Sellulósaeter á formgerð snemma ettringíts

Áhrif hýdroxýetýl metýl sellulósaeters og metýl sellulósaeters á formgerð ettringíts í fyrri sementsuppbyggingu voru rannsökuð með rafeindasmásjá (SEM). Niðurstöðurnar sýna að lengdar-þvermálshlutfall ettringítkristalla í hýdroxýetýl metýl sellulósaeter breyttri uppbyggingu er minna en í venjulegri uppbyggingu, og formgerð ettringítkristalla er stutt-stöngulaga. Lengdar-þvermálshlutfall ettringítkristalla í metýl sellulósaeter breyttri uppbyggingu er stærra en í venjulegri uppbyggingu, og formgerð ettringítkristalla er nálar-stöngulaga. Ettringítkristallarnir í venjulegum sementsuppbyggingum eru með hlutfallslega hliðarhlutfall einhvers staðar þar á milli. Með ofangreindri tilraunarannsókn er enn frekar ljóst að mismunur á mólþunga tveggja gerða sellulósaeters er mikilvægasti þátturinn sem hefur áhrif á formgerð ettringíts.

Lykilorð:ettringít; hlutfall lengdar og þvermáls; metýlsellulósaeter; hýdroxýetýlmetýlsellulósaeter; formgerð

Ettringít, sem lítillega þaninn rakaefni, hefur veruleg áhrif á eiginleika sementssteypu og hefur alltaf verið rannsóknarefni á sementsbundnum efnum. Ettringít er tegund af trísúlfíðgerð kalsíumalúmínathýdrat, efnaformúla þess er [Ca3Al(OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, eða má skrifa sem 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, oft skammstafað AFt. Í Portland-sementkerfinu myndast ettringít aðallega við efnahvarf gifs við alúmínat eða járnalúmínat steinefni, sem gegnir hlutverki við að seinka rakamyndun og snemma styrk sements. Myndun og formgerð ettringíts er undir áhrifum margra þátta eins og hitastigs, pH-gildis og jónaþéttni. Strax árið 1976 notuðu Metha o.fl. rafeindasmásjá til að rannsaka formgerð AFt og komust að því að formgerð slíkra lítillega þenndra rakaefna var örlítið frábrugðin þegar vaxtarrýmið var nógu stórt og þegar rýmið var takmarkað. Sú fyrrnefnda var að mestu leyti mjóar, nálar-stönglaga kúlur, en sú síðarnefnda var að mestu leyti stutt, stönglaga prisma. Rannsóknir Yang Wenyan leiddu í ljós að form AFt voru mismunandi eftir mismunandi herðingarumhverfum. Rautt umhverfi myndi seinka myndun AFt í þenslubættu steypu og auka líkur á þenslu og sprungum í steypu. Mismunandi umhverfi hafa ekki aðeins áhrif á myndun og örbyggingu AFt, heldur einnig á rúmmálsstöðugleika þess. Chen Huxing o.fl. komust að því að langtímastöðugleiki AFt minnkaði með aukningu á C3A innihaldi. Clark og Monteiro o.fl. komust að því að með auknum umhverfisþrýstingi breyttist kristalbygging AFt úr röð í óreglu. Balonis og Glasser skoðuðu eðlisþyngdarbreytingar AFm og AFt. Renaudin o.fl. rannsökuðu byggingarbreytingar AFt fyrir og eftir dýfingu í lausn og byggingarbreytur AFt í Raman litrófi. Kunther o.fl. rannsökuðu áhrif víxlverkunar milli CSH gel kalsíum-kísils hlutfalls og súlfatjóns á AFt kristöllunarþrýsting með NMR. Á sama tíma rannsökuðu Wenk o.fl. stefnumörkun AFt í steypuþversniði með því að nota röntgengeislun með harðri samstillingargeislun og frágangstækni. Myndun AFt í blönduðu sementi og rannsóknarheitir ettringíts voru kannaðar. Byggt á seinkuðum ettringítviðbrögðum hafa sumir fræðimenn gert miklar rannsóknir á orsökum AFt-fasa.

