Эфиры целлюлозы — это тип органических полимерных соединений, химически модифицированных из натуральной целлюлозы. Они обычно используются в строительных материалах, особенно в материалах на основе цемента. Влияние эфира целлюлозы на процесс гидратации цемента выражается главным образом в следующих аспектах: дисперсия частиц цемента, водоудержание, загущающий эффект, а также влияние на морфологию и развитие прочности продуктов гидратации цемента.
1. Введение в гидратацию цемента.
Процесс гидратации цемента представляет собой серию сложных физических и химических реакций между цементом и водой. Эти реакции приводят к постепенному затвердеванию цементного теста с образованием твердой структуры, в конечном итоге образуя продукты гидратации, такие как гидрат силиката кальция (CSH) и гидроксид кальция (CH). В ходе этого процесса скорость реакции гидратации цемента, текучесть и водоудержание раствора, а также образование продуктов гидратации напрямую влияют на прочность и долговечность конечного бетона.
2. Механизм действия эфиров целлюлозы.
Эфир целлюлозы играет значительную физическую и химическую регулирующую роль в процессе гидратации цемента. Эфир целлюлозы в основном влияет на процесс гидратации цемента двумя способами: во-первых, влияя на распределение и испарение воды в цементном растворе; другой – за счет воздействия на дисперсию и коагуляцию частиц цемента.
Контроль влажности и удержание воды
Эфиры целлюлозы могут значительно улучшить водоудержание материалов на основе цемента. Благодаря своей сильной гидрофильности эфир целлюлозы может образовывать в воде стабильный коллоидный раствор, который способен поглощать и удерживать влагу. Эта водоудерживающая способность важна для уменьшения трещин, вызванных быстрой потерей воды в бетоне во время ранней гидратации. Эфир целлюлозы может эффективно предотвращать слишком быстрое испарение воды и обеспечивать достаточное количество воды в цементном растворе для поддержания нормальной реакции гидратации, особенно в сухой среде или в условиях высоких температур строительства.
Реология и загущение
Эфиры целлюлозы также могут улучшить реологию цементных растворов. После добавления эфира целлюлозы консистенция цементного раствора значительно увеличится. Это явление главным образом объясняется длинноцепочечной структурой, образованной молекулами эфира целлюлозы в воде. Эта молекула с длинной цепью может ограничивать движение частиц цемента, тем самым увеличивая вязкость и консистенцию раствора. Это свойство особенно важно в таких областях применения, как штукатурка и клей для плитки, поскольку оно предотвращает слишком быстрое растекание цементного раствора, обеспечивая при этом лучшие строительные характеристики.
Отложите гидратацию и отрегулируйте время схватывания.
Эфир целлюлозы может задержать реакцию гидратации цемента и увеличить время начального и окончательного схватывания цементного раствора. Этот эффект возникает потому, что молекулы эфира целлюлозы адсорбируются на поверхности частиц цемента, образуя барьер, препятствующий прямому контакту воды с частицами цемента, замедляя тем самым реакцию гидратации. Задерживая время схватывания, эфиры целлюлозы могут улучшить работоспособность конструкции, давая строителям больше времени для внесения корректировок и исправлений.
3. Влияние на форму продуктов гидратации цемента.
Присутствие эфиров целлюлозы также влияет на микроструктуру продуктов гидратации цемента. Исследования показали, что морфология геля гидрата силиката кальция (CSH) изменится после добавления эфира целлюлозы. Молекулы эфира целлюлозы могут влиять на кристаллическую структуру CSH, делая ее более рыхлой. Эта рыхлая структура может в определенной степени снизить начальную прочность, но также помогает улучшить ударную вязкость материала.
Эфиры целлюлозы также могут уменьшить образование эттрингита в процессе гидратации. Поскольку эфир целлюлозы замедляет скорость реакции гидратации, скорость образования эттрингита в цементе снижается, тем самым уменьшая внутреннее напряжение, вызванное объемным расширением в процессе отверждения.
4. Влияние на развитие силы
Эфиры целлюлозы также оказывают значительное влияние на повышение прочности материалов на основе цемента. Поскольку эфиры целлюлозы замедляют скорость гидратации цемента, раннее развитие прочности цементных паст обычно происходит медленнее. Однако по мере продолжения реакции гидратации может постепенно проявляться регулирующий эффект удержания воды эфиром целлюлозы и морфологии продукта гидратации, что поможет улучшить прочность на более поздней стадии.
Следует отметить, что добавленное количество и тип эфира целлюлозы оказывают двойное влияние на прочность. Соответствующее количество эфира целлюлозы может улучшить эксплуатационные характеристики конструкции и увеличить последующую прочность, но чрезмерное его использование может привести к снижению ранней прочности материалов на основе цемента и повлиять на конечные механические свойства. Поэтому при практическом применении тип и дозировка эфира целлюлозы должны быть оптимизированы и разработаны в соответствии с конкретными техническими требованиями.
Эфир целлюлозы влияет на процесс гидратации и свойства цемента, улучшая водоудержание материалов на основе цемента, регулируя скорость гидратации и влияя на форму продуктов гидратации. Хотя эфиры целлюлозы могут вызвать потерю ранней прочности, они могут улучшить долговечность и ударную вязкость бетона в долгосрочной перспективе. Добавление эфира целлюлозы также может значительно улучшить характеристики конструкции, особенно в тех случаях, когда требуется длительное рабочее время и высокие требования к удержанию воды. Он имеет незаменимые преимущества. В реальных инженерных приложениях разумный выбор типа и дозировки эфира целлюлозы может сбалансировать требования к прочности, конструкционным характеристикам и долговечности материала.
Время публикации: 27 сентября 2024 г.