يُعدّ زمن تصلب الخرسانة معيارًا مهمًا يؤثر على جودة البناء وتقدمه. إذا كان زمن التصلب طويلًا جدًا، فقد يؤدي إلى إبطاء تقدم البناء وإضعاف جودة تصلب الخرسانة؛ وإذا كان قصيرًا جدًا، فقد يؤدي إلى صعوبات في بناء الخرسانة ويؤثر على فعالية المشروع. ولضبط زمن تصلب الخرسانة، أصبح استخدام الإضافات طريقة شائعة في إنتاج الخرسانة الحديثة.هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز (HEMC)، كمشتق شائع من السليلوز المعدل، يستخدم على نطاق واسع في إضافات الخرسانة ويمكن أن يؤثر على خصائص الروماتيزم، واحتباس الماء، ووقت التماسك وغيرها من خصائص الخرسانة.1. الخصائص الأساسية لـ HEMC
HEMC هو سليلوز مُعدّل، يُصنع عادةً من السليلوز الطبيعي من خلال تفاعلات الأثيلة والمثيلة. يتميز بذوبانه الجيد في الماء، وخواصه المُكثّفة، والاحتفاظ بالماء، والتجلّط، لذا يُستخدم على نطاق واسع في البناء، والطلاء، والمواد الكيميائية اليومية، وغيرها من المجالات. في الخرسانة، يُستخدم HEMC غالبًا كمكثّف، وعامل احتباس للماء، وعامل تحكم في الرومولوجيا، مما يُحسّن قابلية تشغيل الخرسانة، ويزيد من التصاقها، ويطيل زمن تصلبها.
2. تأثير HEMC على زمن تصلب الخرسانة
تأخير وقت الإعداد
باعتبارها مشتقًا من السليلوز، تحتوي مادة HEMC على عدد كبير من المجموعات المحبة للماء في بنيتها الجزيئية، والتي يمكنها التفاعل مع جزيئات الماء لتكوين هيدرات مستقرة، مما يؤخر عملية ترطيب الأسمنت إلى حد ما. يُعد تفاعل ترطيب الأسمنت الآلية الرئيسية لتصلب الخرسانة، ويمكن لإضافة HEMC أن تؤثر على زمن التصلب بالطرق التالية:
تحسين احتباس الماء: يُحسّن HEMC احتباس الماء في الخرسانة بشكل ملحوظ، ويُبطئ معدل تبخر الماء، ويُطيل مدة تفاعل ترطيب الأسمنت. ومن خلال احتباس الماء، يُمكن HEMC تجنب فقدان الماء بشكل مفرط، مما يُؤخر حدوث التصلب الأولي والنهائي.
تقليل حرارة الترطيب: قد يُثبط HEMC تصادم جزيئات الأسمنت وتفاعل ترطيبها عن طريق زيادة لزوجة الخرسانة وتقليل سرعة حركتها. يُساعد انخفاض معدل الترطيب على تأخير زمن تصلب الخرسانة.
التعديل الرومولوجي: يمكن لـ HEMC تعديل الخصائص الرومولوجية للخرسانة، وزيادة لزوجتها، والحفاظ على عجينة الخرسانة في سيولة جيدة في المرحلة المبكرة، وتجنب صعوبات البناء الناجمة عن التخثر المفرط.
العوامل المؤثرة
تأثيرهيمكلا يرتبط وقت التجهيز ارتباطًا وثيقًا بجرعته فحسب، بل يتأثر أيضًا بعوامل خارجية أخرى:
الوزن الجزيئي ودرجة الاستبدال لـ HEMC: يؤثر الوزن الجزيئي ودرجة الاستبدال (درجة استبدال الإيثيل والميثيل) لـ HEMC بشكل كبير على أدائه. عادةً ما تُشكل HEMC ذات الوزن الجزيئي الأعلى ودرجة الاستبدال الأعلى بنية شبكية أقوى، مما يُظهر خصائص احتباس ماء وتثخين أفضل، وبالتالي يكون تأثير التأخير على زمن التصلب أكثر وضوحًا.
