1. Pregled celuloznog etera (HPMC)
Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je uobičajeno korišćeno jedinjenje etera celuloze, koje je hemijski modifikovano od prirodne celuloze. Ima odličnu topljivost u vodi, stvaranje filma, zgušnjavanje i svojstva prianjanja, pa se široko koristi u građevinskim materijalima. Primjena HPMC-a u materijalima na bazi cementa je uglavnom za poboljšanje njegove fluidnosti, zadržavanje vode i podešavanje vremena vezivanja.
2.Osnovni proces vezivanja cementa
Proces reakcije cementa s vodom i stvaranje hidrata naziva se reakcija hidratacije. Ovaj proces je podijeljen u nekoliko faza:
Period indukcije: Čestice cementa počinju da se otapaju, formirajući jone kalcijuma i silikatne jone, pokazujući kratkoročno stanje protoka.
Period ubrzanja: Proizvodi hidratacije se brzo povećavaju i počinje proces vezivanja.
Period usporavanja: Stopa hidratacije se smanjuje, cement počinje stvrdnjavati i formira se čvrsti cementni kamen.
Period stabilizacije: proizvodi za hidrataciju postepeno sazrijevaju i snaga se postepeno povećava.
Vrijeme stvrdnjavanja se obično dijeli na vrijeme početnog i konačnog stvrdnjavanja. Početno vrijeme vezivanja se odnosi na vrijeme kada cementna pasta počinje gubiti plastičnost, a vrijeme konačnog vezivanja se odnosi na vrijeme kada cementna pasta potpuno gubi plastičnost i ulazi u fazu stvrdnjavanja.
3. Mehanizam utjecaja HPMC na vrijeme vezivanja cementa
3.1 Efekat zgušnjavanja
HPMC ima značajan efekat zgušnjavanja. Može povećati viskozitet cementne paste i formirati sistem visokog viskoziteta. Ovaj efekat zgušnjavanja će uticati na disperziju i sedimentaciju cementnih čestica, a samim tim i na tok reakcije hidratacije. Efekat zgušnjavanja smanjuje brzinu taloženja produkata hidratacije na površini cementnih čestica, čime se odgađa vrijeme vezivanja.
3.2 Zadržavanje vode
HPMC ima dobar kapacitet zadržavanja vode. Dodavanje HPMC cementnoj pasti može značajno poboljšati zadržavanje vode u pasti. Visoko zadržavanje vode može spriječiti prebrzo isparavanje vode na površini cementa, kako bi se održao sadržaj vode u cementnoj pasti i produžilo vrijeme reakcije hidratacije. Osim toga, zadržavanje vode pomaže cementnoj pasti da održi odgovarajuću vlažnost tokom procesa sušenja i smanjuje rizik od pucanja uzrokovanog ranim gubitkom vode.
3.3 Usporavanje hidratacije
HPMC može formirati zaštitni film koji pokriva površinu čestica cementa, što će ometati reakciju hidratacije. Ovaj zaštitni film sprječava direktan kontakt između čestica cementa i vode, čime se odgađa proces hidratacije cementa i produžava vrijeme vezivanja. Ovaj efekat odlaganja posebno je očigledan kod HPMC visoke molekularne težine.
3.4 Povećana tiksotropija
Dodavanje HPMC-a također može poboljšati tiksotropiju cementne suspenzije (tj. fluidnost se povećava pod djelovanjem vanjske sile i vraća se u prvobitno stanje nakon što se vanjska sila ukloni). Ovo tiksotropno svojstvo pomaže u poboljšanju obradivosti cementne suspenzije, ali u smislu vremena vezivanja, ova poboljšana tiksotropija može uzrokovati preraspodjelu suspenzije pod silom smicanja, dodatno produžavajući vrijeme vezivanja.
