تأثیر اتر سلولز بر هیدراتاسیون سیمان

اترهای سلولز نوعی ترکیبات پلیمری آلی هستند که از نظر شیمیایی از سلولز طبیعی اصلاح شده اند. آنها معمولاً در مصالح ساختمانی بویژه در مواد مبتنی بر سیمان مورد استفاده قرار می گیرند. تأثیر اتر سلولز در فرآیند هیدراتاسیون سیمان عمدتاً در جنبه های زیر منعکس می شود: پراکندگی ذرات سیمانی ، احتباس آب ، اثر ضخیم کننده و تأثیر بر مورفولوژی و قدرت توسعه محصولات هیدراتاسیون سیمان.

1. مقدمه ای بر هیدراتاسیون سیمان
فرآیند هیدراتاسیون سیمان مجموعه ای از واکنشهای پیچیده فیزیکی و شیمیایی بین سیمان و آب است. این واکنش ها باعث می شود که خمیر سیمان به تدریج سخت شود تا یک ساختار جامد ایجاد شود و در نهایت محصولات هیدراتاسیون مانند هیدرات سیلیکات کلسیم (CSH) و هیدروکسید کلسیم (CH) تولید می کند. در طی این فرآیند ، میزان واکنش هیدراتاسیون سیمان ، سیالیت و احتباس آب دوغاب و تشکیل محصولات هیدراتاسیون به طور مستقیم بر استحکام و دوام بتن نهایی تأثیر می گذارد.

2. مکانیسم عملکرد اترهای سلولز
اتر سلولز نقش نظارتی فیزیکی و شیمیایی قابل توجهی در فرآیند هیدراتاسیون سیمان دارد. اتر سلولز به طور عمده بر روند هیدراتاسیون سیمان از دو طریق تأثیر می گذارد: یکی با تأثیرگذاری بر توزیع و تبخیر آب در دوغاب سیمان. مورد دیگر با تأثیرگذاری بر پراکندگی و انعقاد ذرات سیمانی است.

کنترل رطوبت و احتباس آب
اترهای سلولز می توانند حفظ آب مواد مبتنی بر سیمان را تا حد زیادی بهبود بخشند. با توجه به آبگریز بودن قوی ، اتر سلولز می تواند یک محلول کلوئیدی پایدار در آب تشکیل دهد که می تواند رطوبت را جذب و حفظ کند. این ظرفیت نگهدارنده آب در کاهش ترک های ناشی از ریزش سریع آب در بتن در هنگام هیدراتاسیون اولیه مهم است. به خصوص در محیط های خشک یا شرایط ساخت و ساز درجه حرارت بالا ، اتر سلولز می تواند به طور موثری مانع از تبخیر آب خیلی سریع شود و اطمینان حاصل کند که میزان آب در دوغاب سیمان برای حمایت از واکنش هیدراتاسیون طبیعی کافی است.

رئولوژی و ضخیم کننده
اترهای سلولز همچنین می توانند رئولوژی دوغاب سیمان را بهبود بخشند. پس از افزودن اتر سلولز ، قوام دوغاب سیمان به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. این پدیده عمدتا به ساختار زنجیره ای طولانی که توسط مولکول های اتر سلولز در آب تشکیل شده است ، نسبت داده می شود. این مولکول زنجیره ای طولانی می تواند حرکت ذرات سیمان را محدود کند و از این طریق ویسکوزیته و قوام دوغاب را افزایش می دهد. این خاصیت به ویژه در برنامه های کاربردی مانند گچ کاری و چسب کاشی از اهمیت ویژه ای برخوردار است ، زیرا در حالی که عملکرد بهتر ساخت و ساز را ارائه می دهد ، از جریان سریع ملات سیمان جلوگیری می کند.

