Eteri i celulozës mbi morfologjinë e etringitit të hershëm

Efektet e eterit të hidroksietil metilcelulozës dhe eterit të metilcelulozës në morfologjinë e etringitit në slurin e hershëm të çimentos u studiuan me anë të mikroskopisë elektronike skanuese (SEM). Rezultatet tregojnë se raporti gjatësi-diametër i kristaleve të etringitit në slurin e modifikuar me eter hidroksietil metilceluloze është më i vogël se ai në slurin e zakonshëm, dhe morfologjia e kristaleve të etringitit është në formë shufre të shkurtër. Raporti gjatësi-diametër i kristaleve të etringitit në slurin e modifikuar me eter metilceluloze është më i madh se ai në slurin e zakonshëm, dhe morfologjia e kristaleve të etringitit është në formë shufre gjilpërash. Kristalet e etringitit në slurritë e zakonshme të çimentos kanë një raport aspekti diku në mes. Nëpërmjet studimit eksperimental të mësipërm, është më e qartë se ndryshimi i peshës molekulare të dy llojeve të eterit të celulozës është faktori më i rëndësishëm që ndikon në morfologjinë e etringitit.

Fjalë kyçe:etringit; Raporti gjatësi-diametër; Eter metilceluloze; Eter hidroksietil metilceluloze; morfologji

Ettringiti, si një produkt hidratimi pak i zgjeruar, ka një efekt të rëndësishëm në performancën e betonit të çimentos dhe ka qenë gjithmonë qendra e kërkimit të materialeve me bazë çimentoje. Ettringiti është një lloj hidrati aluminati kalciumi i tipit trisulfid, formula e tij kimike është [Ca3Al (OH)6·12H2O]2·(SO4)3·2H2O, ose mund të shkruhet si 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, shpesh shkurtuar si AFt. Në sistemin e çimentos Portland, ettringiti formohet kryesisht nga reagimi i gipsit me minerale aluminati ose aluminati ferrik, i cili luan rolin e vonimit të hidratimit dhe fortësisë së hershme të çimentos. Formimi dhe morfologjia e ettringitit ndikohen nga shumë faktorë si temperatura, vlera e pH-it dhe përqendrimi i joneve. Që në vitin 1976, Metha et al. Përdorën mikroskopinë elektronike skanuese për të studiuar karakteristikat morfologjike të AFt dhe zbuluan se morfologjia e produkteve të tilla të hidratimit paksa të zgjeruara ishte paksa e ndryshme kur hapësira e rritjes ishte mjaft e madhe dhe kur hapësira ishte e kufizuar. E para ishte kryesisht sferula të holla në formë shufre gjilpëre, ndërsa e dyta ishte kryesisht prizma e shkurtër në formë shufre. Hulumtimi i Yang Wenyan zbuloi se format e AFt ishin të ndryshme me mjedise të ndryshme kurimi. Mjediset e lagështa do të vononin gjenerimin e AFt në betonin e dopuar me zgjerim dhe do të rrisnin mundësinë e ënjtjes dhe çarjes së betonit. Mjedise të ndryshme ndikojnë jo vetëm në formimin dhe mikrostrukturën e AFt, por edhe në stabilitetin e saj të vëllimit. Chen Huxing et al. zbuluan se stabiliteti afatgjatë i AFt u ul me rritjen e përmbajtjes së C3A. Clark dhe Monteiro et al. zbuluan se me rritjen e presionit mjedisor, struktura kristalore e AFt ndryshoi nga rendi në çrregullim. Balonis dhe Glasser shqyrtuan ndryshimet e dendësisë së AFm dhe AFt. Renaudin et al. studiuan ndryshimet strukturore të AFt para dhe pas zhytjes në tretësirë ​​dhe parametrat strukturorë të AFt në spektrin Raman. Kunther et al. studioi efektin e ndërveprimit midis raportit kalcium-silic në xhelin CSH dhe jonit sulfat në presionin e kristalizimit AFt me anë të NMR. Në të njëjtën kohë, bazuar në aplikimin e AFt në materialet me bazë çimentoje, Wenk et al. studiuan orientimin e kristalit AFt të seksionit të betonit përmes teknologjisë së përfundimit të difraksionit me rreze X me sinkrotron të fortë. U eksplorua formimi i AFt në çimenton e përzier dhe pika e nxehtë e kërkimit të etringitit. Bazuar në reagimin e vonuar të etringitit, disa studiues kanë kryer shumë kërkime mbi shkakun e fazës AFt.

