प्रारम्भिक एट्रिङ्गाइटको आकारविज्ञानमा सेल्युलोज ईथर

प्रारम्भिक सिमेन्ट स्लरीमा एट्रिङ्गाइटको आकारविज्ञानमा हाइड्रोक्साइथाइल मिथाइल सेलुलोज ईथर र मिथाइल सेलुलोज ईथरको प्रभाव इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (SEM) स्क्यान गरेर अध्ययन गरिएको थियो। नतिजाहरूले देखाउँछन् कि हाइड्रोक्साइथाइल मिथाइल सेलुलोज ईथर परिमार्जित स्लरीमा एट्रिङ्गाइट क्रिस्टलहरूको लम्बाइ-व्यास अनुपात सामान्य स्लरीको भन्दा सानो छ, र एट्रिङ्गाइट क्रिस्टलहरूको आकारविज्ञान छोटो रड जस्तो छ। मिथाइल सेलुलोज ईथर परिमार्जित स्लरीमा एट्रिङ्गाइट क्रिस्टलहरूको लम्बाइ-व्यास अनुपात सामान्य स्लरीको भन्दा ठूलो छ, र एट्रिङ्गाइट क्रिस्टलहरूको आकारविज्ञान सुई-रड हो। साधारण सिमेन्ट स्लरीहरूमा एट्रिङ्गाइट क्रिस्टलहरूको बीचमा कतै पक्ष अनुपात हुन्छ। माथिको प्रयोगात्मक अध्ययन मार्फत, यो अझ स्पष्ट छ कि दुई प्रकारका सेल्युलोज ईथरको आणविक भारको भिन्नता एट्रिङ्गाइटको आकारविज्ञानलाई असर गर्ने सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कारक हो।

मुख्य शब्दहरू:एट्रिङ्गाइट; लम्बाइ-व्यास अनुपात; मिथाइल सेलुलोज ईथर; हाइड्रोक्सीथाइल मिथाइल सेलुलोज ईथर; आकार विज्ञान

एट्रिङ्गाइट, थोरै विस्तारित हाइड्रेशन उत्पादनको रूपमा, सिमेन्ट कंक्रीटको कार्यसम्पादनमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ, र सधैं सिमेन्ट-आधारित सामग्रीहरूको अनुसन्धान केन्द्र भएको छ। एट्रिङ्गाइट एक प्रकारको ट्रिसल्फाइड प्रकारको क्याल्सियम एल्युमिनेट हाइड्रेट हो, यसको रासायनिक सूत्र [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O हो, वा 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O को रूपमा लेख्न सकिन्छ, प्रायः AFt को रूपमा संक्षिप्त रूपमा। पोर्टल्याण्ड सिमेन्ट प्रणालीमा, एट्रिङ्गाइट मुख्यतया जिप्समको एल्युमिनेट वा फेरिक एल्युमिनेट खनिजहरूसँगको प्रतिक्रियाबाट बनाइन्छ, जसले हाइड्रेशन र सिमेन्टको प्रारम्भिक बललाई ढिलाइ गर्ने भूमिका खेल्छ। एट्रिङ्गाइटको गठन र आकारविज्ञान तापमान, pH मान र आयन सांद्रता जस्ता धेरै कारकहरूबाट प्रभावित हुन्छ। १९७६ को सुरुतिर, मेथा एट अल। AFt को आकारविज्ञान विशेषताहरू अध्ययन गर्न स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी प्रयोग गरियो, र पत्ता लगाइयो कि वृद्धि ठाउँ पर्याप्त ठूलो हुँदा र ठाउँ सीमित हुँदा त्यस्ता थोरै विस्तारित हाइड्रेशन उत्पादनहरूको आकारविज्ञान अलि फरक थियो। पहिलेको प्रायः पातलो सुई-रड-आकारको गोलाकार थियो, जबकि पछिल्लो प्रायः छोटो रड-आकारको प्रिज्म थियो। याङ वेन्यानको अनुसन्धानले पत्ता लगायो कि AFt रूपहरू फरक उपचार वातावरणहरूसँग फरक थिए। भिजेको वातावरणले विस्तार-डोप गरिएको कंक्रीटमा AFt उत्पादनलाई ढिलाइ गर्नेछ र कंक्रीट सुन्निने र क्र्याक हुने सम्भावना बढाउँछ। विभिन्न वातावरणले AFt को गठन र माइक्रोस्ट्रक्चरलाई मात्र असर गर्दैन, तर यसको आयतन स्थिरतालाई पनि असर गर्छ। चेन हक्सिङ एट अलले पत्ता लगाए कि C3A सामग्रीको वृद्धिसँगै AFt को दीर्घकालीन स्थिरता घट्यो। क्लार्क र मोन्टेइरो एट अलले पत्ता लगाए कि वातावरणीय दबाब बढ्दै जाँदा, AFt क्रिस्टल संरचना क्रमबाट विकारमा परिवर्तन भयो। बालोनिस र ग्लासरले AFm र AFt को घनत्व परिवर्तनहरूको समीक्षा गरे। रेनाउडिन एट अलले घोलमा डुबाउनु अघि र पछि AFt को संरचनात्मक परिवर्तनहरू र रमन स्पेक्ट्रममा AFt को संरचनात्मक प्यारामिटरहरूको अध्ययन गरे। कुन्थर एट अल। NMR द्वारा AFt क्रिस्टलाइजेसन दबाबमा CSH जेल क्याल्सियम-सिलिकन अनुपात र सल्फेट आयन बीचको अन्तरक्रियाको प्रभावको अध्ययन गरियो। साथै, सिमेन्ट-आधारित सामग्रीहरूमा AFt को प्रयोगको आधारमा, वेन्क एट अलले कडा सिंक्रोट्रोन विकिरण एक्स-रे विवर्तन परिष्करण प्रविधि मार्फत कंक्रीट खण्डको AFt क्रिस्टल अभिमुखीकरणको अध्ययन गरे। मिश्रित सिमेन्टमा AFt को गठन र एट्रिङ्गाइटको अनुसन्धान हटस्पटको अन्वेषण गरियो। ढिलाइ भएको एट्रिङ्गाइट प्रतिक्रियाको आधारमा, केही विद्वानहरूले AFt चरणको कारणमा धेरै अनुसन्धान गरेका छन्।

