1. Oversigt over celluloseether (HPMC)
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) er en almindeligt anvendt celluloseetherforbindelse, som er kemisk modificeret fra naturlig cellulose. Det har fremragende vandopløselighed, filmdannende, fortykkende og klæbende egenskaber, så det er meget udbredt i byggematerialer. Anvendelsen af HPMC i cementbaserede materialer er hovedsageligt at forbedre dets flydende, vandretention og justere hærdningstiden.
2.Grundlæggende proces for cementindstilling
Processen med cement, der reagerer med vand for at danne hydrater, kaldes hydreringsreaktion. Denne proces er opdelt i flere faser:
Induktionsperiode: Cementpartikler begynder at opløses og danner calciumioner og silikationer, hvilket viser en kortvarig strømningstilstand.
Accelerationsperiode: Hydreringsprodukter øges hurtigt, og hærdningsprocessen begynder.
Decelerationsperiode: Hydratiseringshastigheden falder, cement begynder at hærde, og der dannes en solid cementsten.
Stabiliseringsperiode: Hydreringsprodukter modnes gradvist, og styrken øges gradvist.
Hærdningstiden er normalt opdelt i indledende hærdningstid og endelig hærdningstid. Indledende hærdningstid refererer til det tidspunkt, hvor cementpasta begynder at miste plasticitet, og endelig hærdningstid refererer til det tidspunkt, hvor cementpasta helt mister plasticitet og går ind i hærdningsstadiet.
3. Mekanisme for HPMC's indflydelse på cementhærdningstiden
3.1 Fortykkelseseffekt
HPMC har en betydelig fortykkelseseffekt. Det kan øge viskositeten af cementpasta og danne et højviskositetssystem. Denne fortykkelseseffekt vil påvirke spredningen og sedimenteringen af cementpartikler og dermed påvirke hydreringsreaktionens fremskridt. Fortykkelseseffekten reducerer aflejringshastigheden af hydratiseringsprodukter på overfladen af cementpartikler og forsinker derved afbindingstiden.
3.2 Vandophobning
HPMC har god vandretentionsevne. Tilføjelse af HPMC til cementpasta kan forbedre pastaens vandretention betydeligt. Høj vandretention kan forhindre vandet på cementoverfladen i at fordampe for hurtigt for at opretholde vandindholdet i cementpastaen og forlænge hydreringsreaktionstiden. Derudover hjælper vandretention cementpasta med at opretholde korrekt fugtighed under hærdningsprocessen og reducerer risikoen for revner forårsaget af tidligt vandtab.
3.3 Hydreringsretardering
HPMC kan danne en beskyttende film, der dækker overfladen af cementpartikler, hvilket vil hindre hydreringsreaktionen. Denne beskyttende film forhindrer direkte kontakt mellem cementpartikler og vand og forsinker derved hydratiseringsprocessen af cement og forlænger hærdningstiden. Denne forsinkelseseffekt er især tydelig i HPMC med høj molekylvægt.
3.4 Forstærket thixotropi
Tilsætningen af HPMC kan også øge cementopslæmningens tixotropi (dvs. fluiditeten øges under påvirkning af ydre kraft og vender tilbage til den oprindelige tilstand, efter at den ydre kraft er fjernet). Denne tixotrope egenskab hjælper med at forbedre bearbejdeligheden af cementopslæmning, men med hensyn til afbindingstid kan denne forbedrede tixotropi forårsage, at opslæmningen omfordeles under forskydningskraft, hvilket yderligere forlænger afbindingstiden.
4. Praktisk anvendelse af HPMC, der påvirker cementhærdningstiden
4.1 Selvnivellerende gulvmaterialer
I selvnivellerende gulvmaterialer kræver cement en længere indledende hærdningstid til nivellerings- og afretningsoperationer. Tilføjelse af HPMC kan forlænge den indledende hærdningstid for cement, hvilket gør det muligt for selvnivellerende materialer at have en længere driftstid under konstruktionen, hvilket undgår problemet forårsaget af for tidlig hærdning af cementgylle under konstruktionen.
4.2 Forblandet mørtel
I forblandet mørtel forbedrer HPMC ikke kun vandtilbageholdelsen af mørtel, men forlænger også afbindingstiden. Dette er især vigtigt ved lejligheder med lang transport- og byggetid, for at sikre, at mørtlen bevarer en god funktionsdygtighed før brug, og undgå konstruktionsbesvær forårsaget af for kort afbindingstid.
4.3 Tørblandet mørtel
HPMC tilsættes ofte til tørblandet mørtel for at forbedre dens konstruktionsevne. Den fortykkende effekt af HPMC øger mørtlens viskositet, hvilket gør den nem at påføre og udjævne under konstruktionen, og forlænger også afbindingstiden, hvilket giver bygningsarbejdere tilstrækkelig tid til at foretage justeringer.
5. Faktorer, der påvirker hærdningstiden for cement af HPMC
5,1 HPMC-tilsætningsmængde
Mængden af tilsat HPMC er en nøglefaktor, der påvirker hærdningstiden for cement. Generelt gælder det, at jo større mængden af tilsat HPMC, jo mere indlysende er forlængelsen af cementens hærdetid. Dette skyldes, at flere HPMC-molekyler kan dække flere cementpartikeloverflader og hindre hydreringsreaktioner.
5,2 Molekylvægt af HPMC
HPMC af forskellig molekylvægt har forskellige virkninger på cementens hærdningstid. HPMC med høj molekylvægt har normalt en stærkere fortykningseffekt og vandtilbageholdelseskapacitet, så det kan forlænge afbindingstiden mere markant. Selvom HPMC med lav molekylvægt også kan forlænge afbindingstiden, er effekten relativt svag.
5.3 Miljøforhold
Omgivelsestemperatur og luftfugtighed vil også påvirke effekten af HPMC på cementhærdningstiden. I miljøer med høje temperaturer accelereres cementhydreringsreaktionen, men HPMC's vandretentionsegenskab bremser denne effekt. I omgivelser med lav temperatur er selve hydreringsreaktionen langsom, og HPMC's fortykkelse og vandretentionseffekt kan forårsage, at cementhærdningstiden forlænges betydeligt.
5.4 Vand-cementforhold
Ændringer i vand-cement-forholdet vil også påvirke effekten af HPMC på cementhærdningstiden. Ved et højere vand-cementforhold er der mere vand i cementpastaen, og vandtilbageholdelseseffekten af HPMC kan have mindre effekt på afbindingstiden. Ved et lavere vand-cementforhold vil fortykkelseseffekten af HPMC være mere tydelig, og effekten af at forlænge afbindingstiden vil være mere signifikant.
Som et vigtigt cementadditiv påvirker HPMC signifikant hærdningstiden for cement gennem forskellige mekanismer såsom fortykkelse, vandretention og retardering af hydreringsreaktionen. Anvendelsen af HPMC kan forlænge den indledende og endelige hærdningstid for cement, give længere konstruktionsdriftstid og forbedre ydeevnen af cementbaserede materialer. I praktiske applikationer bestemmer faktorer såsom mængden af tilsat HPMC, molekylvægt og miljøforhold sammen dens specifikke effekt på cementhærdningstiden. Ved rationelt at justere disse faktorer kan der opnås præcis kontrol af cementhærdningstiden for at imødekomme behovene i forskellige byggeprojekter.
Indlægstid: 21-jun-2024