Ցելյուլոզային եթերը վաղ էտրինգիտի մորֆոլոգիայի վրա

Հիդրօքսիէթիլ մեթիլ ցելյուլոզային եթերի և մեթիլցելյուլոզային եթերի ազդեցությունը էտրինգիտի մորֆոլոգիայի վրա վաղ ցեմենտի լուծույթում ուսումնասիրվել են սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով (SEM): Արդյունքները ցույց են տալիս, որ էտրինգիտի բյուրեղների երկարություն-տրամագիծ հարաբերակցությունը հիդրօքսիէթիլ մեթիլցելյուլոզային եթերով ձևափոխված լուծույթում ավելի փոքր է, քան սովորական ցեխի մեջ, իսկ էտրինգիտի բյուրեղների մորֆոլոգիան կարճ ձողանման է: Էտրինգիտի բյուրեղների երկարություն-տրամագիծ հարաբերակցությունը մեթիլցելյուլոզային եթերով ձևափոխված ցեխի մեջ ավելի մեծ է, քան սովորական ցեխի մեջ, իսկ էտրինգիտի բյուրեղների մորֆոլոգիան ասեղաձող է: Էտրինգիտի բյուրեղները սովորական ցեմենտի ցեխերի մեջ ունեն կողմի հարաբերակցություն ինչ-որ տեղ միջև: Վերոնշյալ փորձարարական ուսումնասիրության միջոցով պարզ է դառնում, որ ցելյուլոզային եթերի երկու տեսակի մոլեկուլային քաշի տարբերությունը էտրինգիտի մորֆոլոգիայի վրա ազդող ամենակարևոր գործոնն է:

Բանալի բառեր:էտրինգիտ; Երկարություն-տրամագիծ հարաբերակցությունը; Մեթիլ ցելյուլոզային եթեր; հիդրօքսիէթիլ մեթիլ ցելյուլոզային եթեր; մորֆոլոգիա

Էտրինգիտը, որպես մի փոքր ընդլայնված խոնավացնող միջոց, զգալի ազդեցություն ունի ցեմենտի բետոնի աշխատանքի վրա և միշտ եղել է ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի հետազոտման թեժ կետը: Էտրինգիտը տրիսուլֆիդային տիպի կալցիումի ալյումինատ հիդրատ է, նրա քիմիական բանաձևն է [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, կամ կարելի է գրել 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, որը հաճախ կրճատվում է որպես AFt: Պորտլենդ ցեմենտի համակարգում էտրինգիտը հիմնականում ձևավորվում է գիպսի ռեակցիայի արդյունքում ալյումինատի կամ երկաթի ալյումինատային միներալների հետ, ինչը խաղում է ցեմենտի խոնավացման և վաղ ամրության հետաձգման դերը: Էտրինգիտի ձևավորման և մորֆոլոգիայի վրա ազդում են բազմաթիվ գործոններ, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, pH արժեքը և իոնների կոնցենտրացիան: Արդեն 1976 թ.-ին Մեթա և այլք. օգտագործեց սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակը AFt-ի մորֆոլոգիական բնութագրերն ուսումնասիրելու համար և պարզեց, որ նման փոքր-ինչ ընդլայնված հիդրացիոն արտադրանքի ձևաբանությունը փոքր-ինչ տարբերվում էր, երբ աճի տարածքը բավականաչափ մեծ էր և երբ տարածությունը սահմանափակ էր: Առաջինը հիմնականում բարակ ասեղաձողաձև գնդիկներ էր, իսկ երկրորդը հիմնականում կարճ ձողաձև պրիզմա էր։ Յանգ Վենյանի հետազոտությունը պարզել է, որ AFt ձևերը տարբեր են տարբեր բուժիչ միջավայրերում: Խոնավ միջավայրը կհետաձգի AFt-ի արտադրությունը ընդարձակվող բետոնի մեջ և կմեծացնի բետոնի ուռչելու և ճաքելու հավանականությունը: Տարբեր միջավայրեր ազդում են ոչ միայն AFt-ի ձևավորման և միկրոկառուցվածքի վրա, այլև դրա ծավալային կայունության վրա: Չեն Հաքսինգը և այլք: պարզվել է, որ AFt-ի երկարաժամկետ կայունությունը նվազում է C3A պարունակության ավելացման հետ: Քլարկը և Մոնտեյրոն և այլք: պարզել է, որ շրջակա միջավայրի ճնշման ավելացման հետ մեկտեղ AFt բյուրեղային կառուցվածքը կարգից փոխվել է անկարգության: Բալոնիսը և Գլասերը վերանայել են AFm-ի և AFt-ի խտության փոփոխությունները: Renaudin et al. ուսումնասիրել է AFt-ի կառուցվածքային փոփոխությունները լուծույթի մեջ ընկղմվելուց առաջ և հետո և AFt-ի կառուցվածքային պարամետրերը Raman սպեկտրում: Կունթերը և այլն: ուսումնասիրել է CSH գել կալցիում-սիլիկոն հարաբերակցության և սուլֆատ իոնի փոխազդեցության ազդեցությունը AFt բյուրեղացման ճնշման վրա NMR-ով: Միևնույն ժամանակ, ցեմենտի վրա հիմնված նյութերում AFt-ի կիրառման հիման վրա Wenk et al. ուսումնասիրել է բետոնի հատվածի AFt բյուրեղային կողմնորոշումը կոշտ սինքրոտրոնային ճառագայթման ռենտգենյան դիֆրակցիոն հարդարման տեխնոլոգիայի միջոցով: Հետազոտվել է խառը ցեմենտի մեջ AFt-ի ձևավորումը և էտրինգիտի հետազոտական ​​թեժ կետը: Ելնելով էտրինգիտի հետաձգված ռեակցիայի վրա՝ որոշ գիտնականներ բազմաթիվ հետազոտություններ են անցկացրել AFt փուլի պատճառների վերաբերյալ:

