خواص اساسی افزودنی‌های رایج در ملات خشک

انواع افزودنی‌های رایج مورد استفاده در ملات خشک ساختمانی، ویژگی‌های عملکردی، مکانیسم عمل و تأثیر آنها بر عملکرد محصولات ملات خشک. تأثیر بهبود عوامل نگهدارنده آب مانند اتر سلولز و اتر نشاسته، پودر لاتکس قابل پخش مجدد و مواد فیبری بر عملکرد ملات خشک به طور مفصل مورد بحث قرار گرفت.

مواد افزودنی نقش کلیدی در بهبود عملکرد ملات خشک ساختمانی دارند، اما افزودن ملات خشک باعث می‌شود هزینه مواد اولیه محصولات ملات خشک به طور قابل توجهی بالاتر از ملات سنتی باشد، که بیش از 40٪ از هزینه مواد ملات خشک را تشکیل می‌دهد. در حال حاضر، بخش قابل توجهی از مواد افزودنی توسط تولیدکنندگان خارجی تأمین می‌شود و دوز مرجع محصول نیز توسط تأمین‌کننده ارائه می‌شود. در نتیجه، هزینه محصولات ملات خشک همچنان بالا است و رواج ملات‌های معمولی بنایی و گچ‌کاری با مقادیر زیاد و مساحت وسیع دشوار است. محصولات بازار لوکس توسط شرکت‌های خارجی کنترل می‌شوند و تولیدکنندگان ملات خشک سود کم و تحمل قیمت ضعیفی دارند. تحقیقات سیستماتیک و هدفمندی در مورد کاربرد داروها وجود ندارد و فرمول‌های خارجی کورکورانه دنبال می‌شوند.

بر اساس دلایل فوق، این مقاله به تجزیه و تحلیل و مقایسه برخی از خواص اساسی افزودنی‌های رایج می‌پردازد و بر این اساس، عملکرد محصولات ملات خشک مخلوط با استفاده از افزودنی‌ها را بررسی می‌کند.

۱- ماده نگهدارنده آب

عامل نگهدارنده آب یک افزودنی کلیدی برای بهبود عملکرد حفظ آب ملات خشک است و همچنین یکی از افزودنی‌های کلیدی برای تعیین هزینه مصالح ملات خشک است.

۱. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر (HPMC)

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز یک اصطلاح کلی برای مجموعه‌ای از محصولات است که در اثر واکنش سلولز قلیایی و عامل اتری کننده تحت شرایط خاص تشکیل می‌شوند. سلولز قلیایی با عوامل اتری کننده مختلف جایگزین می‌شود تا اترهای سلولزی مختلفی به دست آید. بر اساس خواص یونیزاسیون جایگزین‌ها، اترهای سلولزی را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: یونی (مانند کربوکسی متیل سلولز) و غیر یونی (مانند متیل سلولز). بر اساس نوع جایگزین، اتر سلولزی را می‌توان به مونواتر (مانند متیل سلولز) و اتر مخلوط (مانند هیدروکسی پروپیل متیل سلولز) تقسیم کرد. بر اساس حلالیت‌های مختلف، می‌توان آن را به محلول در آب (مانند هیدروکسی اتیل سلولز) و محلول در حلال آلی (مانند اتیل سلولز) و غیره تقسیم کرد. ملات خشک مخلوط عمدتاً سلولز محلول در آب است و سلولز محلول در آب به نوع فوری و نوع انحلال تأخیری با عملیات سطحی تقسیم می‌شود.

مکانیسم اثر سلولز اتر در ملات به شرح زیر است:

(1) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به راحتی در آب سرد حل می‌شود و در حل شدن در آب گرم با مشکل مواجه می‌شود. اما دمای ژل شدن آن در آب گرم به طور قابل توجهی بالاتر از متیل سلولز است. حلالیت در آب سرد نیز در مقایسه با متیل سلولز بسیار بهبود یافته است.

(2) ویسکوزیته هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به وزن مولکولی آن مربوط است و هرچه وزن مولکولی بزرگتر باشد، ویسکوزیته نیز بیشتر است. دما نیز بر ویسکوزیته آن تأثیر می‌گذارد، با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می‌یابد. با این حال، ویسکوزیته بالای آن اثر دمایی کمتری نسبت به متیل سلولز دارد. محلول آن در دمای اتاق پایدار است.

