مکانیسم اتر سلولز با تأخیر در هیدراتاسیون سیمان

اترهای سلولز معمولاً در صنعت ساخت و ساز به عنوان مواد افزودنی به مواد مبتنی بر سیمان به دلیل توانایی آنها در کنترل رئولوژی ، بهبود کارآیی و تقویت عملکرد مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از کاربردهای مهم اترهای سلولز در تأخیر در هیدراتاسیون سیمان است. این تأخیر در هیدراتاسیون در سناریوهایی که در آن زمان تنظیم طولانی مورد نیاز است ، بسیار مهم است ، از جمله در بتن ریزی آب و هوای گرم یا هنگام حمل بتن در مسافت های طولانی. درک مکانیسم چگونگی تأخیر در هیدراتاسیون سیمان سلولز برای بهینه سازی استفاده از آنها در برنامه های ساختمانی ضروری است.

آشنایی با هیدراتاسیون سیمان
قبل از بررسی چگونگی تأخیر در اترهای سلولز هیدراتاسیون سیمان ، درک فرایند هیدراتاسیون سیمان ضروری است. سیمان یک ماده مهم در بتن است و هیدراتاسیون آن یک واکنش شیمیایی پیچیده است که شامل تعامل آب با ذرات سیمانی است و منجر به تشکیل یک ماده قوی و بادوام می شود.

هنگامی که آب به سیمان اضافه می شود ، واکنشهای شیمیایی مختلفی رخ می دهد ، در درجه اول شامل هیدراتاسیون ترکیبات سیمانی ، مانند سیلیکات تریکیوم (C3s) ، سیلیکات دیکالیسم (C2S) ، آلومینات Tricalcium (C3A) و تتراکالکوم آلومینو-فرییت (C4AF). این واکنشها ژل هیدرات سیلیکات کلسیم (CSH) ، هیدروکسید کلسیم (CH) و سایر ترکیبات را تولید می کنند که به استحکام و دوام بتن کمک می کند.

نقش اترهای سلولز در تأخیر در هیدراتاسیون
اترهای سلولز ، مانند متیل سلولز (MC) ، هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) ، اغلب به عنوان پلیمرهای محلول در آب در مواد مبتنی بر سیمان مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد افزودنی با ذرات آب و سیمان در تعامل هستند و یک فیلم محافظ در اطراف دانه های سیمان تشکیل می دهند. تأخیر در هیدراتاسیون سیمان ناشی از اترهای سلولز را می توان به چندین مکانیسم نسبت داد:

احتباس آب: اترهای سلولز به دلیل ماهیت آبگریز و توانایی تشکیل راه حل های چسبناک از ظرفیت بازپرداخت آب بالایی برخوردار هستند. هنگامی که به مخلوط های سیمانی اضافه می شوند ، می توانند مقدار قابل توجهی از آب را حفظ کنند و در دسترس بودن آب برای واکنشهای هیدراتاسیون سیمان را کاهش دهند. این محدودیت در دسترس بودن آب روند هیدراتاسیون را کاهش می دهد و زمان تنظیم بتن را افزایش می دهد.

سد فیزیکی: اترهای سلولز یک سد فیزیکی در اطراف ذرات سیمان تشکیل می دهند و مانع دسترسی آب به سطح سیمان می شوند. این سد به طور موثری میزان نفوذ آب به ذرات سیمان را کاهش می دهد و از این طریق واکنش های هیدراتاسیون را کند می کند. در نتیجه ، فرآیند هیدراتاسیون کلی به تأخیر می افتد و منجر به زمان تنظیم طولانی مدت می شود.

جذب سطح: اترهای سلولز می توانند از طریق فعل و انفعالات فیزیکی مانند پیوند هیدروژن و نیروهای ون در والس ، بر روی سطح ذرات سیمان جذب شوند. این جذب باعث کاهش سطح موجود برای تعامل با سیمان آب می شود و مانع از شروع و پیشرفت واکنشهای هیدراتاسیون می شود. در نتیجه ، تأخیر در هیدراتاسیون سیمان مشاهده می شود.

تعامل با یونهای کلسیم: اترهای سلولز همچنین می توانند با یونهای کلسیم آزاد شده در هنگام هیدراتاسیون سیمان ارتباط برقرار کنند. این فعل و انفعالات می تواند منجر به تشکیل مجتمع ها یا بارش نمک های کلسیم شود ، که باعث کاهش بیشتر در دسترس بودن یون های کلسیم برای شرکت در واکنشهای هیدراتاسیون می شود. این تداخل در فرآیند تبادل یون به تأخیر در هیدراتاسیون سیمان کمک می کند.

عوامل مؤثر در تأخیر در هیدراتاسیون
عوامل مختلفی بر میزان تأخیر در هیدراتاسیون سیمان سلولز تأثیر می گذارد:

نوع و غلظت اترهای سلولز: انواع مختلفی از اترهای سلولز درجات مختلفی از تأخیر در هیدراتاسیون سیمان را نشان می دهد. علاوه بر این ، غلظت اترهای سلولز در مخلوط سیمان نقش مهمی در تعیین میزان تأخیر دارد. غلظت های بالاتر به طور معمول منجر به تأخیرهای برجسته تر می شوند.

اندازه و توزیع ذرات: اندازه ذرات و توزیع اترهای سلولز بر پراکندگی آنها در خمیر سیمان تأثیر می گذارد. ذرات کوچکتر تمایل به پراکندگی یکنواخت تر دارند و یک فیلم متراکم تر در اطراف ذرات سیمان تشکیل می دهند و تأخیر بیشتری در هیدراتاسیون ایجاد می کنند.

دما و رطوبت نسبی: شرایط محیطی ، مانند دما و رطوبت نسبی ، بر میزان تبخیر آب و هیدراتاسیون سیمان تأثیر می گذارد. درجه حرارت بالاتر و رطوبت نسبی پایین هر دو فرآیند را تسریع می کند ، در حالی که دمای پایین تر و رطوبت نسبی بالاتر تأخیر در هیدراتاسیون ناشی از اترهای سلولز را دارند.

نسبت و ترکیب مخلوط: نسبت و ترکیب کلی مخلوط بتن ، از جمله نوع سیمان ، خواص کل و وجود سایر مواد افزودنی ، می تواند بر اثربخشی اترهای سلولز در تأخیر در هیدراتاسیون تأثیر بگذارد. بهینه سازی طراحی مخلوط برای دستیابی به زمان و عملکرد تنظیم مورد نظر ضروری است.

اترهای سلولز هیدراتاسیون سیمان را از طریق مکانیسم های مختلف از جمله احتباس آب ، تشکیل موانع فیزیکی ، جذب سطح و تعامل با یون های کلسیم به تأخیر می اندازد. این مواد افزودنی نقش مهمی در کنترل زمان تنظیم و کارآیی مواد مبتنی بر سیمان ، به ویژه در برنامه هایی که زمان تنظیم طولانی مورد نیاز است ، ایفا می کنند. درک مکانیسم های تأخیر در هیدراتاسیون ناشی از اترهای سلولز برای استفاده مؤثر آنها در شیوه های ساخت و ساز و توسعه فرمولاسیون های بتونی با کارایی بالا بسیار مهم است.