Zgjerimi i vëllimit i shkaktuar nga formimi i etringitit është ndonjëherë i favorshëm dhe mund të veprojë si një "zgjerim" i ngjashëm me agjentin e zgjerimit të oksidit të magnezit për të ruajtur stabilitetin e vëllimit të materialeve me bazë çimentoje. Shtimi i emulsionit polimer dhe pluhurit të emulsionit të ridispersueshëm ndryshon vetitë makroskopike të materialeve me bazë çimentoje për shkak të efekteve të tyre të rëndësishme në mikrostrukturën e materialeve me bazë çimentoje. Megjithatë, ndryshe nga pluhuri i emulsionit të ridispersueshëm i cili kryesisht rrit vetitë e lidhjes së llaçit të ngurtësuar, eteri i celulozës polimer (CE) i tretshëm në ujë i jep llaçit të sapopërzier një efekt të mirë mbajtjeje të ujit dhe trashjeje, duke përmirësuar kështu performancën e punës. CE jo-jonik përdoret zakonisht, duke përfshirë metilcelulozën (MC), hidroksietilcelulozën (HEC), hidroksipropil metilcelulozën (HPMC),hidroksietil metil celulozë (HEMC), etj., dhe CE luan një rol në llaçin e sapopërzier, por gjithashtu ndikon në procesin e hidratimit të llaçit të çimentos. Studimet kanë treguar se HEMC ndryshon sasinë e AFt të prodhuar si produkt hidratimi. Megjithatë, asnjë studim nuk e ka krahasuar sistematikisht efektin e CE në morfologjinë mikroskopike të AFt, kështu që ky punim eksploron ndryshimin e efektit të HEMC dhe MC në morfologjinë mikroskopike të ettringham në llaçin e hershëm të çimentos (1-ditor) përmes analizës dhe krahasimit të imazhit.

1. Eksperimentoni

1.1 Lëndë të para

Çimentoja Portland P·II 52.5R e prodhuar nga Anhui Conch Cement Co., LTD u zgjodh si çimento në eksperiment. Dy eterët e celulozës janë përkatësisht hidroksietil metilceluloza (HEMC) dhe metilceluloza (metilceluloza, Shanghai Sinopath Group). MC); Uji i përzierjes është uji i rubinetit.

1.2 Metodat eksperimentale

Raporti ujë-çimento i mostrës së pastës së çimentos ishte 0.4 (raporti masiv i ujit me çimenton), dhe përmbajtja e eterit të celulozës ishte 1% e masës së çimentos. Përgatitja e mostrës u krye sipas GB1346-2011 "Metoda e Testimit për Konsumin e Ujit, Kohën e Tharjes dhe Stabilitetin e Konsistencës Standarde të Çimentos". Pas formimit të mostrës, një film plastik u kapsulua në sipërfaqen e formës për të parandaluar avullimin e ujit sipërfaqësor dhe karbonizimin, dhe mostra u vendos në një dhomë tharjeje me një temperaturë prej (20±2)℃ dhe lagështi relative prej (60±5)%. Pas 1 dite, forma u hoq dhe mostra u thye, pastaj një mostër e vogël u mor nga mesi dhe u zhyt në etanol anhidrik për të përfunduar hidratimin, dhe mostra u nxor dhe u tha para testimit. Mostrat e thara u ngjitën në tryezën e mostrës me ngjitës përçues me dy anë, dhe një shtresë filmi ari u spërkat në sipërfaqe me instrumentin automatik të spërkatjes me jone Cressington 108auto. Rryma e spërkatjes ishte 20 mA dhe koha e spërkatjes ishte 60 s. Mikroskopi elektronik skanues mjedisor FEI QUANTAFEG 650 (ESEM) u përdor për të vëzhguar karakteristikat morfologjike të AFt në seksionin e mostrës. Modaliteti i elektroneve sekondare me vakum të lartë u përdor për të vëzhguar AFT. Tensioni i nxitimit ishte 15 kV, diametri i pikës së rrezes ishte 3.0 nm dhe distanca e punës u kontrollua në rreth 10 mm.