एट्रिङ्गाइटको गठनले गर्दा हुने भोल्युम विस्तार कहिलेकाहीं अनुकूल हुन्छ, र यसले सिमेन्ट-आधारित सामग्रीहरूको भोल्युम स्थिरता कायम राख्न म्याग्नेसियम अक्साइड विस्तार एजेन्ट जस्तै "विस्तार" को रूपमा काम गर्न सक्छ। पोलिमर इमल्सन र रिडिस्पर्सिबल इमल्सन पाउडरको थपले सिमेन्ट-आधारित सामग्रीहरूको माइक्रोस्ट्रक्चरमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्ने कारणले सिमेन्ट-आधारित सामग्रीहरूको म्याक्रोस्कोपिक गुणहरू परिवर्तन गर्दछ। यद्यपि, रिडिस्पर्सिबल इमल्सन पाउडरको विपरीत जसले मुख्यतया कडा मोर्टारको बन्धन गुणलाई बढाउँछ, पानीमा घुलनशील पोलिमर सेलुलोज ईथर (CE) ले नयाँ मिश्रित मोर्टारलाई राम्रो पानी अवधारण र गाढा बनाउने प्रभाव दिन्छ, जसले गर्दा काम गर्ने कार्यसम्पादनमा सुधार हुन्छ। गैर-आयनिक CE सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ, जसमा मिथाइल सेलुलोज (MC), हाइड्रोक्साइथाइल सेलुलोज (HEC), हाइड्रोक्साइप्रोपाइल मिथाइल सेलुलोज (HPMC), समावेश छन्।हाइड्रोक्साइथाइल मिथाइल सेलुलोज (HEMC), आदि, र CE ले नयाँ मिश्रित मोर्टारमा भूमिका खेल्छ तर सिमेन्ट स्लरीको हाइड्रेशन प्रक्रियालाई पनि असर गर्छ। अध्ययनहरूले देखाएको छ कि HEMC ले हाइड्रेशन उत्पादनको रूपमा उत्पादित AFt को मात्रा परिवर्तन गर्दछ। यद्यपि, कुनै पनि अध्ययनले AFt को सूक्ष्म आकारविज्ञानमा CE को प्रभावलाई व्यवस्थित रूपमा तुलना गरेको छैन, त्यसैले यो पेपरले छवि विश्लेषण र तुलना मार्फत प्रारम्भिक (१-दिन) सिमेन्ट स्लरीमा एट्रिङघमको सूक्ष्म आकारविज्ञानमा HEMC र MC को प्रभावको भिन्नताको अन्वेषण गर्दछ।

