دور إيثر السليلوز في الملاط الجاهز

في الملاط الجاهز، تكون كمية إضافة إيثر السليلوز منخفضة جدًا، لكنها تُحسّن أداء الملاط الرطب بشكل ملحوظ، وهو مادة مضافة رئيسية تؤثر على أداء الملاط الإنشائي. سيؤثر الاختيار المناسب لإيثرات السليلوز بأنواعها المختلفة، ولزوجتها، وأحجام جسيماتها، ودرجات اللزوجة، وكمياتها المضافة، بشكل إيجابي على تحسين أداء ملاط ​​المسحوق الجاف. في الوقت الحالي، تعاني العديد من ملاطات البناء والتجصيص من ضعف في احتباس الماء، حيث ينفصل ملاط ​​الماء بعد بضع دقائق من تركه.

يعد الاحتفاظ بالماء أحد الأداءات المهمة للميثيلإيثر السليلوزوهو أيضًا أداءٌ يُوليه العديد من مُصنّعي ملاط ​​الخلط الجاف المحليين، وخاصةً في المناطق الجنوبية ذات درجات الحرارة المرتفعة، اهتمامًا خاصًا. تشمل العوامل المؤثرة على احتباس الماء في ملاط ​​الخلط الجاف كمية MC المضافة، ولزوجة MC، ودقة الجسيمات، ودرجة حرارة بيئة الاستخدام.

إيثر السليلوز هو بوليمر صناعي يُصنع من السليلوز الطبيعي عن طريق التعديل الكيميائي. إيثر السليلوز مشتق من السليلوز الطبيعي. يختلف إنتاج إيثر السليلوز عن البوليمرات الصناعية. مادته الأساسية هي السليلوز، وهو مركب بوليمري طبيعي. نظرًا لخصوصية بنية السليلوز الطبيعي، لا يتفاعل السليلوز نفسه مع عوامل الأثيرة. ومع ذلك، بعد معالجة عامل التورم، تتدمر الروابط الهيدروجينية القوية بين السلاسل الجزيئية والسلاسل، ويتحول الإطلاق النشط لمجموعة الهيدروكسيل إلى سليلوز قلوي تفاعلي. احصل على إيثر السليلوز.

تعتمد خصائص إيثرات السليلوز على نوع وعدد وتوزيع البدائل. كما يعتمد تصنيفها على نوع البدائل، ودرجة الأثير، والذوبانية، وخصائص التطبيقات ذات الصلة. ووفقًا لنوع البدائل في السلسلة الجزيئية، يمكن تقسيمها إلى أحادي الإيثر وإيثر مختلط. MC الذي نستخدمه عادةً هو أحادي الإيثر، وHPMC هو إيثر مختلط. إيثر ميثيل السليلوز MC هو الناتج بعد استبدال مجموعة الهيدروكسيل في وحدة الجلوكوز في السليلوز الطبيعي بالميثوكسي. يتم استبدال جزء من مجموعة الهيدروكسيل في الوحدة بمجموعة ميثوكسي، ويتم استبدال الجزء الآخر بمجموعة هيدروكسي بروبيل. إيثر ميثيل السليلوز HEMC هو النوع الرئيسي المستخدم والمُباع على نطاق واسع في السوق.

من حيث الذوبانية، يمكن تقسيمها إلى أيونية وغير أيونية. تتكون إيثرات السليلوز غير الأيونية القابلة للذوبان في الماء بشكل رئيسي من سلسلتين من إيثرات الألكيل وإيثرات الهيدروكسي ألكيل. يُستخدم CMC الأيوني بشكل رئيسي في المنظفات الصناعية، وطباعة وصباغة المنسوجات، واستكشاف الأغذية والنفط. أما MC وHPMC وHEMC غير الأيونية، فتُستخدم بشكل رئيسي في مواد البناء، وطلاءات اللاتكس، والأدوية، والمواد الكيميائية اليومية، وغيرها. تُستخدم كمكثف، وعامل احتباس للماء، ومثبت، ومشتت، وعامل تشكيل أغشية.

