الخصائص الوظيفية ومبادئ اختيار إيثر السليلوز في الملاط الجاف

1. مقدمة

يُستخدم إيثر السليلوز (MC) على نطاق واسع في صناعة مواد البناء بكميات كبيرة. ويُستخدم كمُبطئ للتصلب، ومُحافظ على الماء، ومُكثِّف، ومادة لاصقة. ويلعب إيثر السليلوز دورًا هامًا في الملاط الجاف العادي، وملاط عزل الجدران الخارجية، وملاط التسوية الذاتية، ومادة لاصقة للبلاط، ومعجون البناء عالي الأداء، ومعجون الجدران الداخلية والخارجية المقاوم للتشقق، والملاط الجاف المقاوم للماء، والجص، ومواد السد، وغيرها من المواد. ويؤثر إيثر السليلوز بشكل كبير على قدرة الملاط على الاحتفاظ بالماء، واستهلاك الماء، والتماسك، وإبطاء التصلب، وبناء نظام الملاط.

تتعدد أنواع ومواصفات إيثرات السليلوز. ومن أكثرها شيوعًا في مجال مواد البناء: HEC، وHPMC، وCMC، وPAC، وMHEC، وغيرها، والتي تُستخدم في أنظمة الملاط المختلفة وفقًا لخصائصها. وقد أجرى بعض الباحثين دراساتٍ حول تأثير أنواع وكميات إيثرات السليلوز المختلفة على نظام ملاط ​​الأسمنت. تركز هذه المقالة على هذا الأساس، وتشرح كيفية اختيار أنواع ومواصفات إيثرات السليلوز المناسبة لمختلف منتجات الملاط.

2- الخصائص الوظيفية لإيثر السليلوز في ملاط ​​الأسمنت

يُعدّ إيثر السليلوز مادةً مضافةً مهمةً في ملاط ​​المسحوق الجاف، وله وظائف عديدة في الملاط. ويتمثل دوره الأهم في ملاط ​​الأسمنت في الاحتفاظ بالماء وزيادة كثافته. إضافةً إلى ذلك، وبفضل تفاعله مع نظام الأسمنت، يُمكنه أيضاً أن يُسهم في إدخال الهواء، وتأخير التصلب، وتحسين قوة الترابط الشدّي.

تُعدّ خاصية احتفاظ إيثر السليلوز بالماء أهمّ خصائصه في الملاط. ويُستخدم إيثر السليلوز كمادة مضافة أساسية في معظم منتجات الملاط، وذلك بشكل رئيسي لقدرته على الاحتفاظ بالماء. وبشكل عام، يرتبط احتفاظ إيثر السليلوز بالماء بلزوجته وكميته المضافة وحجم جزيئاته.

يُستخدم إيثر السليلوز كمُكثِّف، ويرتبط تأثيره في التكثيف بدرجة الأثيرية، وحجم الجسيمات، ولزوجة إيثر السليلوز، ودرجة تعديله. وبشكل عام، كلما زادت درجة الأثيرية ولزوجة إيثر السليلوز، وصغر حجم الجسيمات، كان تأثير التكثيف أكثر وضوحًا. ومن خلال ضبط خصائص محتوى الرطوبة المذكورة أعلاه، يمكن للمونة تحقيق الأداء الأمثل لمقاومة الترهل وأفضل لزوجة.

في إيثر السليلوز، يؤدي إدخال مجموعة الألكيل إلى تقليل طاقة سطح المحلول المائي المحتوي عليه، مما يُكسب إيثر السليلوز تأثيرًا مُحسّنًا لتهوية ملاط ​​الأسمنت. يُحسّن إدخال فقاعات هواء مناسبة في الملاط من أدائه الإنشائي بفضل "تأثير الكرات" الذي تُحدثه هذه الفقاعات. في الوقت نفسه، يزيد إدخال فقاعات الهواء من معدل إنتاج الملاط. بالطبع، يجب التحكم في كمية الهواء المُدخلة، إذ أن الإفراط في إدخالها سيؤثر سلبًا على قوة الملاط، لاحتمالية دخول فقاعات هواء ضارة.