2. Rezultatet dhe diskutimi

Imazhet SEM të etringitit në llaçin e çimentos të modifikuar me HEMC treguan se rritja e orientimit të Ca (OH)2(CH3) të shtresuar ishte e dukshme, dhe AFt tregoi akumulim të parregullt të AFt të shkurtër në formë shufre, dhe disa AFT të shkurtër në formë shufre ishin të mbuluara me strukturë membranore HEMC. Zhang Dongfang et al. gjetën gjithashtu AFt të shkurtër në formë shufre kur vëzhguan ndryshimet e mikrostrukturës së llaçit të çimentos të modifikuar me HEMC përmes ESEM. Ata besonin se llaçi i zakonshëm i çimentos reagonte shpejt pasi haste ujë, kështu që kristali i AFt ishte i hollë, dhe zgjatja e moshës së hidratimit çoi në rritjen e vazhdueshme të raportit gjatësi-diametër. Megjithatë, HEMC rriti viskozitetin e tretësirës, ​​uli shkallën e lidhjes së joneve në tretësirë ​​dhe vonoi mbërritjen e ujit në sipërfaqen e grimcave të klinkerit, kështu që raporti gjatësi-diametër i AFt u rrit në një trend të dobët dhe karakteristikat e tij morfologjike treguan formë të shkurtër në formë shufre. Krahasuar me AFt në llaçin e zakonshëm të çimentos të së njëjtës moshë, kjo teori është verifikuar pjesërisht, por nuk është e zbatueshme për të shpjeguar ndryshimet morfologjike të AFt në llaçin e çimentos të modifikuar me MC. Imazhet SEM të etriditit në slurri çimentoje të modifikuar me MC të ngurtësuar 1-ditor treguan gjithashtu rritje të orientuar të Ca(OH)2 të shtresuar, disa sipërfaqe AFt ishin gjithashtu të mbuluara me strukturë filmi të MC, dhe AFt tregoi karakteristika morfologjike të rritjes së grumbullit. Megjithatë, në krahasim, kristali AFt në slurri çimentoje të modifikuar me MC ka një raport më të madh gjatësi-diametër dhe një morfologji më të hollë, duke treguar një morfologji tipike acikulare.