احتباس الماء لإيثر السليلوز: في إنتاج مواد البناء، وخاصةً ملاط ​​المسحوق الجاف، يلعب إيثر السليلوز دورًا لا غنى عنه، لا سيما في إنتاج الملاط الخاص (الملاط المُعدَّل)، فهو مُكوِّن أساسي وهام. يتمثل الدور المهم لإيثر السليلوز القابل للذوبان في الماء في الملاط في ثلاثة جوانب رئيسية: قدرته الممتازة على الاحتفاظ بالماء، وتأثيره على قوام الملاط وخواصه الثيكسوتروبية، وتفاعله مع الأسمنت. يعتمد تأثير إيثر السليلوز على احتباس الماء على امتصاص الطبقة الأساسية للماء، وتركيب الملاط، وسمك طبقة الملاط، وحاجتها للماء، وزمن تصلب مادة التصلب. ينشأ احتباس الماء لإيثر السليلوز نفسه من ذوبانه وجفافه. وكما هو معلوم، على الرغم من احتواء السلسلة الجزيئية للسليلوز على عدد كبير من مجموعات الهيدروكسيل عالية الترطيب، إلا أنه غير قابل للذوبان في الماء، نظرًا لارتفاع درجة تبلوره في بنيته. إن قدرة مجموعات الهيدروكسيل على الترطيب وحدها لا تكفي لتغطية الروابط الهيدروجينية القوية وقوى فان دير فالس بين الجزيئات. لذلك، فإنها تنتفخ فقط ولكنها لا تذوب في الماء. عندما يتم إدخال بديل في السلسلة الجزيئية، لا يدمر البديل سلسلة الهيدروجين فحسب، بل يتم أيضًا تدمير الرابطة الهيدروجينية بين السلاسل بسبب انحشار البديل بين السلاسل المتجاورة. كلما كان البديل أكبر، زادت المسافة بين الجزيئات. كلما زادت المسافة. كلما زاد تأثير تدمير الروابط الهيدروجينية، يصبح إيثر السليلوز قابلاً للذوبان في الماء بعد تمدد شبكة السليلوز ودخول المحلول، مما يشكل محلولًا عالي اللزوجة. عندما ترتفع درجة الحرارة، يضعف ترطيب البوليمر، ويتم طرد الماء بين السلاسل. عندما يكون تأثير الجفاف كافيًا، تبدأ الجزيئات في التجمع، وتشكل هيكلًا شبكيًا ثلاثي الأبعاد هلاميًا ومطويًا.

تتضمن العوامل المؤثرة على احتباس الماء في الملاط لزوجة إيثر السليلوز، والكمية المضافة، ودقة الجسيمات، ودرجة حرارة الاستخدام.

كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، كان أداء احتباس الماء أفضل. تُعدّ اللزوجة معيارًا مهمًا لأداء MC. حاليًا، يستخدم مُصنّعو MC طرقًا وأجهزة مختلفة لقياس لزوجة MC. الطرق الرئيسية هي Haake Rotovisko وHoppler وUbbelohde وBrookfield. بالنسبة للمنتج نفسه، تختلف نتائج اللزوجة اختلافًا كبيرًا، بل إن بعضها يتضاعف. لذلك، عند مقارنة اللزوجة، يجب إجراء المقارنة باستخدام نفس طرق الاختبار، بما في ذلك درجة الحرارة والدوار، وما إلى ذلك.

بشكل عام، كلما زادت اللزوجة، كان تأثير الاحتفاظ بالماء أفضل. ومع ذلك، كلما زادت اللزوجة وزاد الوزن الجزيئي لـ MC، فإن الانخفاض المقابل في قابليته للذوبان سيكون له تأثير سلبي على قوة وأداء بناء الملاط. كلما زادت اللزوجة، كان تأثير التكثيف على الملاط أكثر وضوحًا، ولكنه ليس متناسبًا بشكل مباشر. كلما زادت اللزوجة، زادت لزوجة الملاط الرطب، أي أنه أثناء البناء، يتجلى ذلك في الالتصاق بالكاشطة والالتصاق العالي بالركيزة. لكنه لا يساعد في زيادة القوة الهيكلية للملاط الرطب نفسه. أثناء البناء، لا يكون الأداء المضاد للترهل واضحًا. على العكس من ذلك، تتمتع بعض إيثرات ميثيل السليلوز المعدلة ذات اللزوجة المتوسطة والمنخفضة بأداء ممتاز في تحسين القوة الهيكلية للملاط الرطب.

كلما زادت كمية إيثر السليلوز المضافة إلى الملاط، كان أداء الاحتفاظ بالماء أفضل، وكلما زادت اللزوجة، كان أداء الاحتفاظ بالماء أفضل.