Էտրինգիտի ձևավորման արդյունքում առաջացած ծավալի ընդլայնումը երբեմն բարենպաստ է, և այն կարող է հանդես գալ որպես մագնեզիումի օքսիդի ընդլայնման նյութի նման «ընդլայնում»՝ ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի ծավալային կայունությունը պահպանելու համար: Պոլիմերային էմուլսիայի և վերացրվող էմուլսիայի փոշու ավելացումը փոխում է ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի մակրոսկոպիկ հատկությունները ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի միկրոկառուցվածքի վրա դրանց զգալի ազդեցության պատճառով: Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն վերացրվող էմուլսիայի փոշու, որը հիմնականում ուժեղացնում է կարծրացած շաղախի կապող հատկությունը, ջրում լուծվող պոլիմերային ցելյուլոզային եթերը (CE) նոր խառնած շաղախին տալիս է լավ ջրի պահպանման և խտացնող ազդեցություն՝ այդպիսով բարելավելով աշխատանքային կատարումը: Ոչ իոնային CE սովորաբար օգտագործվում է, ներառյալ մեթիլ ցելյուլոզա (MC), հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզա (HEC), հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզա (HPMC),հիդրօքսիէթիլ մեթիլ ցելյուլոզա (HEMC)և այլն, և ԵԽ-ն դեր է խաղում նոր խառնված շաղախի մեջ, բայց նաև ազդում է ցեմենտի ցեխի խոնավացման գործընթացի վրա: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ HEMC-ն փոխում է AFt-ի քանակությունը, որն արտադրվում է որպես հիդրատացիոն միջոց: Այնուամենայնիվ, ոչ մի ուսումնասիրություն համակարգված կերպով չի համեմատել CE-ի ազդեցությունը AFt-ի մանրադիտակային մորֆոլոգիայի վրա, ուստի այս փաստաթուղթը պատկերի վերլուծության և համեմատության միջոցով ուսումնասիրում է HEMC-ի և MC-ի ազդեցության տարբերությունը էտրինգհեմի մանրադիտակային մորֆոլոգիայի վրա վաղ (1-օրյա) ցեմենտի լուծույթում:

1. Փորձ

1.1 Հումք

Փորձարկման մեջ որպես ցեմենտ ընտրվել է P·II 52.5R պորտլանդական ցեմենտ, որը արտադրվել է Anhui Conch Cement Co., LTD-ի կողմից: Բջջանյութի երկու եթերներն են համապատասխանաբար հիդրօքսիէթիլ մեթիլցելյուլոզա (HEMC) և մեթիլցելյուլոզա (մեթիլցելյուլոզա, Շանհայի սինոպաթների խումբ): ԲԿ); Խառնիչ ջուրը ծորակի ջուր է:

1.2 Փորձարարական մեթոդներ

Ցեմենտ մածուկի նմուշի ջուր-ցեմենտի հարաբերակցությունը 0,4 էր (ջրի զանգվածային հարաբերակցությունը ցեմենտի), իսկ ցելյուլոզային եթերի պարունակությունը ցեմենտի զանգվածի 1%-ն էր: Նմուշի պատրաստումն իրականացվել է GB1346-2011 «Ջրի սպառման փորձարկման մեթոդի, ամրացման ժամանակի և ցեմենտի ստանդարտ հետևողականության կայունության» համաձայն: Նմուշի ձևավորումից հետո պլաստիկ թաղանթը փակցվեց կաղապարի մակերեսին, որպեսզի կանխվի մակերևութային ջրի գոլորշիացումն ու ածխաջրացումը, և նմուշը տեղադրվեց (20±2)℃ ջերմաստիճանով և (60±5)% հարաբերական խոնավությամբ բուժիչ սենյակում: 1 օր անց կաղապարը հանվել է, և նմուշը կոտրվել է, այնուհետև մեջտեղից փոքր նմուշ է վերցվել և թաթախվել անջուր էթանոլի մեջ՝ խոնավացումը դադարեցնելու համար, իսկ նմուշը հանվել և չորացվել է նախքան փորձարկումը: Չորացրած նմուշները սոսնձվել են նմուշների սեղանին հաղորդիչ երկկողմանի սոսինձով, իսկ մակերեսի վրա ոսկե թաղանթի շերտ է ցողվել Cressington 108 ավտոմատ իոնային ցրման գործիքի միջոցով: Թրթման հոսանքը 20 մԱ էր, իսկ ցրման ժամանակը` 60 վրկ: FEI QUANTAFEG 650 շրջակա միջավայրի սկանավորման էլեկտրոնային մանրադիտակը (ESEM) օգտագործվել է նմուշի հատվածում AFt-ի մորֆոլոգիական բնութագրերը դիտարկելու համար: Բարձր վակուումային երկրորդային էլեկտրոնային ռեժիմն օգտագործվել է AFT-ն դիտարկելու համար: Արագացման լարումը 15 կՎ էր, ճառագայթի բծի տրամագիծը՝ 3,0 նմ, աշխատանքային հեռավորությունը կառավարվում էր մոտ 10 մմ։

