Прості ефіри целюлози — це тип органічних полімерних сполук, хімічно модифікованих з природної целюлози. Вони зазвичай використовуються в будівельних матеріалах, особливо в матеріалах на основі цементу. Вплив ефіру целюлози на процес гідратації цементу в основному відображається в таких аспектах: дисперсія частинок цементу, утримання води, ефект згущення, а також вплив на морфологію та розвиток міцності продуктів гідратації цементу.
1. Вступ до гідратації цементу
Процес гідратації цементу - це серія складних фізичних і хімічних реакцій між цементом і водою. Ці реакції спричиняють поступове твердіння цементного тіста з утворенням твердої структури, зрештою утворюючи такі продукти гідратації, як гідрат силікату кальцію (CSH) і гідроксид кальцію (CH). Під час цього процесу швидкість реакції гідратації цементу, плинність і водоутримання розчину, а також утворення продуктів гідратації безпосередньо впливають на міцність і довговічність кінцевого бетону.
2. Механізм дії ефірів целюлози
Ефір целюлози відіграє значну фізико-хімічну регулюючу роль у процесі гідратації цементу. Ефір целюлози в основному впливає на процес гідратації цементу двома способами: один - шляхом впливу на розподіл і випаровування води в цементному розчині; інший – шляхом впливу на дисперсію та коагуляцію частинок цементу.
Контроль вологи та утримання води
Прості ефіри целюлози можуть значно покращити водоутримання матеріалів на основі цементу. Завдяки своїй сильній гідрофільності ефір целюлози може утворювати стабільний колоїдний розчин у воді, який може поглинати та утримувати вологу. Ця водоутримувальна здатність важлива для зменшення тріщин, спричинених швидкою втратою води в бетоні під час ранньої гідратації. Особливо в сухому середовищі або в умовах високотемпературного будівництва ефір целюлози може ефективно запобігти надто швидкому випаровуванню води та забезпечити достатню кількість води в цементному розчині для підтримки нормальної реакції гідратації.
Реологія та згущення
Прості ефіри целюлози також можуть покращити реологію цементних розчинів. Після додавання ефіру целюлози консистенція цементного розчину значно збільшиться. Це явище в основному пояснюється довголанцюговою структурою, утвореною молекулами ефіру целюлози у воді. Ця довголанцюгова молекула може обмежувати рух частинок цементу, тим самим збільшуючи в’язкість і консистенцію розчину. Ця властивість особливо важлива в таких сферах застосування, як штукатурка та клей для плитки, оскільки запобігає надто швидкому розтіканню цементного розчину, забезпечуючи при цьому кращі будівельні характеристики.
Затримайте зволоження та відрегулюйте час застигання
Ефір целюлози може затримати реакцію гідратації цементу та збільшити час початкового та остаточного схоплювання цементного розчину. Цей ефект виникає через те, що молекули ефіру целюлози адсорбуються на поверхні частинок цементу, утворюючи бар’єр, який перешкоджає прямому контакту між водою та частинками цементу, таким чином уповільнюючи реакцію гідратації. Затримуючи час схоплювання, ефіри целюлози можуть покращити працездатність конструкції, даючи будівельникам більше часу для внесення коригувань і виправлень.
3. Вплив на форму продуктів гідратації цементу
Наявність ефірів целюлози також впливає на мікроструктуру продуктів гідратації цементу. Дослідження показали, що морфологія гелю гідрату силікату кальцію (CSH) зміниться після додавання ефіру целюлози. Молекули ефіру целюлози можуть впливати на кристалічну структуру CSH, роблячи її більш пухкою. Така пухка структура може певною мірою знизити ранню міцність, але вона також допомагає підвищити міцність матеріалу.
Прості ефіри целюлози також можуть зменшити утворення етрингіту під час процесу гідратації. Оскільки ефір целюлози уповільнює швидкість реакції гідратації, швидкість утворення етрінгіту в цементі знижується, таким чином зменшуючи внутрішню напругу, спричинену розширенням об’єму під час процесу затвердіння.
4. Вплив на розвиток сили
Прості ефіри целюлози також мають значний вплив на розвиток міцності матеріалів на основі цементу. Оскільки прості ефіри целюлози уповільнюють швидкість гідратації цементу, ранній розвиток міцності цементних паст зазвичай відбувається повільніше. Однак у міру того, як реакція гідратації триває, регулюючий ефект ефіру целюлози утримує воду та морфологію продукту гідратації може поступово з’явитися, що допоможе підвищити міцність на пізнішому етапі.
Слід зазначити, що додана кількість і тип ефіру целюлози мають подвійний вплив на міцність. Відповідна кількість ефіру целюлози може покращити експлуатаційні характеристики конструкції та збільшити подальшу міцність, але надмірне використання може призвести до зниження початкової міцності матеріалів на основі цементу та вплинути на кінцеві механічні властивості. Тому в практичних застосуваннях тип і дозування ефіру целюлози необхідно оптимізувати та розробити відповідно до конкретних інженерних вимог.
Ефір целюлози впливає на процес гідратації та властивості матеріалу цементу, покращуючи водоутримування матеріалів на основі цементу, регулюючи швидкість гідратації та впливаючи на форму продуктів гідратації. Хоча ефіри целюлози можуть спричинити ранню втрату міцності, вони можуть підвищити довговічність і міцність бетону в довгостроковій перспективі. Додавання ефіру целюлози також може значно покращити експлуатаційні характеристики конструкції, особливо в сценаріях застосування, які потребують тривалого часу роботи та високих вимог до утримання води. Він має незамінні переваги. У реальних інженерних застосуваннях розумний вибір типу та дозування ефіру целюлози може збалансувати міцність, конструктивні характеристики та вимоги до довговічності матеріалу.
Час публікації: 27 вересня 2024 р