Rúmmálsþensla sem myndast við myndun ettringíts er stundum hagstæð og getur virkað sem „þensla“ svipað og magnesíumoxíðþensluefni til að viðhalda rúmmálsstöðugleika sementsbundinna efna. Viðbót fjölliðufleytis og endurdreifanlegs fleytisdufts breytir makróskópískum eiginleikum sementsbundinna efna vegna verulegra áhrifa þeirra á örbyggingu sementsbundinna efna. Hins vegar, ólíkt endurdreifanlegu fleytisdufti sem eykur aðallega límeiginleika herðaðs múrs, gefur vatnsleysanlegur fjölliðu sellulósaeter (CE) nýblönduðu múrsmúrnum góða vatnsheldni og þykkingaráhrif, sem bætir þannig vinnuafköstin. Ójónískt CE er almennt notað, þar á meðal metýlsellulósi (MC), hýdroxýetýlsellulósi (HEC), hýdroxýprópýlmetýlsellulósi (HPMC),hýdroxýetýl metýlsellulósi (HEMC)o.s.frv., og CE gegnir hlutverki í nýblönduðu múrefni en hefur einnig áhrif á vökvunarferli sementsblöndunnar. Rannsóknir hafa sýnt að HEMC breytir magni AFt sem myndast sem vökvunarafurð. Hins vegar hafa engar rannsóknir kerfisbundið borið saman áhrif CE á smásjármyndun AFt, þannig að þessi grein kannar muninn á áhrifum HEMC og MC á smásjármyndun Ettringham í snemmbúnum (1 dags) sementsblöndum með myndgreiningu og samanburði.

1. Tilraun

1.1 Hráefni

P·II 52.5R Portland-sement, framleitt af Anhui Conch Cement Co., LTD, var valið sem sement í tilrauninni. Tvær sellulósaeterar eru hýdroxýetýlmetýlsellulósi (HEMC) og metýlsellulósi (metýlsellulósi, Shanghai Sinopath Group), talið í sömu röð. MC; Blöndunarvatnið er kranavatn.

1.2 Tilraunaaðferðir

Vatns-sementshlutfallið í sementpastasýninu var 0,4 (massahlutfall vatns á móti sementi) og innihald sellulósaeters var 1% af massa sementsins. Undirbúningur sýnisins var framkvæmdur samkvæmt GB1346-2011 „Prófunaraðferð fyrir vatnsnotkun, hörðnunartíma og stöðugleika staðlaðs áferðar sements“. Eftir að sýnið hafði verið mótað var plastfilma sett á yfirborð mótsins til að koma í veg fyrir uppgufun og kolefnismyndun yfirborðsvatns og sýnið sett í herðingarherbergi við hitastig (20 ± 2) ℃ og rakastig (60 ± 5). Eftir 1 dag var mótið fjarlægt og sýnið brotið, síðan var lítið sýni tekið úr miðjunni og lagt í bleyti í vatnsfríu etanóli til að stöðva vökvun og sýnið tekið út og þurrkað fyrir prófun. Þurrkuðu sýnin voru límd á sýnishornsborðið með leiðandi tvíhliða lími og lag af gullfilmu var úðað á yfirborðið með Cressington 108auto sjálfvirku jónúðunartæki. Sprautunarstraumurinn var 20 mA og sprautunartíminn var 60 sekúndur. FEI QUANTAFEG 650 umhverfisrafeindasmásjá (ESEM) var notuð til að fylgjast með formfræðilegum einkennum AFt á sýnishlutanum. Rafeindastilling með háu lofttæmi var notuð til að fylgjast með AFT. Hröðunarspennan var 15 kV, geislablettþvermál var 3,0 nm og vinnufjarlægðin var stýrð við um 10 mm.

2. Niðurstöður og umræða

SEM myndir af ettringíti í hertu HEMC-breyttu sementsleypi sýndu að stefnuvöxtur lagskipts Ca(OH)2(CH) var augljós og AFt sýndi óreglulega uppsöfnun á stuttum, stönglaga AFt, og eitthvað af stuttum, stönglaga AFT var þakið HEMC himnubyggingu. Zhang Dongfang o.fl. fundu einnig stutt, stönglaga AFt þegar þeir skoðuðu breytingar á örbyggingu HEMC-breyttra sementsleypis í gegnum ESEM. Þeir töldu að venjulegt sementsleypi hvarfast hratt eftir að hafa komist í snertingu við vatn, þannig að AFt kristallinn væri mjór og að framlenging vökvaaldurs leiddi til stöðugrar aukningar á lengdar-þvermálshlutfallinu. Hins vegar jók HEMC seigju lausnarinnar, minnkaði bindingarhraða jóna í lausninni og seinkaði komu vatns á yfirborð klinkeragna, þannig að lengdar-þvermálshlutfall AFt jókst með veikri þróun og formfræðilegir eiginleikar þess sýndu stutta, stönglaga lögun. Í samanburði við AFt í venjulegu sementsleypi á sama aldri hefur þessi kenning verið að hluta til staðfest, en hún á ekki við til að útskýra formfræðilegar breytingar á AFt í MC-breyttu sementsleypi. SEM-myndir af ettridíti í eins dags hertu MC-breyttu sementi sýndu einnig stefnubundna vöxt lagskipts Ca(OH)2, sum AFt-yfirborð voru einnig þakin filmubyggingu MC og AFt sýndi formfræðilega eiginleika klasavaxtar. Hins vegar, til samanburðar, hefur AFt-kristall í MC-breyttu sementi stærra lengdar-þvermálshlutfall og grennri formgerð, sem sýnir dæmigerða nálarlaga formgerð.