بالنسبة لحجم الجسيمات، كلما كان الجسيم أدق، كان احتباس الماء أفضل. بعد ملامسة الجسيمات الكبيرة من إيثر السليلوز للماء، يذوب السطح على الفور ويشكل هلامًا يلف المادة لمنع جزيئات الماء من الاستمرار في التسلل. في بعض الأحيان لا يمكن تشتيته وإذابته بالتساوي حتى بعد التحريك طويل الأمد، مما يشكل محلولًا غائمًا أو تكتلًا. يؤثر ذلك بشكل كبير على احتباس الماء في إيثر السليلوز، والذوبان هو أحد العوامل لاختيار إيثر السليلوز. النعومة هي أيضًا مؤشر أداء مهم لإيثر ميثيل السليلوز. يجب أن يكون MC المستخدم في ملاط ​​المسحوق الجاف مسحوقًا، مع محتوى ماء منخفض، وتتطلب النعومة أيضًا أن يكون 20٪ ~ 60٪ من حجم الجسيمات أقل من 63 ميكرومتر. تؤثر النعومة على ذوبان إيثر ميثيل السليلوز. عادةً ما يكون MC الخشن حبيبيًا، ويسهل إذابته في الماء دون تكتل، ولكن معدل الذوبان بطيء جدًا، لذا فهو غير مناسب للاستخدام في ملاط ​​المسحوق الجاف. في ملاط ​​المسحوق الجاف، يتم تشتيت MC بين مواد الأسمنت مثل الركام والحشو الناعم والأسمنت، ويمكن فقط للمسحوق الناعم بدرجة كافية تجنب تكتل إيثر ميثيل السليلوز عند الخلط بالماء. عند إضافة MC مع الماء لإذابة التكتلات، يكون من الصعب جدًا تشتيت وإذابة. إن نعومة MC الخشنة ليست مجرد إهدار، بل تقلل أيضًا من القوة المحلية للملاط. عند تطبيق ملاط ​​المسحوق الجاف هذا على مساحة كبيرة، ستقل سرعة معالجة ملاط ​​المسحوق الجاف المحلي بشكل كبير، وستظهر الشقوق بسبب أوقات المعالجة المختلفة. بالنسبة للملاط المرشوش ذي البناء الميكانيكي، تكون متطلبات النعومة أعلى بسبب وقت الخلط الأقصر.

يؤثر نعومة MC أيضًا على احتباس الماء. بشكل عام، بالنسبة لإيثرات ميثيل السليلوز ذات اللزوجة المتساوية ولكن بنعومة مختلفة، وبنفس كمية الإضافة، كلما كانت النعومة أكبر، كان تأثير احتباس الماء أفضل.

يرتبط احتباس الماء في MC أيضًا بدرجة الحرارة المستخدمة، ويتناقص احتباس الماء في إيثر ميثيل السليلوز مع ارتفاع درجة الحرارة. ومع ذلك، في تطبيقات المواد الفعلية، غالبًا ما يُطبق ملاط ​​المسحوق الجاف على ركائز ساخنة عند درجات حرارة عالية (أعلى من 40 درجة) في بيئات متعددة، مثل تجصيص الجدران الخارجية تحت أشعة الشمس في الصيف، مما يُسرّع غالبًا من عملية تصلب الأسمنت وتصلب ملاط ​​المسحوق الجاف. يؤدي انخفاض معدل احتباس الماء إلى الشعور الواضح بتأثر قابلية التشغيل ومقاومة التشقق، ومن الضروري بشكل خاص تقليل تأثير عوامل درجة الحرارة في هذه الظروف. على الرغم من أن إضافات إيثر ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز تُعتبر حاليًا في طليعة التطور التكنولوجي، إلا أن اعتمادها على درجة الحرارة سيؤدي مع ذلك إلى إضعاف أداء ملاط ​​المسحوق الجاف. على الرغم من زيادة كمية ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز (التركيبة الصيفية)، إلا أن قابلية التشغيل ومقاومة التشقق لا تزالان غير قادرتين على تلبية احتياجات الاستخدام. من خلال بعض المعالجة الخاصة على MC، مثل زيادة درجة الأثير، وما إلى ذلك، يمكن الحفاظ على تأثير احتباس الماء عند درجة حرارة أعلى، بحيث يمكنه توفير أداء أفضل في ظل الظروف القاسية.