2.1 يُؤخر إيثر السليلوز عملية ترطيب الأسمنت، مما يُبطئ عملية تصلبه وتصلبه، ويُطيل بالتالي وقت فتح الملاط، إلا أن هذا التأثير غير مُناسب للملاط في المناطق الباردة. عند اختيار إيثر السليلوز، يجب اختيار المنتج المُناسب وفقًا للظروف الخاصة. ويزداد تأثير إيثر السليلوز المُؤخر بشكل رئيسي مع زيادة درجة إيثرته، ودرجة تعديله، ولزوجته.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يعمل إيثر السليلوز، كمادة بوليمرية طويلة السلسلة، على تحسين أداء الترابط مع الركيزة بعد إضافته إلى نظام الأسمنت بشرط الحفاظ على محتوى الرطوبة في الملاط بشكل كامل.

2.2 تشمل خصائص إيثر السليلوز في الملاط بشكل أساسي: الاحتفاظ بالماء، وزيادة الكثافة، وإطالة زمن التصلب، وإدخال الهواء، وتحسين قوة الترابط الشدّي، وغيرها. وتنعكس هذه الخصائص في خصائص مادة الملاط نفسها، وهي: اللزوجة، والثبات، ومحتوى المكونات النشطة (كمية الإضافة)، ودرجة استبدال الإيثر وتجانسه، ودرجة التعديل، ومحتوى المواد الضارة، وغيرها. لذلك، عند اختيار مادة الملاط، يجب اختيار إيثر السليلوز ذي الخصائص المناسبة الذي يوفر الأداء المطلوب وفقًا للمتطلبات المحددة لمنتج الملاط المحدد.

3 خصائص إيثر السليلوز

بشكل عام، تتضمن تعليمات المنتج التي يقدمها مصنعو إيثر السليلوز المؤشرات التالية: المظهر، واللزوجة، ودرجة استبدال المجموعة، والنعومة، ومحتوى المادة الفعالة (النقاء)، ومحتوى الرطوبة، والمناطق والجرعات الموصى بها، وما إلى ذلك. يمكن أن تعكس مؤشرات الأداء هذه جزءًا من دور إيثر السليلوز، ولكن عند مقارنة واختيار إيثر السليلوز، يجب أيضًا فحص جوانب أخرى مثل تركيبه الكيميائي، ودرجة تعديله، ودرجة إيثرته، ومحتوى كلوريد الصوديوم، وقيمة DS.

3.1 لزوجة إيثر السليلوز

تؤثر لزوجة إيثر السليلوز على قدرته على الاحتفاظ بالماء، وزيادة كثافته، وإبطاء عملية التصلب، وغيرها من الخصائص. لذا، فهي مؤشر هام لفحص واختيار إيثر السليلوز.

قبل مناقشة لزوجة إيثر السليلوز، تجدر الإشارة إلى وجود أربع طرق شائعة الاستخدام لاختبار لزوجته: بروكفيلد، وهاك، وهوبلر، ومقياس اللزوجة الدوراني. تختلف الأجهزة وتركيز المحلول وبيئة الاختبار المستخدمة في هذه الطرق الأربع، لذا فإن نتائج اختبار نفس محلول MC تختلف اختلافًا كبيرًا. حتى بالنسبة لنفس المحلول، وباستخدام نفس الطريقة، ولكن في ظل ظروف بيئية مختلفة، فإن اللزوجة...

تختلف النتائج أيضًا. لذا، عند شرح لزوجة إيثر السليلوز، من الضروري تحديد طريقة الاختبار المستخدمة، وتركيز المحلول، والدوار، وسرعة الدوران، ودرجة حرارة الاختبار، والرطوبة، وغيرها من الظروف البيئية. تُعدّ قيمة اللزوجة هذه ذات أهمية بالغة، ولا جدوى من الاكتفاء بالقول "ما هي لزوجة مادة معينة؟".