2. Արդյունքներ և քննարկում

Էտրինգիտի SEM պատկերները կարծրացած HEMC- ձևափոխված ցեմենտի ցեխի մեջ ցույց տվեցին, որ շերտավոր Ca (OH)2(CH) կողմնորոշման աճը ակնհայտ էր, և AFt-ը ցույց տվեց կարճ ձողանման AFt-ի անկանոն կուտակում, իսկ որոշ կարճ ձողանման AFT ծածկված էր HEMC թաղանթային կառուցվածքով: Zhang Dongfang et al. հայտնաբերվել է նաև կարճ ձողանման AFt՝ ESEM-ի միջոցով HEMC փոփոխված ցեմենտի ցեխի միկրոկառուցվածքի փոփոխությունները դիտարկելիս: Նրանք կարծում էին, որ սովորական ցեմենտի փոշին արագ արձագանքում է ջրին հանդիպելուց հետո, ուստի AFt բյուրեղը բարակ էր, և խոնավացման տարիքի երկարացումը հանգեցրեց երկարություն-տրամագիծ հարաբերակցության շարունակական աճին: Այնուամենայնիվ, HEMC-ն ավելացրեց լուծույթի մածուցիկությունը, նվազեցրեց լուծույթում իոնների կապակցման արագությունը և հետաձգեց ջրի ժամանումը կլինկերի մասնիկների մակերեսին, ուստի AFt-ի երկարություն-տրամագիծ հարաբերակցությունը աճեց թույլ միտումով, և նրա մորֆոլոգիական բնութագրերը ցույց տվեցին կարճ ձողանման ձև: Համեմատած նույն տարիքի սովորական ցեմենտի ցեխի AFt-ի հետ՝ այս տեսությունը մասնակիորեն հաստատվել է, բայց այն կիրառելի չէ բացատրելու համար AFt-ի ձևաբանական փոփոխությունները MC փոփոխված ցեմենտի ցեխի մեջ: Էտրիդիտի SEM պատկերները 1-օրյա կարծրացած MC մոդիֆիկացված ցեմենտի ցեխի մեջ ցույց տվեցին նաև շերտավոր Ca(OH)2-ի կողմնորոշված ​​աճ, որոշ AFt մակերեսներ նույնպես ծածկված էին MC-ի թաղանթային կառուցվածքով, իսկ AFt-ը ցույց տվեց կլաստերների աճի մորֆոլոգիական բնութագրերը: Այնուամենայնիվ, համեմատության համար, AFt բյուրեղը MC մոդիֆիկացված ցեմենտի ցեխի մեջ ունի ավելի մեծ երկարություն-տրամագիծ հարաբերակցություն և ավելի բարակ ձևաբանություն՝ ցույց տալով տիպիկ ասեղնաձև ձևաբանություն:

Ե՛վ HEMC-ը, և՛ MC-ն հետաձգեցին ցեմենտի վաղ խոնավացման գործընթացը և բարձրացրեցին լուծույթի մածուցիկությունը, սակայն դրանց կողմից առաջացած AFt մորֆոլոգիական բնութագրերի տարբերությունները դեռևս զգալի էին: Վերոնշյալ երևույթները կարելի է ավելի մանրամասնել ցելյուլոզային եթերի և AFt բյուրեղային կառուցվածքի մոլեկուլային կառուցվածքի տեսանկյունից: Renaudin et al. սինթեզված AFt-ը թրջել են պատրաստված ալկալային լուծույթում՝ «խոնավ AFt» ստանալու համար և մասամբ հանել և չորացնել հագեցված CaCl2 լուծույթի (35% հարաբերական խոնավություն) մակերեսի վրա՝ ստանալով «չոր AFt»։ Ռամանի սպեկտրոսկոպիայի և ռենտգեն փոշի դիֆրակցիայով կառուցվածքի ճշգրտման ուսումնասիրությունից հետո պարզվել է, որ երկու կառուցվածքների միջև տարբերություն չկա, միայն չորացման գործընթացում փոխվել է բջիջների բյուրեղների ձևավորման ուղղությունը, այսինքն՝ շրջակա միջավայրի «թացից» «չոր» փոփոխության գործընթացում AFt բյուրեղները ձևավորել են բջիջներ բնականոն ուղղությամբ՝ աստիճանաբար աճելով: C նորմալ ուղղության երկայնքով AFt բյուրեղները գնալով պակասում էին: Եռաչափ տարածության ամենահիմնական միավորը կազմված է նորմալ գծից, b նորմալ գծից և c նորմալ գծից, որոնք ուղղահայաց են միմյանց: Այն դեպքում, երբ b-նորմալները ամրագրված էին, AFt բյուրեղները հավաքվում էին նորմալների երկայնքով, ինչի արդյունքում առաջանում էր ընդլայնված բջիջների խաչմերուկ ab նորմալների հարթությունում: Այսպիսով, եթե HEMC-ը «պահում է» ավելի շատ ջուր, քան MC-ն, ապա տեղայնացված տարածքում կարող է առաջանալ «չոր» միջավայր՝ խրախուսելով AFt բյուրեղների կողային ագրեգացումը և աճը: Patural et al. պարզել է, որ CE-ի համար, որքան բարձր է պոլիմերացման աստիճանը (կամ որքան մեծ է մոլեկուլային քաշը), այնքան մեծ է CE-ի մածուցիկությունը և այնքան լավ է ջրի պահպանման կատարումը: HEMCs-ի և MCS-ի մոլեկուլային կառուցվածքը հաստատում է այս վարկածը, քանի որ հիդրօքսիէթիլ խումբն ունի շատ ավելի մեծ մոլեկուլային քաշ, քան ջրածնի խումբը:

Ընդհանրապես, AFt բյուրեղները ձևավորվում և նստում են միայն այն ժամանակ, երբ համապատասխան իոնները հասնում են որոշակի հագեցվածության լուծույթի համակարգում: Հետևաբար, այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են իոնների կոնցենտրացիան, ջերմաստիճանը, pH արժեքը և ռեակցիայի լուծույթում ձևավորման տարածքը, կարող են էապես ազդել AFt բյուրեղների մորֆոլոգիայի վրա, իսկ արհեստական ​​սինթեզի պայմանների փոփոխությունները կարող են փոխել AFt բյուրեղների ձևաբանությունը: Հետևաբար, AFt բյուրեղների հարաբերակցությունը սովորական ցեմենտի ցեխի մեջ երկուսի միջև կարող է պայմանավորված լինել ցեմենտի վաղ խոնավացման ժամանակ ջրի սպառման մեկ գործոնով: Այնուամենայնիվ, HEMC-ի և MC-ի կողմից առաջացած AFt բյուրեղային մորֆոլոգիայի տարբերությունը հիմնականում պետք է պայմանավորված լինի նրանց հատուկ ջրի պահպանման մեխանիզմով: Hemcs-ը և MCS-ը ստեղծում են ջրի փոխադրման «փակ օղակ» թարմ ցեմենտի ցեխի միկրոգոտիում, ինչը թույլ է տալիս «կարճ ժամանակահատված», երբ ջուրը «հեշտ է ներս մտնել և դժվար է դուրս գալ»: Այնուամենայնիվ, այս ժամանակահատվածում փոխվում է նաև հեղուկ փուլային միջավայրը միկրոզոնում և մոտակայքում: Գործոններ, ինչպիսիք են իոնների կոնցենտրացիան, pH և այլն, աճի միջավայրի փոփոխությունը հետագայում արտացոլվում է AFt բյուրեղների մորֆոլոգիական բնութագրերում: Ջրային տրանսպորտի այս «փակ օղակը» նման է Պուրչեսի և այլոց կողմից նկարագրված գործողության մեխանիզմին: HPMC-ն դեր է խաղում ջրի պահպանման գործում:

3. Եզրակացություն

(1) Հիդրօքսիէթիլ մեթիլցելյուլոզային եթերի (HEMC) և մեթիլցելյուլոզային եթերի (MC) ավելացումը կարող է զգալիորեն փոխել էտրինգիտի ձևաբանությունը վաղ (1 օր) սովորական ցեմենտի ցեխի մեջ:

(2) Էտրինգիտի բյուրեղի երկարությունը և տրամագիծը HEMC մոդիֆիկացված ցեմենտի ցեխի մեջ փոքր են և կարճ ձողաձողով: Էտրինգիտի բյուրեղների երկարության և տրամագծի հարաբերակցությունը MC ձևափոխված ցեմենտի ցեխի մեջ մեծ է, որը ասեղաձող է: Էտրինգիտի բյուրեղները սովորական ցեմենտի փոշիներում ունեն այս երկուսի միջև հարաբերակցությունը:

(3) Երկու ցելյուլոզային եթերների տարբեր ազդեցությունները էտրինգիտի մորֆոլոգիայի վրա հիմնականում պայմանավորված են մոլեկուլային քաշի տարբերությամբ: