L-etere taċ-ċelluloża fuq il-morfoloġija tal-ettringite bikrija

L-effetti tal-etere tal-idrossietil metil ċelluloża u l-etere tal-metil ċelluloża fuq il-morfoloġija tal-ettringite fit-taħlita bikrija tas-siment ġew studjati permezz ta' mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM). Ir-riżultati juru li l-proporzjon tat-tul-dijametru tal-kristalli tal-ettringite fit-taħlita modifikata bl-etere tal-idrossietil metil ċelluloża huwa iżgħar minn dak fit-taħlita ordinarja, u l-morfoloġija tal-kristalli tal-ettringite hija forma ta' virga qasira. Il-proporzjon tat-tul-dijametru tal-kristalli tal-ettringite fit-taħlita modifikata bl-etere tal-metil ċelluloża huwa akbar minn dak fit-taħlita ordinarja, u l-morfoloġija tal-kristalli tal-ettringite hija forma ta' virga tal-labra. Il-kristalli tal-ettringite fit-taħlitiet tas-siment ordinarji għandhom proporzjon tal-aspett x'imkien bejniethom. Permezz tal-istudju sperimentali ta' hawn fuq, huwa aktar ċar li d-differenza fil-piż molekulari ta' żewġ tipi ta' etere taċ-ċelluloża hija l-aktar fattur importanti li jaffettwa l-morfoloġija tal-ettringite.

Kliem ewlieni:ettringite; Proporzjon tul-dijametru; Etere tal-metilċelluloża; Etere tal-idrossietil metilċelluloża; morfoloġija

L-ettringite, bħala prodott ta' idratazzjoni kemxejn espanduta, għandha effett sinifikanti fuq il-prestazzjoni tal-konkrit tas-siment, u dejjem kienet il-punt fokali tar-riċerka tal-materjali bbażati fuq is-siment. L-ettringite hija tip ta' idrat tal-aluminat tal-kalċju tat-tip trisulfide, il-formula kimika tagħha hija [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, jew tista' tinkiteb bħala 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, ħafna drabi mqassra bħala AFt. Fis-sistema tas-siment Portland, l-ettringite hija ffurmata prinċipalment mir-reazzjoni tal-ġibs mal-minerali tal-aluminat jew tal-aluminat ferriku, li għandha r-rwol li ddewwem l-idratazzjoni u s-saħħa bikrija tas-siment. Il-formazzjoni u l-morfoloġija tal-ettringite huma affettwati minn ħafna fatturi bħat-temperatura, il-valur tal-pH u l-konċentrazzjoni tal-joni. Sa mill-1976, Metha et al. użaw mikroskopija elettronika tal-iskannjar biex jistudjaw il-karatteristiċi morfoloġiċi tal-AFt, u sabu li l-morfoloġija ta’ prodotti ta’ idratazzjoni kemxejn espansi bħal dawn kienet kemxejn differenti meta l-ispazju tat-tkabbir kien kbir biżżejjed u meta l-ispazju kien limitat. Tal-ewwel kienu l-aktar sferuli rqaq f’forma ta’ virga ta’ labra, filwaqt li tal-aħħar kienu l-aktar priżma qasira f’forma ta’ virga. Ir-riċerka ta’ Yang Wenyan sabet li l-forom tal-AFt kienu differenti b’ambjenti differenti ta’ tqaddid. Ambjenti mxarrbin idewwmu l-ġenerazzjoni tal-AFt fil-konkrit iddoppjat bl-espansjoni u jżidu l-possibbiltà ta’ nefħa u qsim tal-konkrit. Ambjenti differenti jaffettwaw mhux biss il-formazzjoni u l-mikrostruttura tal-AFt, iżda wkoll l-istabbiltà tal-volum tiegħu. Chen Huxing et al. sabu li l-istabbiltà fit-tul tal-AFt naqset biż-żieda tal-kontenut ta’ C3A. Clark u Monteiro et al. sabu li biż-żieda tal-pressjoni ambjentali, l-istruttura tal-kristall tal-AFt inbidlet minn ordni għal diżordni. Balonis u Glasser irrevedew il-bidliet fid-densità tal-AFm u l-AFt. Renaudin et al. studjaw il-bidliet strutturali tal-AFt qabel u wara l-immersjoni fis-soluzzjoni u l-parametri strutturali tal-AFt fl-ispettru Raman. Kunther et al. Studjaw l-effett tal-interazzjoni bejn il-proporzjon tal-kalċju-silikon tal-ġel CSH u l-jone tas-sulfat fuq il-pressjoni tal-kristallizzazzjoni tal-AFt permezz tal-NMR. Fl-istess ħin, abbażi tal-applikazzjoni tal-AFt f'materjali bbażati fuq is-siment, Wenk et al. studjaw l-orjentazzjoni tal-kristall tal-AFt tas-sezzjoni tal-konkrit permezz tat-teknoloġija tal-irfinar tad-diffrazzjoni tar-raġġi X bir-radjazzjoni tas-sinkrotron iebes. Il-formazzjoni tal-AFt fis-siment imħallat u l-punt ta' riferiment għar-riċerka tal-ettringite ġew esplorati. Abbażi tar-reazzjoni mdewma tal-ettringite, xi studjużi wettqu ħafna riċerka dwar il-kawża tal-fażi tal-AFt.

