Этрингиттин алгачкы морфологиясындагы целлюлоза эфири

Гидроксиэтил метилцеллюлоза эфиринин жана метилцеллюлоза эфиринин алгачкы цемент аралашмасындагы эттрингиттин морфологиясына тийгизген таасири сканерлөөчү электрондук микроскопия (SEM) аркылуу изилденген. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, гидроксиэтил метилцеллюлоза эфири модификацияланган аралашмасындагы эттрингит кристаллдарынын узундук-диаметр катышы кадимки аралашмага караганда кичине жана эттрингит кристаллдарынын морфологиясы кыска таякча сымал. Метилцеллюлоза эфири модификацияланган аралашмасындагы эттрингит кристаллдарынын узундук-диаметр катышы кадимки аралашмага караганда чоңураак жана эттрингит кристаллдарынын морфологиясы ийне сымал. Кадимки цемент аралашмасындагы эттрингит кристаллдарынын ортосунда кандайдыр бир аспект катышы бар. Жогорудагы эксперименталдык изилдөө аркылуу эки түрдөгү целлюлоза эфиринин молекулярдык салмагынын айырмасы эттрингиттин морфологиясына таасир этүүчү эң маанилүү фактор экени дагы бир жолу айкын болду.

Негизги сөздөр:эттрингит; Узундук-диаметр катышы; Метилцеллюлоза эфири; Гидроксиэтил метилцеллюлоза эфири; морфологиясы

Этрингит, бир аз кеңейген гидратация продуктусу катары, цемент бетонунун иштешине олуттуу таасир этет жана ар дайым цемент негизиндеги материалдарды изилдөөнүн эң маанилүү жери болуп келген. Этрингит - бул трисульфид түрүндөгү кальций алюминат гидратынын бир түрү, анын химиялык формуласы [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, же 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O катары жазылышы мүмкүн, көбүнчө AFt деп кыскартылат. Портландцемент системасында эттрингит негизинен гипстин алюминат же темир алюминат минералдары менен реакциясынан пайда болот, ал гидратацияны жана цементтин алгачкы бекемдигин кечеңдетүү ролун ойнойт. Эттрингиттин пайда болушуна жана морфологиясына температура, рН мааниси жана иондордун концентрациясы сыяктуу көптөгөн факторлор таасир этет. 1976-жылы эле Мета жана башкалар... AFtтин морфологиялык мүнөздөмөлөрүн изилдөө үчүн сканерлөөчү электрондук микроскопияны колдонушкан жана мындай бир аз кеңейген гидратация продуктуларынын морфологиясы өсүү мейкиндиги жетиштүү чоң болгондо жана мейкиндик чектелүү болгондо бир аз башкача болорун аныкташкан. Биринчиси көбүнчө ичке ийне сымал сфералар, ал эми экинчиси көбүнчө кыска сымал призма болгон. Ян Вэньяндын изилдөөсү AFt формалары ар кандай катуулануу чөйрөлөрүндө ар кандай болорун аныктаган. Нымдуу чөйрө кеңейүү менен легирленген бетондо AFt пайда болушун кечеңдетип, бетондун шишип, жарака кетүү мүмкүнчүлүгүн жогорулатат. Ар кандай чөйрөлөр AFtтин пайда болушуна жана микроструктурасына гана эмес, ошондой эле анын көлөмдүк туруктуулугуна да таасир этет. Чен Хусинг жана башкалар AFtтин узак мөөнөттүү туруктуулугу C3A курамынын жогорулашы менен төмөндөй турганын аныкташкан. Кларк жана Монтейро жана башкалар айлана-чөйрөнүн басымынын жогорулашы менен AFt кристаллдык түзүлүшү тартиптен тартипсиздикке өзгөрөрүн аныкташкан. Балонис жана Глассер AFm жана AFt тыгыздыгынын өзгөрүүлөрүн карап чыгышкан. Ренодин жана башкалар эритмеге чөмүлүүдөн мурун жана кийин AFtтин структуралык өзгөрүүлөрүн жана Раман спектриндеги AFtтин структуралык параметрлерин изилдешкен. Кунтер жана башкалар CSH гелинин кальций-кремний катышы менен сульфат ионунун өз ара аракеттенүүсүнүн ЯМР аркылуу AFt кристаллдашуу басымына тийгизген таасирин изилдешкен. Ошол эле учурда, цемент негизиндеги материалдарда AFt колдонуунун негизинде, Венк жана башкалар катуу синхротрон нурлануу рентген дифракциялык жасалгалоо технологиясы аркылуу бетон кесилишинин AFt кристаллдык багытын изилдешкен. Аралаш цементте AFt пайда болушу жана эттрингиттин изилдөө ысык чекити изилденген. Кечиктирилген эттрингит реакциясынын негизинде, кээ бир окумуштуулар AFt фазасынын себеби боюнча көптөгөн изилдөөлөрдү жүргүзүшкөн.

