Tselluloosietreid kasutatakse ehitustööstuses tavaliselt tsemendipõhiste materjalide lisanditena, kuna nad on võimelised kontrollima reoloogiat, parandama töövõimet ja parandavad jõudlust. Tselluloosietrite üks oluline rakendamine on tsemendi hüdratsiooni edasilükkamine. See hüdratsiooni viivitus on ülioluline stsenaariumide korral, kus on vaja pikendatud seadistusaegu, näiteks kuuma ilmaga betoneerimise korral või betooni vedamisel pikkade vahemaade jooksul. Tselluloosietrite tsemendi hüdratsiooni viivitamise mehhanismi mõistmine on nende kasutamise optimeerimiseks ehitusrakendustes hädavajalik.
Tsemendi hüdratsiooni sissejuhatus
Enne kui uurida tselluloosietreid tsemendi hüdratsiooni edasi lükata, on oluline mõista tsemendi hüdratsiooni protsessi ise. Tsement on betooni oluline koostisosa ja selle hüdratsioon on keeruline keemiline reaktsioon, mis hõlmab vee interaktsiooni tsemendiosakestega, mis viib tugeva ja vastupidava materjali moodustumiseni.
Kui tsemendile lisatakse vett, esinevad mitmesugused keemilised reaktsioonid, hõlmates peamiselt tsemendiühendite, näiteks tsemendi silikaat (C3S), dicalcium silikaat (C2S), tricalcium alumiinat (C3A) ja tetrakalcium alumiiniferriidi (C4AF) hüdratsiooni. Need reaktsioonid toodavad kaltsiumsilikaathüdraadi (CSH) geeli, kaltsiumhüdroksiidi (CH) ja muid ühendeid, mis soodustavad betooni tugevust ja vastupidavust.
Tselluloosietrite roll hüdratsiooni edasilükkamisel
Tselluloosietreid, näiteks metüültselluloosi (MC), hüdroksüetüültselluloosi (HEC) ja hüdroksüpropüülmetüültulloosi (HPMC), kasutatakse sageli tsemendipõhistes materjalides vees lahustuvate polümeeridena. Need lisandid interakteeruvad vee- ja tsemendiosakestega, moodustades kaitsekile tsemenditerade ümber. Tselluloosietrite põhjustatud tsemendi hüdratsiooni viivituse võib seostada mitmele mehhanismile:
Veepeetus: tselluloosietritel on kõrge veearvestusvõime nende hüdrofiilse olemuse ja viskoossete lahenduste moodustamise võime tõttu. Kui tsementeerivatele segudele lisatakse, saavad nad säilitada märkimisväärse koguse vett, vähendades vee kättesaadavust tsemendi hüdratsioonireaktsioonide jaoks. See vee kättesaadavuse piirang aeglustab hüdratsiooniprotsessi, pikendades betooni seadistusaega.
Füüsiline barjäär: tselluloosietrid moodustavad tsemendiosakeste ümber füüsilise barjääri, takistades vee juurdepääsu tsemendi pinnale. See barjäär vähendab tõhusalt vee tungimise kiirust tsemendiosakestesse, aeglustades sellega hüdratsioonireaktsioone. Selle tulemusel hilineb üldine hüdratsiooniprotsess, mis viib pikaajaliste seadistusaegadeni.
Pinna adsorptsioon: tselluloosietrid saavad adsorbeerida tsemendiosakeste pinnale selliste füüsikaliste interaktsioonide, näiteks vesiniksideme ja van der Waalsi jõudude kaudu. See adsorptsioon vähendab veetsemendi koostoimeks saadaolevat pinda, pärssides hüdratsioonireaktsioonide algatamist ja progresseerumist. Järelikult täheldatakse tsemendi hüdratsiooni viivitust.
Koostoime kaltsiumiioonidega: tselluloosi eters võib suhelda ka tsemendihüdratsiooni ajal vabanenud kaltsiumioonidega. Need koostoimed võivad põhjustada komplekside moodustumist või kaltsiumpoolsete sademete moodustumist, mis vähendab veelgi kaltsiumiioonide kättesaadavust hüdratsioonireaktsioonides osalemisel. See sekkumine ioonvahetuse protsessile aitab kaasa tsemendi hüdratsiooni viivitusele.
Hüdratsiooni viivitust mõjutavad tegurid
Mitmed tegurid mõjutavad seda, mil määral tselluloosietrid viivitavad tsemendi hüdratsiooni:
Tselluloosietrite tüüp ja kontsentratsioon: erinevat tüüpi tselluloosietritel on tsemendi hüdratsioonis erinev viivitus. Lisaks mängib tselluloosietrite kontsentratsioon tsementsegusse olulist rolli viivituse ulatuse määramisel. Kõrgemad kontsentratsioonid põhjustavad tavaliselt rohkem väljendunud viivitusi.
Osakeste suurus ja jaotus: Tselluloosietrite osakeste suurus ja jaotus mõjutavad nende dispersiooni tsemendipastas. Väiksemad osakesed kipuvad ühtlasemalt hajuma, moodustades tsemendiosakeste ümber tihedama kile ja avaldades suuremat viivitust hüdratsioonis.
Temperatuur ja suhteline õhuniiskus: keskkonnatingimused, näiteks temperatuur ja suhteline õhuniiskus, mõjutavad vee aurustumise kiirust ja tsemendi hüdratsiooni. Kõrgemad temperatuurid ja madalam suhteline õhuniiskus kiirendavad mõlemat protsessi, samas kui madalamad temperatuurid ja kõrgem suhteline õhuniiskus eelistavad tselluloosietrite põhjustatud hüdratsiooni viivitust.
Sega proportsionaalne ja koostis: betoonisegu üldine segu osa ja koostis, sealhulgas tsemendi tüüp, agregaatide omadused ja muude segude olemasolu, võivad mõjutada tselluloosietrite tõhusust hüdratsiooni edasilükkamisel. Segudisaini optimeerimine on soovitud seadistamise aja ja jõudluse saavutamiseks hädavajalik.
Tselluloosietrid lükkavad tsemendi hüdratsiooni erinevate mehhanismide kaudu, sealhulgas veepeetus, füüsikaliste tõkete moodustumine, pinna adsorptsioon ja interaktsioon kaltsiumiioonidega. Need lisandid mängivad olulist rolli tsemendipõhiste materjalide seadmise aja ja töötaseme kontrollimisel, eriti rakendustes, kus on vaja pikendatud seadistusaegu. Tselluloosi eterite põhjustatud hüdratsiooni hilinemise mehhanismide mõistmine on ülioluline nende tõhusaks kasutamiseks ehitustavades ja suure jõudlusega betoonipreparaatide väljatöötamiseks.
Postiaeg: 18. veebruar 20125