افزودنی‌های رایج برای ملات خشک ساختمانی

اتر سلولز

اتر سلولز یک اصطلاح کلی برای مجموعه‌ای از محصولات است که از واکنش سلولز قلیایی و عامل اتری‌کننده تحت شرایط خاص تولید می‌شوند. سلولز قلیایی با عوامل اتری‌کننده 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) پس از حل شدن اتر سلولز موجود در ملات در آب، توزیع مؤثر و یکنواخت مواد سیمانی در سیستم به دلیل فعالیت سطحی تضمین می‌شود و اتر سلولز، به عنوان یک کلوئید محافظ، ذرات جامد را "می‌پوشاند" و یک لایه فیلم روان‌کننده روی سطح بیرونی آن تشکیل می‌شود که سیستم ملات را پایدارتر می‌کند و همچنین سیالیت ملات را در طول فرآیند اختلاط و نرمی ساخت بهبود می‌بخشد.
(2) به دلیل ساختار مولکولی خاص خود، محلول سلولز اتر باعث می‌شود آب موجود در ملات به راحتی از بین نرود و به تدریج آن را در مدت زمان طولانی آزاد کند و به ملات خاصیت نگهداری آب و کارایی خوبی ببخشد.

۱. 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.

۲. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC)
هیدروکسی پروپیل متیل سلولز نوعی سلولز است که تولید و مصرف آن در سال‌های اخیر به سرعت در حال افزایش بوده است. این ماده یک اتر مخلوط سلولز غیر یونی است که پس از قلیایی شدن، با استفاده از اکسید پروپیلن و متیل کلرید به عنوان عامل اتری شدن، از پنبه تصفیه شده از طریق یک سری واکنش‌ها ساخته می‌شود. درجه جایگزینی آن عموماً 1.2 تا 2.0 است. خواص آن به دلیل نسبت‌های مختلف محتوای متوکسیل و محتوای هیدروکسی پروپیل متفاوت 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.

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.

۴. کربوکسی متیل سلولز (CMC)
اتر سلولز یونی از الیاف طبیعی (پنبه و غیره) پس از عملیات قلیایی، با استفاده از مونوکلرواستات سدیم به عنوان عامل اتری شدن و تحت یک سری عملیات واکنشی ساخته می‌شود. درجه جایگزینی عموماً 0.4 تا 1.4 است و عملکرد آن تا حد زیادی تحت تأثیر درجه جایگزینی قرار می‌گیرد.
(1) کربوکسی متیل سلولز جاذب رطوبت بیشتری است و در شرایط نگهداری عمومی، آب بیشتری خواهد داشت.
(2) محلول آبی کربوکسی متیل سلولز ژل تولید نمی‌کند و ویسکوزیته با افزایش دما کاهش می‌یابد. وقتی دما از 50 درجه سانتیگراد بیشتر شود، ویسکوزیته برگشت‌ناپذیر می‌شود.
(3) پایداری آن به شدت تحت تأثیر pH قرار دارد. عموماً می‌توان از آن در ملات گچی استفاده کرد، اما در ملات سیمانی خیر. وقتی قلیاییت بالایی داشته باشد، ویسکوزیته خود را از دست می‌دهد.
(4) احتباس آب آن بسیار کمتر از متیل سلولز است. این ماده اثر کندگیری بر روی ملات گچی دارد و مقاومت آن را کاهش می‌دهد. با این حال، قیمت کربوکسی متیل سلولز به طور قابل توجهی کمتر از متیل سلولز است.

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.

الیاف پلی‌پروپیلن
الیاف پلی‌پروپیلن از پلی‌پروپیلن به عنوان ماده اولیه و مقدار مناسبی از اصلاح‌کننده ساخته می‌شود. قطر الیاف عموماً حدود ۴۰ میکرون، استحکام کششی ۳۰۰ تا ۴۰۰ مگاپاسکال، مدول الاستیک ≥۳۵۰۰ مگاپاسکال و ازدیاد طول نهایی ۱۵ تا ۱۸ درصد است. ویژگی‌های عملکردی آن:
(1) الیاف پلی پروپیلن به طور یکنواخت در جهات تصادفی سه بعدی در ملات توزیع شده و یک سیستم تقویت شبکه ای را تشکیل می دهند. اگر 1 کیلوگرم الیاف پلی پروپیلن به هر تن ملات اضافه شود، بیش از 30 میلیون الیاف تک رشته ای به دست می آید.
(2) افزودن الیاف پلی‌پروپیلن به ملات می‌تواند به طور مؤثر ترک‌های ناشی از انقباض ملات را در حالت خمیری کاهش دهد. چه این ترک‌ها قابل مشاهده باشند و چه نباشند. و می‌تواند به طور قابل توجهی آب انداختگی سطحی و نشست سنگدانه‌های ملات تازه را کاهش دهد.
(3) برای بدنه سخت شده ملات، الیاف پلی پروپیلن می‌تواند تعداد ترک‌های ناشی از تغییر شکل را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. یعنی وقتی بدنه سخت شونده ملات به دلیل تغییر شکل، تنش ایجاد می‌کند، می‌تواند در برابر آن مقاومت کرده و تنش را منتقل کند. وقتی بدنه سخت شونده ملات ترک می‌خورد، می‌تواند تمرکز تنش را در نوک ترک غیرفعال کرده و گسترش ترک را محدود کند.
(4) پراکندگی کارآمد الیاف پلی‌پروپیلن در تولید ملات به یک مشکل دشوار تبدیل خواهد شد. تجهیزات اختلاط، نوع و دوز الیاف، نسبت ملات و پارامترهای فرآیند آن، همگی به عوامل مهمی تبدیل می‌شوند که بر پراکندگی تأثیر می‌گذارند.

