Эртний эттрингитын морфологи дахь целлюлозын эфир

Гидроксиэтил метил целлюлозын эфир ба метил целлюлозын эфирийн эрт үеийн цементийн зуурмаг дахь эттрингитын морфологид үзүүлэх нөлөөг сканнердах электрон микроскоп (SEM) ашиглан судалсан. Үр дүнгээс харахад гидроксиэтил метил целлюлозын эфирээр өөрчлөгдсөн зуурмаг дахь эттрингитын талстуудын урт-диаметрийн харьцаа нь ердийн зуурмагаас бага бөгөөд эттрингитын талстуудын морфологи нь богино саваа хэлбэртэй байдаг. Метил целлюлозын эфирээр өөрчлөгдсөн зуурмаг дахь эттрингитын талстуудын урт-диаметрийн харьцаа нь ердийн зуурмагаас их бөгөөд эттрингитын талстуудын морфологи нь зүү хэлбэртэй саваа хэлбэртэй байдаг. Энгийн цементийн зуурмаг дахь эттрингитын талстууд нь хоорондын харьцаатай байдаг. Дээрх туршилтын судалгаагаар хоёр төрлийн целлюлозын эфирийн молекулын жингийн зөрүү нь эттрингитын морфологид нөлөөлдөг хамгийн чухал хүчин зүйл болох нь тодорхой болсон.

Түлхүүр үгс:эттрингит; Урт-диаметрийн харьцаа; Метил целлюлозын эфир; Гидроксиэтил метил целлюлозын эфир; морфологи

Этрингит нь бага зэрэг өргөжсөн гидратжуулалтын бүтээгдэхүүн болохын хувьд цемент бетоны гүйцэтгэлд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг бөгөөд цемент дээр суурилсан материалын судалгааны гол цэг байсаар ирсэн. Этрингит нь трисульфидын төрлийн кальцийн алюминат гидрат бөгөөд химийн томъёо нь [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, эсвэл 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O гэж бичиж болох бөгөөд ихэвчлэн AFt гэж товчилдог. Портланд цементийн системд этрингит нь голчлон гипсийг алюминат эсвэл төмрийн алюминат эрдэс бодистой урвалд оруулснаар үүсдэг бөгөөд энэ нь цементийн гидратжуулалт болон эрт үеийн бат бөх чанарыг удаашруулах үүрэг гүйцэтгэдэг. Этрингитын үүсэл ба морфологид температур, рН-ийн утга, ионы концентраци зэрэг олон хүчин зүйл нөлөөлдөг. 1976 оноос эхлэн Мета нар... AFt-ийн морфологийн шинж чанарыг судлахын тулд сканнердах электрон микроскоп ашигласан бөгөөд өсөлтийн орон зай хангалттай том, орон зай хязгаарлагдмал үед ийм бага зэрэг өргөжсөн гидратжуулалтын бүтээгдэхүүний морфологи нь арай өөр байгааг тогтоожээ. Эхнийх нь ихэвчлэн нарийхан зүү хэлбэртэй саваа хэлбэртэй бөмбөлөг хэлбэртэй байсан бол сүүлийнх нь ихэвчлэн богино саваа хэлбэртэй призм байв. Ян Вэняний судалгаагаар AFt хэлбэрүүд нь өөр өөр хатуурах орчинд өөр өөр байдаг болохыг тогтоожээ. Нойтон орчин нь тэлэлттэй бетонд AFt үүсэхийг удаашруулж, бетон хавдах, хагарах магадлалыг нэмэгдүүлдэг. Өөр өөр орчин нь AFt-ийн үүсэл, бичил бүтцэд төдийгүй түүний эзэлхүүний тогтвортой байдалд нөлөөлдөг. Чен Хусинг нар AFt-ийн урт хугацааны тогтвортой байдал нь C3A агууламж нэмэгдэхийн хэрээр буурдаг болохыг тогтоожээ. Кларк, Монтейро нар хүрээлэн буй орчны даралт нэмэгдэхийн хэрээр AFt-ийн талст бүтэц нь дарааллаас эмх замбараагүй байдал руу өөрчлөгддөг болохыг тогтоожээ. Балонис, Глассер нар AFm болон AFt-ийн нягтралын өөрчлөлтийг судалсан. Ренаудин нар уусмалд дүрэхээс өмнө болон дараа AFt-ийн бүтцийн өөрчлөлт, Раманы спектр дэх AFt-ийн бүтцийн параметрүүдийг судалсан. Кунтер нар CSH гель кальци-цахиурын харьцаа болон сульфат ионы харилцан үйлчлэл нь NMR-ээр AFt талсжих даралтад хэрхэн нөлөөлж байгааг судалсан. Үүний зэрэгцээ, цементэн суурьтай материалд AFt-ийг хэрэглэхэд үндэслэн Венк нар хатуу синхротрон цацраг туяагаар рентген дифракцийн өнгөлгөөний технологиор дамжуулан бетоны хэсгийн AFt талстын чиглэлийг судалсан. Холимог цементэд AFt үүсэх болон эттрингитын судалгааны халуун цэгийг судалсан. Этрингитын удаашруулсан урвалд үндэслэн зарим эрдэмтэд AFt фазын шалтгааны талаар олон судалгаа хийсэн.

Этрингит үүссэнээс үүссэн эзэлхүүний тэлэлт нь заримдаа таатай байдаг бөгөөд энэ нь цементэн суурьтай материалын эзэлхүүний тогтвортой байдлыг хадгалахын тулд магнийн исэл тэлэгч бодистой төстэй "тэлэлт" болж чаддаг. Полимер эмульс болон дахин уусдаг эмульсийн нунтаг нэмэх нь цементэн суурьтай материалын бичил бүтцэд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг тул цементэн суурьтай материалын макроскопийн шинж чанарыг өөрчилдөг. Гэсэн хэдий ч хатуурсан зуурмагийн холболтын шинж чанарыг голчлон сайжруулдаг дахин уусдаг эмульсийн нунтагаас ялгаатай нь усанд уусдаг полимер целлюлозын эфир (CE) нь шинээр холилдсон зуурмагт усыг сайн хадгалах, өтгөрүүлэх нөлөө үзүүлдэг тул ажлын гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Ион бус CE-г түгээмэл хэрэглэдэг бөгөөд үүнд метил целлюлоз (MC), гидроксиэтил целлюлоз (HEC), гидроксипропил метил целлюлоз (HPMC),гидроксиэтил метил целлюлоз (HEMC)гэх мэт, мөн CE нь шинээр холилдсон зуурмагт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг боловч цементийн зуурмагийн чийгшүүлэх процесст нөлөөлдөг. Судалгаагаар HEMC нь чийгшүүлэх бүтээгдэхүүн болгон үйлдвэрлэсэн AFt-ийн хэмжээг өөрчилдөг болохыг харуулсан. Гэсэн хэдий ч CE-ийн AFt-ийн микроскопийн морфологид үзүүлэх нөлөөг системтэйгээр харьцуулсан судалгаа байхгүй тул энэхүү өгүүлэлд зургийн шинжилгээ, харьцуулалтаар дамжуулан эрт үеийн (1 өдрийн) цементийн зуурмагт HEMC болон MC-ийн эттрингемийн микроскопийн морфологид үзүүлэх нөлөөллийн ялгааг судалсан болно.

1. Туршилт

1.1 Түүхий эд

Туршилтад Anhui Conch Cement Co., LTD компанийн үйлдвэрлэсэн P·II 52.5R Портланд цементийг цемент болгон сонгосон. Целлюлозын хоёр эфир нь гидроксиэтил метилцеллюлоз (HEMC) ба метилцеллюлоз (метилцеллюлоз, Шанхайн Синопат Групп) тус тус байна. MC); Холих ус нь цоргоны ус юм.

1.2 Туршилтын аргууд

Цементийн зуурмагийн дээжийн ус-цементийн харьцаа 0.4 (усны массын харьцаа), целлюлозын эфирийн агууламж нь цементийн массын 1% байв. Дээжийг бэлтгэх ажлыг GB1346-2011 "Цементийн стандарт тууштай байдлын усны хэрэглээ, тогтворжуулах хугацаа, тогтвортой байдлыг турших арга"-ын дагуу гүйцэтгэсэн. Дээжийг бүрдүүлсний дараа гадаргын усны ууршилт, нүүрстөрөгчжихээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд хэвний гадаргуу дээр хуванцар хальс нааж, дээжийг (20±2)℃ температуртай, (60±5)% харьцангуй чийгшилтэй хатаах өрөөнд байрлуулсан. 1 хоногийн дараа хэвийг авч, дээжийг эвдэж, дундаас нь жижиг дээж авч, усгүй этанолд дэвтээж, чийгшлийг зогсоохын тулд дээжийг гаргаж аваад туршихаас өмнө хатаасан. Хатаасан дээжийг дээжийн ширээн дээр дамжуулагч хоёр талт цавуугаар нааж, Cressington 108auto автомат ион цацагч хэрэгслээр гадаргуу дээр алтан хальсны давхаргыг шүршсэн. Цохилтын гүйдэл 20 мА, цацалтын хугацаа 60 секунд байв. Дээжийн хэсэг дээрх AFt-ийн морфологийн шинж чанарыг ажиглахын тулд FEI QUANTAFEG 650 хүрээлэн буй орчны сканнердах электрон микроскоп (ESEM) ашигласан. AFT-ийг ажиглахын тулд өндөр вакуумтай хоёрдогч электрон горимыг ашигласан. Хурдатгалын хүчдэл 15 кВ, цацрагийн цэгийн диаметр 3.0 нм, ажлын зайг ойролцоогоор 10 мм-ээр хянасан.

2. Үр дүн ба хэлэлцүүлэг

Хатуурсан HEMC-өөрчлөгдсөн цементийн зуурмаг дахь эттрингитын SEM зургууд нь давхаргат Ca (OH)2(CH3)-ийн чиглэлийн өсөлт илэрхий байсан бөгөөд AFt нь богино саваа хэлбэртэй AFt-ийн жигд бус хуримтлалыг харуулсан бөгөөд зарим богино саваа хэлбэртэй AFT нь HEMC мембраны бүтэцээр бүрхэгдсэн байв. Жан Донфан нар мөн ESEM-ээр дамжуулан HEMC-ийн өөрчилсөн цементийн зуурмагийн бичил бүтцийн өөрчлөлтийг ажиглахдаа богино саваа хэлбэртэй AFt-ийг олсон. Тэд ердийн цементийн зуурмаг нь устай тулгарсны дараа хурдан урвалд ордог гэж үздэг байсан тул AFt талст нь нарийхан байсан бөгөөд гидратжих насыг уртасгах нь урт-диаметрийн харьцаа тасралтгүй нэмэгдэхэд хүргэсэн. Гэсэн хэдий ч HEMC нь уусмалын зуурамтгай чанарыг нэмэгдүүлж, уусмал дахь ионуудын холболтын хурдыг бууруулж, клинкерийн хэсгүүдийн гадаргуу дээр ус ирэхийг хойшлуулсан тул AFt-ийн урт-диаметрийн харьцаа сул чиг хандлагатай нэмэгдэж, морфологийн шинж чанар нь богино саваа хэлбэртэй байгааг харуулсан. Ижил насны ердийн цементийн зуурмаг дахь AFt-тай харьцуулахад энэ онол хэсэгчлэн батлагдсан боловч MC-ээр өөрчилсөн цементийн зуурмаг дахь AFt-ийн морфологийн өөрчлөлтийг тайлбарлахад хамаарахгүй. 1 өдрийн хатуурсан MC-ээр өөрчилсөн цементийн зуурмаг дахь эттридитын SEM зургууд нь давхаргатай Ca(OH)2-ийн чиглэлтэй өсөлтийг харуулсан бөгөөд зарим AFt гадаргуу нь MC-ийн хальсан бүтцээр бүрхэгдсэн байсан бөгөөд AFt нь бөөгнөрлийн өсөлтийн морфологийн шинж чанарыг харуулсан. Гэсэн хэдий ч харьцуулбал MC-ээр өөрчилсөн цементийн зуурмаг дахь AFt талст нь урт-диаметрийн харьцаа илүү том, илүү нарийхан морфологитой бөгөөд ердийн нүдний хэлбэртэй морфологийг харуулдаг.

HEMC болон MC хоёулаа цементийн эрт үеийн гидратжуулалтын процессыг удаашруулж, уусмалын зуурамтгай чанарыг нэмэгдүүлсэн боловч тэдгээрээс үүдэлтэй AFt морфологийн шинж чанарын ялгаа мэдэгдэхүйц хэвээр байв. Дээрх үзэгдлийг целлюлозын эфирийн молекулын бүтэц болон AFt талстын бүтцийн үүднээс цаашид нарийвчлан тайлбарлаж болно. Ренаудин нар нийлэгжүүлсэн AFt-ийг бэлтгэсэн шүлтийн уусмалд дэвтээж "нойтон AFt" гаргаж аваад, хэсэгчлэн авч, ханасан CaCl2 уусмалын гадаргуу дээр (35% харьцангуй чийгшил) хатааж "хуурай AFt" гаргаж авсан. Раманы спектроскопи болон рентген нунтаг дифракцийн аргаар бүтцийн сайжруулалтын судалгаа хийсний дараа хоёр бүтцийн хооронд ялгаа байхгүй, зөвхөн хатаах процесст эсийн талстын үүсэх чиглэл өөрчлөгдсөн, өөрөөр хэлбэл хүрээлэн буй орчны "нойтон"-оос "хуурай" руу шилжих процесст AFt талстууд аажмаар нэмэгдэж буй хэвийн чиглэлийн дагуу эсүүд үүссэн болохыг тогтоожээ. c хэвийн чиглэлийн дагуух AFt талстууд улам бүр багасч байв. Гурван хэмжээст орон зайн хамгийн үндсэн нэгж нь бие биентэйгээ перпендикуляр хэвийн шугам, b хэвийн шугам, c хэвийн шугамаас бүрдэнэ. b хэвийн хэсгүүдийг тогтмол байлгасан тохиолдолд AFt талстууд нь a хэвийн хэсгүүдийн дагуу бөөгнөрөн, улмаар ab хэвийн хэсгүүдийн хавтгайд эсийн хөндлөн огтлол томорсон. Тиймээс, хэрэв HEMC нь MC-ээс илүү их ус "хадгалж" байвал орон нутгийн хэсэгт "хуурай" орчин үүсч, AFt талстуудын хажуугийн агрегаци болон өсөлтийг дэмжиж болно. Патурал нар CE-ийн өөрийнх нь хувьд полимержилтийн түвшин өндөр (эсвэл молекулын жин их байх тусам CE-ийн зуурамтгай чанар өндөр бөгөөд ус хадгалах чадвар сайжирдаг болохыг тогтоожээ. HEMC болон MCS-ийн молекулын бүтэц нь энэхүү таамаглалыг дэмжиж байгаа бөгөөд гидроксиэтил бүлэг нь устөрөгчийн бүлгээс хамаагүй том молекул жинтэй байдаг.

Ерөнхийдөө AFt талстууд нь уусмалын системд холбогдох ионууд тодорхой ханалтад хүрэхэд л үүсч, тунадасждаг. Тиймээс урвалын уусмал дахь ионы концентраци, температур, рН-ийн утга, үүсэх зай зэрэг хүчин зүйлүүд нь AFt талстуудын морфологид мэдэгдэхүйц нөлөөлж, хиймэл синтезийн нөхцөл байдлын өөрчлөлт нь AFt талстуудын морфологийг өөрчилж болно. Тиймээс ердийн цементийн зуурмаг дахь AFt талстуудын харьцаа нь цементийн эрт гидратжуулалтын үед усны хэрэглээний цорын ганц хүчин зүйлээс үүдэлтэй байж болно. Гэсэн хэдий ч HEMC болон MC-ийн улмаас үүссэн AFt талстуудын морфологийн ялгаа нь голчлон тэдгээрийн ус хадгалах тусгай механизмтай холбоотой байх ёстой. Hemcs болон MCS нь шинэхэн цементийн зуурмагийн микро бүсэд усны тээвэрлэлтийн "хаалттай гогцоо" үүсгэдэг бөгөөд энэ нь ус "ороход хялбар, гарахад хэцүү" "богино хугацаа"-г бий болгодог. Гэсэн хэдий ч энэ хугацаанд микро бүсийн доторх болон түүний ойролцоох шингэн фазын орчин мөн өөрчлөгддөг. Ионы концентраци, рН гэх мэт хүчин зүйлүүд нь өсөлтийн орчны өөрчлөлтийг AFt талстуудын морфологийн шинж чанарт тусгадаг. Усны тээврийн энэхүү “хаалттай гогцоо” нь Пурчез болон бусад HPMC-ийн тодорхойлсон үйлчлэх механизмтай төстэй бөгөөд ус хадгалах үүрэг гүйцэтгэдэг.

3. Дүгнэлт

(1) Гидроксиэтил метил целлюлозын эфир (HEMC) болон метил целлюлозын эфир (MC)-ийг нэмэх нь эрт үеийн (1 өдрийн) ердийн цементийн зуурмаг дахь эттрингитын морфологийг мэдэгдэхүйц өөрчилж чадна.

(2) HEMC-ийн өөрчилсөн цементийн зуурмаг дахь эттрингит талстын урт ба диаметр нь жижиг, богино саваа хэлбэртэй; MC-ийн өөрчилсөн цементийн зуурмаг дахь эттрингит талстын урт ба диаметрийн харьцаа нь том бөгөөд энэ нь зүү хэлбэртэй саваа хэлбэртэй байдаг. Энгийн цементийн зуурмаг дахь эттрингит талстууд нь эдгээр хоёрын хооронд харьцаатай байдаг.

(3) Этрингитын морфологид хоёр целлюлозын эфирийн үзүүлэх өөр өөр нөлөө нь үндсэндээ молекул жингийн зөрүүтэй холбоотой юм.