Els èters de cel·lulosa són un tipus de compostos de polímers orgànics modificats químicament a partir de cel·lulosa natural. S'utilitzen habitualment en materials de construcció, especialment en materials a base de ciment. La influència de l'èter de cel·lulosa en el procés d'hidratació del 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 el desenvolupament de la morfologia i la força dels productes d'hidratació del ciment.
1. Introducció a la hidratació del ciment
El procés d'hidratació del ciment és una sèrie de reaccions físiques i químiques complexes entre el ciment i l'aigua. Aquestes reaccions fan que la pasta de ciment s'endureixi gradualment per formar una estructura sòlida, produint finalment productes d'hidratació com ara silicat de calci hidrat (CSH) i hidròxid de calci (CH). Durant aquest procés, la velocitat de reacció d'hidratació del ciment, la fluïdesa i la retenció d'aigua del purí i la formació de productes d'hidratació afecten directament la resistència 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 del ciment. L'èter de cel·lulosa afecta principalment el procés d'hidratació del ciment de dues maneres: una és afectant la distribució i l'evaporació de l'aigua en el purí de ciment; l'altra és afectant la dispersió i 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 dels materials a base de ciment. A causa de la seva forta hidrofilicitat, l'èter de cel·lulosa pot formar una solució col·loïdal estable a l'aigua, que pot absorbir i retenir la humitat. Aquesta capacitat de retenció d'aigua és important per reduir les esquerdes causades per la ràpida pèrdua d'aigua del formigó durant la hidratació primerenca. Especialment en entorns secs o condicions de construcció d'alta temperatura, l'èter de cel·lulosa pot evitar eficaçment que l'aigua s'evapori massa ràpidament i garantir que la quantitat d'aigua a la purín de ciment sigui suficient per suportar la reacció normal d'hidratació.
Reologia i engrossiment
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 l'estructura de cadena llarga formada per molècules d'èter de cel·lulosa a l'aigua. Aquesta molècula de cadena llarga pot restringir el moviment de les partícules de ciment, augmentant així la viscositat i la consistència del purí. Aquesta propietat és especialment important en aplicacions com ara guix i adhesius de rajoles, ja que evita que el morter de ciment flueixi massa ràpid alhora que ofereix un millor rendiment de construcció.
Retarda la hidratació i ajusta el temps de fixació
L'èter de cel·lulosa pot retardar la reacció d'hidratació del ciment i augmentar la fixació inicial i el temps de fixació final de la pasta de ciment. Aquest efecte es produeix perquè les molècules d'èter de cel·lulosa s'adsorbeixen a la superfície de les 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 fixació, els èters de cel·lulosa poden millorar l'operabilitat de la construcció, donant als treballadors de la construcció més temps per fer ajustos i correccions.
3. Efecte sobre la forma dels productes d'hidratació del ciment
La presència d'èters de cel·lulosa també afecta la microestructura dels productes d'hidratació del ciment. Els estudis han demostrat que la morfologia del gel de silicat de calci hidrat (CSH) canviarà després d'afegir èter de cel·lulosa. Les molècules d'èter de cel·lulosa poden afectar l'estructura cristal·lina de CSH, fent-la més fluixa. Aquesta estructura solta pot reduir la força inicial fins a cert punt, però també ajuda a millorar la duresa del material.
Els èters de cel·lulosa també poden reduir la formació d'etringita durant el procés d'hidratació. Com que l'èter de cel·lulosa retarda la velocitat de reacció d'hidratació, es redueix la velocitat de formació d'etringita al ciment, reduint així l'estrès intern causat per l'expansió del volum durant el procés de curat.
4. Efecte en el desenvolupament de la força
Els èters de cel·lulosa també tenen un impacte significatiu en el desenvolupament de la resistència dels materials a base de ciment. Com que els èters de cel·lulosa retarden la taxa d'hidratació del ciment, el desenvolupament primerenc de la força de les pastes de ciment sol ser més lent. Tanmateix, a mesura que la reacció d'hidratació continua, l'efecte regulador de la retenció d'aigua de l'èter 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 tenir en compte que la quantitat i el tipus d'èter de cel·lulosa afegits tenen un doble impacte en la força. Una quantitat adequada d'èter de cel·lulosa pot millorar el rendiment de la construcció i augmentar la resistència posterior, però l'ús excessiu pot provocar una disminució de la resistència primerenca dels materials a base de ciment i afectar les propietats mecàniques finals. Per tant, en aplicacions pràctiques, el tipus i la dosificació d'èter de cel·lulosa s'han d'optimitzar i dissenyar d'acord amb els requisits específics d'enginyeria.
L'èter de cel·lulosa afecta el procés d'hidratació i les propietats del material del ciment millorant la retenció d'aigua dels materials a base de ciment, ajustant la taxa d'hidratació i afectant la forma dels productes d'hidratació. Tot i que els èters de cel·lulosa poden causar una pèrdua de resistència primerenca, 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 aplicacions reals d'enginyeria, una 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.
Hora de publicació: 27-set-2024