3.2 استقرار منتج إيثر السليلوز

من المعروف أن إيثرات السليلوز عرضة لهجوم العفن السليلوزي. فعندما يُتلف الفطر إيثر السليلوز، فإنه يهاجم أولًا وحدة الجلوكوز غير المرتبطة به. وبما أن السليلوز مركب خطي، فبمجرد تدمير وحدة الجلوكوز، تنكسر السلسلة الجزيئية بأكملها، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في لزوجة المنتج. بعد ارتباط وحدة الجلوكوز بالإيثر، يصبح من الصعب على العفن إتلاف السلسلة الجزيئية. لذلك، كلما زادت درجة استبدال الإيثر (قيمة DS) لإيثر السليلوز، زادت استقراريته.

3.3 محتوى المكون النشط من إيثر السليلوز

كلما زاد محتوى المكونات الفعالة في إيثر السليلوز، تحسّنت فعالية المنتج من حيث التكلفة، مما يسمح بتحقيق نتائج أفضل بنفس الجرعة. المكون الفعال في إيثر السليلوز هو جزيء إيثر السليلوز، وهو مادة عضوية. لذا، عند فحص محتوى المادة الفعالة في إيثر السليلوز، يمكن الاستدلال عليه بشكل غير مباشر من خلال قيمة الرماد بعد التكليس.

3.4 محتوى كلوريد الصوديوم في إيثر السليلوز

يُعدّ كلوريد الصوديوم (NaCl) منتجًا ثانويًا لا مفر منه في إنتاج إيثر السليلوز، ويتطلب إزالته عادةً غسلات متكررة، وكلما زادت مرات الغسل، قلّت كمية كلوريد الصوديوم المتبقية. يُعرف كلوريد الصوديوم بتسببه في تآكل قضبان الصلب وشبكات الأسلاك الفولاذية. لذلك، ورغم أن معالجة مياه الصرف الناتجة عن غسل كلوريد الصوديوم عدة مرات قد تزيد التكلفة، إلا أنه عند اختيار منتجات MC، ينبغي بذل قصارى جهدنا لاختيار المنتجات ذات المحتوى المنخفض من كلوريد الصوديوم.

أربعة مبادئ لاختيار إيثر السليلوز لأنواع مختلفة من منتجات الملاط

عند اختيار إيثر السليلوز لمنتجات الملاط، يجب أولاً، وفقًا لوصف دليل المنتج، تحديد خصائصه الوظيفية ومبادئ اختياره بناءً على مؤشرات الأداء الخاصة به (مثل اللزوجة، ودرجة استبدال الإيثر، ومحتوى المادة الفعالة، ومحتوى كلوريد الصوديوم، وما إلى ذلك).

4.1 نظام الجبس الرقيق

لنأخذ مونة التجصيص في نظام التجصيص الرقيق كمثال، نظرًا لتلامسها المباشر مع البيئة الخارجية، تفقد المونة الماء بسرعة، لذا يلزم معدل احتفاظ عالٍ بالماء. خاصةً خلال أعمال البناء في فصل الصيف، حيث يُشترط أن تكون المونة قادرة على الاحتفاظ بالرطوبة بشكل أفضل في درجات الحرارة المرتفعة. لذا، يجب اختيار مونة ذات معدل احتفاظ عالٍ بالماء، ويمكن مراعاة ذلك من خلال ثلاثة جوانب: اللزوجة، وحجم الجزيئات، وكمية المادة المضافة. بشكل عام، في ظل نفس الظروف، يُفضل اختيار مونة ذات لزوجة أعلى، ولكن مع مراعاة متطلبات سهولة الاستخدام، يجب ألا تكون اللزوجة عالية جدًا. لذلك، ينبغي أن تتميز المونة المختارة بمعدل احتفاظ عالٍ بالماء ولزوجة منخفضة. ومن بين منتجات المونة، يُوصى باستخدام MH60001P6، على سبيل المثال، لنظام التجصيص اللاصق في التجصيص الرقيق.

4.2 مونة التجصيص الأسمنتية

يتطلب ملاط ​​التجصيص تجانسًا جيدًا، مما يسهل توزيعه بالتساوي. كما يتطلب أيضًا مقاومة جيدة للترهل، وقدرة عالية على الضخ، وسيولة، وسهولة في التشغيل. لذلك، يُختار ملاط ​​MC ذو لزوجة منخفضة، وانتشار أسرع، وتكوين قوام متجانس (جسيمات أصغر) في ملاط ​​الأسمنت.

في صناعة مواد لاصقة البلاط، ولضمان السلامة والكفاءة العالية، يُشترط أن يتمتع الملاط بفترة جفاف أطول ومقاومة انزلاق أفضل، بالإضافة إلى توفير رابطة قوية بين البلاط والسطح. لذا، تتطلب مواد لاصقة البلاط نسبة عالية نسبيًا من مادة MC. ومع ذلك، عادةً ما تكون نسبة MC مرتفعة نسبيًا في هذه المواد. عند اختيار MC، ولتلبية متطلبات فترة الجفاف الأطول، يجب أن يتمتع MC نفسه بمعدل احتفاظ عالٍ بالماء، ويتطلب ذلك لزوجة مناسبة وكمية إضافة وحجم جسيمات ملائم. ولتحقيق مقاومة انزلاق جيدة، يجب أن يكون تأثير MC في زيادة كثافة الملاط قويًا، مما يمنحه مقاومة عالية للتدفق الرأسي، ويتطلب هذا التأثير أيضًا لزوجة ودرجة إيثرة وحجم جسيمات مناسبين.

4.4 ملاط ​​تسوية أرضية ذاتي

تتطلب المونة ذاتية التسوية أداءً عاليًا في التسوية، لذا يُفضل استخدام منتجات إيثر السليلوز منخفضة اللزوجة. ولأن التسوية الذاتية تتطلب تسوية المونة المُخلطة جيدًا تلقائيًا على الأرض، فإن السيولة وسهولة الضخ أمران ضروريان، مما يستلزم نسبة عالية من الماء إلى المادة. ولمنع النزف، يُستخدم مُحسِّن الرطوبة للتحكم في احتفاظ السطح بالماء وتوفير اللزوجة اللازمة لمنع الترسيب.

4.5 ملاط ​​البناء

نظرًا لأن ملاط ​​البناء يلامس سطح البناء مباشرةً، فإنه يُستخدم عادةً في البناء ذي الطبقات السميكة. يجب أن يتمتع الملاط بقابلية تشغيل عالية وقدرة على الاحتفاظ بالماء، كما يجب أن يضمن قوة التماسك مع البناء، ويُحسّن قابلية التشغيل، ويزيد من الكفاءة. لذلك، ينبغي أن يُساعد مُركّب المائع المُختار على تحسين أداء الملاط المذكور أعلاه، كما يجب ألا تكون لزوجة إيثر السليلوز عالية جدًا.

4.6 معجون العزل

بما أن معجون العزل الحراري يُطبّق يدويًا في الغالب، فمن الضروري أن يتمتع الملاط المُختار بقابلية تشغيل جيدة، وقدرة عالية على الاحتفاظ بالماء. كما يجب أن يتميز الملاط بلزوجة عالية وقدرة عالية على امتصاص الهواء.

5. الخاتمة

تتمثل وظائف إيثر السليلوز في ملاط ​​الأسمنت في الاحتفاظ بالماء، والتكثيف، وإدخال الهواء، وإبطاء عملية التصلب، وتحسين قوة الترابط الشدّي، وما إلى ذلك.