Die modifizierenden Effekte von Celluloseether auf frische zementhaltige Materialien umfassen hauptsächlich Verdickung, Wasserrückhaltung, Lufteinschluss und Verzögerung. Mit der breiten Anwendung von Celluloseether in zementhaltigen Materialien wird die Wechselwirkung zwischen Celluloseether und Zementschlamm allmählich zu einem Forschungsschwerpunkt. Der Schwerpunkt liegt auf dem Einfluss der Molekülstruktur von Celluloseether auf die Mikrostruktur und die makroskopischen Eigenschaften von Zementschlamm sowie auf der Klärung des Mechanismus der Wechselwirkung zwischen Celluloseether und Zementschlamm.
Hydratationswärme
Gemäß der Kurve der Freisetzung von Hydratationswärme im Laufe der Zeit wird der Hydratationsprozess von Zement in der Regel in fünf Phasen unterteilt: Anfangshydratation (0–15 min), Induktionsperiode (15 min–4 h), Beschleunigungs- und Koagulationsperiode (4 h–8 h), Verzögerungs- und Aushärtungsperiode (8 h–24 h) und Aushärtungsperiode (1 d–28 d).
Die Testergebnisse zeigen, dass in der Vorinduktionszeit (d. h. der anfänglichen Hydratationszeit) im Vergleich zur Blindzementaufschlämmung bei einem HEMC-Gehalt von 0,1 % der erste exotherme Peak des Aufschlämmungskörpers vorgezogen und der Spitzenwert deutlich erhöht wird. Wenn der HEMC-Gehalt auf über 0,3 % erhöht wird, wird der erste exotherme Peak des Aufschlämmungskörpers verzögert und der Spitzenwert nimmt mit zunehmendem HEMC-Gehalt allmählich ab. HEMC verzögert die Induktionszeit und die Beschleunigungszeit der Zementaufschlämmung erheblich, und je größer der Gehalt, desto , desto länger verschiebt sich die Beschleunigungszeit weiter nach hinten und der exotherme Peak ist kleiner; Änderungen in der Dosierung von Celluloseether haben keinen signifikanten Einfluss auf die Länge der Verzögerungs- und Stabilisierungszeiträume der Zementschlämme, wie in Abbildung 3(a) dargestellt; Celluloseether reduziert auch die Hydratationswärme der Zementschlämme innerhalb von 72 Stunden, aber wenn die Hydratationswärmefreisetzungszeit über 36 Stunden liegt, haben Änderungen in der Dosierung von Celluloseether nur geringe Auswirkungen auf die Hydratationswärme der Zementschlämme.
Mechanische Eigenschaften
Eine Studie mit zwei Celluloseethern mit Viskositäten von 60.000 Pa·s und 100.000 Pa·s ergab, dass die Druckfestigkeit von modifizierten Mörteln mit einer Einzeldosis Methylcelluloseether mit zunehmender Dosierung allmählich abnahm. Die Druckfestigkeit von modifizierten Mörteln mit einer Einzeldosis Hydroxypropylmethylcelluloseether mit einer Viskosität von 100.000 Pa·s nahm mit zunehmender Dosierung zunächst zu und dann ab. Dies zeigt, dass die Zugabe von Methylcelluloseether die Druckfestigkeit von Zementmörtel erheblich verringert, und je mehr davon hinzugefügt wird, desto geringer ist die Festigkeit. Je niedriger die Viskosität, desto größer ist der Einfluss auf den Verlust der Druckfestigkeit des Mörtels. Hydroxypropylmethylcelluloseether kann die Druckfestigkeit des Mörtels angemessen erhöhen, wenn die Dosierung weniger als 0,1 % beträgt. Wenn die Dosierung jedoch mehr als 0,1 % beträgt, nimmt die Druckfestigkeit des Mörtels mit zunehmender Dosierung ab. Daher sollte die Dosierung auf 0,1 % eingestellt werden.
Abbindezeit
Durch Messung der Abbindezeit von Zementschlämme mit Hydroxypropylmethylcelluloseether mit einer Viskosität von 100.000 Pa·s bei unterschiedlichen Dosierungen wurde festgestellt, dass mit zunehmender HPMC-Dosierung sowohl die anfängliche als auch die endgültige Abbindezeit der Zementschlämme zunahm. Bei einer Dosierung von 1 % erreichte die anfängliche Abbindezeit 510 min und die endgültige Abbindezeit 850 min. Im Vergleich zur Blindprobe verlängerte sich die anfängliche Abbindezeit um 210 Minuten und die endgültige Abbindezeit um 470 Minuten. Ob es sich um HPMC mit einer Viskosität von 50000 Pa·s, 100000 Pa·s oder 200000 Pa·s handelt, es kann die Zementabbindung verzögern, aber im Vergleich zu den drei Celluloseethern verlängern sich sowohl die anfängliche als auch die endgültige Abbindezeit mit zunehmender Viskosität, wie in Abbildung 6 dargestellt. Dies liegt daran, dass der Celluloseether an der Oberfläche der Zementpartikel adsorbiert und verhindert, dass das Wasser mit den Zementpartikeln in Kontakt kommt, wodurch die Hydratation des Zements verzögert wird. Je höher die Viskosität des Celluloseethers ist, desto dicker ist die Adsorptionsschicht auf der Oberfläche der Zementpartikel und desto stärker ist der Verzögerungseffekt.
Methylcelluloseether und Hydroxypropylmethylcelluloseether können die Abbindezeit von Zementschlämmen erheblich verlängern und so sicherstellen, dass die Schlämme genügend Zeit und Feuchtigkeit haben, um die Hydratationsreaktion durchzuführen, wodurch die Probleme der geringen Festigkeit und Rissbildung nach dem Aushärten der Schlämme gelöst werden.
Wasserrückhaltevermögen
Mit zunehmender Menge an zugesetztem Celluloseether steigt das Wasserrückhaltevermögen des Mörtels. Wenn die Menge an zugesetztem Celluloseether größer als 0,6 % ist, stabilisiert sich das Wasserrückhaltevermögen tendenziell. Beim Vergleich der drei Celluloseether (HPMC mit Viskositäten von 50.000 Pa·s (MC-5), 100.000 Pa·s (MC-10) und 200.000 Pa·s (MC-20)) gibt es jedoch Unterschiede in der Auswirkung der Viskosität auf die Wasserretention. Bei gleicher Dosierung ist die Reihenfolge der Wasserretention: MC-5 < MC-10 < MC-20.
