1. Visió general de l'èter de cel·lulosa (HPMC)
La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un compost d'èter de cel·lulosa d'ús comú, que es modifica químicament a partir de la cel·lulosa natural. Té una excel·lent solubilitat en aigua, formació de pel·lícula, espessiment i propietats adhesives, de manera que s'utilitza àmpliament en materials de construcció. L'aplicació de HPMC en materials a base de ciment és principalment per millorar la seva fluïdesa, retenció d'aigua i ajustar el temps de presa.
2.Procés bàsic de presa del ciment
El procés de reacció del ciment amb l'aigua per formar hidrats s'anomena reacció d'hidratació. Aquest procés es divideix en diverses etapes:
Període d'inducció: les partícules de ciment comencen a dissoldre's, formant ions de calci i ions de silicat, mostrant un estat de flux a curt termini.
Període d'acceleració: els productes d'hidratació augmenten ràpidament i comença el procés de fixació.
Període de desacceleració: la taxa d'hidratació disminueix, el ciment comença a endurir-se i es forma una pedra de ciment sòlida.
Període d'estabilització: els productes d'hidratació maduren gradualment i la força augmenta gradualment.
El temps de fixació normalment es divideix en temps de fixació inicial i temps de fixació final. El temps de presa inicial es refereix al moment en què la pasta de ciment comença a perdre plasticitat, i el temps de presa final es refereix al moment en què la pasta de ciment perd completament plasticitat i entra en l'etapa d'enduriment.
3. Mecanisme de la influència de les HPMC en el temps de presa del ciment
3.1 Efecte espessidor
HPMC té un efecte espessidor important. Pot augmentar la viscositat de la pasta de ciment i formar un sistema d'alta viscositat. Aquest efecte espessidor afectarà la dispersió i la sedimentació de les partícules de ciment i, per tant, afectarà el progrés de la reacció d'hidratació. L'efecte espessidor redueix la taxa de deposició dels productes d'hidratació a la superfície de les partícules de ciment, retardant així el temps de presa.
3.2 Retenció d'aigua
HPMC té una bona capacitat de retenció d'aigua. L'addició de HPMC a la pasta de ciment pot millorar significativament la retenció d'aigua de la pasta. L'alta retenció d'aigua pot evitar que l'aigua de la superfície del ciment s'evapori massa ràpidament, per mantenir el contingut d'aigua a la pasta de ciment i allargar el temps de reacció d'hidratació. A més, la retenció d'aigua ajuda a la pasta de ciment a mantenir una humitat adequada durant el procés de curat i a reduir el risc d'esquerdes causades per la pèrdua primerenca d'aigua.
3.3 Retard de la hidratació
HPMC pot formar una pel·lícula protectora que cobreix la superfície de les partícules de ciment, que dificultarà la reacció d'hidratació. Aquesta pel·lícula protectora evita el contacte directe entre les partícules de ciment i l'aigua, retardant així el procés d'hidratació del ciment i allargant el temps de presa. Aquest efecte de retard és particularment evident en HPMC d'alt pes molecular.
3.4 Tixotropia millorada
L'addició de HPMC també pot millorar la tixotropia del purí de ciment (és a dir, la fluïdesa augmenta sota l'acció de la força externa i torna a l'estat original després d'eliminar la força externa). Aquesta propietat tixotròpica ajuda a millorar la treballabilitat del purí de ciment, però pel que fa al temps de presa, aquesta tixotropia millorada pot provocar que el purí es redistribueixi sota força de cisalla, perllongant encara més el temps de presa.
4. Aplicació pràctica de HPMC afectant el temps de presa del ciment
4.1 Materials de paviment autonivellant
En els materials de sòl autonivellant, el ciment requereix un temps de fraguat inicial més llarg per a les operacions d'anivellament i regla. L'addició de HPMC pot allargar el temps de presa inicial del ciment, permetent que els materials autonivellants tinguin un temps de funcionament més llarg durant la construcció, evitant el problema causat per la fixació prematura del purí de ciment durant la construcció.
4.2 Morter premesclat
En el morter premesclat, HPMC no només millora la retenció d'aigua del morter, sinó que també allarga el temps de presa. Això és especialment important per a ocasions amb llargs temps de transport i construcció, assegurant que el morter manté una bona operativitat abans de l'ús i evitant les dificultats de construcció causades per un temps de fraguat massa curt.
4.3 Morter mesclat en sec
Sovint s'afegeix HPMC al morter mesclat en sec per millorar el seu rendiment de construcció. L'efecte espessidor de HPMC augmenta la viscositat del morter, facilitant l'aplicació i el nivell durant la construcció, i també perllonga el temps de presa, donant als treballadors de la construcció el temps suficient per fer els ajustos.
5. Factors que afecten el temps de presa del ciment per HPMC
5.1 Quantitat d'addició de HPMC
La quantitat de HPMC afegida és un factor clau que afecta el temps de presa del ciment. En general, com més gran sigui la quantitat d'HPMC afegit, més evident serà l'allargament del temps de presa del ciment. Això es deu al fet que més molècules HPMC poden cobrir més superfícies de partícules de ciment i dificultar les reaccions d'hidratació.
5.2 Pes molecular de les HPMC
HPMC de diferents pesos moleculars té diferents efectes sobre el temps de presa del ciment. L'HPMC amb un pes molecular elevat sol tenir un efecte espessidor més fort i una capacitat de retenció d'aigua, de manera que pot allargar el temps de fixació de manera més significativa. Tot i que HPMC amb pes molecular baix també pot allargar el temps de fixació, l'efecte és relativament feble.
5.3 Condicions ambientals
La temperatura i la humitat ambientals també afectaran l'efecte de l'HPMC en el temps de presa del ciment. En ambients d'alta temperatura, la reacció d'hidratació del ciment s'accelera, però la propietat de retenció d'aigua de HPMC alenteix aquest efecte. En ambients de baixa temperatura, la reacció d'hidratació en si és lenta i l'efecte d'espesseix i retenció d'aigua de HPMC pot provocar que el temps de presa del ciment s'allargui significativament.
5.4 Relació aigua-ciment
Els canvis en la relació aigua-ciment també afectaran l'efecte de HPMC en el temps de presa del ciment. A una proporció aigua-ciment més alta, hi ha més aigua a la pasta de ciment i l'efecte de retenció d'aigua de l'HPMC pot tenir menys efecte en el temps de presa. Amb una relació aigua-ciment més baixa, l'efecte d'engrossiment de l'HPMC serà més evident i l'efecte d'allargar el temps de fixació serà més significatiu.
Com a additiu important del ciment, l'HPMC afecta significativament el temps de presa del ciment a través de diversos mecanismes com l'engrossiment, la retenció d'aigua i el retard de la reacció d'hidratació. L'aplicació de HPMC pot allargar el temps de presa inicial i final del ciment, proporcionar un temps d'operació de construcció més llarg i millorar el rendiment dels materials a base de ciment. En aplicacions pràctiques, factors com la quantitat de HPMC afegit, el pes molecular i les condicions ambientals determinen conjuntament el seu efecte específic sobre el temps de presa del ciment. Ajustant racionalment aquests factors, es pot aconseguir un control precís del temps de presa del ciment per satisfer les necessitats dels diferents projectes de construcció.
Hora de publicació: 21-juny-2024