१. प्रयोग

१.१ कच्चा पदार्थहरू

प्रयोगमा Anhui Conch Cement Co., LTD द्वारा उत्पादित P·II 52.5R पोर्टल्याण्ड सिमेन्टलाई सिमेन्टको रूपमा छनोट गरिएको थियो। दुई सेलुलोज ईथरहरू क्रमशः हाइड्रोक्साइथाइल मिथाइलसेलुलोज (HEMC) र मिथाइलसेलुलोज (मिथाइलसेलुलोज, सांघाई साइनोपथ समूह) हुन्। MC); मिसाउने पानी धाराको पानी हो।

१.२ प्रयोगात्मक विधिहरू

सिमेन्ट पेस्ट नमूनाको पानी-सिमेन्ट अनुपात ०.४ (पानी र सिमेन्टको द्रव्यमान अनुपात) थियो, र सेल्युलोज ईथरको मात्रा सिमेन्टको द्रव्यमानको १% थियो। नमूनाको तयारी GB1346-2011 "पानी खपतको लागि परीक्षण विधि, समय सेटिङ र सिमेन्ट मानक स्थिरताको स्थिरता" अनुसार गरिएको थियो। नमूना बनाएपछि, सतहको पानी वाष्पीकरण र कार्बनाइजेशन रोक्नको लागि मोल्डको सतहमा प्लास्टिक फिल्मलाई समेटिएको थियो, र नमूनालाई (२०±२) ℃ तापक्रम र (६०±५)% सापेक्षिक आर्द्रता भएको क्युरिङ कोठामा राखिएको थियो। १ दिन पछि, मोल्ड हटाइयो, र नमूना भाँचियो, त्यसपछि बीचबाट एउटा सानो नमूना लिइयो र हाइड्रेशन समाप्त गर्न निर्जल इथेनॉलमा भिजाइयो, र नमूनालाई बाहिर निकालेर परीक्षण गर्नु अघि सुकाइयो। सुकेका नमूनाहरूलाई प्रवाहकीय डबल-साइडेड टाँसेर नमूना तालिकामा टाँसिएको थियो, र क्रेसिङ्टन १०८अटो स्वचालित आयन स्पटरिङ उपकरणद्वारा सतहमा सुनको फिल्मको तह छर्किएको थियो। स्पटरिङ करेन्ट २० एमए थियो र स्पटरिङ समय ६० सेकेन्ड थियो। नमूना खण्डमा AFt को रूपात्मक विशेषताहरू अवलोकन गर्न FEI QUANTAFEG ६५० वातावरणीय स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (ESEM) प्रयोग गरिएको थियो। AFT अवलोकन गर्न उच्च भ्याकुम माध्यमिक इलेक्ट्रोन मोड प्रयोग गरिएको थियो। एक्सेलेरेशन भोल्टेज १५ kV थियो, बीम स्पट व्यास ३.० nm थियो, र काम गर्ने दूरी लगभग १० मिमीमा नियन्त्रण गरिएको थियो।

