كيف يُحسّن إيثر السليلوز أداء الملاط

مجموعات الهيدروكسيل علىإيثر السليلوزستشكل الجزيئات وذرات الأكسجين الموجودة على روابط الإيثر روابط هيدروجينية مع جزيئات الماء، مما يحول الماء الحر إلى ماء مرتبط، وبالتالي يلعب دورًا جيدًا في الاحتفاظ بالماء؛ يسمح الانتشار المتبادل بين جزيئات الماء وسلاسل جزيئات إيثر السليلوز لجزيئات الماء بالدخول إلى داخل سلسلة جزيئات إيثر السليلوز الكبيرة والتعرض لقيود قوية، مما يؤدي إلى تكوين ماء حر وماء متشابك، مما يحسن من احتفاظ ملاط ​​الأسمنت بالماء؛ يحسن إيثر السليلوز الخصائص الريولوجية وبنية الشبكة المسامية والضغط الأسموزي لملاط الأسمنت الطازج أو خصائص تكوين الأغشية لإيثر السليلوز تعيق انتشار الماء.

تعتمد قدرة إيثر السليلوز على الاحتفاظ بالماء على ذوبانه وجفافه. لا تكفي قدرة مجموعات الهيدروكسيل وحدها على امتصاص الماء لتعويض الروابط الهيدروجينية القوية وقوى فان دير فالس بين الجزيئات، لذا ينتفخ الإيثر فقط دون أن يذوب في الماء. عند إدخال بدائل في السلسلة الجزيئية، لا تعمل هذه البدائل على تدمير الروابط الهيدروجينية فحسب، بل تُدمر أيضًا الروابط الهيدروجينية بين السلاسل نتيجةً لتداخل البدائل بين السلاسل المتجاورة. كلما كبرت البدائل، زادت المسافة بين الجزيئات، وازداد تأثير تدمير الروابط الهيدروجينية. بعد انتفاخ شبكة السليلوز، يدخل المحلول، ويصبح إيثر السليلوز قابلاً للذوبان في الماء، مكونًا محلولًا عالي اللزوجة، والذي بدوره يُسهم في الاحتفاظ بالماء.

العوامل المؤثرة على أداء الاحتفاظ بالماء:
اللزوجة: كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، تحسّن أداء احتفاظه بالماء، ولكن مع زيادة اللزوجة، يزداد الوزن الجزيئي النسبي لإيثر السليلوز، وتقلّ ذوبانيته تبعًا لذلك، مما يؤثر سلبًا على تركيز المونة وأدائها في البناء. عمومًا، بالنسبة للمنتج نفسه، تختلف نتائج قياس اللزوجة باختلاف الطرق المستخدمة، لذا عند مقارنة اللزوجة، يجب إجراء القياسات باستخدام نفس طرق الاختبار (بما في ذلك درجة الحرارة، والدوار، وما إلى ذلك).

كمية الإضافة: كلما زادت كمية إيثر السليلوز المضافة إلى الملاط، تحسّن أداء احتفاظه بالماء. عادةً، تُحسّن كمية صغيرة من إيثر السليلوز بشكل ملحوظ من قدرة الملاط على الاحتفاظ بالماء. وعندما تصل الكمية إلى مستوى معين، يتباطأ معدل زيادة الاحتفاظ بالماء.

نعومة الجزيئات: كلما كانت الجزيئات أدق، كان احتفاظها بالماء أفضل. فعندما تتلامس جزيئات إيثر السليلوز الكبيرة مع الماء، يذوب سطحها فورًا مكونًا هلامًا يغلف المادة ويمنع جزيئات الماء من اختراقها. أحيانًا، حتى مع التقليب لفترات طويلة، لا يمكن تحقيق تشتت وذوبان متجانسين، مما يؤدي إلى تكوين محلول عكر متكتل أو تكتلات، وهو ما يؤثر سلبًا على احتفاظ إيثر السليلوز بالماء. تُعد الذوبانية أحد عوامل اختيار إيثر السليلوز، كما أن النعومة مؤشر أداء مهم لإيثر ميثيل السليلوز، إذ تؤثر على ذوبانيته. عادةً ما يكون إيثر ميثيل السليلوز الخشن حبيبيًا ويذوب بسهولة في الماء دون تكتل، لكن معدل ذوبانه بطيء جدًا، مما يجعله غير مناسب للاستخدام في الملاط الجاف.

درجة الحرارة: مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، عادةً ما يقل احتفاظ إيثرات السليلوز بالماء، ولكن بعض إيثرات السليلوز المعدلة تحتفظ أيضًا بقدرة جيدة على الاحتفاظ بالماء في ظروف درجات الحرارة العالية؛ فعند ارتفاع درجة الحرارة، يضعف تميؤ البوليمرات، ويُطرد الماء الموجود بين السلاسل. وعندما يكون الجفاف كافيًا، تبدأ الجزيئات بالتجمع لتشكيل هلام ذي بنية شبكية ثلاثية الأبعاد.
التركيب الجزيئي: تتمتع إيثرات السليلوز ذات الاستبدال المنخفض بقدرة أفضل على الاحتفاظ بالماء.