(3) احتباس آب هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به مقدار افزودن آن، ویسکوزیته و غیره بستگی دارد و میزان احتباس آب آن تحت همان مقدار افزودن بیشتر از متیل سلولز است.

(4) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در برابر اسید و قلیا پایدار است و محلول آبی آن در محدوده pH=2 ~ 12 بسیار پایدار است. سود سوزآور و آب آهک تأثیر کمی بر عملکرد آن دارند، اما قلیا می‌تواند انحلال آن را تسریع کرده و ویسکوزیته آن را افزایش دهد. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در برابر نمک‌های معمولی پایدار است، اما وقتی غلظت محلول نمک زیاد باشد، ویسکوزیته محلول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز تمایل به افزایش دارد.

(5) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را می‌توان با ترکیبات پلیمری محلول در آب مخلوط کرد تا محلولی یکنواخت و با ویسکوزیته بالاتر تشکیل شود. مانند پلی وینیل الکل، نشاسته اتر، صمغ گیاهی و غیره.

(6) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مقاومت آنزیمی بهتری نسبت به متیل سلولز دارد و محلول آن کمتر از متیل سلولز توسط آنزیم ها تجزیه می شود.

(7) چسبندگی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به ملات ساختمانی بیشتر از متیل سلولز است.

۲. متیل سلولز (MC)

پس از اینکه پنبه تصفیه شده با قلیا تیمار شد، اتر سلولز از طریق یک سری واکنش با کلرید متان به عنوان عامل اتری شدن تولید می‌شود. به طور کلی، درجه جایگزینی 1.6 تا 2.0 است و حلالیت نیز با درجات مختلف جایگزینی متفاوت است. این اتر سلولز غیر یونی است.

(1) متیل سلولز در آب سرد محلول است و حل شدن آن در آب گرم دشوار خواهد بود. محلول آبی آن در محدوده pH=3 ~ 12 بسیار پایدار است. سازگاری خوبی با نشاسته، صمغ گوار و غیره و بسیاری از سورفکتانت‌ها دارد. هنگامی که دما به دمای ژل شدن می‌رسد، ژل شدن رخ می‌دهد.

(2) میزان حفظ آب متیل سلولز به مقدار افزودن، ویسکوزیته، ظرافت ذرات و سرعت انحلال آن بستگی دارد. به طور کلی، اگر مقدار افزودن زیاد باشد، ظرافت کم و ویسکوزیته زیاد باشد، سرعت حفظ آب زیاد است. در بین آنها، مقدار افزودن بیشترین تأثیر را بر سرعت حفظ آب دارد و سطح ویسکوزیته مستقیماً با سطح سرعت حفظ آب متناسب نیست. سرعت انحلال عمدتاً به درجه اصلاح سطح ذرات سلولز و ظرافت ذرات بستگی دارد. در بین اترهای سلولزی فوق، متیل سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز سرعت حفظ آب بالاتری دارند.

(3) تغییرات دما به طور جدی بر میزان احتباس آب متیل سلولز تأثیر می‌گذارد. به طور کلی، هر چه دما بالاتر باشد، احتباس آب بدتر می‌شود. اگر دمای ملات از 40 درجه سانتیگراد بیشتر شود، احتباس آب متیل سلولز به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و به طور جدی بر ساخت ملات تأثیر می‌گذارد.

(4) متیل سلولز تأثیر قابل توجهی بر ساخت و چسبندگی ملات دارد. منظور از «چسبندگی» در اینجا نیروی چسبندگی است که بین ابزار اعمال کننده ملات توسط کارگر و زیرلایه دیوار احساس می‌شود، یعنی مقاومت برشی ملات. چسبندگی زیاد است، مقاومت برشی ملات زیاد است و استحکام مورد نیاز کارگران در فرآیند استفاده نیز زیاد است و عملکرد ساخت ملات ضعیف است. چسبندگی متیل سلولز در محصولات اتر سلولز در سطح متوسطی است.