بالإضافة إلى ذلك، يعتمد تكثيف إيثر السليلوز وخواصه اللزوجة على: درجة بلمرة إيثر السليلوز، وتركيز المحلول، ومعدل القص، ودرجة الحرارة، وظروف أخرى. تتميز خاصية التجلط في المحلول بخصائص فريدة للسليلوز الألكي ومشتقاته المعدلة. وترتبط خصائص التجلط بدرجة الاستبدال، وتركيز المحلول، والمواد المضافة. أما بالنسبة للمشتقات المعدلة بالهيدروكسي ألكيل، فترتبط خصائص التجلط أيضًا بدرجة تعديل هيدروكسي ألكيل. بالنسبة لمشتقات MC وHPMC منخفضة اللزوجة، يمكن تحضير محلول بتركيز 10%-15%، ويمكن تحضير محلول MC وHPMC متوسط ​​اللزوجة بتركيز 5%-10%، بينما بالنسبة لمشتقات MC وHPMC عالية اللزوجة،HPMCيمكن تحضير محلول 2٪ -3٪ فقط، وعادةً ما يتم تصنيف تصنيف اللزوجة لإيثر السليلوز أيضًا حسب محلول 1٪ -2٪. يتميز إيثر السليلوز عالي الوزن الجزيئي بكفاءة تكثيف عالية. في نفس محلول التركيز، يكون للبوليمرات ذات الأوزان الجزيئية المختلفة لزوجة مختلفة. درجة عالية. لا يمكن تحقيق اللزوجة المستهدفة إلا بإضافة كمية كبيرة من إيثر السليلوز منخفض الوزن الجزيئي. تعتمد لزوجته قليلاً على معدل القص، وتصل اللزوجة العالية إلى اللزوجة المستهدفة، وكمية الإضافة المطلوبة صغيرة، وتعتمد اللزوجة على كفاءة التكثيف. لذلك، لتحقيق قوام معين، يجب ضمان كمية معينة من إيثر السليلوز (تركيز المحلول) ولزوجة المحلول. تنخفض درجة حرارة هلام المحلول أيضًا خطيًا مع زيادة تركيز المحلول، ويتحول إلى هلام في درجة حرارة الغرفة بعد الوصول إلى تركيز معين. يكون تركيز التبلور لـ HPMC مرتفعًا نسبيًا في درجة حرارة الغرفة.

يمكن أيضًا تعديل الاتساق باختيار حجم الجسيمات واختيار إيثرات السليلوز بدرجات تعديل مختلفة. يُسمى هذا التعديل بإدخال درجة معينة من استبدال مجموعات الهيدروكسي ألكيل على البنية الهيكلية لـ MC. وذلك بتغيير قيم الاستبدال النسبية للمستبدلين، أي قيم الاستبدال النسبية DS وms لمجموعتي الميثوكسي والهيدروكسي ألكيل التي نسميها عادةً. يمكن الحصول على متطلبات أداء مختلفة لإيثر السليلوز بتغيير قيم الاستبدال النسبية للمستبدلين.

العلاقة بين القوام والتعديل: إضافة إيثر السليلوز يؤثر على استهلاك الماء للملاط، تغيير نسبة الماء إلى المادة الرابطة للماء والأسمنت هو تأثير التكثيف، كلما زادت الجرعة زاد استهلاك الماء.

يجب أن تذوب إيثرات السليلوز المستخدمة في مواد البناء المسحوقة بسرعة في الماء البارد، وأن تُوفر قوامًا مناسبًا للنظام. إذا ما تم تطبيق معدل قص معين، فإنها تظل كتلة متكتلة وغروانية، وهو منتج رديء الجودة أو دون المستوى المطلوب.