L-espansjoni tal-volum ikkawżata mill-formazzjoni ta' ettringite xi kultant hija favorevoli, u tista' taġixxi bħala "espansjoni" simili għall-aġent ta' espansjoni tal-ossidu tal-manjeżju biex iżżomm l-istabbiltà tal-volum ta' materjali bbażati fuq is-siment. Iż-żieda ta' emulsjoni polimerika u trab ta' emulsjoni li jista' jinħall mill-ġdid tbiddel il-proprjetajiet makroskopiċi ta' materjali bbażati fuq is-siment minħabba l-effetti sinifikanti tagħhom fuq il-mikrostruttura ta' materjali bbażati fuq is-siment. Madankollu, b'differenza mit-trab ta' emulsjoni li jista' jinħall mill-ġdid li jtejjeb prinċipalment il-proprjetà ta' twaħħil tat-tikħil imwebbes, l-etere taċ-ċelluloża polimerika li tinħall fl-ilma (CE) jagħti lit-tikħil imħallat ġdid effett tajjeb ta' żamma tal-ilma u ħxuna, u b'hekk itejjeb il-prestazzjoni tax-xogħol. Is-CE mhux joniku huwa komunement użat, inkluż metil ċelluloża (MC), idrossietil ċelluloża (HEC), idrossipropil metil ċelluloża (HPMC),idrossietil metil ċelluloża (HEMC), eċċ., u s-CE għandu rwol fit-taħlita ġdida tat-tajn iżda jaffettwa wkoll il-proċess ta' idratazzjoni tat-taħlita tas-siment. Studji wrew li l-HEMC jibdel l-ammont ta' AFt prodott bħala prodott ta' idratazzjoni. Madankollu, l-ebda studju ma qabbel sistematikament l-effett tas-CE fuq il-morfoloġija mikroskopika tal-AFt, għalhekk dan id-dokument jesplora d-differenza tal-effett tal-HEMC u l-MC fuq il-morfoloġija mikroskopika ta' ettringham fit-taħlita tas-siment bikrija (ġurnata waħda) permezz ta' analiżi u tqabbil tal-immaġni.

1. Esperiment

1.1 Materja Prima

Is-siment Portland P·II 52.5R prodott minn Anhui Conch Cement Co., LTD intgħażel bħala s-siment fl-esperiment. Iż-żewġ eteri taċ-ċelluloża huma idrossietil metilċelluloża (HEMC) u metilċelluloża (metilċelluloża, Shanghai Sinopath Group) rispettivament. MC); L-ilma tat-taħlit huwa ilma tal-vit.

1.2 Metodi sperimentali

Il-proporzjon ilma-siment tal-kampjun tal-pejst tas-siment kien 0.4 (il-proporzjon tal-massa ta' ilma għal siment), u l-kontenut ta' etere taċ-ċelluloża kien 1% tal-massa tas-siment. It-tħejjija tal-kampjun twettqet skont il-GB1346-2011 "Metodu ta' Ttestjar għall-Konsum tal-Ilma, il-Ħin tal-Issettjar u l-Istabbiltà tal-Konsistenza Standard tas-Siment". Wara l-iffurmar tal-kampjun, film tal-plastik ġie inkapsulat fuq il-wiċċ tal-moffa biex jipprevjeni l-evaporazzjoni u l-karbonizzazzjoni tal-ilma tal-wiċċ, u l-kampjun tqiegħed f'kamra tat-tqaddid b'temperatura ta' (20±2)℃ u umdità relattiva ta' (60±5)%. Wara ġurnata, il-moffa tneħħiet, u l-kampjun inkiser, imbagħad kampjun żgħir ittieħed min-nofs u tgħaddas f'etanol anidru biex tintemm l-idratazzjoni, u l-kampjun tneħħa u tnixxef qabel it-test. Il-kampjuni mnixxfa ġew imwaħħla mal-mejda tal-kampjun b'adeżiv konduttiv b'żewġ naħat, u saff ta' film tad-deheb ġie sprejjat fuq il-wiċċ permezz tal-istrument awtomatiku tal-isputtering tal-jone Cressington 108auto. Il-kurrent tal-isputtering kien ta' 20 mA u l-ħin tal-isputtering kien ta' 60 s. Intuża Mikroskopju elettroniku tal-iskannjar ambjentali FEI QUANTAFEG 650 (ESEM) biex jiġu osservati l-karatteristiċi morfoloġiċi tal-AFt fuq is-sezzjoni tal-kampjun. Il-modalità tal-elettroni sekondarji b'vakwu għoli ntużat biex tiġi osservata l-AFT. Il-vultaġġ tal-aċċelerazzjoni kien ta' 15 kV, id-dijametru tal-post tar-raġġ kien ta' 3.0 nm, u d-distanza tax-xogħol kienet ikkontrollata għal madwar 10 mm.