۳. هیدروکسی اتیل سلولز (HEC)

این ماده از پنبه تصفیه شده که با قلیا تیمار شده و در حضور استون با اکسید اتیلن به عنوان عامل اتری واکنش داده شده است، ساخته می‌شود. درجه جایگزینی آن عموماً 1.5 تا 2.0 است. آبدوستی قوی دارد و به راحتی رطوبت را جذب می‌کند.

(1) هیدروکسی اتیل سلولز در آب سرد محلول است، اما حل شدن آن در آب گرم دشوار است. محلول آن در دمای بالا بدون تشکیل ژل پایدار است. می‌توان آن را برای مدت طولانی در دمای بالا در ملات استفاده کرد، اما احتباس آب آن کمتر از متیل سلولز است.

(2) هیدروکسی اتیل سلولز در برابر اسید و قلیاهای عمومی پایدار است. قلیا می‌تواند انحلال آن را تسریع کرده و ویسکوزیته آن را کمی افزایش دهد. پراکندگی آن در آب کمی بدتر از متیل سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز است.

(3) هیدروکسی اتیل سلولز عملکرد ضد شره خوبی برای ملات دارد، اما زمان گیرش آن برای سیمان طولانی‌تر است.

(4) عملکرد هیدروکسی اتیل سلولز تولید شده توسط برخی از شرکت‌های داخلی به دلیل محتوای بالای آب و خاکستر، به وضوح پایین‌تر از متیل سلولز است.

نشاسته اتر

اترهای نشاسته‌ای مورد استفاده در ملات‌ها از پلیمرهای طبیعی برخی از پلی‌ساکاریدها مانند سیب‌زمینی، ذرت، کاساوا، لوبیای گوار و غیره اصلاح شده‌اند.

۱. نشاسته اصلاح‌شده

نشاسته اتر اصلاح‌شده از سیب‌زمینی، ذرت، کاساوا و غیره، احتباس آب به‌طور قابل‌توجهی کمتری نسبت به سلولز اتر دارد. با توجه به درجه اصلاح متفاوت، پایداری در برابر اسید و قلیا متفاوت است. برخی از محصولات برای استفاده در ملات‌های پایه گچی مناسب هستند، در حالی که برخی دیگر را می‌توان در ملات‌های پایه سیمانی استفاده کرد. کاربرد نشاسته اتر در ملات عمدتاً به عنوان غلیظ‌کننده برای بهبود خاصیت ضدشُل شدن ملات، کاهش چسبندگی ملات مرطوب و افزایش زمان باز شدن استفاده می‌شود.

اترهای نشاسته اغلب همراه با سلولز استفاده می‌شوند، به طوری که خواص و مزایای این دو محصول مکمل یکدیگر هستند. از آنجایی که محصولات اترهای نشاسته بسیار ارزان‌تر از اترهای سلولز هستند، استفاده از اترهای نشاسته در ملات باعث کاهش قابل توجه هزینه فرمولاسیون ملات خواهد شد.

۲. اتر صمغ گوار

اتر گوارگام نوعی اتر نشاسته‌ای با خواص ویژه است که از دانه‌های گوار طبیعی اصلاح شده است. عمدتاً با واکنش اتری شدن گوارگام و گروه عاملی اکریلیک، ساختاری حاوی گروه عاملی 2-هیدروکسی پروپیل تشکیل می‌شود که یک ساختار پلی گالاکتومانوس است.

(1) در مقایسه با اتر سلولز، اتر گوارگام در آب محلول‌تر است. خواص اتر گوار با pH اساساً تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد.

(2) تحت شرایط ویسکوزیته پایین و دوز کم، صمغ گوار می‌تواند جایگزین اتر سلولز در مقدار مساوی شود و احتباس آب مشابهی داشته باشد. اما قوام، ضد افتادگی، تیکسوتروپی و غیره به طور واضح بهبود می‌یابد.

(3) در شرایط ویسکوزیته بالا و دوز زیاد، صمغ گوار نمی‌تواند جایگزین سلولز اتر شود و استفاده ترکیبی از این دو، عملکرد بهتری را ایجاد می‌کند.

