्मक विशेषताओं को दिखाया। हालाँकि, तुलना करके, MC संशोधित सीमेंट घोल में AFt क्रिस्टल में एक बड़ा लंबाई-व्यास अनुपात और अधिक पतला आकारिकी है, जो एक विशिष्ट सुईनुमा आकारिकी दिखाता है।

HEMC और MC दोनों ने सीमेंट की शुरुआती जलयोजन प्रक्रिया में देरी की और घोल की चिपचिपाहट बढ़ा दी, लेकिन उनके कारण AFt रूपात्मक विशेषताओं में अंतर अभी भी महत्वपूर्ण थे। उपरोक्त घटनाओं को सेल्यूलोज ईथर की आणविक संरचना और AFt क्रिस्टल संरचना के परिप्रेक्ष्य से और विस्तृत किया जा सकता है। रेनुडिन एट अल ने "गीला AFt" प्राप्त करने के लिए तैयार क्षार समाधान में संश्लेषित AFt को भिगोया, और आंशिक रूप से इसे हटा दिया और "शुष्क AFt" प्राप्त करने के लिए संतृप्त CaCl2 समाधान (35% सापेक्ष आर्द्रता) की सतह पर सुखाया। रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और एक्स-रे पाउडर विवर्तन द्वारा संरचना शोधन अध्ययन के बाद, यह पाया गया कि दोनों संरचनाओं के बीच कोई अंतर नहीं था, केवल सुखाने की प्रक्रिया में कोशिकाओं के क्रिस्टल गठन की दिशा बदल गई त्रि-आयामी अंतरिक्ष की सबसे बुनियादी इकाई एक सामान्य रेखा, बी सामान्य रेखा और सी सामान्य रेखा से बनी होती है जो एक दूसरे के लंबवत होती हैं। उस स्थिति में जब बी सामान्य स्थिर थे, एएफटी क्रिस्टल ए सामान्य के साथ समूहीकृत हो गए, जिसके परिणामस्वरूप एब सामान्य के तल में एक बड़ा सेल क्रॉस सेक्शन हुआ। इस प्रकार, यदि एचईएमसी एमसी की तुलना में अधिक पानी "संग्रहित" करता है, तो स्थानीयकृत क्षेत्र में "शुष्क" वातावरण हो सकता है, जो पार्श्व एकत्रीकरण और एएफटी क्रिस्टल के विकास को प्रोत्साहित करता है। पैटुरल एट अल ने पाया कि सीई के लिए, बहुलकीकरण की डिग्री जितनी अधिक होगी (या आणविक भार जितना बड़ा होगा), सीई की चिपचिपाहट उतनी ही अधिक होगी और जल प्रतिधारण प्रदर्शन बेहतर होगा। एचईएमसी और एमसीएस की आणविक संरचना इस परिकल्पना का समर्थन करती है

आम तौर पर, AFt क्रिस्टल तभी बनेंगे और अवक्षेपित होंगे जब प्रासंगिक आयन घोल प्रणाली में एक निश्चित संतृप्ति तक पहुँचेंगे। इसलिए, प्रतिक्रिया समाधान में आयन सांद्रता, तापमान, pH मान और गठन स्थान जैसे कारक AFt क्रिस्टल की आकृति विज्ञान को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकते हैं, और कृत्रिम संश्लेषण स्थितियों में परिवर्तन AFt क्रिस्टल की आकृति विज्ञान को बदल सकते हैं। इसलिए, दोनों के बीच साधारण सीमेंट घोल में AFt क्रिस्टल का अनुपात सीमेंट के शुरुआती जलयोजन में पानी की खपत के एकल कारक के कारण हो सकता है। हालाँकि, HEMC और MC के कारण AFt क्रिस्टल आकृति विज्ञान में अंतर मुख्य रूप से उनके विशेष जल प्रतिधारण तंत्र के कारण होना चाहिए। हेमसी और एमसीएस ताजा सीमेंट घोल के माइक्रोज़ोन के भीतर पानी के परिवहन का एक "बंद लूप" बनाते हैं, जिससे एक "छोटी अवधि" के लिए अनुमति मिलती है जिसमें पानी "अंदर जाना आसान होता है और बाहर निकलना मुश्किल होता है।" हालाँकि, इस अवधि के दौरान, माइक्रोज़ोन में और उसके आस-पास का तरल चरण वातावरण भी बदल जाता है। आयन सांद्रता, पीएच, आदि जैसे कारक, विकास पर्यावरण का परिवर्तन एएफटी क्रिस्टल की रूपात्मक विशेषताओं में और अधिक परिलक्षित होता है। जल परिवहन का यह "बंद लूप" पोर्चेज़ एट अल द्वारा वर्णित क्रिया के तंत्र के समान है। एचपीएमसी जल प्रतिधारण में भूमिका निभाता है।

3. निष्कर्ष

(1) हाइड्रॉक्सीएथाइल मिथाइल सेलुलोज ईथर (एचईएमसी) और मिथाइल सेलुलोज ईथर (एमसी) को मिलाने से शुरुआती (1 दिन) साधारण सीमेंट घोल में एट्रिंगाइट की आकृति विज्ञान में काफी बदलाव आ सकता है।

(2) HEMC संशोधित सीमेंट घोल में एट्रिंगाइट क्रिस्टल की लंबाई और व्यास छोटा और छोटी छड़ के आकार का होता है; MC संशोधित सीमेंट घोल में एट्रिंगाइट क्रिस्टल की लंबाई और व्यास का अनुपात बड़ा होता है, जो सुई-छड़ के आकार का होता है। साधारण सीमेंट घोल में एट्रिंगाइट क्रिस्टल का पहलू अनुपात इन दोनों के बीच होता है।

(3) एट्रिंगाइट की आकृति विज्ञान पर दो सेल्यूलोज़ ईथर के विभिन्न प्रभाव अनिवार्य रूप से आणविक भार में अंतर के कारण होते हैं।