4. Praktična primjena HPMC-a koji utiče na vrijeme vezivanja cementa
4.1 Samonivelirajući podni materijali
U samonivelirajućim podnim materijalima, cementu je potrebno duže početno vrijeme vezanja za operacije izravnavanja i estriha. Dodavanje HPMC može produžiti početno vrijeme vezivanja cementa, omogućavajući samonivelirajućim materijalima da imaju duže vrijeme rada tokom izgradnje, izbjegavajući problem uzrokovan preranim vezivanjem cementne suspenzije tokom izgradnje.
4.2 Prethodno izmiješani malter
U već pripremljenom malteru, HPMC ne samo da poboljšava zadržavanje vode u malteru, već i produžava vreme vezivanja. Ovo je posebno važno za slučajeve sa dugim transportom i vremenom izgradnje, osiguravajući da malter održava dobru operativnost prije upotrebe i izbjegavajući poteškoće u izgradnji uzrokovane prekratkim vremenom vezivanja.
4.3 Suhi malter
HPMC se često dodaje suhom miješanom mortu kako bi se poboljšale njegove konstrukcijske performanse. Efekat zgušnjavanja HPMC-a povećava viskozitet maltera, što ga čini lakim za nanošenje i izravnavanje tokom izgradnje, a takođe produžava vreme vezivanja, dajući građevinskim radnicima dovoljno vremena za prilagođavanje.
5. Faktori koji utiču na vrijeme vezivanja cementa HPMC-om
5.1 Dodatna količina HPMC
Količina dodane HPMC je ključni faktor koji utječe na vrijeme vezivanja cementa. Generalno, što je veća količina dodane HPMC, to je očiglednije produženje vremena vezivanja cementa. To je zato što više HPMC molekula može pokriti više površina cementnih čestica i ometati reakcije hidratacije.
5.2 Molekularna težina HPMC
HPMC različite molekularne težine ima različite efekte na vrijeme vezivanja cementa. HPMC visoke molekularne težine obično ima jači efekat zgušnjavanja i sposobnost zadržavanja vode, tako da može značajno produžiti vrijeme vezivanja. Iako HPMC niske molekularne težine također može produžiti vrijeme vezivanja, učinak je relativno slab.
5.3 Uslovi okoline
Temperatura okoline i vlažnost također će utjecati na učinak HPMC-a na vrijeme vezivanja cementa. U okruženju visoke temperature, reakcija hidratacije cementa se ubrzava, ali svojstvo zadržavanja vode HPMC usporava ovaj efekat. U okruženju niskih temperatura, sama reakcija hidratacije je spora, a učinak zgušnjavanja i zadržavanja vode HPMC-a može uzrokovati značajno produženje vremena vezivanja cementa.
5.4 Omjer vode i cementa
Promjene u omjeru voda-cement također će utjecati na učinak HPMC-a na vrijeme vezivanja cementa. Kod većeg omjera voda-cement, ima više vode u cementnoj pasti, a učinak zadržavanja vode HPMC-a može imati manji utjecaj na vrijeme vezivanja. Kod nižeg vodocementnog omjera, učinak zgušnjavanja HPMC-a će biti očigledniji, a učinak produženja vremena vezivanja bit će značajniji.
Kao važan aditiv cementu, HPMC značajno utječe na vrijeme vezivanja cementa kroz različite mehanizme kao što su zgušnjavanje, zadržavanje vode i usporavanje reakcije hidratacije. Primena HPMC može produžiti početno i konačno vreme vezivanja cementa, obezbediti duže vreme izgradnje i poboljšati performanse materijala na bazi cementa. U praktičnim primjenama, faktori kao što su količina dodanog HPMC, molekularna težina i uvjeti okoline zajedno određuju njegov specifični učinak na vrijeme vezivanja cementa. Racionalnim prilagođavanjem ovih faktora može se postići precizna kontrola vremena vezivanja cementa kako bi se zadovoljile potrebe različitih građevinskih projekata.
Vrijeme objave: Jun-21-2024