التكثيف والانسيابية

زيادة الكثافة:
تأثيرها على قوة التماسك ومقاومة الترهل: تُضفي إيثرات السليلوز لزوجةً ممتازةً على الملاط الرطب، مما يزيد بشكلٍ ملحوظ من قوة تماسك الملاط الرطب مع الطبقة الأساسية ويُحسّن من مقاومته للترهل. وهي تُستخدم على نطاق واسع في ملاط ​​التجصيص، وملاط لصق البلاط، وأنظمة عزل الجدران الخارجية.
التأثير على تجانس المادة: يمكن أن يؤدي تأثير التكثيف لإيثرات السليلوز أيضًا إلى زيادة قدرة مقاومة التشتت وتجانس المواد المخلوطة حديثًا، ومنع تدرج المواد وانفصالها وتسرب المياه، ويمكن استخدامه في الخرسانة الليفية والخرسانة تحت الماء والخرسانة ذاتية الدمك.

مصدر تأثير التكثيف وتأثيره: ينشأ تأثير تكثيف إيثر السليلوز على المواد الأسمنتية من لزوجة محلول إيثر السليلوز. في ظل الظروف نفسها، كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، تحسنت لزوجة المواد الأسمنتية المُعدّلة، ولكن إذا كانت اللزوجة عالية جدًا، فإنها ستؤثر على سيولة المادة وسهولة استخدامها (مثل التصاقها بسكين التجصيص). يتطلب الملاط ذاتي التسوية والخرسانة ذاتية الدمك ذات متطلبات السيولة العالية لزوجة منخفضة جدًا من إيثر السليلوز. بالإضافة إلى ذلك، يزيد تأثير تكثيف إيثر السليلوز من حاجة المواد الأسمنتية إلى الماء، وبالتالي يزيد من إنتاجية الملاط.

خاصية الانسيابية:
يتميز المحلول المائي لإيثر السليلوز عالي اللزوجة بخاصية الانسيابية العالية، وهي سمة رئيسية لإيثر السليلوز. عادةً ما يتميز المحلول المائي لميثيل السليلوز بخاصية اللدونة الكاذبة وسيولة غير انسيابية تحت درجة حرارة التصلب، ولكنه يُظهر خصائص التدفق النيوتوني عند معدلات القص المنخفضة. تزداد اللدونة الكاذبة مع زيادة الوزن الجزيئي لإيثر السليلوز أو تركيزه، ولا علاقة لها بنوع المُستبدل أو درجة استبداله. لذلك، تُظهر إيثرات السليلوز من نفس درجة اللزوجة، سواءً كانت MC أو HPMC أو HEMC، نفس الخصائص الريولوجية طالما بقي التركيز ودرجة الحرارة ثابتين. عند ارتفاع درجة الحرارة، يتشكل هلام بنيوي، ويحدث تدفق انسيابي عالي. تُظهر إيثرات السليلوز ذات التركيز العالي واللزوجة المنخفضة خاصية الانسيابية حتى تحت درجة حرارة التصلب. تُعد هذه الخاصية مفيدة جدًا لضبط تسوية وترهل ملاط ​​البناء أثناء الإنشاء.

تهوية الهواء
المبدأ والتأثير على الأداء: يتميز إيثر السليلوز بقدرته العالية على إدخال الهواء في المواد الأسمنتية الطازجة. يحتوي إيثر السليلوز على مجموعات محبة للماء (مجموعات الهيدروكسيل، ومجموعات الإيثر) ومجموعات كارهة للماء (مجموعات الميثيل، وحلقات الجلوكوز). وهو عامل سطحي فعال، مما يُسهم في إدخال الهواء. يُنتج هذا التأثير ما يُعرف بتأثير الكرة، الذي يُحسّن أداء الخلطات الطازجة، مثل زيادة مرونة ونعومة الملاط أثناء التشغيل، مما يُسهّل فرده؛ كما يُساهم في زيادة إنتاجية الملاط وخفض تكلفة إنتاجه.

التأثير على الخواص الميكانيكية: سيؤدي تأثير دخول الهواء إلى زيادة مسامية المادة المتصلبة وتقليل خواصها الميكانيكية مثل القوة ومعامل المرونة.

تأثيره على السيولة: يعمل إيثر السليلوز، كمادة فعالة سطحية، على ترطيب جزيئات الأسمنت وتزييتها، مما يزيد من سيولة المواد الأسمنتية، بالإضافة إلى تأثيره في إدخال الهواء. إلا أن تأثيره في زيادة اللزوجة يقلل من هذه السيولة. ويُعد تأثير إيثر السليلوز على سيولة المواد الأسمنتية مزيجًا من تأثيرات التلدين وزيادة اللزوجة. وبشكل عام، عند استخدام جرعات منخفضة جدًا من إيثر السليلوز، يظهر تأثيره بشكل رئيسي على هيئة تلدين أو تقليل استهلاك الماء؛ أما عند استخدام جرعات عالية، فيزداد تأثيره في زيادة اللزوجة بسرعة، بينما يميل تأثيره في إدخال الهواء إلى التشبع، مما يؤدي إلى زيادة اللزوجة أو زيادة الطلب على الماء.