introduceren
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een cellulose-ether die veel wordt gebruikt in verschillende industrieën, zoals de voeding, de geneeskunde en de bouw, als verdikkingsmiddel, emulgator en stabilisator. In de bouwsector wordt HPMC vaak gebruikt als additief voor materialen op cementbasis om gewenste eigenschappen zoals verwerkbaarheid, waterretentie en duurzaamheid te bereiken. Uit onderzoek is gebleken dat het toevoegen van HPMC aan materialen op cementbasis het hydratatieproces van cement vertraagt, wat uiteindelijk de sterkteontwikkeling van materialen op cementbasis beïnvloedt.
Effect van HPMC op cementhydratatie
Cementhydratatie is een complexe chemische reactie waarbij water met droge cementdeeltjes reageert. Tijdens het hydratatieproces reageren cementdeeltjes met water om verschillende hydratatieproducten te vormen, die de sterkte van materialen op cementbasis helpen verbeteren. Uit onderzoek is gebleken dat de toevoeging van HPMC aan materialen op cementbasis de hydratatie van cement kan vertragen, waardoor de snelheid en omvang van de sterkteontwikkeling verandert.
Een van de belangrijkste redenen voor vertraagde cementhydratatie zijn de waterretentie-eigenschappen van HPMC. HPMC is een hydrofiel polymeer dat water absorbeert en opzwelt tot een gelachtige structuur. Wanneer HPMC wordt toegevoegd aan materialen op cementbasis, absorbeert het water uit het mengsel, waardoor er minder vrij water nodig is om het cement te hydrateren. Dit vertraagt op zijn beurt het hydratatieproces, omdat de reactie van cement met water voldoende watertoevoer vereist.
Een andere factor die bijdraagt aan vertraagde cementhydratatie is de adsorptie van HPMC aan het oppervlak van cementdeeltjes. HPMC heeft vanwege zijn polariteit een hoge affiniteit voor cementdeeltjes. Het kan worden geadsorbeerd op het oppervlak van cementdeeltjes en vormt een fysieke barrière om het contact tussen watermoleculen en cementdeeltjes te beperken. Dit vertraagt op zijn beurt de reactie van cement met water, wat resulteert in een vertraagde cementhydratatie.
De toevoeging van HPMC aan materialen op cementbasis zal ook het kiemvormings- en kristalgroeiproces van hydratatieproducten beïnvloeden. Hydratatie van cement omvat de vorming van verschillende kristallijne fasen, zoals calciumsilicaathydraat (CSH) en calciumhydroxide (CH). HPMC kan de kiemvorming en kristalgroei van sommige van deze fasen remmen, waardoor de hydratatie van cement verder wordt vertraagd.
Het mechanisme van vertraging van de hydratatie van cement
Het belangrijkste mechanisme waardoor HPMC de hydratatie van cement vertraagt, is de vorming van een fysieke barrière tussen cementdeeltjes en water. Wanneer HPMC in water wordt gedispergeerd, vormt het een gelachtige matrix die cementdeeltjes kan inkapselen en de beschikbaarheid van vrij water voor cementhydratatie kan verminderen. Dit vertraagt op zijn beurt de reactie van cement met water, waardoor de sterkteontwikkeling van cementgebaseerde materialen wordt vertraagd.
Een ander mechanisme is de adsorptie van HPMC op het oppervlak van cementdeeltjes. HPMC heeft vanwege zijn polariteit een hoge affiniteit voor cementdeeltjes. Het kan worden geadsorbeerd op het oppervlak van cementdeeltjes en vormt een fysieke barrière om het contact tussen watermoleculen en cementdeeltjes te beperken. Dit vertraagt de reactie van cement met water verder.
HPMC kan ook interageren met verschillende componenten van cement, zoals calciumionen, waardoor de kiemvorming en kristalgroeiprocessen van hydratatieproducten worden beïnvloed. HPMC kan de kiemvorming en kristalgroei van sommige van deze fasen remmen, waardoor de hydratatie van cement verder wordt vertraagd.
tot slot
De toevoeging van HPMC aan cementgebonden materialen kan de hydratatie van cement vertragen, waardoor de snelheid en mate van sterkteontwikkeling verandert. Het mechanisme van vertraagde cementhydratatie is voornamelijk te wijten aan de vorming van een fysieke barrière tussen cementdeeltjes en water, die wordt geadsorbeerd op het oppervlak van cementdeeltjes en het kiemvormings- en kristalgroeiproces van hydratatieproducten remt. Het begrijpen van de mechanismen waarmee HPMC de hydratatie van cement vertraagt, kan ons in staat stellen het gebruik van HPMC in cementachtige materialen te optimaliseren om de gewenste eigenschappen te verkrijgen terwijl de sterkteontwikkeling van cementachtige materialen behouden blijft.
Posttijd: 24 oktober 2023