تُستخدم منتجات الأسمنت، مثل الخرسانة والملاط ومواد البناء الأخرى، على نطاق واسع في المباني الحديثة. تُعد إيثرات السليلوز (مثل هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) وهيدروكسي إيثيل ميثيل سلولوز (HEMC) وغيرها) إضافات مهمة تُحسّن أداء منتجات الأسمنت بشكل ملحوظ. ولتحقيق هذه الخصائص الممتازة، من الضروري إتقان أداء إيثرات السليلوز والتحكم فيه.
1. الخصائص والوظائف الأساسية لإيثرات السليلوز
إيثرات السليلوز هي فئة من المشتقات الكيميائية للسليلوز الطبيعي، حيث تُستبدل فيها مجموعة الهيدروكسيل جزئيًا بمجموعة إيثر من خلال تفاعل الأثيرة. يمكن تصنيع أنواع مختلفة من إيثرات السليلوز وفقًا لنوع وعدد البدائل، ولكل نوع دور مختلف في منتجات الأسمنت.
لزوجة إيثرات السليلوز:
تؤثر لزوجة إيثرات السليلوز بشكل مباشر على ريولوجيا واستقرار عجينة الأسمنت. تُحسّن إيثرات السليلوز عالية اللزوجة من احتباس الماء وقوة الترابط في العجينة، ولكنها قد تُقلل من سيولتها. أما إيثرات السليلوز منخفضة اللزوجة فتُحسّن من قابلية التشغيل والسيولة.
درجة الاستبدال (DS) والاستبدال المولي (MS):
تُحدد درجة الاستبدال والاستبدال المولي لإيثرات السليلوز قابليتها للذوبان ولزوجة المحلول. عادةً ما تُحسّن درجة الاستبدال والاستبدال المولي العالية من احتباس الماء واستقرار إيثرات السليلوز.
ذوبان إيثرات السليلوز:
يؤثر معدل ذوبان إيثرات السليلوز وذوبانها على تجانس عجينة الأسمنت. تُشكّل إيثرات السليلوز ذات الذوبان الجيد محلولًا متجانسًا بسرعة أكبر، مما يضمن تجانس العجينة واستقرارها.
2. اختر إيثرات السليلوز المناسبة
تختلف متطلبات أداء إيثرات السليلوز باختلاف سيناريوهات التطبيق. اختيار النوع والمواصفات المناسبة لإيثر السليلوز يُحسّن أداء منتجات الأسمنت بشكل ملحوظ.
المجلدات:
في التطبيقات مثل مواد لاصقة البلاط وملاط الجبس، يمكن أن توفر إيثرات السليلوز عالية اللزوجة (مثل HPMC) التصاقًا أفضل وقابلية ترطيب طويلة الأمد، وبالتالي تحسين أداء البناء وقوة الترابط النهائية.
المواد التي تحتفظ بالماء:
في ملاط التسوية الذاتية ومواد لاصقة البلاط الأسمنتية، تُستخدم إيثرات السليلوز عالية الاحتفاظ بالماء (مثل HEMC). يساعد الاحتفاظ بالماء العالي على منع فقدان الماء المبكر، مما يضمن تفاعل ترطيب كافٍ ومدة تشغيل أطول.
مواد التعزيز:
يجب أن تتمتع إيثرات السليلوز المستخدمة لتعزيز قوة منتجات الأسمنت بقدرة جيدة على التشتت ولزوجة معتدلة لتعزيز تجانس وقوة المصفوفة.
3. تحسين طريقة الجمع
يُعدّ التحكم في طريقة إضافة إيثر السليلوز في منتجات الأسمنت أمرًا بالغ الأهمية لزيادة فعاليته. وفيما يلي بعض طرق التحسين الشائعة:
طريقة الخلط المسبق:
يُخلط إيثر السليلوز مع مواد مسحوقة جافة أخرى مسبقًا. هذه الطريقة تمنع تكتل إيثر السليلوز بعد ملامسته للماء مباشرةً، مما يضمن توزيعه بالتساوي في الخليط.
