Els èters de cel·lulosa són un tipus de compostos de polímer orgànic modificats químicament a partir de la cel·lulosa natural. S’utilitzen habitualment en materials de construcció, especialment en materials basats en ciment. La influència de l’èter de cel·lulosa en el procés d’hidratació de ciment es reflecteix principalment en els aspectes següents: la dispersió de partícules de ciment, la retenció d’aigua, l’efecte espessidor i la influència en la morfologia i el desenvolupament de la força de productes d’hidratació de ciment.
1. Introducció a la hidratació del ciment
El procés d’hidratació del ciment és una sèrie de reaccions físiques i químiques complexes entre ciment i aigua. Aquestes reaccions fan que la pasta de ciment s’endureixi gradualment per formar una estructura sòlida, produint eventualment productes d’hidratació com l’hidrat de silicat de calci (CSH) i l’hidròxid de calci (CH). Durant aquest procés, la velocitat de reacció d’hidratació del ciment, la fluïdesa i la retenció d’aigua de la purina i la formació de productes d’hidratació afecten directament la força i la durabilitat del formigó final.
2. El mecanisme d’acció dels èters de cel·lulosa
L’èter de cel·lulosa té un paper regulador físic i químic important en el procés d’hidratació de ciment. L’èter de cel·lulosa afecta principalment el procés d’hidratació del ciment de dues maneres: un és afectant la distribució i l’evaporació de l’aigua a la purina de ciment; L’altra és afectant la dispersió i la coagulació de les partícules de ciment.
Control de la humitat i retenció d'aigua
Els èters de cel·lulosa poden millorar molt la retenció d’aigua de materials basats en ciment. A causa de la seva forta hidrofilicitat, l'èter de cel·lulosa pot formar una solució col·loidal estable en l'aigua, que pot absorbir i retenir la humitat. Aquesta capacitat de retenció d’aigua és important per reduir les esquerdes causades per una ràpida pèrdua d’aigua en formigó durant la hidratació precoç. Sobretot en entorns secs o condicions de construcció a alta temperatura, l’èter de cel·lulosa pot evitar que l’aigua s’evapori massa ràpidament i garanteixi que la quantitat d’aigua del purí de ciment sigui suficient per suportar la reacció normal d’hidratació.
Reologia i espessiment
Els èters de cel·lulosa també poden millorar la reologia dels purins de ciment. Després d’afegir èter de cel·lulosa, la consistència del purí de ciment augmentarà significativament. Aquest fenomen s’atribueix principalment a la llarga estructura de la cadena formada per molècules d’èter de cel·lulosa en aigua. Aquesta molècula de cadena llarga pot restringir el moviment de partícules de ciment, augmentant així la viscositat i la consistència de la purina. Aquesta propietat és particularment important en aplicacions com el guix i els adhesius de rajoles, ja que impedeix que el morter de ciment flueixi massa ràpidament alhora que proporciona un millor rendiment de la construcció.
Retardar la hidratació i ajustar el temps de configuració
L’èter de cel·lulosa pot retardar la reacció d’hidratació del ciment i augmentar la configuració inicial i el temps de configuració final de la purina de ciment. Aquest efecte es produeix perquè les molècules de l’èter de cel·lulosa s’absorbeixen a la superfície de partícules de ciment, formant una barrera que impedeix el contacte directe entre l’aigua i les partícules de ciment, alentint així la reacció d’hidratació. En retardar el temps de configuració, els èters de cel·lulosa poden millorar l’operació de la construcció, donant més temps als treballadors de la construcció per fer ajustaments i correccions.
3. Efecte sobre la forma de productes d’hidratació de ciment
La presència d’èters de cel·lulosa també afecta la microestructura de productes d’hidratació de ciment. Els estudis han demostrat que la morfologia del gel d’hidrat de silicat de calci (CSH) canviarà després d’afegir èter de cel·lulosa. Les molècules d’èter de cel·lulosa poden afectar l’estructura de cristall de CSH, fent -la més solta. Aquesta estructura solta pot reduir la força precoç fins a un cert punt, però també ajuda a millorar la duresa del material.
Els èters de cel·lulosa també poden reduir la formació d’ettringita durant el procés d’hidratació. Atès que l’èter de cel·lulosa retarda la taxa de reacció d’hidratació, es redueix la taxa de formació d’ettringita al ciment, reduint així l’estrès intern causat per l’expansió del volum durant el procés de curació.
4. Efecte sobre el desenvolupament de la força
Els èters de cel·lulosa també tenen un impacte significatiu en el desenvolupament de la força de materials basats en ciment. Com que els èters de cel·lulosa retarden la taxa d’hidratació del ciment, el desenvolupament de la força precoç de les pastes de ciment sol ser més lent. No obstant això, a mesura que la reacció d’hidratació continua, l’efecte regulador de la retenció d’aigua de cel·lulosa i la morfologia del producte d’hidratació pot sorgir gradualment, cosa que ajudarà a millorar la força en l’etapa posterior.
Cal destacar que la quantitat afegida i el tipus d’èter de cel·lulosa tenen un impacte doble en la força. Una quantitat adequada d’èter de cel·lulosa pot millorar el rendiment de la construcció i augmentar la força posterior, però l’ús excessiu pot comportar una disminució de la força primerenca dels materials basats en ciment i afectar les propietats mecàniques finals. Per tant, en aplicacions pràctiques, cal optimitzar i dissenyar el tipus i la dosi de l’èter de cel·lulosa segons els requisits d’enginyeria específics.
L’èter de cel·lulosa afecta el procés d’hidratació i les propietats materials del ciment millorant la retenció d’aigua de materials basats en ciment, ajustant la taxa d’hidratació i afectant la forma de productes d’hidratació. Tot i que els èters de cel·lulosa poden causar una pèrdua de força precoç, poden millorar la durabilitat i la duresa del formigó a llarg termini. L’addició d’èter de cel·lulosa també pot millorar significativament el rendiment de la construcció, especialment en escenaris d’aplicació que requereixen temps de treball llargs i requisits elevats de retenció d’aigua. Té avantatges insubstituïbles. En les aplicacions d’enginyeria reals, la selecció raonable del tipus i la dosi d’èter de cel·lulosa pot equilibrar la força, el rendiment de la construcció i els requisits de durabilitat del material.
Posada de temps: 27 de setembre de 2014