Этрингиттин пайда болушунан улам көлөмдүн кеңейиши кээде жагымдуу болот жана ал цемент негизиндеги материалдардын көлөмдүк туруктуулугун сактоо үчүн магний кычкылынын кеңейүү агентине окшош "кеңейүү" катары иштей алат. Полимер эмульсиясын жана кайра эрүүчү эмульсия порошогун кошуу цемент негизиндеги материалдардын микроструктурасына олуттуу таасиринен улам цемент негизиндеги материалдардын макроскопиялык касиеттерин өзгөртөт. Бирок, негизинен катууланган эритменин байланыш касиетин күчөтүүчү кайра эрүүчү эмульсия порошогунан айырмаланып, сууда эрүүчү полимер целлюлоза эфири (CE) жаңы аралаштырылган эритмеге сууну жакшы кармап туруу жана коюулантуу таасирин берет, ошону менен иштөө көрсөткүчтөрүн жакшыртат. Иондук эмес CE кеңири колдонулат, анын ичинде метилцеллюлоза (MC), гидроксиэтилцеллюлоза (HEC), гидроксипропил метилцеллюлоза (HPMC),гидроксиэтил метилцеллюлоза (HEMC)ж.б., жана CE жаңы аралаштырылган эритмеде роль ойнойт, бирок цемент аралашмасынын гидратация процессине да таасир этет. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, HEMC гидратация продуктусу катары өндүрүлгөн AFt көлөмүн өзгөртөт. Бирок, эч бир изилдөө CEнин AFtтин микроскопиялык морфологиясына тийгизген таасирин системалуу түрдө салыштырган эмес, андыктан бул макалада сүрөттү талдоо жана салыштыруу аркылуу алгачкы (1 күндүк) цемент аралашмасында Эттрингамдын микроскопиялык морфологиясына HEMC жана MCнин таасиринин айырмасы изилденет.

1. Эксперимент

1.1 Чийки заттар

Экспериментте цемент катары Anhui Conch Cement Co., LTD тарабынан өндүрүлгөн P·II 52.5R портландцементи тандалып алынган. Эки целлюлоза эфири тиешелүүлүгүнө жараша гидроксиэтил метилцеллюлоза (HEMC) жана метилцеллюлоза (метилцеллюлоза, Шанхай Синопат тобу). MC); Аралаштыруучу суу - крандан алынган суу.

1.2 Эксперименталдык методдор

Цемент пастасы үлгүсүнүн суу-цемент катышы 0,4 (суунун цементке болгон массалык катышы), ал эми целлюлоза эфиринин курамы цементтин массасынын 1% түзгөн. Үлгүнү даярдоо GB1346-2011 "Сууну керектөөнү, коюу убактысын жана цементтин стандарттык консистенциясынын туруктуулугун сыноо ыкмасы" боюнча жүргүзүлдү. Үлгүнү түзгөндөн кийин, үстүнкү суунун бууланышына жана көмүртектенүүсүнө жол бербөө үчүн калыптын бетине пластик пленка капталып, үлгү температурасы (20±2)℃ жана салыштырмалуу нымдуулугу (60±5)% болгон катуу бөлмөгө жайгаштырылды. 1 күндөн кийин калып алынып, үлгү сындырылды, андан кийин ортосунан кичинекей үлгү алынып, гидратацияны токтотуу үчүн суусуз этанолго чыланды, андан кийин үлгү алынып, сыноодон мурун кургатылган. Кургатылган үлгүлөр үлгү столуна өткөргүч эки тараптуу желим менен чапталып, Cressington 108auto автоматтык ион чачыраткыч аспабы менен бетине алтын пленканын катмары чачыратылды. Чачыратуу тогу 20 мА жана чачыратуу убактысы 60 секундду түзгөн. Үлгү кесиминдеги AFtтин морфологиялык мүнөздөмөлөрүн байкоо үчүн FEI QUANTAFEG 650 экологиялык сканерлөөчү электрондук микроскобу (ESEM) колдонулган. AFTти байкоо үчүн жогорку вакуумдук экинчилик электрондук режим колдонулган. Ылдамдануу чыңалуусу 15 кВ, нур тактарынын диаметри 3,0 нм жана жумушчу аралыгы болжол менен 10 ммде башкарылган.