طريقة الخلط الرطب:
أضف إيثر السليلوز إلى خليط الأسمنت تدريجيًا. هذه الطريقة مناسبة للحالات التي يذوب فيها إيثر السليلوز بسرعة، مما يُساعد على تكوين مُعلق مستقر.
طريقة الجمع المجزأة:
في عملية تحضير ملاط الأسمنت، فإن إضافة إيثر السليلوز على شكل أجزاء يمكن أن يضمن توزيعه بشكل موحد طوال عملية التحضير ويقلل من التكتل.
4. التحكم في العوامل الخارجية
العوامل الخارجية مثل درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني ومعدل التحريك لها تأثير كبير على أداء إيثر السليلوز.
التحكم في درجة الحرارة:
ذوبانية ولزوجة إيثر السليلوز حساسة جدًا لدرجة الحرارة. تساعد درجات الحرارة المرتفعة على ذوبان إيثر السليلوز بسرعة، ولكنها قد تؤدي أيضًا إلى انخفاض لزوجة المحلول. يجب ضبط درجة الحرارة وفقًا لظروف الاستخدام المحددة لضمان أفضل أداء وكفاءة.
ضبط الرقم الهيدروجيني: عادةً ما يكون الرقم الهيدروجيني لمعجون الأسمنت في نطاق قلوي مرتفع، بينما تتقلب ذوبانية ولزوجة إيثر السليلوز مع تغير الرقم الهيدروجيني. ضبط الرقم الهيدروجيني ضمن النطاق المناسب يُسهم في استقرار أداء إيثر السليلوز.
معدل التحريك: يؤثر معدل التحريك على تشتت إيثر السليلوز في عجينة الأسمنت. قد يؤدي معدل التحريك المرتفع جدًا إلى دخول الهواء وتجمع إيثر السليلوز، بينما يساعد معدل التحريك المعتدل على توزيع إيثر السليلوز وإذابته بالتساوي.
5. تحليل الحالة والاقتراحات العملية
من خلال تحليل الحالة الفعلية، يمكننا أن نفهم بشكل أكبر استراتيجية تطبيق وتحسين الإيثر السليلوز في منتجات الأسمنت المختلفة:
لاصق بلاط عالي الأداء: عند إنتاج شركة لاصق بلاط عالي الأداء، وُجد أن قدرة المنتج الأصلي على الاحتفاظ بالماء غير كافية، مما أدى إلى انخفاض قوة الالتصاق بعد التركيب. باستخدام HEMC عالي الاحتفاظ بالماء، وتعديل كمية إضافته وطريقة إضافته (باستخدام طريقة الخلط المسبق)، تم تحسين قدرة لاصق البلاط على الاحتفاظ بالماء وقوة الالتصاق بنجاح.
مادة الأرضيات ذاتية التسوية: في أحد المشاريع، كانت مادة الأرضيات ذاتية التسوية ضعيفة السيولة وسطحها غير مستوي بعد البناء. باختيار HPMC منخفض اللزوجة وتحسين معدل التحريك والتحكم في درجة الحرارة، تم تحسين سيولة الملاط وأدائه البنائي، مما جعل سطح الأرضية النهائي أكثر نعومة.
يُعدّ التحكم في أداء إيثر السليلوز في منتجات الأسمنت مفتاحًا لتحسين أداء المواد وجودة البناء. باختيار النوع المناسب من إيثر السليلوز، وتحسين طريقة الإضافة، والتحكم في العوامل الخارجية المؤثرة، يُمكن تحسين الخصائص الرئيسية لمنتجات الأسمنت بشكل ملحوظ، مثل احتباس الماء، والالتصاق، والسيولة. في التطبيقات العملية، من الضروري التحسين المستمر وضبط استخدام إيثر السليلوز وفقًا للاحتياجات المحددة وظروف التطبيق لتحقيق أفضل النتائج.
وقت النشر: ٢٦ يونيو ٢٠٢٤