(4) استفاده از صمغ گوار در ملات گچی می‌تواند چسبندگی در حین ساخت و ساز را به میزان قابل توجهی کاهش داده و ساخت و ساز را نرم‌تر کند. این ماده هیچ تأثیر نامطلوبی بر زمان گیرش و مقاومت ملات گچ ندارد.

۳. غلیظ‌کننده اصلاح‌شده نگهدارنده آب معدنی

غلیظ‌کننده آب‌نگهدار ساخته شده از مواد معدنی طبیعی از طریق اصلاح و ترکیب، در چین مورد استفاده قرار گرفته است. مواد معدنی اصلی مورد استفاده برای تهیه غلیظ‌کننده‌های آب‌نگهدار عبارتند از: سپیولیت، بنتونیت، مونتموریلونیت، کائولن و غیره. این مواد معدنی از طریق اصلاح مانند عوامل اتصال‌دهنده، دارای خواص حفظ آب و غلیظ‌کننده خاصی هستند. این نوع غلیظ‌کننده آب‌نگهدار که در ملات استفاده می‌شود، دارای ویژگی‌های زیر است.

(1) می‌تواند عملکرد ملات معمولی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد و مشکلات عملکرد ضعیف ملات سیمان، مقاومت کم ملات مخلوط و مقاومت ضعیف در برابر آب را حل کند.

(2) می‌توان ملات‌هایی با سطوح مقاومتی مختلف برای ساختمان‌های صنعتی و عمرانی عمومی فرموله کرد.

(3) هزینه مواد به طور قابل توجهی کمتر از سلولز اتر و نشاسته اتر است.

(4) میزان احتباس آب کمتر از عامل نگهدارنده آب آلی است، مقدار انقباض خشک ملات آماده شده بیشتر است و انسجام آن کاهش می‌یابد.

پودر لاستیک پلیمری قابل پخش مجدد

پودر لاستیک قابل پخش مجدد با خشک کردن اسپری امولسیون پلیمری مخصوص فرآوری می‌شود. در فرآیند فرآوری، کلوئید محافظ، عامل ضد کلوخه شدن و غیره به افزودنی‌های ضروری تبدیل می‌شوند. پودر لاستیک خشک شده، ذرات کروی 80 تا 100 میلی‌متری است که دور هم جمع شده‌اند. این ذرات در آب محلول هستند و یک پراکندگی پایدار کمی بزرگتر از ذرات امولسیون اولیه تشکیل می‌دهند. این پراکندگی پس از آبگیری و خشک شدن، یک فیلم تشکیل می‌دهد. این فیلم به اندازه تشکیل فیلم امولسیون معمولی برگشت‌ناپذیر است و هنگام برخورد با آب دوباره پخش نمی‌شود. پراکندگی‌ها.

پودر لاستیک قابل پخش مجدد را می‌توان به موارد زیر تقسیم کرد: کوپلیمر استایرن-بوتادین، کوپلیمر اتیلن اسید کربنیک نوع سوم، کوپلیمر اتیلن-استات استیک اسید و غیره، و بر این اساس، سیلیکون، وینیل لورات و غیره برای بهبود عملکرد پیوند زده می‌شوند. اقدامات اصلاحی مختلف باعث می‌شود پودر لاستیک قابل پخش مجدد خواص مختلفی مانند مقاومت در برابر آب، مقاومت در برابر قلیا، مقاومت در برابر آب و هوا و انعطاف‌پذیری داشته باشد. حاوی وینیل لورات و سیلیکون است که می‌تواند باعث شود پودر لاستیک آبگریزی خوبی داشته باشد. کربنات وینیل نوع سوم با شاخه‌های زیاد با مقدار Tg پایین و انعطاف‌پذیری خوب.

وقتی این نوع پودرهای لاستیکی به ملات اعمال می‌شوند، همگی اثر تأخیری بر زمان گیرش سیمان دارند، اما اثر تأخیری آنها کمتر از اثر تأخیری اعمال مستقیم امولسیون‌های مشابه است. در مقایسه، استایرن-بوتادین بیشترین اثر تأخیری و اتیلن-وینیل استات کمترین اثر تأخیری را دارند. اگر مقدار مصرف خیلی کم باشد، اثر بهبود عملکرد ملات آشکار نیست.