هناك أيضًا علاقة خطية جيدة بين قوام عجينة الأسمنت وجرعة إيثر السليلوز. يمكن لإيثر السليلوز أن يزيد بشكل كبير من لزوجة الملاط. كلما زادت الجرعة، كان التأثير أكثر وضوحًا. يتميز محلول إيثر السليلوز المائي عالي اللزوجة بخاصية ثيكسوتروبية عالية، وهي أيضًا سمة رئيسية لإيثر السليلوز. عادةً ما يكون للمحاليل المائية لبوليمرات MC سيولة شبه بلاستيكية وغير ثيكسوتروبية أقل من درجة حرارة الهلام، ولكن لها خصائص تدفق نيوتنية عند معدلات قص منخفضة. تزداد اللدونة الزائفة مع الوزن الجزيئي أو تركيز إيثر السليلوز، بغض النظر عن نوع المستبدل ودرجة الاستبدال. لذلك، فإن إيثرات السليلوز من نفس درجة اللزوجة، بغض النظر عن MC أو HPMC أو HEMC، ستظهر دائمًا نفس الخصائص الريولوجية طالما ظل التركيز ودرجة الحرارة ثابتين. تتشكل الهلاميات الهيكلية عند ارتفاع درجة الحرارة، وتحدث تدفقات شديدة الثيكسوتروبية. تُظهر إيثرات السليلوز عالية التركيز ومنخفضة اللزوجة خاصية اللزوجة حتى في درجات حرارة أقل من درجة حرارة الهلام. تُعد هذه الخاصية مفيدة جدًا لضبط التسوية والترهل في بناء ملاط ​​البناء. يجب توضيح هنا أنه كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، كان الاحتفاظ بالماء أفضل، ولكن كلما زادت اللزوجة، زاد الوزن الجزيئي النسبي لإيثر السليلوز، وبالتالي انخفاض قابليته للذوبان، مما يؤثر سلبًا على تركيز الملاط وأداء البناء. كلما زادت اللزوجة، كان تأثير التكثيف على الملاط أكثر وضوحًا، ولكنه ليس متناسبًا تمامًا. بعض اللزوجة المتوسطة والمنخفضة، ولكن إيثر السليلوز المعدل لديه أداء أفضل في تحسين القوة الهيكلية للملاط الرطب. مع زيادة اللزوجة، يتحسن الاحتفاظ بالماء لإيثر السليلوز.

إبطاء إيثر السليلوز: الوظيفة الثالثة لإيثر السليلوز هي تأخير عملية ترطيب الأسمنت. يمنح إيثر السليلوز الملاط خصائص مفيدة متعددة، كما يقلل من حرارة الترطيب المبكرة للأسمنت ويؤخر عملية ترطيبه الديناميكية. هذا غير مناسب لاستخدام الملاط في المناطق الباردة. يحدث هذا الإبطاء نتيجة امتزاز جزيئات إيثر السليلوز على نواتج الترطيب مثل CSH و ca(OH)2. بسبب زيادة لزوجة محلول المسام، يقلل إيثر السليلوز من حركة الأيونات في المحلول، مما يؤخر عملية الترطيب. كلما زاد تركيز إيثر السليلوز في مادة الهلام المعدني، زاد تأثير إبطاء الترطيب. لا يقتصر تأثير إيثر السليلوز على تأخير التصلب فحسب، بل يؤخر أيضًا عملية تصلب نظام ملاط ​​الأسمنت. يعتمد تأثير إيثر السليلوز الإبطاءي ليس فقط على تركيزه في نظام الهلام المعدني، بل أيضًا على تركيبه الكيميائي. كلما زادت درجة مثيلة HEMC، كان تأثير إيثر السليلوز المثبط أقوى. نسبة الاستبدال المحب للماء إلى الاستبدال المعزز للماء أقوى. مع ذلك، فإن لزوجة إيثر السليلوز لها تأثير ضئيل على حركية ترطيب الأسمنت.

مع زيادة محتوى إيثر السليلوز، يزداد زمن تصلب الملاط بشكل ملحوظ. يوجد ارتباط غير خطي جيد بين زمن التصلب الأولي للملاط ومحتوى إيثر السليلوز، وارتباط خطي جيد بين زمن التصلب النهائي ومحتوى إيثر السليلوز. يمكن التحكم في زمن تشغيل الملاط بتغيير كمية إيثر السليلوز.

باختصار، في الملاط الجاهز،إيثر السليلوزيلعب دورًا في احتباس الماء، وزيادة سماكة الأسمنت، وتأخير ترطيبه، وتحسين أداء البناء. تُحسّن قدرة الاحتباس الجيدة للماء ترطيب الأسمنت، وتُحسّن اللزوجة الرطبة للملاط الرطب، وتزيد من قوة التصاقه، وتُضبط زمن الترطيب. إضافة إيثر السليلوز إلى ملاط ​​الرش الميكانيكي تُحسّن أداء الرش أو الضخ، وتُعزز قوة هيكل الملاط. لذلك، يُستخدم إيثر السليلوز على نطاق واسع كمُضاف مهم في الملاط الجاهز.