Hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC), com un dels additius polimèrics orgànics més utilitzats en materials a base de ciment, funciona principalment per millorar la treballabilitat, la retenció d'aigua i l'adhesió del morter o formigó. Tanmateix, com a polímer hidròfil, l'HPMC també afecta el procés d'hidratació i la microestructura del ciment en diversos graus, influint així significativament en les propietats del material endurit. La investigació en profunditat del seu mecanisme d'acció ajuda a controlar de manera més científica la seva dosificació en aplicacions d'enginyeria, millorant l'estabilitat del sistema i la resistència final.
1.L'impacte més directe de l'HPMC en el procés d'hidratació del ciment prové del seu efecte de retenció d'aigua. La hidratació del ciment requereix suficient aigua lliure, però durant la preparació del morter, a causa de factors com l'absorció d'aigua i l'evaporació del substrat, l'aigua es pot perdre ràpidament, cosa que provoca una hidratació incompleta. L'HPMC, en formar una densa estructura de xarxa tridimensional, augmenta la viscositat i la capacitat de retenció d'aigua de la massa, retenint l'aigua dins del sistema i retardant la migració exterior de l'aigua lliure. Aquest procés és equivalent a un "subministrament d'aigua retardat". Per tant, l'HPMC pot alentir la velocitat d'hidratació en les primeres etapes, però proporciona contínuament humitat a les partícules de ciment, permetent una hidratació més completa en les etapes intermèdies i posteriors, millorant així la densitat estructural.
2.La influència de l'HPMC en el comportament superficial de les partícules de ciment també regula el procés d'hidratació. Després de la inflor, l'HPMC forma una pel·lícula fina, parcialment adsorbida a la superfície de les partícules de ciment, inhibint la interfície de reacció d'hidratació. La presència de la pel·lícula adsorbida retarda el contacte inicial entre minerals com el C3S i el C2S i l'aigua, cosa que provoca un període d'inducció prolongat i un pic d'hidratació retardat. Això explica per què els morters que contenen HPMC generalment presenten temps d'enduriment prolongats. A més, l'HPMC amb alts graus de substitució o alta viscositat té una capacitat d'adsorció més forta i un impacte més significatiu en la hidratació.
3.L'HPMC augmenta la viscositat del sistema, reduint la fluïdesa de la pasta de ciment i afectant la migració i la morfologia de cristal·lització dels productes d'hidratació. Una viscositat més alta restringeix l'espai de creixement del cristall, donant lloc a un gel de CSH i cristalls de Ca(OH)₂ més fins, cosa que promou l'homogeneïtzació estructural. Tot i que la resistència inicial pot disminuir, la resistència en etapes posteriors millora a causa d'una hidratació més completa i una porositat capil·lar reduïda.
4.Pel que fa a la microestructura, l'addició d'HPMC resulta en una estructura de xarxa més densa de productes d'hidratació. Pot formar una adsorció física feble amb el gel de CSH, millorant l'adhesió interfacial i reduint la porositat. Alguns estudis indiquen que, en quantitats adequades, l'HPMC pot millorar els defectes estructurals a la zona de transició interfacial (ITZ), millorant la tenacitat general i la resistència a les esquerdes del morter.
5.L'efecte de l'HPMC sobre la hidratació del ciment és bilateral. Una addició excessiva pot retardar significativament la hidratació, cosa que comporta una reducció excessiva de la resistència inicial; alhora, l'augment del contingut orgànic pot disminuir la resistència a altes temperatures dels materials cimentosos. Per tant, la dosi s'ha de controlar racionalment segons el tipus de morter, el tipus de material cimentós i les condicions de construcció. Per exemple, en materials de construcció de capa fina com ara adhesiu per a rajoles i massilla en pols, la retenció d'aigua i l'efecte de retard de l'HPMC són avantatjosos; no obstant això, en morters de reparació que requereixen una alta resistència inicial, la viscositat i la proporció d'addició s'han de seleccionar acuradament.
6. HPMCL'impacte en el procés d'hidratació del ciment es reflecteix principalment en tres aspectes: retardar la hidratació i promoure reaccions en etapes posteriors mitjançant la retenció d'aigua; allargar el període d'inducció mitjançant l'adsorció; i alterar la morfologia i l'estructura dels productes d'hidratació augmentant la viscositat. Un control raonable del tipus i la dosi d'HPMC pot millorar el rendiment del morter alhora que evita un impacte excessiu en la resistència inicial, aconseguint l'equilibri òptim entre la treballabilitat i les propietats mecàniques.
Data de publicació: 17 de novembre de 2025