Si HEMC ashtu edhe MC vonuan procesin e hershëm të hidratimit të çimentos dhe rritën viskozitetin e tretësirës, ​​por ndryshimet në karakteristikat morfologjike të AFt të shkaktuara prej tyre ishin ende të rëndësishme. Fenomenet e mësipërme mund të elaborohen më tej nga perspektiva e strukturës molekulare të eterit të celulozës dhe strukturës kristalore të AFt. Renaudin et al. e zhytën AFt-në e sintetizuar në tretësirën e përgatitur alkaline për të marrë "AFt të lagësht", dhe e hoqën pjesërisht dhe e thanë në sipërfaqen e tretësirës së ngopur CaCl2 (lagështi relative 35%) për të marrë "AFt të thatë". Pas studimit të rafinimit të strukturës me anë të spektroskopisë Raman dhe difraksionit të pluhurit me rreze X, u zbulua se nuk kishte ndryshim midis dy strukturave, vetëm drejtimi i formimit të kristalit të qelizave ndryshoi në procesin e tharjes, domethënë, në procesin e ndryshimit mjedisor nga "i lagësht" në "të thatë", kristalet AFt formuan qeliza përgjatë drejtimit normal të a u rritën gradualisht. Kristalet AFt përgjatë drejtimit normal c u bënë gjithnjë e më të pakta. Njësia më themelore e hapësirës tre-dimensionale përbëhet nga një vijë normale, një vijë normale b dhe një vijë normale c të cilat janë pingule me njëra-tjetrën. Në rastin kur normalet b ishin të fiksuara, kristalet AFt u grumbulluan përgjatë normales a, duke rezultuar në një prerje tërthore qelizore të zmadhuar në planin e normaleve ab. Kështu, nëse HEMC "ruan" më shumë ujë sesa MC, një mjedis "i thatë" mund të ndodhë në një zonë të lokalizuar, duke inkurajuar grumbullimin anësor dhe rritjen e kristaleve AFt. Patural et al. zbuluan se për vetë CE, sa më e lartë shkalla e polimerizimit (ose sa më e madhe pesha molekulare), aq më i madh është viskoziteti i CE dhe aq më e mirë është performanca e mbajtjes së ujit. Struktura molekulare e HEMC-ve dhe MCS mbështet këtë hipotezë, me grupin hidroksietil që ka një peshë molekulare shumë më të madhe se grupi i hidrogjenit.

Në përgjithësi, kristalet AFt do të formohen dhe precipitojnë vetëm kur jonet përkatëse arrijnë një ngopje të caktuar në sistemin e tretësirës. Prandaj, faktorë të tillë si përqendrimi i joneve, temperatura, vlera e pH-it dhe hapësira e formimit në tretësirën e reagimit mund të ndikojnë ndjeshëm në morfologjinë e kristaleve AFt, dhe ndryshimet në kushtet e sintezës artificiale mund të ndryshojnë morfologjinë e kristaleve AFt. Prandaj, raporti i kristaleve AFt në slurri të zakonshëm të çimentos midis të dyjave mund të shkaktohet nga faktori i vetëm i konsumit të ujit në hidratimin e hershëm të çimentos. Megjithatë, ndryshimi në morfologjinë e kristaleve AFt të shkaktuar nga HEMC dhe MC duhet të jetë kryesisht për shkak të mekanizmit të tyre të veçantë të mbajtjes së ujit. Hemcs dhe MCS krijojnë një "lak të mbyllur" të transportit të ujit brenda mikrozonës së slurri të freskët të çimentos, duke lejuar një "periudhë të shkurtër" në të cilën uji është "i lehtë për t'u futur dhe i vështirë për t'u dalë". Megjithatë, gjatë kësaj periudhe, mjedisi i fazës së lëngshme në dhe pranë mikrozonës gjithashtu ndryshon. Faktorë të tillë si përqendrimi i joneve, pH, etj., Ndryshimi i mjedisit të rritjes reflektohet më tej në karakteristikat morfologjike të kristaleve AFt. Ky "lak i mbyllur" i transportit të ujit është i ngjashëm me mekanizmin e veprimit të përshkruar nga Pourchez et al. HPMC luan një rol në mbajtjen e ujit.

3. Përfundim

(1) Shtimi i eterit të hidroksietil metilcelulozës (HEMC) dhe eterit të metilcelulozës (MC) mund të ndryshojë ndjeshëm morfologjinë e etringitit në slurin e hershëm të çimentos së zakonshme (1 ditë).

(2) Gjatësia dhe diametri i kristalit të etringitit në slurin e çimentos së modifikuar HEMC janë të vogla dhe në formë shufre të shkurtër; Raporti i gjatësisë dhe diametrit të kristaleve të etringitit në slurin e çimentos së modifikuar MC është i madh, i cili është në formë shufre gjilpërash. Kristalet e etringitit në slurritë e zakonshme të çimentos kanë një raport aspekti midis këtyre të dyjave.

(3) Efektet e ndryshme të dy etereve të celulozës në morfologjinë e etringitit janë në thelb për shkak të ndryshimit në peshën molekulare.