Celiuliozės eteriai dažniausiai naudojami statybų pramonėje kaip cemento pagrindu pagamintų medžiagų priedai dėl jų sugebėjimo valdyti reologiją, pagerinti darbingumą ir pagerinti našumą. Vienas reikšmingas celiuliozės eterių pritaikymas yra atidėti cemento hidrataciją. Šis hidratacijos vėlavimas yra labai svarbus scenarijuose, kai reikalingas pratęstas nustatymo laikas, pavyzdžiui, karštame orų betone arba gabenant betoną dideliais atstumais. Norint optimizuoti jų naudojimą statybų programose, būtina suprasti, kaip celiuliozės eteriai delsia cemento hidrataciją.
Įvadas į cemento hidrataciją
Prieš gilindamiesi į tai, kaip celiuliozės eteriai atideda cemento hidrataciją, būtina suprasti patį cemento hidratacijos procesą. Cementas yra esminis betono ingredientas, o jo hidratacija yra sudėtinga cheminė reakcija, apimanti vandens sąveiką su cemento dalelėmis, todėl susidaro stipri ir patvari medžiaga.
Kai vanduo pridedamas prie cemento, vyksta įvairios cheminės reakcijos, pirmiausia susijusios su cemento junginių, tokių kaip Tricalcium silikatas (C3S), Dicalcium silikato (C2S), Tricalcium aliuminato (C3A) ir Tetracalcium aliumino-ferrito (C4AF), hidratacija. Šios reakcijos sukuria kalcio silikato hidrato (CSH) gelį, kalcio hidroksidą (CH) ir kitus junginius, kurie prisideda prie betono stiprumo ir ilgaamžiškumo.
Celiuliozės eterių vaidmuo atidedant hidrataciją
Celiuliozės eteriai, tokie kaip metil-celiuliozė (MC), hidroksitil-celiuliozė (HEC) ir hidroksipropiletilceliuliozė (HPMC), dažnai naudojami kaip vandenyje tirpūs polimerai cemento pagrindu pagamintose medžiagose. Šie priedai sąveikauja su vandens ir cemento dalelėmis, sudarydami apsauginę plėvelę aplink cemento grūdus. Cemento hidratacijos, kurią sukelia celiuliozės eteriai, vėlavimas gali būti priskiriamas keliems mechanizmams:
Vandens sulaikymas: celiuliozės eteriai turi didelę vandens sulaikymo pajėgumą dėl jų hidrofilinio pobūdžio ir gebėjimo formuoti klampius tirpalus. Pridėjus cementinius mišinius, jie gali išlaikyti nemažą kiekį vandens, sumažindamas vandens prieinamumą cemento hidratacijos reakcijoms. Šis vandens prieinamumo apribojimas sulėtėja hidratacijos procesą, prailgindamas betono nustatymo laiką.
Fizinis barjeras: celiuliozės eteriai sudaro fizinę užtvarą aplink cemento daleles, trukdančias patekti į vandenį į cemento paviršių. Šis barjeras veiksmingai sumažina vandens įsiskverbimo į cemento daleles greitį, taip sulėtindamas hidratacijos reakcijas. Dėl to bendras hidratacijos procesas atidėtas, todėl ilgalaikis nustatymo laikas.
Paviršiaus adsorbcija: celiuliozės eteriai gali adsorbuoti ant cemento dalelių paviršiaus per fizinę sąveiką, tokią kaip vandenilio ryšys ir van der Waals jėgos. Ši adsorbcija sumažina vandens cemento sąveikos paviršiaus plotą, slopindama hidratacijos reakcijų inicijavimą ir progresavimą. Taigi pastebimas cemento hidratacijos vėlavimas.
Sąveika su kalcio jonais: celiuliozės eteriai taip pat gali sąveikauti su kalcio jonais, išsiskiriančiais cemento hidratacijos metu. Dėl šios sąveikos gali susidaryti kompleksai arba kalcio druskos nusodinimas, o tai dar labiau sumažina kalcio jonų prieinamumą dalyvaujant hidratacijos reakcijose. Šis kišimasis į jonų mainų procesą prisideda prie cemento hidratacijos vėlavimo.
Veiksniai, darantys įtaką hidratacijos vėlavimui
Keletas veiksnių daro įtaką celiuliozės eteriams atidėti cemento hidrataciją:
Celiuliozės eterio tipas ir koncentracija: Skirtingi celiuliozės eterių tipai yra įvairūs cemento hidratacijos vėlavimo laipsniai. Be to, celiuliozės eterių koncentracija cementiniame mišinyje vaidina lemiamą vaidmenį nustatant vėlavimo mastą. Didesnės koncentracijos paprastai lemia ryškesnį vėlavimą.
Dalelių dydis ir pasiskirstymas: Celiuliozės eterių dalelių dydis ir pasiskirstymas daro įtaką jų dispersijai cemento paste. Mažesnės dalelės linkusios išsisklaidyti tolygiau, sudarydamos tankesnę plėvelę aplink cemento daleles ir didesnį hidratacijos vėlavimą.
Temperatūra ir santykinė drėgmė: aplinkos sąlygos, tokios kaip temperatūra ir santykinė drėgmė, daro įtaką vandens išgarinimo greičiui ir cemento hidratacijai. Aukštesnė temperatūra ir mažesnė santykinė drėgmė pagreitina abu procesus, tuo tarpu žemesnė temperatūra ir aukštesnė santykinė drėgmė skatina celiuliozės eterio sukeltą hidratacijos vėlavimą.
Mišinio proporcija ir sudėtis: Bendra betoninio mišinio mišinio proporcija ir sudėtis, įskaitant cemento tipą, agregacines savybes ir kitų priemaišų buvimą, gali paveikti celiuliozės eterių efektyvumą atidedant hidrataciją. Mišinio dizaino optimizavimas yra būtinas norint pasiekti norimą nustatymo laiką ir našumą.
Celiuliozės eteriai atideda cemento hidrataciją per įvairius mechanizmus, įskaitant vandens susilaikymą, fizinių barjerų formavimąsi, paviršiaus adsorbciją ir sąveiką su kalcio jonais. Šie priedai vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį kontroliuojant cemento pagrindu sukurtų medžiagų nustatymo laiką ir tinkamumą, ypač taisose, kur reikalingas pratęstas nustatymo laikas. Norint, kad jie veiksmingai panaudotų statybos praktiką, labai svarbu suprasti hidratacijos vėlavimo mechanizmus, kuriuos sukelia celiuliozės eteriai ir kuriant aukštos kokybės betono kompozicijas.
Pašto laikas: 2012 m. Vasario 18 d