هیدراتاسیون را به تأخیر بیندازید و زمان تنظیم را تنظیم کنید
اتر سلولز می تواند واکنش هیدراتاسیون سیمان را به تأخیر بیندازد و تنظیم اولیه و زمان تنظیم نهایی دوغاب سیمان را افزایش دهد. این اثر به این دلیل رخ می دهد که مولکول های اتر سلولز بر روی سطح ذرات سیمانی جذب می شوند و سدی را تشکیل می دهند که از تماس مستقیم بین آب و ذرات سیمانی جلوگیری می کند ، بنابراین واکنش هیدراتاسیون را کند می کند. با تأخیر در تنظیم زمان ، اترهای سلولز می توانند عملکرد ساخت و ساز را بهبود بخشند و به کارگران ساختمانی فرصت بیشتری برای تنظیم و اصلاحات می دهند.

3. تأثیر بر شکل محصولات هیدراتاسیون سیمان
وجود اترهای سلولز نیز بر ریزساختار محصولات هیدراتاسیون سیمان تأثیر می گذارد. مطالعات نشان داده اند که مورفولوژی ژل هیدرات سیلیکات کلسیم (CSH) پس از افزودن اتر سلولز تغییر خواهد کرد. مولکول های اتر سلولز ممکن است بر ساختار کریستالی CSH تأثیر بگذارد و آن را سست تر کند. این ساختار شل ممکن است قدرت اولیه را تا حدی کاهش دهد ، اما همچنین به بهبود سختی مواد کمک می کند.

اترهای سلولز همچنین می توانند در طی فرآیند هیدراتاسیون ، تشکیل اترینگیت را کاهش دهند. از آنجا که اتر سلولز میزان واکنش هیدراتاسیون را عقب می اندازد ، میزان تشکیل اترینگیت در سیمان کاهش می یابد ، بنابراین استرس داخلی ناشی از گسترش حجم در طی فرآیند پخت را کاهش می دهد.

4. تأثیر بر رشد قدرت
اترهای سلولز همچنین تأثیر قابل توجهی در قدرت رشد مواد مبتنی بر سیمان دارند. از آنجا که اترهای سلولز میزان هیدراتاسیون سیمان را عقب می اندازند ، رشد اولیه خمیر سیمان معمولاً کندتر است. با این حال ، با ادامه واکنش هیدراتاسیون ، اثر تنظیم کننده حفظ آب اتر سلولز و مورفولوژی محصول هیدراتاسیون می تواند به تدریج ظهور کند ، که به بهبود قدرت در مرحله بعدی کمک می کند.

لازم به ذکر است که مقدار اضافه شده و نوع اتر سلولز تأثیر دوگانه بر قدرت دارد. مقدار مناسبی از اتر سلولز می تواند عملکرد ساخت و ساز را بهبود بخشد و استحکام بعدی را افزایش دهد ، اما استفاده بیش از حد ممکن است منجر به کاهش استحکام اولیه مواد مبتنی بر سیمان شود و بر خصوصیات مکانیکی نهایی تأثیر بگذارد. بنابراین ، در کاربردهای عملی ، نوع و دوز اتر سلولز باید مطابق با الزامات خاص مهندسی بهینه سازی و طراحی شود.

اتر سلولز با بهبود احتباس آب مواد مبتنی بر سیمان ، تنظیم میزان هیدراتاسیون و تأثیرگذاری بر شکل محصولات هیدراتاسیون ، بر فرآیند هیدراتاسیون و خصوصیات مواد سیمان تأثیر می گذارد. اگرچه اترهای سلولز ممکن است باعث از بین رفتن قدرت زودهنگام شود ، اما می تواند دوام و سختی بتن را در دراز مدت بهبود بخشد. علاوه بر این از اتر سلولز همچنین می تواند عملکرد ساخت و ساز را به ویژه در سناریوهای کاربردی که نیاز به زمان کار طولانی و نیازهای بالا در زمینه حفظ آب دارند ، بهبود بخشد. این مزایای غیر قابل تعویض دارد. در برنامه های مهندسی واقعی ، انتخاب معقول از نوع و دوز سلولز اتر می تواند قدرت ، عملکرد ساخت و ساز و دوام الزامات مواد را متعادل کند.