२. नतिजा र छलफल

कडा पारिएको HEMC-परिमार्जित सिमेन्ट स्लरीमा एट्रिङ्गाइटको SEM छविहरूले लेयर्ड Ca (OH)2(CH) को अभिमुखीकरण वृद्धि स्पष्ट रहेको देखाएको छ, र AFt ले छोटो रड-जस्तो AFt को अनियमित संचय देखाएको छ, र केही छोटो रड-जस्तो AFT HEMC झिल्ली संरचनाले ढाकिएको छ। ESEM मार्फत HEMC परिमार्जित सिमेन्ट स्लरीको माइक्रोस्ट्रक्चर परिवर्तनहरू अवलोकन गर्दा झाङ डोङफाङ एट अलले छोटो रड-जस्तो AFt पनि फेला पारेका थिए। उनीहरूले विश्वास गरे कि सामान्य सिमेन्ट स्लरीले पानीको सामना गरेपछि छिटो प्रतिक्रिया दिन्छ, त्यसैले AFt क्रिस्टल पातलो थियो, र हाइड्रेशन उमेरको विस्तारले लम्बाइ-व्यास अनुपातमा निरन्तर वृद्धि निम्त्यायो। यद्यपि, HEMC ले घोलको चिपचिपाहट बढायो, घोलमा आयनहरूको बाइन्डिङ दर घटायो र क्लिंकर कणहरूको सतहमा पानीको आगमनमा ढिलाइ गर्‍यो, त्यसैले AFt को लम्बाइ-व्यास अनुपात कमजोर प्रवृत्तिमा बढ्यो र यसको रूपात्मक विशेषताहरूले छोटो रड-जस्तो आकार देखायो। उही उमेरको साधारण सिमेन्ट स्लरीमा AFt सँग तुलना गर्दा, यो सिद्धान्त आंशिक रूपमा प्रमाणित गरिएको छ, तर MC परिमार्जित सिमेन्ट स्लरीमा AFt को रूपात्मक परिवर्तनहरू व्याख्या गर्न यो लागू हुँदैन। १-दिनको कडा MC परिमार्जित सिमेन्ट स्लरीमा एट्रिडाइटको SEM छविहरूले पनि तहयुक्त Ca(OH)2 को उन्मुख वृद्धि देखाएको छ, केही AFt सतहहरू पनि MC को फिल्म संरचनाले ढाकिएका छन्, र AFt ले क्लस्टर वृद्धिको रूपात्मक विशेषताहरू देखाएको छ। यद्यपि, तुलनात्मक रूपमा, MC परिमार्जित सिमेन्ट स्लरीमा AFt क्रिस्टलको लम्बाइ-व्यास अनुपात ठूलो र पातलो आकारात्मक छ, जसले विशिष्ट एसिक्युलर आकारात्मक

HEMC र MC दुवैले सिमेन्टको प्रारम्भिक हाइड्रेशन प्रक्रियालाई ढिलाइ गरे र घोलको चिपचिपापन बढाए, तर तिनीहरूका कारण AFt रूपात्मक विशेषताहरूमा भिन्नताहरू अझै पनि महत्त्वपूर्ण थिए। माथिको घटनालाई सेल्युलोज ईथर र AFt क्रिस्टल संरचनाको आणविक संरचनाको दृष्टिकोणबाट थप विस्तार गर्न सकिन्छ। रेनाउडिन एट अलले "भिजेको AFt" प्राप्त गर्न तयार क्षारीय घोलमा संश्लेषित AFt भिजाएर, र आंशिक रूपमा हटाएर "सुक्खा AFt" प्राप्त गर्न संतृप्त CaCl2 घोल (35% सापेक्षिक आर्द्रता) को सतहमा सुकाए। रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी र एक्स-रे पाउडर विवर्तन द्वारा संरचना परिष्करण अध्ययन पछि, यो पत्ता लाग्यो कि दुई संरचनाहरू बीच कुनै भिन्नता थिएन, सुकाउने प्रक्रियामा कोशिकाहरूको क्रिस्टल गठनको दिशा मात्र परिवर्तन भयो, अर्थात्, "भिजेको" बाट "सुक्खा" मा वातावरणीय परिवर्तनको प्रक्रियामा, AFt क्रिस्टलहरूले a को सामान्य दिशामा बिस्तारै बढेको कोशिकाहरू बनाए। c सामान्य दिशामा AFt क्रिस्टलहरू कम र कम हुँदै गए। त्रि-आयामी ठाउँको सबैभन्दा आधारभूत एकाइ सामान्य रेखा, b सामान्य रेखा र c सामान्य रेखा मिलेर बनेको हुन्छ जुन एकअर्कासँग लम्ब हुन्छन्। यदि b नर्मलहरू फिक्स गरिएको अवस्थामा, AFt क्रिस्टलहरू सामान्यहरूसँग क्लस्टर हुन्छन्, जसले गर्दा ab नर्मलहरूको समतलमा सेल क्रस सेक्सन बढ्छ। यसरी, यदि HEMC ले MC भन्दा बढी पानी "भण्डारण" गर्छ भने, स्थानीयकृत क्षेत्रमा "सुक्खा" वातावरण हुन सक्छ, जसले AFt क्रिस्टलहरूको पार्श्व एकत्रीकरण र वृद्धिलाई प्रोत्साहन गर्दछ। Patural et al. ले पत्ता लगाए कि CE को लागि, पोलिमराइजेशनको डिग्री जति उच्च हुन्छ (वा आणविक भार जति ठूलो हुन्छ), CE को चिपचिपाहट त्यति नै बढी हुन्छ र पानी अवधारण प्रदर्शन त्यति नै राम्रो हुन्छ। HEMCs र MCS को आणविक संरचनाले यो परिकल्पनालाई समर्थन गर्दछ, हाइड्रोक्साइथाइल समूहको हाइड्रोजन समूह भन्दा धेरै ठूलो आणविक भार हुन्छ।