2. Жыйынтыктар жана талкуу

Катуу HEMC менен модификацияланган цемент аралашмасындагы эттрингиттин SEM сүрөттөрү катмарлуу Ca (OH)2(CH3) багытынын өсүшү айкын экенин жана AFt кыска таякча сымал AFtтин бирдей эмес топтолушун көрсөткөнүн жана кээ бир кыска таякча сымал AFT HEMC мембрана түзүлүшү менен капталганын көрсөттү. Чжан Донгфан жана башкалар ESEM аркылуу HEMC модификацияланган цемент аралашмасынын микроструктуралык өзгөрүүлөрүн байкап жатып, кыска таякча сымал AFtти табышкан. Алар кадимки цемент аралашмасы сууга жолуккандан кийин тез реакцияга кирет деп эсептешкен, ошондуктан AFt кристаллы ичке болгон жана гидратациянын жашынын узарышы узундук-диаметр катышынын тынымсыз жогорулашына алып келген. Бирок, HEMC эритменин илешкектигин жогорулатып, эритмедеги иондордун байланышуу ылдамдыгын төмөндөтүп, клинкер бөлүкчөлөрүнүн бетине суунун келишин кечеңдеткен, ошондуктан AFtтин узундук-диаметр катышы алсыз тенденцияда жогорулаган жана анын морфологиялык мүнөздөмөлөрү кыска таякча сымал форманы көрсөткөн. Ошол эле курактагы кадимки цемент аралашмасындагы AFt менен салыштырганда, бул теория жарым-жартылай текшерилген, бирок ал MC модификацияланган цемент аралашмасындагы AFtтин морфологиялык өзгөрүүлөрүн түшүндүрүү үчүн колдонулбайт. 1 күндүк катууланган MC модификацияланган цемент аралашмасындагы эттридиттин SEM сүрөттөрү катмарлуу Ca(OH)2нин багытталган өсүшүн да көрсөттү, кээ бир AFt беттери MCдин пленкалык түзүлүшү менен капталган жана AFt кластердик өсүштүн морфологиялык мүнөздөмөлөрүн көрсөттү. Бирок, салыштырмалуу, MC модификацияланган цемент аралашмасындагы AFt кристаллынын узундук-диаметр катышы чоңураак жана типтүү тиштүү морфологияны көрсөткөн ичке морфологиясы бар.

HEMC жана MC экөө тең цементтин алгачкы гидратация процессин кечеңдетип, эритменин илешкектүүлүгүн жогорулатты, бирок алардан улам AFt морфологиялык мүнөздөмөлөрүндөгү айырмачылыктар дагы эле олуттуу болгон. Жогорудагы кубулуштарды целлюлоза эфиринин молекулярдык түзүлүшү жана AFt кристаллдык түзүлүшү жагынан андан ары өркүндөтүүгө болот. Ренаудин жана башкалар синтезделген AFtти даярдалган щелочтуу эритмеге чылап, "нымдуу AFt" алышкан, ал эми жарым-жартылай алып, каныккан CaCl2 эритмесинин бетинде (35% салыштырмалуу нымдуулук) кургатып, "кургак AFt" алышкан. Раман спектроскопиясы жана рентген порошок дифракциясы аркылуу структураны тактоо изилдөөсүнөн кийин, эки структуранын ортосунда эч кандай айырма жок экени, кургатуу процессинде клеткалардын кристалл пайда болуу багыты гана өзгөргөнү, башкача айтканда, айлана-чөйрөнүн "нымдуудан" "кургак"ка өзгөрүшү процессинде AFt кристаллдары акырындык менен жогорулаган кадимки багыт боюнча клеткаларды пайда кылганы аныкталды. c нормалдуу багыты боюнча AFt кристаллдары азайып, азайып баратты. Үч өлчөмдүү мейкиндиктин эң негизги бирдиги бири-бирине перпендикуляр болгон кадимки сызыктан, b нормалдуу сызыктан жана c нормалдуу сызыктан турат. Эгерде b нормалдары фиксацияланган болсо, AFt кристаллдары a нормалдары боюнча топтолуп, натыйжада ab нормалдарынын тегиздигинде клетканын кесилиши чоңойгон. Ошентип, эгерде HEMC MCге караганда көбүрөөк сууну "сактаса", анда локалдашкан аймакта "кургак" чөйрө пайда болуп, каптал агрегацияга жана AFt кристаллдарынын өсүшүнө өбөлгө түзүшү мүмкүн. Патурал жана башкалар CEнин өзү үчүн полимерлешүү даражасы канчалык жогору болсо (же молекулярдык салмагы канчалык чоң болсо), CEнин илешкектиги ошончолук жогору жана сууну кармоо көрсөткүчү ошончолук жакшы болорун аныкташкан. HEMC жана MCSтин молекулярдык түзүлүшү бул гипотезаны колдойт, гидроксиэтил тобу суутек тобуна караганда алда канча чоң молекулярдык салмакка ээ.

Адатта, AFt кристаллдары тиешелүү иондор эритме системасында белгилүү бир каныккандыкка жеткенде гана пайда болуп, чөкмөгө айланат. Ошондуктан, реакция эритмесиндеги иондордун концентрациясы, температура, рН мааниси жана пайда болуу мейкиндиги сыяктуу факторлор AFt кристаллдарынын морфологиясына олуттуу таасир этиши мүмкүн, ал эми жасалма синтез шарттарынын өзгөрүшү AFt кристаллдарынын морфологиясын өзгөртүшү мүмкүн. Ошондуктан, кадимки цемент аралашмасындагы AFt кристаллдарынын экөөнүн ортосундагы катышы цементтин алгачкы гидратациясында сууну керектөөнүн бир факторунан келип чыгышы мүмкүн. Бирок, HEMC жана MC тарабынан пайда болгон AFt кристаллдарынын морфологиясындагы айырмачылык негизинен алардын атайын сууну кармоо механизмине байланыштуу болушу керек. Hemcs жана MCS жаңы цемент аралашмасынын микрозонасында суу ташуунун "жабык циклин" түзөт, бул суунун "кириши оңой жана чыгышы кыйын" болгон "кыска мезгилди" камсыз кылат. Бирок, бул мезгилде микрозонанын ичиндеги жана ага жакын жайгашкан суюк фаза чөйрөсү да өзгөрөт. Иондордун концентрациясы, рН ж.б. сыяктуу факторлор өсүү чөйрөсүнүн өзгөрүшү AFt кристаллдарынын морфологиялык мүнөздөмөлөрүндө дагы чагылдырылат. Суу ташуунун бул "туюк цикли" Пурчез жана башкалар тарабынан сүрөттөлгөн иш-аракет механизмине окшош. HPMC сууну кармап турууда роль ойнойт.

3. Жыйынтык

(1) Гидроксиэтил метилцеллюлоза эфирин (HEMC) жана метилцеллюлоза эфирин (MC) кошуу кадимки цемент аралашмасынын алгачкы (1 күндүк) курамындагы эттрингиттин морфологиясын олуттуу түрдө өзгөртө алат.

(2) HEMC модификацияланган цемент аралашмасындагы эттрингит кристаллынын узундугу жана диаметри кичинекей жана кыска таякча формасында; MC модификацияланган цемент аралашмасындагы эттрингит кристаллдарынын узундугу жана диаметр катышы чоң, бул ийне сымал формада. Кадимки цемент аралашмаларындагы эттрингит кристаллдарынын бул экөөнүн ортосунда пропорция бар.

(3) Эки целлюлоза эфиринин эттрингиттин морфологиясына тийгизген ар кандай таасири, негизинен, молекулярдык салмактын айырмачылыгына байланыштуу.