सुरुवातीच्या एट्रिंजाइटच्या आकारविज्ञानावर सेल्युलोज इथर

सुरुवातीच्या सिमेंट स्लरीमध्ये एट्रिंजाइटच्या आकारविज्ञानावर हायड्रॉक्सीइथिल मिथाइल सेल्युलोज इथर आणि मिथाइल सेल्युलोज इथरचा परिणाम इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (SEM) स्कॅन करून अभ्यासण्यात आला. निकालांवरून असे दिसून आले आहे की हायड्रॉक्सीइथिल मिथाइल सेल्युलोज इथर सुधारित स्लरीमध्ये एट्रिंजाइट क्रिस्टल्सचा लांबी-व्यास गुणोत्तर सामान्य स्लरीपेक्षा लहान आहे आणि एट्रिंजाइट क्रिस्टल्सचे आकारविज्ञान लहान रॉडसारखे आहे. मिथाइल सेल्युलोज इथर सुधारित स्लरीमध्ये एट्रिंजाइट क्रिस्टल्सचा लांबी-व्यास गुणोत्तर सामान्य स्लरीपेक्षा मोठा आहे आणि एट्रिंजाइट क्रिस्टल्सचे आकारविज्ञान सुई-रॉडसारखे आहे. सामान्य सिमेंट स्लरीमधील एट्रिंजाइट क्रिस्टल्समध्ये कुठेतरी एक गुणोत्तर असतो. वरील प्रायोगिक अभ्यासाद्वारे, हे अधिक स्पष्ट होते की दोन प्रकारच्या सेल्युलोज इथरच्या आण्विक वजनातील फरक हा एट्रिंजाइटच्या आकारविज्ञानावर परिणाम करणारा सर्वात महत्वाचा घटक आहे.

मुख्य शब्द:एट्रिंजाइट; लांबी-व्यास गुणोत्तर; मिथाइल सेल्युलोज इथर; हायड्रॉक्सीइथिल मिथाइल सेल्युलोज इथर; आकारविज्ञान

एट्रिंजाइट, किंचित विस्तारित हायड्रेशन उत्पादन म्हणून, सिमेंट काँक्रीटच्या कामगिरीवर लक्षणीय परिणाम करते आणि नेहमीच सिमेंट-आधारित पदार्थांचे संशोधन केंद्र राहिले आहे. एट्रिंजाइट हा एक प्रकारचा ट्रायसल्फाइड प्रकारचा कॅल्शियम अॅल्युमिनेट हायड्रेट आहे, त्याचे रासायनिक सूत्र [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O आहे, किंवा 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O असे लिहिले जाऊ शकते, बहुतेकदा AFt असे संक्षिप्त केले जाते. पोर्टलँड सिमेंट सिस्टीममध्ये, एट्रिंजाइट प्रामुख्याने जिप्समच्या अॅल्युमिनेट किंवा फेरिक अॅल्युमिनेट खनिजांसह अभिक्रियेद्वारे तयार होते, जे हायड्रेशन आणि सिमेंटच्या लवकर ताकदीला विलंब करण्याची भूमिका बजावते. एट्रिंजाइटची निर्मिती आणि आकारविज्ञान तापमान, pH मूल्य आणि आयन एकाग्रता यासारख्या अनेक घटकांमुळे प्रभावित होते. 1976 च्या सुरुवातीला, मेथा आणि इतर. AFt च्या आकारिकीय वैशिष्ट्यांचा अभ्यास करण्यासाठी स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपीचा वापर केला आणि असे आढळले की अशा किंचित विस्तारित हायड्रेशन उत्पादनांचे आकारिकी जेव्हा वाढीची जागा पुरेशी मोठी होती आणि जेव्हा जागा मर्यादित होती तेव्हा थोडी वेगळी होती. पहिले बहुतेक पातळ सुई-रॉड-आकाराचे गोलाकार होते, तर नंतरचे बहुतेक लहान रॉड-आकाराचे प्रिझम होते. यांग वेनयानच्या संशोधनात असे आढळून आले की AFt फॉर्म वेगवेगळ्या क्युरिंग वातावरणासह भिन्न होते. ओले वातावरण विस्तार-डोप केलेल्या काँक्रीटमध्ये AFt निर्मितीला विलंब करेल आणि काँक्रीट सूज आणि क्रॅक होण्याची शक्यता वाढवेल. वेगवेगळे वातावरण केवळ AFt च्या निर्मिती आणि सूक्ष्म संरचनावरच परिणाम करत नाही तर त्याच्या आकारमान स्थिरतेवर देखील परिणाम करते. चेन हक्सिंग आणि इतरांना आढळले की C3A सामग्रीच्या वाढीसह AFt ची दीर्घकालीन स्थिरता कमी झाली. क्लार्क आणि मोंटेइरो आणि इतरांना आढळले की पर्यावरणीय दाब वाढल्याने, AFt क्रिस्टल रचना क्रमाने विकृतीत बदलली. बॅलोनिस आणि ग्लासर यांनी AFm आणि AFt च्या घनतेतील बदलांचा आढावा घेतला. रेनॉडिन आणि इतरांनी द्रावणात बुडवण्यापूर्वी आणि नंतर AFt च्या संरचनात्मक बदलांचा आणि रमन स्पेक्ट्रममध्ये AFt च्या संरचनात्मक पॅरामीटर्सचा अभ्यास केला. कुंथर आणि इतर. NMR द्वारे AFt क्रिस्टलायझेशन दाबावर CSH जेल कॅल्शियम-सिलिकॉन रेशो आणि सल्फेट आयन यांच्यातील परस्परसंवादाचा परिणाम अभ्यासला. त्याच वेळी, सिमेंट-आधारित पदार्थांमध्ये AFt च्या वापरावर आधारित, वेंक आणि इतरांनी हार्ड सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन एक्स-रे डिफ्रॅक्शन फिनिशिंग तंत्रज्ञानाद्वारे काँक्रीट सेक्शनच्या AFt क्रिस्टल ओरिएंटेशनचा अभ्यास केला. मिश्रित सिमेंटमध्ये AFt ची निर्मिती आणि एट्रिंजाइटचे संशोधन हॉटस्पॉट शोधण्यात आले. विलंबित एट्रिंजाइट अभिक्रियाच्या आधारे, काही विद्वानांनी AFt टप्प्याच्या कारणावर बरेच संशोधन केले आहे.

एट्रिंजाइटच्या निर्मितीमुळे होणारा आकारमान विस्तार कधीकधी अनुकूल असतो आणि सिमेंट-आधारित पदार्थांची आकारमान स्थिरता राखण्यासाठी ते मॅग्नेशियम ऑक्साईड विस्तार एजंट प्रमाणेच "विस्तार" म्हणून काम करू शकते. पॉलिमर इमल्शन आणि रीडिस्पर्सिबल इमल्शन पावडर जोडल्याने सिमेंट-आधारित पदार्थांच्या सूक्ष्म संरचनेवर त्यांचा महत्त्वपूर्ण परिणाम झाल्यामुळे सिमेंट-आधारित पदार्थांचे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म बदलतात. तथापि, रीडिस्पर्सिबल इमल्शन पावडरच्या विपरीत, जे प्रामुख्याने कडक मोर्टारच्या बंधन गुणधर्मात वाढ करते, पाण्यात विरघळणारे पॉलिमर सेल्युलोज इथर (CE) नवीन मिश्रित मोर्टारला चांगले पाणी धारणा आणि घट्टपणा प्रभाव देते, त्यामुळे कार्य कार्यक्षमता सुधारते. नॉन-आयनिक CE सामान्यतः वापरले जाते, ज्यामध्ये मिथाइल सेल्युलोज (MC), हायड्रॉक्सीथाइल सेल्युलोज (HEC), हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेल्युलोज (HPMC), यांचा समावेश आहे.हायड्रॉक्सीइथिल मिथाइल सेल्युलोज (HEMC), इत्यादी, आणि नवीन मिश्रित मोर्टारमध्ये CE भूमिका बजावते परंतु सिमेंट स्लरीच्या हायड्रेशन प्रक्रियेवर देखील परिणाम करते. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की HEMC हायड्रेशन उत्पादन म्हणून उत्पादित AFt चे प्रमाण बदलते. तथापि, कोणत्याही अभ्यासात AFt च्या सूक्ष्म आकारविज्ञानावर CE च्या प्रभावाची पद्धतशीरपणे तुलना केलेली नाही, म्हणून हा पेपर प्रतिमा विश्लेषण आणि तुलनाद्वारे सुरुवातीच्या (१-दिवसाच्या) सिमेंट स्लरीमध्ये एट्रिंगहॅमच्या सूक्ष्म आकारविज्ञानावर HEMC आणि MC च्या प्रभावातील फरकाचा शोध घेतो.

१. प्रयोग

१.१ कच्चा माल

प्रयोगात Anhui Conch Cement Co., LTD द्वारे उत्पादित P·II 52.5R पोर्टलँड सिमेंटची निवड सिमेंट म्हणून करण्यात आली. दोन सेल्युलोज इथर अनुक्रमे हायड्रॉक्सीइथिल मिथाइलसेल्युलोज (HEMC) आणि मिथाइलसेल्युलोज (मिथाइलसेल्युलोज, शांघाय सिनोपॅथ ग्रुप) आहेत. MC); मिसळणारे पाणी नळाचे पाणी आहे.

१.२ प्रायोगिक पद्धती

सिमेंट पेस्ट नमुन्याचे पाणी-सिमेंट गुणोत्तर ०.४ (पाण्याचे आणि सिमेंटचे वस्तुमान प्रमाण) होते आणि सेल्युलोज इथरचे प्रमाण सिमेंटच्या वस्तुमानाच्या १% होते. नमुना तयार करणे GB1346-2011 "पाण्याच्या वापरासाठी चाचणी पद्धत, सिमेंट मानक सुसंगततेची वेळ आणि स्थिरता" नुसार केले गेले. नमुना तयार केल्यानंतर, पृष्ठभागावरील पाण्याचे बाष्पीभवन आणि कार्बनीकरण रोखण्यासाठी साच्याच्या पृष्ठभागावर प्लास्टिक फिल्म कॅप्स्युलेट केली गेली आणि नमुना (२०±२)℃ तापमान आणि (६०±५)% सापेक्ष आर्द्रता असलेल्या क्युरिंग रूममध्ये ठेवण्यात आला. १ दिवसानंतर, साचा काढून टाकण्यात आला आणि नमुना तोडण्यात आला, नंतर मधून एक लहान नमुना घेण्यात आला आणि हायड्रेशन संपवण्यासाठी निर्जल इथेनॉलमध्ये भिजवण्यात आला आणि चाचणीपूर्वी नमुना बाहेर काढून वाळवण्यात आला. वाळलेले नमुने प्रवाहकीय दुहेरी बाजूच्या चिकटपणाने नमुना टेबलवर चिकटवले गेले आणि क्रेसिंग्टन १०८ऑटो ऑटोमॅटिक आयन स्पटरिंग इन्स्ट्रुमेंटद्वारे पृष्ठभागावर सोन्याच्या फिल्मचा थर फवारण्यात आला. स्पटरिंग करंट २० एमए होता आणि स्पटरिंग वेळ ६० सेकंद होता. नमुना विभागात AFt च्या आकारिकीय वैशिष्ट्यांचे निरीक्षण करण्यासाठी FEI QUANTAFEG ६५० पर्यावरणीय स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप (ESEM) वापरण्यात आला. AFT चे निरीक्षण करण्यासाठी उच्च व्हॅक्यूम दुय्यम इलेक्ट्रॉन मोड वापरण्यात आला. प्रवेग व्होल्टेज १५ kV होता, बीम स्पॉट व्यास ३.० nm होता आणि कार्यरत अंतर सुमारे १० मिमी नियंत्रित केले गेले.

२. निकाल आणि चर्चा

कडक झालेल्या HEMC-सुधारित सिमेंट स्लरीमध्ये एट्रिंजाइटच्या SEM प्रतिमांवरून असे दिसून आले की स्तरित Ca (OH)2(CH) ची अभिमुखता वाढ स्पष्ट होती आणि AFt मध्ये लहान रॉडसारख्या AFt चे अनियमित संचय दिसून आले आणि काही लहान रॉडसारख्या AFT HEMC पडद्याच्या संरचनेने झाकलेले होते. ESEM द्वारे HEMC सुधारित सिमेंट स्लरीच्या सूक्ष्म संरचना बदलांचे निरीक्षण करताना झांग डोंगफांग आणि इतरांनी लहान रॉडसारख्या AFt देखील आढळले. त्यांचा असा विश्वास होता की सामान्य सिमेंट स्लरी पाण्याला सामोरे गेल्यानंतर त्वरीत प्रतिक्रिया देते, म्हणून AFt क्रिस्टल पातळ होते आणि हायड्रेशन वयाच्या विस्तारामुळे लांबी-व्यास गुणोत्तरात सतत वाढ होते. तथापि, HEMC ने द्रावणाची चिकटपणा वाढवली, द्रावणातील आयनांचा बंधन दर कमी केला आणि क्लिंकर कणांच्या पृष्ठभागावर पाण्याचे आगमन विलंबित केले, म्हणून AFt चे लांबी-व्यास गुणोत्तर कमकुवत ट्रेंडमध्ये वाढले आणि त्याच्या आकारात्मक वैशिष्ट्यांमध्ये लहान रॉडसारखा आकार दिसून आला. त्याच वयाच्या सामान्य सिमेंट स्लरीमध्ये AFt च्या तुलनेत, हा सिद्धांत अंशतः सत्यापित केला गेला आहे, परंतु MC सुधारित सिमेंट स्लरीमध्ये AFt च्या आकारात्मक बदलांचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी ते लागू होत नाही. १-दिवसाच्या कडक झालेल्या MC सुधारित सिमेंट स्लरीमध्ये एट्रिडाइटच्या SEM प्रतिमांमध्ये देखील स्तरित Ca(OH)2 ची ओरिएंटेड वाढ दिसून आली, काही AFt पृष्ठभाग देखील MC च्या फिल्म स्ट्रक्चरने झाकलेले होते आणि AFt ने क्लस्टर वाढीची मॉर्फोलॉजिकल वैशिष्ट्ये दर्शविली. तथापि, तुलनेने, MC सुधारित सिमेंट स्लरीमध्ये AFt क्रिस्टलमध्ये लांबी-व्यासाचे प्रमाण जास्त आहे आणि अधिक बारीक मॉर्फोलॉजिकल आहे, जे एक सामान्य अ‍ॅसिक्युलर मॉर्फोलॉजिकल दर्शवते.

HEMC आणि MC या दोन्हींनी सिमेंटच्या सुरुवातीच्या हायड्रेशन प्रक्रियेला विलंब लावला आणि द्रावणाची चिकटपणा वाढवली, परंतु त्यांच्यामुळे AFt आकारिकीय वैशिष्ट्यांमधील फरक अजूनही लक्षणीय होता. सेल्युलोज इथरच्या आण्विक रचने आणि AFt क्रिस्टल रचनेच्या दृष्टिकोनातून वरील घटना अधिक स्पष्ट केल्या जाऊ शकतात. रेनॉडिन आणि इतरांनी "ओले AFt" मिळविण्यासाठी तयार केलेल्या अल्कली द्रावणात संश्लेषित AFt भिजवले आणि ते अंशतः काढून टाकले आणि "कोरडे AFt" मिळविण्यासाठी संतृप्त CaCl2 द्रावणाच्या (35% सापेक्ष आर्द्रता) पृष्ठभागावर वाळवले. रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी आणि एक्स-रे पावडर विवर्तन यांनी केलेल्या संरचना शुद्धीकरण अभ्यासानंतर, असे आढळून आले की दोन्ही रचनांमध्ये कोणताही फरक नव्हता, कोरडे होण्याच्या प्रक्रियेत फक्त पेशींच्या क्रिस्टल निर्मितीची दिशा बदलली, म्हणजेच, "ओले" ते "कोरडे" असे पर्यावरणीय बदल प्रक्रियेत, AFt क्रिस्टल्सने a च्या सामान्य दिशेने पेशी तयार केल्या. c सामान्य दिशेने AFt क्रिस्टल्स कमी कमी होत गेले. त्रिमितीय जागेचे सर्वात मूलभूत एकक सामान्य रेषा, b सामान्य रेषा आणि c सामान्य रेषेने बनलेले असते जे एकमेकांना लंब असतात. जर b नॉर्मल्स निश्चित केले गेले तर, AFt क्रिस्टल्स नॉर्मल्सच्या बाजूने एकत्र होतात, ज्यामुळे ab नॉर्मल्सच्या समतलात सेल क्रॉस सेक्शन वाढतो. अशाप्रकारे, जर HEMC MC पेक्षा जास्त पाणी "साठवते", तर स्थानिक क्षेत्रात "कोरडे" वातावरण निर्माण होऊ शकते, ज्यामुळे AFt क्रिस्टल्सच्या पार्श्व एकत्रीकरण आणि वाढीस प्रोत्साहन मिळते. पॅटुरल आणि इतरांना असे आढळून आले की CE साठी, पॉलिमरायझेशनची डिग्री जितकी जास्त असेल (किंवा आण्विक वजन जितके जास्त असेल), CE ची चिकटपणा जास्त असेल आणि पाणी धारणा कार्यक्षमता तितकी चांगली असेल. HEMCs आणि MCS ची आण्विक रचना या गृहीतकाला समर्थन देते, हायड्रॉक्सीथिल गटाचे आण्विक वजन हायड्रोजन गटापेक्षा खूप मोठे असते.

साधारणपणे, AFt क्रिस्टल्स तेव्हाच तयार होतात आणि अवक्षेपित होतात जेव्हा संबंधित आयन द्रावण प्रणालीमध्ये विशिष्ट संतृप्ततेपर्यंत पोहोचतात. म्हणून, आयन एकाग्रता, तापमान, pH मूल्य आणि अभिक्रिया द्रावणातील निर्मितीची जागा यासारखे घटक AFt क्रिस्टल्सच्या आकारविज्ञानावर लक्षणीय परिणाम करू शकतात आणि कृत्रिम संश्लेषण परिस्थितीत बदल AFt क्रिस्टल्सच्या आकारविज्ञानात बदल करू शकतात. म्हणून, सामान्य सिमेंट स्लरीमध्ये AFt क्रिस्टल्सचे प्रमाण सिमेंटच्या सुरुवातीच्या हायड्रेशनमध्ये पाण्याच्या वापराच्या एकाच घटकामुळे असू शकते. तथापि, HEMC आणि MC मुळे AFt क्रिस्टल आकारविज्ञानातील फरक मुख्यतः त्यांच्या विशेष पाणी धारणा यंत्रणेमुळे असावा. Hemcs आणि MCS ताज्या सिमेंट स्लरीच्या मायक्रोझोनमध्ये जलवाहतुकीचा एक "बंद लूप" तयार करतात, ज्यामुळे "अल्प कालावधी" मिळतो ज्यामध्ये पाणी "आत येणे सोपे आणि बाहेर पडणे कठीण" असते. तथापि, या कालावधीत, मायक्रोझोनमधील आणि जवळील द्रव टप्प्याचे वातावरण देखील बदलले जाते. आयन एकाग्रता, pH इत्यादी घटक, वाढीच्या वातावरणातील बदल AFt क्रिस्टल्सच्या आकारविज्ञान वैशिष्ट्यांमध्ये आणखी प्रतिबिंबित होतो. जलवाहतुकीचा हा "बंद चक्र" हा पोर्चेझ आणि इतरांनी वर्णन केलेल्या कृतीच्या यंत्रणेसारखाच आहे. HPMC पाणी साठवण्यात भूमिका बजावते.

३. निष्कर्ष

(१) हायड्रॉक्सीइथिल मिथाइल सेल्युलोज इथर (HEMC) आणि मिथाइल सेल्युलोज इथर (MC) च्या जोडणीमुळे सुरुवातीच्या (१ दिवसाच्या) सामान्य सिमेंट स्लरीमध्ये एट्रिंजाइटच्या आकारविज्ञानात लक्षणीय बदल होऊ शकतो.

(२) HEMC सुधारित सिमेंट स्लरीमध्ये एट्रिंजाइट क्रिस्टलची लांबी आणि व्यास लहान आणि लहान रॉड आकाराचे असतात; MC सुधारित सिमेंट स्लरीमध्ये एट्रिंजाइट क्रिस्टल्सची लांबी आणि व्यासाचे प्रमाण मोठे असते, जे सुई-रॉड आकाराचे असते. सामान्य सिमेंट स्लरीमधील एट्रिंजाइट क्रिस्टल्समध्ये या दोघांमध्ये एक गुणोत्तर असते.

(३) एट्रिंजाइटच्या आकारविज्ञानावर दोन सेल्युलोज इथरचे वेगवेगळे परिणाम मूलतः आण्विक वजनातील फरकामुळे होतात.