Эфіры цэлюлозы звычайна выкарыстоўваюцца ў будаўнічай галіне ў якасці дабавак да матэрыялаў на цэментавай аснове з-за здольнасці кантраляваць рэалогію, паляпшаць працу і павышаць прадукцыйнасць. Адно з важных прымянення эфіраў цэлюлозы заключаецца ў затрымцы гідратацыі цэменту. Гэтая затрымка ў гідратацыі мае вырашальнае значэнне ў сцэнарыях, калі патрабуецца працяглы час усталявання, напрыклад, у гарачым бетоне, альбо пры транспарціроўцы бетону на вялікія адлегласці. Разуменне механізму, як эфіры цэлюлозы затрымліваюць гідратацыю цэменту, мае важнае значэнне для аптымізацыі іх выкарыстання ў будаўнічых прыкладаннях.
Уводзіны ў гідратацыю цэменту
Перш чым паглыбіцца ў тое, як эфіры цэлюлозы затрымліваюць гідратацыю цэменту, вельмі важна зразумець сам працэс гідратацыі цэменту. Цэмент з'яўляецца найважнейшым інгрэдыентам у бетоне, і яго гідратацыя - гэта складаная хімічная рэакцыя, якая прадугледжвае ўзаемадзеянне вады з цэментавымі часціцамі, што прыводзіць да адукацыі моцнага і трывалага матэрыялу.
Калі ў цэмент дадаецца вада, узнікаюць розныя хімічныя рэакцыі, у першую чаргу, звязаныя з гідратацыяй цэментавых злучэнняў, такіх як сілікат Tricalcium (C3S), сілікат Dicalcium (C2S), алюмінат Tricalcium (C3A) і алюміна-ферыт тетракальция (C4AF). Гэтыя рэакцыі ствараюць гель -гідрат -сілікат (CSH), гідраксід кальцыя (CH) і іншыя злучэнні, якія спрыяюць трываласці і даўгавечнасці бетону.
Роля эфіраў цэлюлозы ў затрымцы гідратацыі
Эфіры цэлюлозы, такія як метил цэлюлоза (МС), гідраксіэтыл-цэлюлоза (HEC) і гідраксіпрапіл метилцеллюлоза (HPMC), часта выкарыстоўваюцца ў якасці растваральных у вадзе палімераў у цэментавых матэрыялах. Гэтыя дабаўкі ўзаемадзейнічаюць з часціцамі вады і цэменту, утвараючы ахоўную плёнку вакол цэментавага збожжа. Затрымка ў гідратацыі цэменту, выкліканая эфірамі цэлюлозы, можа быць звязана з некалькімі механізмамі:
Затрымка вады: эфіры цэлюлозы валодаюць высокай здольнасцю ўтрымання вады з-за гідрафільнай прыроды і здольнасці ўтвараць глейкія растворы. Пры даданні ў цэментныя сумесі яны могуць захаваць значную колькасць вады, зніжаючы наяўнасць вады для рэакцый гідратацыі цэменту. Гэта абмежаванне даступнасці вады запавольвае працэс гідратацыі, пашыраючы час усталявання бетону.
Фізічны бар'ер: эфіры цэлюлозы ўтвараюць фізічны бар'ер вакол цэментавых часціц, перашкаджаючы доступу вады да цэментавай паверхні. Гэты бар'ер эфектыўна зніжае хуткасць пранікнення вады ў цэментавыя часціцы, тым самым запавольваючы рэакцыі гідратацыі. У выніку агульны працэс гідратацыі затрымліваецца, што прыводзіць да працяглага часу ўстаноўкі.
Адсорбцыя паверхні: эфіры цэлюлозы могуць адсарбаваць на паверхню цэментавых часціц праз фізічныя ўзаемадзеяння, такія як вадародныя злучэнні і сілы ван дэр Ваальса. Гэтая адсорбцыя памяншае плошчу паверхні, даступную для ўзаемадзеяння вадзяных цэментаў, перашкаджаючы ініцыяцыі і прагрэсаванню рэакцый гідратацыі. Такім чынам, назіраецца затрымка ў гідратацыі цэменту.
Узаемадзеянне з іёнамі кальцыя: эфіры цэлюлозы таксама могуць узаемадзейнічаць з іёнамі кальцыя, вылучаных падчас гідратацыі цэменту. Гэтыя ўзаемадзеянні могуць прывесці да адукацыі комплексаў або ападкаў кальцыя, што яшчэ больш зніжае наяўнасць іёнаў кальцыя для ўдзелу ў рэакцыях гідратацыі. Гэта ўмяшанне ў працэс іённага абмену спрыяе затрымцы ў гідратацыі цэменту.
Фактары, якія ўплываюць на затрымку ў гідратацыі
Некалькі фактараў уплываюць на тое, у якой ступені эфіры цэлюлозы затрымліваюць гідратацыю цэменту:
Тып і канцэнтрацыя эфіраў цэлюлозы: розныя тыпы эфіраў цэлюлозы праяўляюць розную ступень затрымкі ў гідратацыі цэменту. Акрамя таго, канцэнтрацыя эфіраў цэлюлозы ў цэментавай сумесі гуляе вырашальную ролю ў вызначэнні ступені затрымкі. Звычайна больш высокія канцэнтрацыі прыводзяць да больш выяўленых затрымкі.
Памер і размеркаванне часціц: памер часціц і размеркаванне эфіраў цэлюлозы ўплываюць на іх дысперсію ў цэментавай пасту. Меншыя часціцы, як правіла, больш раўнамерна разыходзяцца, утвараючы больш шчыльную плёнку вакол цэментавых часціц і аказваючы вялікую затрымку ў гідратацыі.
Тэмпература і адносная вільготнасць: умовы навакольнага асяроддзя, такія як тэмпература і адносная вільготнасць, уплываюць на хуткасць выпарэння вады і гідратацыю цэменту. Больш высокія тэмпературы і меншая адносная вільготнасць паскараюць абодва працэсы, у той час як больш нізкія тэмпературы і больш высокая адносная вільготнасць спрыяюць затрымцы ў гідратацыі, выкліканай эфірамі цэлюлозы.
Прапорцыя змешвання і склад: агульная доля сумесі і склад бетоннай сумесі, уключаючы тып цэменту, сукупныя ўласцівасці і наяўнасць іншых прымешак, могуць паўплываць на эфектыўнасць эфіраў цэлюлозы пры затрымцы гідратацыі. Аптымізацыя дызайну сумесі мае важнае значэнне для дасягнення патрэбнага часу і прадукцыйнасці налады.
Цэлюлозныя эфіры затрымліваюць гідратацыю цэменту праз розныя механізмы, уключаючы ўтрыманне вады, адукацыю фізічных бар'ераў, адсорбцыю паверхні і ўзаемадзеянне з іёнамі кальцыя. Гэтыя дабаўкі гуляюць жыццёва важную ролю ў кантролі за ўстаноўкай часу і працаздольнасці матэрыялаў на аснове цэменту, асабліва ў дадатках, дзе патрабуецца працяглы час налады. Разуменне механізмаў затрымкі ў гідратацыі, выкліканых эфірамі цэлюлозы, мае вырашальнае значэнне для іх эфектыўнага выкарыстання ў будаўнічай практыцы і развіцці высокапрадукцыйных бетонных прэпаратаў.
Час паведамлення: 18 лютага 2015 г.