Етри целулозе су врста органских полимерних једињења хемијски модификованих од природне целулозе. Обично се користе у грађевинским материјалима, посебно у материјалима на бази цемента. Утицај етра целулозе на процес хидратације цемента углавном се огледа у следећим аспектима: дисперзији честица цемента, задржавању воде, ефекту згушњавања и утицају на морфологију и развој чврстоће производа хидратације цемента.
1. Увод у хидратацију цемента
Процес хидратације цемента је низ сложених физичких и хемијских реакција између цемента и воде. Ове реакције доводе до постепеног стврдњавања цементне пасте да формира чврсту структуру, на крају производећи производе хидратације као што су калцијум силикат хидрат (ЦСХ) и калцијум хидроксид (ЦХ). Током овог процеса, брзина реакције хидратације цемента, флуидност и задржавање воде у суспензији, и формирање производа хидратације директно утичу на чврстоћу и издржљивост коначног бетона.
2. Механизам деловања етра целулозе
Етар целулозе игра значајну физичку и хемијску регулаторну улогу у процесу хидратације цемента. Целулозни етар углавном утиче на процес хидратације цемента на два начина: један утиче на дистрибуцију и испаравање воде у цементној суспензији; други је утицајем на дисперзију и коагулацију цементних честица.
Контрола влаге и задржавање воде
Етри целулозе могу значајно побољшати задржавање воде материјала на бази цемента. Због своје јаке хидрофилности, етар целулозе може да формира стабилан колоидни раствор у води, који може да апсорбује и задржи влагу. Овај капацитет задржавања воде је важан за смањење пукотина узрокованих брзим губитком воде у бетону током ране хидратације. Нарочито у сувим окружењима или условима високотемпературне конструкције, целулозни етар може ефикасно спречити пребрзо испаравање воде и осигурати да је количина воде у цементној суспензији довољна да подржи нормалну реакцију хидратације.
Реологија и згушњавање
Етри целулозе такође могу побољшати реологију цементних суспензија. Након додавања целулозног етра, конзистенција цементне суспензије ће се значајно повећати. Овај феномен се углавном приписује структури дугог ланца коју формирају молекули целулозног етра у води. Овај молекул дугог ланца може ограничити кретање честица цемента, чиме се повећава вискозитет и конзистенција суспензије. Ово својство је посебно важно у применама као што су лепкови за малтерисање и плочице, јер спречава пребрзо отицање цементног малтера, истовремено пружајући боље перформансе конструкције.
Одложите хидратацију и подесите време везивања
Целулозни етар може одложити реакцију хидратације цемента и повећати почетно и коначно време везивања цементне суспензије. Овај ефекат настаје јер се молекули целулозног етра адсорбују на површини честица цемента, формирајући баријеру која спречава директан контакт између воде и честица цемента, чиме се успорава реакција хидратације. Одлагањем времена везивања, етри целулозе могу побољшати оперативност конструкције, дајући грађевинским радницима више времена за прилагођавања и корекције.
3. Утицај на облик производа хидратације цемента
Присуство етра целулозе утиче и на микроструктуру продуката хидратације цемента. Студије су показале да ће се морфологија гела калцијум силикат хидрата (ЦСХ) променити након додавања целулозног етра. Молекули целулозног етра могу утицати на кристалну структуру ЦСХ, чинећи је лабавијом. Ова лабава структура може смањити рану чврстоћу до одређене мере, али такође помаже у побољшању жилавости материјала.
Етри целулозе такође могу смањити формирање етрингита током процеса хидратације. Пошто целулозни етар успорава брзину реакције хидратације, брзина формирања етрингита у цементу је смањена, чиме се смањује унутрашњи стрес узрокован проширењем запремине током процеса очвршћавања.
4. Утицај на развој снаге
Етри целулозе такође имају значајан утицај на развој чврстоће материјала на бази цемента. Пошто етри целулозе успоравају брзину хидратације цемента, рани развој чврстоће цементних паста је обично спорији. Међутим, како се реакција хидратације наставља, регулациони ефекат задржавања воде целулозног етра и морфологије производа хидратације може се постепено појавити, што ће помоћи да се побољша чврстоћа у каснијој фази.
Треба напоменути да додата количина и врста целулозног етра имају двоструки утицај на снагу. Одговарајућа количина целулозног етра може побољшати перформансе конструкције и повећати каснију чврстоћу, али прекомерна употреба може довести до смањења ране чврстоће материјала на бази цемента и утицати на коначна механичка својства. Стога, у практичним применама, тип и доза целулозног етра треба да буду оптимизовани и пројектовани у складу са специфичним инжењерским захтевима.
Целулозни етар утиче на процес хидратације и својства материјала цемента побољшавајући задржавање воде у материјалима на бази цемента, прилагођавајући стопу хидратације и утичући на облик производа хидратације. Иако етри целулозе могу узроковати губитак ране чврстоће, они могу дугорочно побољшати издржљивост и жилавост бетона. Додатак целулозног етра такође може значајно побољшати перформансе конструкције, посебно у сценаријима примене који захтевају дуго радно време и високе захтеве за задржавањем воде. Има незаменљиве предности. У стварним инжењерским применама, разуман избор врсте и дозе целулозног етра може уравнотежити захтеве за чврстоћу, конструкцијске перформансе и издржљивост материјала.
Време поста: 27.09.2024