نوع الأسمنت: تختلف معدلات ترطيب أنواع الأسمنت المختلفة، وبالتالي يختلف تأثير HEMC على أنظمة الأسمنت المختلفة. يتميز الأسمنت البورتلاندي العادي بمعدل ترطيب أسرع، بينما يتميز بعض الأسمنت منخفض الحرارة أو الأسمنت الخاص بمعدل ترطيب أبطأ، وقد يكون دور HEMC في هذه الأنظمة أكثر وضوحًا.
الظروف البيئية: تؤثر الظروف البيئية، مثل درجة الحرارة والرطوبة، بشكل كبير على زمن تصلب الخرسانة. فارتفاع درجات الحرارة يُسرّع تفاعل ترطيب الأسمنت، مما يُقلّل زمن التصلب، وقد يضعف تأثير HEMC في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. على العكس، في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، قد يكون تأثير HEMC في تأخير التصلب أكثر وضوحًا.
تركيز HEMC: يُحدد تركيز HEMC مباشرةً مدى تأثيره على الخرسانة. يمكن أن تزيد التركيزات العالية من HEMC بشكل كبير من احتباس الماء وانسيابية الخرسانة، مما يُؤخر زمن التصلب بشكل فعال. إلا أن التركيزات الزائدة من HEMC قد تُسبب ضعف سيولة الخرسانة وتُؤثر سلبًا على أداء البناء.
التأثير التآزري لـ HEMC مع الخلطات الأخرى
يُستخدم HEMC عادةً مع إضافات أخرى (مثل مُخفِّضات الماء، ومُثبِّطات التصلب، وغيرها) لتحسين أداء الخرسانة بشكل شامل. وبالتعاون مع المُثبِّطات، يُمكن تعزيز تأثير HEMC في تأخير التصلب. على سبيل المثال، يُمكن للتأثير التآزري لبعض المُثبِّطات، مثل مُضادات الفوسفات والسكر، مع HEMC إطالة زمن تصلب الخرسانة بشكل ملحوظ، وهو مناسب للمشاريع الخاصة في المناخات الحارة أو التي تتطلب فترات بناء طويلة.
3. تأثيرات أخرى لـ HEMC على خصائص الخرسانة
بالإضافة إلى تأخير زمن التصلب، يُؤثر HEMC بشكل كبير على خصائص الخرسانة الأخرى. على سبيل المثال، يُحسّن HEMC سيولة الخرسانة، ومقاومة انقسامها، وأداء ضخها، ومتانتها. كما يُحسّن HEMC، بفضل تأثيره في زيادة السماكة واحتباس الماء، من انقسام الخرسانة أو نزيفها، ويُحسّن جودتها واستقرارها بشكل عام.
يمكن لمادة هيدروكسي إيثيل ميثيل سلولوز (HEMC) أن تؤخر زمن تصلب الخرسانة بفعالية بفضل احتفاظها الجيد بالماء، وخصائصها في التكثيف، وتنظيمها الريولوجي. تتأثر درجة تأثير HEMC بعوامل مثل وزنها الجزيئي، ودرجة استبدالها، ونوع الأسمنت، وتركيبة الخليط، والظروف البيئية. من خلال التحكم الرشيد في جرعة ونسبة HEMC، يمكن إطالة زمن التصلب بفعالية مع ضمان أداء الخرسانة الإنشائي، وتحسين قابليتها للتشغيل ومتانتها. ومع ذلك، قد يؤدي الإفراط في استخدام HEMC إلى آثار سلبية، مثل ضعف السيولة أو نقص الترطيب، لذلك يجب استخدامه بحذر وفقًا للاحتياجات الهندسية الفعلية.
وقت النشر: ٢١ نوفمبر ٢٠٢٤