1. Pregled celuloznog etera (HPMC)
Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je često korišten celulozni eterski spoj, koji je kemijski modificiran iz prirodne celuloze. Ima izvrsnu topljivost u vodi, stvaranje filma, zgušnjavanje i adhezivna svojstva, pa se široko koristi u građevinskim materijalima. Primjena HPMC-a u materijalima na bazi cementa uglavnom je za poboljšanje njihove fluidnosti, zadržavanje vode i podešavanje vremena stvrdnjavanja.
2.Osnovni proces vezivanja cementa
Proces reakcije cementa s vodom u hidrate naziva se reakcija hidratacije. Ovaj proces je podijeljen u nekoliko faza:
Razdoblje indukcije: Čestice cementa počinju se otapati, stvarajući kalcijeve ione i silikatne ione, pokazujući kratkotrajno stanje tečenja.
Razdoblje ubrzanja: proizvodi za hidrataciju brzo se povećavaju i počinje proces vezivanja.
Razdoblje usporavanja: Stopa hidratacije se smanjuje, cement se počinje stvrdnjavati i formira se čvrsti cementni kamen.
Razdoblje stabilizacije: Proizvodi za hidrataciju postupno sazrijevaju i snaga se postupno povećava.
Vrijeme stvrdnjavanja obično se dijeli na početno vrijeme stvrdnjavanja i konačno vrijeme stvrdnjavanja. Početno vrijeme stvrdnjavanja odnosi se na vrijeme kada cementna pasta počinje gubiti plastičnost, a konačno vrijeme stvrdnjavanja odnosi se na vrijeme kada cementna pasta potpuno gubi plastičnost i ulazi u fazu stvrdnjavanja.
3. Mehanizam utjecaja HPMC na vrijeme vezivanja cementa
3.1 Učinak zgušnjavanja
HPMC ima značajan učinak zgušnjavanja. Može povećati viskoznost cementne paste i formirati sustav visoke viskoznosti. Ovaj učinak zgušnjavanja će utjecati na disperziju i sedimentaciju čestica cementa, a time i na napredak reakcije hidratacije. Učinak zgušnjavanja smanjuje brzinu taloženja proizvoda hidratacije na površini čestica cementa, čime se odgađa vrijeme stvrdnjavanja.
3.2 Zadržavanje vode
HPMC ima dobru sposobnost zadržavanja vode. Dodavanje HPMC-a cementnoj pasti može značajno poboljšati zadržavanje vode u tijestu. 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 tijekom procesa stvrdnjavanja i smanji rizik od pucanja uzrokovanog ranim gubitkom vode.
3.3 Usporena hidratacija
HPMC može stvoriti zaštitni film koji prekriva površinu čestica cementa, što će spriječiti reakciju hidratacije. Ovaj zaštitni film sprječava izravan kontakt između čestica cementa i vode, čime se usporava proces hidratacije cementa i produžuje vrijeme vezivanja. Ovaj učinak odgode je posebno očigledan u HPMC visoke molekularne težine.
3.4 Povećana tiksotropija
Dodatak HPMC-a također može povećati tiksotropiju cementne kaše (tj. fluidnost se povećava pod djelovanjem vanjske sile i vraća se u prvobitno stanje nakon uklanjanja vanjske sile). Ovo tiksotropno svojstvo pomaže u poboljšanju obradivosti cementne kaše, ali u smislu vremena stvrdnjavanja, ova poboljšana tiksotropija može uzrokovati preraspodjelu kaše pod djelovanjem sile smicanja, dodatno produžujući vrijeme stvrdnjavanja.
4. Praktična primjena HPMC-a koji utječe na vrijeme vezivanja cementa
4.1 Materijali za samonivelirajuće podove
Kod samonivelirajućih podnih materijala, cement zahtijeva dulje početno vrijeme vezivanja za operacije izravnavanja i postavljanja estriha. Dodavanje HPMC-a može produžiti početno vrijeme vezivanja cementa, omogućujući samonivelirajućim materijalima da imaju dulje vrijeme rada tijekom izgradnje, izbjegavajući problem uzrokovan preranim vezivanjem cementne kaše tijekom izgradnje.
4.2 Gotov mort
U gotovim mortovima HPMC ne samo da poboljšava zadržavanje vode u mortu, već i produljuje vrijeme vezivanja. Ovo je posebno važno u situacijama s dugim transportom i vremenom izgradnje, osiguravajući da mort zadrži dobru operativnost prije upotrebe i izbjegava poteškoće u izgradnji uzrokovane prekratkim vremenom vezivanja.
4.3 Suho miješani mort
HPMC se često dodaje u suho miješani mort kako bi se poboljšala njegova građevinska izvedba. Učinak zgušnjavanja HPMC-a povećava viskoznost morta, olakšavajući ga nanošenje i izravnavanje tijekom gradnje, a također produljuje vrijeme vezivanja, dajući građevinskim radnicima dovoljno vremena za prilagodbe.
5. Čimbenici koji utječu na vrijeme vezivanja cementa prema HPMC
5.1 Količina dodatka HPMC
Količina dodanog HPMC-a ključni je faktor koji utječe na vrijeme vezivanja cementa. Općenito, što je veća količina dodanog HPMC-a, to je očitije produženje vremena vezivanja cementa. To je zato što više HPMC molekula može pokriti više površina čestica cementa i spriječiti reakcije hidratacije.
5.2 Molekularna težina HPMC
HPMC različitih molekularnih težina ima različite učinke na vrijeme vezivanja cementa. HPMC s velikom molekularnom težinom obično ima jači učinak zgušnjavanja i sposobnost zadržavanja vode, tako da može značajnije produžiti vrijeme stvrdnjavanja. Iako HPMC s niskom molekularnom težinom također može produžiti vrijeme stvrdnjavanja, učinak je relativno slab.
5.3 Uvjeti okoliša
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-a usporava ovaj učinak. U okruženju niske temperature, sama reakcija hidratacije je spora, a učinak HPMC-a na zgušnjavanje i zadržavanje vode može uzrokovati značajno produljenje vremena vezivanja cementa.
5.4 Vodocementni omjer
Promjene u vodocementnom omjeru također će utjecati na učinak HPMC-a na vrijeme vezivanja cementa. Pri većem vodocementnom omjeru, u cementnoj tijestu ima više vode, a učinak HPMC-a na zadržavanje vode može imati manji učinak na vrijeme stvrdnjavanja. Pri nižem vodocementnom omjeru, učinak zgušnjavanja HPMC-a bit će očitiji, a učinak produljenja vremena stvrdnjavanja 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. Primjena HPMC-a može produžiti početno i konačno vrijeme vezivanja cementa, osigurati dulje vrijeme izgradnje i poboljšati učinkovitost materijala na bazi cementa. U praktičnim primjenama, faktori kao što su količina dodanog HPMC-a, molekularna težina i uvjeti okoline zajedno određuju njegov specifičan 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: 21. lipnja 2024