1. Преглед на целулозен етер (НРМС)
Хидроксипропил метилцелулозата (НРМС) е често използвано целулозно етерно съединение, което е химически модифицирано от естествена целулоза. Има отлична разтворимост във вода, образуване на филм, сгъстяване и адхезивни свойства, така че се използва широко в строителните материали. Приложението на HPMC в материали на основата на цимент е главно за подобряване на неговата течливост, задържане на вода и регулиране на времето за настройка.
2. Основен процес на втвърдяване на цимента
Процесът на циментова реакция с вода за образуване на хидрати се нарича реакция на хидратация. Този процес е разделен на няколко етапа:
Индукционен период: Циментовите частици започват да се разтварят, образувайки калциеви йони и силикатни йони, показвайки краткотрайно състояние на поток.
Период на ускоряване: Продуктите за хидратация нарастват бързо и процесът на фиксиране започва.
Период на забавяне: Скоростта на хидратация намалява, циментът започва да се втвърдява и се образува твърд циментов камък.
Период на стабилизиране: Продуктите за хидратация постепенно узряват и силата постепенно се увеличава.
Времето за втвърдяване обикновено се разделя на време за първоначално втвърдяване и време за окончателно втвърдяване. Първоначалното време на втвърдяване се отнася до времето, когато циментовата паста започва да губи пластичност, а крайното време на втвърдяване се отнася до времето, когато циментовата паста напълно губи пластичност и навлиза в етапа на втвърдяване.
3. Механизъм на влиянието на HPMC върху времето за свързване на цимента
3.1 Уплътняващ ефект
HPMC има значителен сгъстяващ ефект. Може да увеличи вискозитета на циментовата паста и да образува система с висок вискозитет. Този ефект на сгъстяване ще повлияе на дисперсията и утаяването на циментовите частици и по този начин ще повлияе на хода на реакцията на хидратация. Ефектът на сгъстяване намалява скоростта на отлагане на хидратиращите продукти върху повърхността на циментовите частици, като по този начин забавя времето за втвърдяване.
3.2 Задържане на вода
HPMC има добър капацитет за задържане на вода. Добавянето на HPMC към циментовата паста може значително да подобри задържането на вода в пастата. Високото задържане на вода може да попречи на водата на повърхността на цимента да се изпари твърде бързо, така че да се поддържа водното съдържание в циментовата паста и да се удължи времето на реакцията на хидратация. В допълнение, задържането на вода помага на циментовата паста да поддържа подходяща влажност по време на процеса на втвърдяване и намалява риска от напукване, причинено от ранна загуба на вода.
3.3 Забавяне на хидратацията
HPMC може да образува защитен филм, покриващ повърхността на циментовите частици, което ще попречи на реакцията на хидратация. Този защитен филм предотвратява директния контакт между циментовите частици и водата, като по този начин забавя процеса на хидратация на цимента и удължава времето за втвърдяване. Този ефект на забавяне е особено очевиден при HPMC с високо молекулно тегло.
3.4 Повишена тиксотропия
Добавянето на HPMC може също така да подобри тиксотропията на циментовата суспензия (т.е. течливостта се увеличава под действието на външна сила и се връща в първоначалното си състояние след премахване на външната сила). Това тиксотропно свойство спомага за подобряване на обработваемостта на циментовата суспензия, но по отношение на времето за втвърдяване, тази подобрена тиксотропия може да доведе до преразпределение на суспензията под силата на срязване, което допълнително удължава времето за втвърдяване.
4. Практическо приложение на HPMC, влияещо върху времето за свързване на цимента
4.1 Саморазливни подови материали
При саморазливните подови материали циментът изисква по-дълго първоначално време за втвърдяване за операции по изравняване и замазка. Добавянето на HPMC може да удължи първоначалното време на втвърдяване на цимента, позволявайки на саморазливните материали да имат по-дълго време на работа по време на строителството, избягвайки проблема, причинен от преждевременното втвърдяване на циментовата суспензия по време на строителството.
4.2 Предварително приготвен хоросан
В предварително смесен разтвор HPMC не само подобрява задържането на вода в разтвора, но също така удължава времето за втвърдяване. Това е особено важно за случаи с дълго време за транспортиране и строителство, като се гарантира, че хоросанът поддържа добра работоспособност преди употреба и се избягват строителни трудности, причинени от твърде кратко време за втвърдяване.
4.3 Сух хоросан
HPMC често се добавя към сухо смесен хоросан, за да подобри строителните му характеристики. Уплътняващият ефект на HPMC увеличава вискозитета на хоросана, което го прави лесен за нанасяне и изравняване по време на строителството, а също така удължава времето за втвърдяване, като дава на строителните работници достатъчно време да направят корекции.
5. Фактори, влияещи върху времето за втвърдяване на цимента от HPMC
5.1 Добавено количество HPMC
Добавеното количество HPMC е ключов фактор, влияещ върху времето за втвърдяване на цимента. Като цяло, колкото по-голямо е добавеното количество HPMC, толкова по-очевидно е удължаването на времето за втвърдяване на цимента. Това е така, защото повече HPMC молекули могат да покрият повече повърхности на циментови частици и да възпрепятстват реакциите на хидратация.
5.2 Молекулно тегло на HPMC
HPMC с различно молекулно тегло има различни ефекти върху времето за втвърдяване на цимента. HPMC с високо молекулно тегло обикновено има по-силен сгъстяващ ефект и капацитет за задържане на вода, така че може да удължи значително времето за настройка. Въпреки че HPMC с ниско молекулно тегло също може да удължи времето за втвърдяване, ефектът е относително слаб.
5.3 Условия на околната среда
Температурата и влажността на околната среда също ще повлияят на ефекта на HPMC върху времето за втвърдяване на цимента. В среда с висока температура реакцията на хидратация на цимента се ускорява, но свойството за задържане на вода на HPMC забавя този ефект. В среда с ниска температура самата реакция на хидратация е бавна и ефектът на сгъстяване и задържане на вода на HPMC може да доведе до значително удължаване на времето за свързване на цимента.
5.4 Водоциментово съотношение
Промените в съотношението вода-цимент също ще повлияят на ефекта на HPMC върху времето за свързване на цимента. При по-високо съотношение вода-цимент, има повече вода в циментовата паста и ефектът на задържане на вода на HPMC може да има по-малък ефект върху времето за втвърдяване. При по-ниско съотношение вода-цимент, сгъстяващият ефект на HPMC ще бъде по-очевиден и ефектът от удължаване на времето за втвърдяване ще бъде по-значителен.
Като важна циментова добавка, HPMC значително влияе върху времето за втвърдяване на цимента чрез различни механизми като сгъстяване, задържане на вода и забавяне на реакцията на хидратация. Прилагането на HPMC може да удължи първоначалното и крайното време на втвърдяване на цимента, да осигури по-дълго време за работа на конструкцията и да подобри работата на материалите на циментова основа. В практическите приложения фактори като добавеното количество HPMC, молекулното тегло и условията на околната среда заедно определят неговия специфичен ефект върху времето за свързване на цимента. Чрез рационално регулиране на тези фактори може да се постигне прецизен контрол на времето за втвърдяване на цимента, за да се отговори на нуждите на различни строителни проекти.
Време на публикуване: 21 юни 2024 г