عامل حباب‌زا
عامل حباب‌زا نوعی سورفکتانت است که می‌تواند با روش‌های فیزیکی حباب‌های هوای پایدار در بتن یا ملات تازه تشکیل دهد. عمدتاً شامل: روزین و پلیمرهای حرارتی آن، سورفکتانت‌های غیر یونی، آلکیل بنزن سولفونات‌ها، لیگنوسولفونات‌ها، اسیدهای کربوکسیلیک و نمک‌های آنها و غیره می‌شود.
مواد حباب‌زا اغلب برای تهیه ملات‌های گچ‌کاری و ملات‌های بنایی استفاده می‌شوند. به دلیل افزودن عامل حباب‌زا، تغییراتی در عملکرد ملات ایجاد می‌شود.
(1) به دلیل ایجاد حباب‌های هوا، سهولت و ساخت ملات تازه مخلوط شده می‌تواند افزایش یابد و آب انداختن بتن کاهش یابد.
(2) استفاده ساده از عامل حباب‌زا، مقاومت و الاستیسیته قالب ملات را کاهش می‌دهد. اگر عامل حباب‌زا و عامل کاهنده آب با هم استفاده شوند و نسبت آنها مناسب باشد، مقدار مقاومت کاهش نخواهد یافت.
(3) می‌تواند به طور قابل توجهی مقاومت در برابر یخ‌زدگی ملات سخت شده را بهبود بخشد، نفوذناپذیری ملات را بهبود بخشد و مقاومت در برابر فرسایش ملات سخت شده را بهبود بخشد.
(4) عامل حباب‌زا، میزان هوای ملات را افزایش می‌دهد که این امر باعث افزایش انقباض ملات می‌شود و می‌توان با افزودن یک عامل کاهنده آب، مقدار انقباض را به طور مناسب کاهش داد.

از آنجایی که مقدار ماده حباب‌زا اضافه شده بسیار کم است، و عموماً فقط چند ده هزارم کل مقدار مواد سیمانی را تشکیل می‌دهد، باید اطمینان حاصل شود که در طول تولید ملات به طور دقیق اندازه‌گیری و مخلوط می‌شود. عواملی مانند روش‌های هم زدن و زمان هم زدن به طور جدی بر مقدار حباب‌زا تأثیر می‌گذارند. بنابراین، در شرایط فعلی تولید و ساخت و ساز داخلی، افزودن مواد حباب‌زا به ملات نیاز به کار تجربی زیادی دارد.

عامل استحکام اولیه
برای بهبود مقاومت اولیه بتن و ملات، معمولاً از عوامل تقویت‌کننده اولیه سولفات استفاده می‌شود که عمدتاً شامل سولفات سدیم، تیوسولفات سدیم، سولفات آلومینیوم و سولفات آلومینیوم پتاسیم هستند.
به طور کلی، سولفات سدیم بی‌آب به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد و دوز آن کم است و اثر استحکام اولیه آن خوب است، اما اگر دوز خیلی زیاد باشد، در مرحله بعد باعث انبساط و ترک خوردگی می‌شود و در عین حال، بازگشت قلیایی رخ می‌دهد که بر ظاهر و اثر لایه تزئینی سطح تأثیر می‌گذارد.
فرمات کلسیم نیز یک عامل ضد یخ خوب است. این ماده دارای اثر مقاومت اولیه خوب، عوارض جانبی کمتر، سازگاری خوب با سایر افزودنی‌ها و بسیاری از خواص بهتر از عوامل مقاومت اولیه سولفات است، اما قیمت آن بالاتر است.

ضد یخ
اگر ملات در دمای منفی استفاده شود، در صورت عدم انجام اقدامات ضد یخ، آسیب یخ‌زدگی رخ می‌دهد و استحکام بدنه سخت شده از بین می‌رود. ضد یخ از دو طریق جلوگیری از یخ‌زدگی و بهبود مقاومت اولیه ملات، از آسیب یخ‌زدگی جلوگیری می‌کند.
در میان ضد یخ‌های رایج، نیتریت کلسیم و نیتریت سدیم بهترین اثرات ضد یخ را دارند. از آنجایی که نیتریت کلسیم حاوی یون‌های پتاسیم و سدیم نیست، می‌تواند هنگام استفاده در بتن، وقوع سنگدانه‌های قلیایی را کاهش دهد، اما کارایی آن هنگام استفاده در ملات کمی ضعیف است، در حالی که نیتریت سدیم کارایی بهتری دارد. ضد یخ در ترکیب با عامل مقاومت اولیه و کاهنده آب برای دستیابی به نتایج رضایت‌بخش استفاده می‌شود. هنگامی که ملات خشک مخلوط با ضد یخ در دمای منفی بسیار پایین استفاده می‌شود، دمای مخلوط باید به طور مناسب افزایش یابد، مانند مخلوط کردن با آب گرم.
اگر مقدار ضد یخ خیلی زیاد باشد، در مرحله بعد باعث کاهش مقاومت ملات می شود و سطح ملات سخت شده دچار مشکلاتی مانند برگشت قلیایی می شود که بر ظاهر و جلوه لایه تزئینات سطحی تأثیر می گذارد.