導入
ヒドロキシプロピル メチルセルロース (HPMC) は、増粘剤、乳化剤、安定剤として食品、医療、建設などのさまざまな業界で広く使用されているセルロース エーテルです。建設業界では、HPMC は作業性、保水性、耐久性などの望ましい特性を実現するためにセメントベースの材料への添加剤としてよく使用されます。研究によると、HPMC をセメントベースの材料に添加すると、セメントの水和プロセスが遅延し、最終的にはセメントベースの材料の強度発現に影響を与えることがわかっています。
セメント水和に対する HPMC の影響
セメントの水和は、水と乾燥セメント粒子の反応を伴う複雑な化学反応です。水和プロセス中に、セメント粒子は水と反応してさまざまな水和生成物を形成し、これがセメントベースの材料の強度の向上に役立ちます。研究により、セメントベースの材料に HPMC を添加すると、セメントの水和が遅れ、それによって強度の発現速度と程度が変化する可能性があることがわかっています。
セメントの水和が遅れる主な理由の 1 つは、HPMC の保水特性です。 HPMC は、水を吸収して膨潤してゲル状の構造を形成する親水性ポリマーです。 HPMC をセメントベースの材料に添加すると、混合物から水を吸収するため、セメントの水和に必要な自由水が減少します。セメントと水の反応には十分な水の供給が必要となるため、これにより水和プロセスが遅くなります。
セメント水和の遅れに寄与するもう 1 つの要因は、セメント粒子の表面への HPMC の吸着です。 HPMC はその極性によりセメント粒子との親和性が高くなります。それはセメント粒子の表面に吸着され、水分子とセメント粒子の間の接触を制限する物理的障壁を形成することができます。これにより、セメントと水の反応が遅くなり、セメントの水和が遅れます。
セメントベースの材料に HPMC を添加すると、水和生成物の核形成と結晶成長プロセスにも影響します。セメントの水和には、ケイ酸カルシウム水和物 (CSH) や水酸化カルシウム (CH) などのさまざまな結晶相の形成が伴います。 HPMC はこれらの相の一部の核生成と結晶成長を阻害し、セメントの水和をさらに遅くする可能性があります。
セメント水和遅延のメカニズム
HPMC がセメントの水和を遅らせる主なメカニズムは、セメント粒子と水の間に物理的障壁が形成されることです。 HPMC が水に分散すると、セメント粒子をカプセル化し、セメントの水和に利用できる自由水の量を減らすことができるゲル状のマトリックスを形成します。これにより、セメントと水の反応が遅くなり、セメントベースの材料の強度発現が遅れます。
別のメカニズムは、セメント粒子の表面への HPMC の吸着です。 HPMC はその極性によりセメント粒子との親和性が高くなります。それはセメント粒子の表面に吸着され、水分子とセメント粒子の間の接触を制限する物理的障壁を形成することができます。これにより、セメントと水の反応がさらに遅くなります。
HPMC はまた、カルシウムイオンなどのセメントのさまざまな成分と相互作用し、それによって水和生成物の核生成および結晶成長プロセスに影響を与える可能性があります。 HPMC はこれらの相の一部の核生成と結晶成長を阻害し、セメントの水和をさらに遅くする可能性があります。
結論は
HPMC をセメント質材料に添加すると、セメントの水和が遅れ、それによって強度発現の速度と程度が変化する可能性があります。セメント水和の遅延のメカニズムは主に、セメント粒子と水の間に物理的障壁が形成されることによるもので、この障壁はセメント粒子の表面に吸着され、水和生成物の核形成と結晶成長プロセスを阻害します。 HPMC がセメントの水和を遅らせるメカニズムを理解すれば、セメント質材料における HPMC の使用を最適化し、セメント質材料の強度発現を維持しながら望ましい特性を得ることができる可能性があります。
投稿日時: 2023 年 10 月 24 日