Bæði HEMC og MC seinkuðu snemma vökvaferli sements og juku seigju lausnarinnar, en munurinn á formfræðilegum eiginleikum AFt sem þeir ollu var samt marktækur. Ofangreind fyrirbæri má útskýra nánar út frá sameindabyggingu sellulósaeters og kristallabyggingu AFt. Renaudin o.fl. lögðu myndaða AFt í bleyti í undirbúinni basískri lausn til að fá „blautan AFt“ og fjarlægðu hann að hluta og þurrkaðu hann á yfirborði mettaðrar CaCl2 lausnar (35% rakastig) til að fá „þurran AFt“. Eftir uppbyggingarfráhreinsunarrannsóknir með Raman litrófsgreiningu og röntgengeislun duftdreifingar kom í ljós að enginn munur var á uppbyggingunni tveimur, aðeins stefna kristallamyndunar frumna breyttist í þurrkunarferlinu, það er að segja, í umhverfisbreytingunni frá „blautum“ í „þurran“ mynduðu AFt kristallar frumur meðfram hefðbundinni stefnu sem jókst smám saman. AFt kristallarnir meðfram c hefðbundinni stefnu urðu sífellt færri. Grunneining þrívíddarrýmis er samsett úr hefðbundinni línu, b hefðbundinni línu og c hefðbundinni línu sem eru hornréttar hvor á aðra. Ef b normalgildi voru föst, þyrpuðust AFt kristallar saman meðfram normalgildum, sem leiddi til stækkaðs frumuþversniðs í plani ab normalgildanna. Þannig, ef HEMC „geymir“ meira vatn en MC, getur „þurrt“ umhverfi myndast á staðbundnu svæði, sem hvetur til láréttrar samloðunar og vaxtar AFt kristalla. Patural o.fl. komust að því að fyrir CE sjálft, því hærra sem fjölliðunarstigið er (eða því hærri sem mólþyngdin er), því meiri er seigja CE og því betri vatnsheldni. Sameindabygging HEMC og MCS styður þessa tilgátu, þar sem hýdroxýetýl hópurinn hefur mun stærri mólþyngd en vetnishópurinn.

Almennt myndast og falla AFt-kristallar aðeins út þegar viðeigandi jónir ná ákveðinni mettun í lausnarkerfinu. Þess vegna geta þættir eins og jónaþéttni, hitastig, pH-gildi og myndunarrými í hvarflausninni haft veruleg áhrif á formgerð AFt-kristalla, og breytingar á tilbúnum myndunarskilyrðum geta breytt formgerð AFt-kristalla. Þess vegna getur hlutfall AFt-kristalla í venjulegri sementsblöndu milli þessara tveggja stafað af einum þætti vatnsnotkunar við upphaf vökvamyndunar sements. Hins vegar ætti munurinn á formgerð AFt-kristalla sem orsakast af HEMC og MC aðallega að vera vegna sérstaks vatnsgeymslukerfis þeirra. Hemcs og MCS skapa „lokaða hringrás“ vatnsflutnings innan örsvæðis fersks sementsblöndu, sem gerir kleift að „taka stutt tímabil“ þar sem vatn er „auðvelt að komast inn og erfitt að komast út“. Hins vegar breytist einnig fljótandi umhverfi í og ​​nálægt örsvæðinu á þessu tímabili. Þættir eins og jónaþéttni, pH-gildi o.s.frv. Breytingin á vaxtarumhverfi endurspeglast enn frekar í formfræðilegum eiginleikum AFt-kristalla. Þessi „lokaða hringrás“ vatnsflutnings er svipuð verkunarháttum sem Pourchez o.fl. lýsa. HPMC gegnir hlutverki í vatnssöfnun.

3. Niðurstaða

(1) Viðbót hýdroxýetýl metýlsellulósaeters (HEMC) og metýlsellulósaeters (MC) getur breytt verulega formgerð ettringíts í venjulegri sementsblöndu sem hefur myndast snemma (1 dag).

(2) Lengd og þvermál ettringítkristallanna í HEMC-breyttu sementi eru lítil og stönglaga; hlutfallið milli lengdar og þvermáls ettringítkristallanna í MC-breyttu sementi er stórt, sem er nálarstönglaga. Hlutfall ettringítkristallanna í venjulegum sementi er á milli þessara tveggja.

(3) Mismunandi áhrif tveggja sellulósaetera á formgerð ettringíts eru aðallega vegna mismunar á mólþunga.