2. Riżultati u diskussjoni

Immaġnijiet SEM ta' ettringite f'taħlita tas-siment modifikata b'HEMC imwebbes urew li t-tkabbir tal-orjentazzjoni tas-Ca (OH)2(CH) f'saffi kien ovvju, u l-AFt wera akkumulazzjoni irregolari ta' AFt qasira bħal virga, u xi AFT qasira bħal virga kienet mgħottija bl-istruttura tal-membrana HEMC. Zhang Dongfang et al. sabu wkoll AFt qasira bħal virga meta osservaw il-bidliet fil-mikrostruttura tat-taħlita tas-siment modifikata b'HEMC permezz tal-ESEM. Huma emmnu li t-taħlita tas-siment ordinarja rreaġixxiet malajr wara li tiltaqa' mal-ilma, għalhekk il-kristall tal-AFt kien irqiq, u l-estensjoni tal-età tal-idratazzjoni wasslet għaż-żieda kontinwa tal-proporzjon tat-tul-dijametru. Madankollu, l-HEMC żied il-viskożità tas-soluzzjoni, naqqas ir-rata ta' rbit tal-joni fis-soluzzjoni u dewwem il-wasla tal-ilma fuq il-wiċċ tal-partiċelli tal-clinker, għalhekk il-proporzjon tat-tul-dijametru tal-AFt żdied b'xejra dgħajfa u l-karatteristiċi morfoloġiċi tiegħu wrew forma qasira bħal virga. Meta mqabbel ma' AFt f'taħlita tas-siment ordinarja tal-istess età, din it-teorija ġiet verifikata parzjalment, iżda mhijiex applikabbli biex tispjega l-bidliet morfoloġiċi ta' AFt f'taħlita tas-siment modifikata bl-MC. Immaġni SEM ta' ettridite f'taħlita tas-siment modifikata bl-MC imwebbsa għal ġurnata wrew ukoll tkabbir orjentat ta' Ca(OH)2 f'saffi, xi uċuħ ta' AFt kienu wkoll mgħottija bi struttura ta' film ta' MC, u AFt wera karatteristiċi morfoloġiċi ta' tkabbir fi gruppi. Madankollu, b'paragun, il-kristall AFt f'taħlita tas-siment modifikata bl-MC għandu proporzjon akbar bejn it-tul u d-dijametru u morfoloġija aktar irqaq, li juri morfoloġija akikulari tipika.

Kemm l-HEMC kif ukoll l-MC dewmu l-proċess bikri ta' idratazzjoni tas-siment u żiedu l-viskożità tas-soluzzjoni, iżda d-differenzi fil-karatteristiċi morfoloġiċi tal-AFt ikkawżati minnhom xorta kienu sinifikanti. Il-fenomeni ta' hawn fuq jistgħu jiġu elaborati aktar mill-perspettiva tal-istruttura molekulari tal-etere taċ-ċelluloża u l-istruttura tal-kristall tal-AFt. Renaudin et al. xarrbu l-AFt sintetizzat fis-soluzzjoni alkali ppreparata biex jiksbu "AFt imxarrab", u neħħewh parzjalment u nixxfuh fuq il-wiċċ ta' soluzzjoni saturata ta' CaCl2 (35% umdità relattiva) biex jiksbu "AFt niexef". Wara l-istudju tar-raffinar tal-istruttura permezz tal-ispettroskopija Raman u d-diffrazzjoni tat-trab bir-raġġi X, instab li ma kien hemm l-ebda differenza bejn iż-żewġ strutturi, id-direzzjoni tal-formazzjoni tal-kristalli taċ-ċelloli nbidlet biss fil-proċess tat-tnixxif, jiġifieri, fil-proċess ta' bidla ambjentali minn "imxarrab" għal "niexef", il-kristalli tal-AFt iffurmaw ċelloli tul id-direzzjoni normali ta' a żdiedu gradwalment. Il-kristalli tal-AFt tul id-direzzjoni normali c saru dejjem inqas. L-unità l-aktar bażika ta' spazju tridimensjonali hija magħmula minn linja normali, linja normali b u linja normali c li huma perpendikolari għal xulxin. Fil-każ li n-normali b kienu ffissati, il-kristalli AFt inġabru tul in-normali a, li rriżultaw f'sezzjoni trasversali taċ-ċellula mkabbra fil-pjan tan-normali ab. Għalhekk, jekk l-HEMC "jaħżen" aktar ilma mill-MC, jista' jseħħ ambjent "niexef" f'żona lokalizzata, li jinkoraġġixxi l-aggregazzjoni laterali u t-tkabbir tal-kristalli AFt. Patural et al. sabu li għas-CE nnifsu, iktar ma jkun għoli l-grad ta' polimerizzazzjoni (jew iktar ma jkun kbir il-piż molekulari), iktar tkun kbira l-viskożità tas-CE u aħjar tkun il-prestazzjoni taż-żamma tal-ilma. L-istruttura molekulari tal-HEMCs u l-MCS tappoġġja din l-ipoteżi, bil-grupp idrossietil li għandu piż molekulari ħafna akbar mill-grupp tal-idroġenu.

Ġeneralment, il-kristalli AFt jiffurmaw u jippreċipitaw biss meta l-joni rilevanti jilħqu ċerta saturazzjoni fis-sistema tas-soluzzjoni. Għalhekk, fatturi bħall-konċentrazzjoni tal-joni, it-temperatura, il-valur tal-pH u l-ispazju tal-formazzjoni fis-soluzzjoni tar-reazzjoni jistgħu jaffettwaw b'mod sinifikanti l-morfoloġija tal-kristalli AFt, u bidliet fil-kundizzjonijiet tas-sintesi artifiċjali jistgħu jibdlu l-morfoloġija tal-kristalli AFt. Għalhekk, il-proporzjon tal-kristalli AFt fit-taħlita tas-siment ordinarja bejn it-tnejn jista' jkun ikkawżat mill-fattur wieħed tal-konsum tal-ilma fl-idratazzjoni bikrija tas-siment. Madankollu, id-differenza fil-morfoloġija tal-kristalli AFt ikkawżata mill-HEMC u l-MC għandha tkun prinċipalment dovuta għall-mekkaniżmu speċjali tagħhom għaż-żamma tal-ilma. L-Hemcs u l-MCS joħolqu "ċirku magħluq" tat-trasport tal-ilma fil-mikrożona tat-taħlita tas-siment friska, li jippermetti "perjodu qasir" li fih l-ilma jkun "faċli biex tidħol u diffiċli biex toħroġ". Madankollu, matul dan il-perjodu, l-ambjent tal-fażi likwida fil-mikrożona u qribha jinbidel ukoll. Fatturi bħall-konċentrazzjoni tal-joni, il-pH, eċċ., Il-bidla fl-ambjent tat-tkabbir hija riflessa aktar fil-karatteristiċi morfoloġiċi tal-kristalli AFt. Dan iċ-“ċirku magħluq” tat-trasport tal-ilma huwa simili għall-mekkaniżmu ta’ azzjoni deskritt minn Pourchez et al. L-HPMC għandu rwol fiż-żamma tal-ilma.

3. Konklużjoni

(1) Iż-żieda ta' idrossietil metil ċelluloża etere (HEMC) u metil ċelluloża etere (MC) tista' tbiddel b'mod sinifikanti l-morfoloġija tal-ettringite fit-taħlita tas-siment ordinarja bikrija (ġurnata waħda).

(2) It-tul u d-dijametru tal-kristall ettringite fit-taħlita tas-siment modifikata bl-HEMC huma żgħar u għandhom forma ta' virga qasira; Il-proporzjon tat-tul u d-dijametru tal-kristalli ettringite fit-taħlita tas-siment modifikata bl-MC huwa kbir, li huwa forma ta' virga ta' labra. Il-kristalli ettringite fit-taħlitiet tas-siment ordinarji għandhom proporzjon tal-aspett bejn dawn it-tnejn.

(3) L-effetti differenti ta' żewġ eteri taċ-ċelluloża fuq il-morfoloġija tal-ettringite huma essenzjalment dovuti għad-differenza fil-piż molekulari.