सामान्यतया, AFt क्रिस्टलहरू तब मात्र बन्छन् र अवक्षेपित हुन्छन् जब सान्दर्भिक आयनहरू समाधान प्रणालीमा निश्चित संतृप्तिमा पुग्छन्। त्यसकारण, प्रतिक्रिया समाधानमा आयन सांद्रता, तापक्रम, pH मान र गठन ठाउँ जस्ता कारकहरूले AFt क्रिस्टलहरूको आकारविज्ञानलाई उल्लेखनीय रूपमा असर गर्न सक्छन्, र कृत्रिम संश्लेषण अवस्थाहरूमा परिवर्तनहरूले AFt क्रिस्टलहरूको आकारविज्ञानलाई परिवर्तन गर्न सक्छन्। त्यसकारण, दुई बीचको सामान्य सिमेन्ट स्लरीमा AFt क्रिस्टलहरूको अनुपात सिमेन्टको प्रारम्भिक हाइड्रेशनमा पानी खपतको एकल कारकको कारणले हुन सक्छ। यद्यपि, HEMC र MC को कारणले गर्दा AFt क्रिस्टल आकारविज्ञानमा भिन्नता मुख्यतया तिनीहरूको विशेष पानी अवधारण संयन्त्रको कारणले हुनुपर्छ। Hemcs र MCS ले ताजा सिमेन्ट स्लरीको माइक्रोजोन भित्र पानी यातायातको "बन्द लूप" सिर्जना गर्दछ, जसले "छोटो अवधि" को लागि अनुमति दिन्छ जसमा पानी "भित्र पस्न सजिलो र बाहिर निस्कन गाह्रो हुन्छ।" यद्यपि, यस अवधिमा, माइक्रोजोन भित्र र नजिकको तरल चरण वातावरण पनि परिवर्तन हुन्छ। आयन सांद्रता, pH, आदि जस्ता कारकहरू, वृद्धि वातावरणको परिवर्तन AFt क्रिस्टलहरूको आकारविज्ञान विशेषताहरूमा थप प्रतिबिम्बित हुन्छ। पानी यातायातको यो "बन्द चक्र" पानी अवधारणमा भूमिका खेल्ने Pourchez et al. HPMC द्वारा वर्णन गरिएको कार्य संयन्त्रसँग मिल्दोजुल्दो छ।

निष्कर्ष

(१) हाइड्रोक्साइथाइल मिथाइल सेलुलोज ईथर (HEMC) र मिथाइल सेलुलोज ईथर (MC) थप्दा प्रारम्भिक (१ दिन) साधारण सिमेन्ट स्लरीमा एट्रिङ्गाइटको आकारविज्ञानमा उल्लेखनीय परिवर्तन आउन सक्छ।

(२) HEMC परिमार्जित सिमेन्ट स्लरीमा एट्रिङ्गाइट क्रिस्टलको लम्बाइ र व्यास सानो र छोटो रड आकारको हुन्छ; MC परिमार्जित सिमेन्ट स्लरीमा एट्रिङ्गाइट क्रिस्टलको लम्बाइ र व्यास अनुपात ठूलो हुन्छ, जुन सुई-रड आकारको हुन्छ। साधारण सिमेन्ट स्लरीहरूमा एट्रिङ्गाइट क्रिस्टलहरूमा यी दुई बीचको पक्ष अनुपात हुन्छ।

(३) एट्रिङ्गाइटको आकारविज्ञानमा दुई सेल्युलोज ईथरहरूको फरक प्रभावहरू मूलतः आणविक भारमा भिन्नताको कारणले हो।