ویژگی‌های عملکردی و اصول انتخاب اتر سلولز در ملات خشک

۱ مقدمه

سلولز اتر (MC) به طور گسترده در صنعت مصالح ساختمانی و به مقدار زیاد استفاده می‌شود. می‌توان از آن به عنوان کندگیرکننده، عامل نگهدارنده آب، غلیظ‌کننده و چسب استفاده کرد. در ملات خشک معمولی، ملات عایق دیوار خارجی، ملات خودتراز، چسب کاشی، بتونه ساختمانی با کارایی بالا، بتونه دیوار داخلی و خارجی مقاوم در برابر ترک، ملات خشک ضد آب، گچ، عامل درزگیر و سایر مواد، سلولز اتر نقش مهمی ایفا می‌کند. سلولز اتر تأثیر مهمی بر حفظ آب، نیاز به آب، انسجام، کندگیری و ساخت سیستم ملات دارد.

انواع و مشخصات بسیار متنوعی از اترهای سلولزی وجود دارد. اترهای سلولزی رایج در زمینه مصالح ساختمانی شامل HEC، HPMC، CMC، PAC، MHEC و غیره هستند که بسته به ویژگی‌های مربوط به خود در سیستم‌های مختلف ملات مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی افراد تحقیقاتی در مورد تأثیر انواع مختلف و مقادیر مختلف اتر سلولزی بر سیستم ملات سیمانی انجام داده‌اند. این مقاله بر این اساس تمرکز دارد و نحوه انتخاب انواع و مشخصات مختلف اترهای سلولزی در محصولات مختلف ملات را توضیح می‌دهد.

2 ویژگی عملکردی اتر سلولز در ملات سیمان

سلولز اتر به عنوان یک افزودنی مهم در ملات پودر خشک، عملکردهای زیادی در ملات دارد. مهمترین نقش سلولز اتر در ملات سیمان، حفظ آب و غلیظ کردن آن است. علاوه بر این، به دلیل تعامل آن با سیستم سیمان، می‌تواند نقش کمکی در ایجاد حباب هوا، کند کردن گیرش و بهبود استحکام پیوند کششی نیز داشته باشد.

مهمترین عملکرد سلولز اتر در ملات، احتباس آب است. سلولز اتر به عنوان یک افزودنی مهم تقریباً در تمام محصولات ملات استفاده می‌شود، عمدتاً به دلیل احتباس آب آن. به طور کلی، احتباس آب سلولز اتر به ویسکوزیته، مقدار افزودنی و اندازه ذرات آن مربوط می‌شود.

اتر سلولز به عنوان غلیظ کننده استفاده می‌شود و اثر غلیظ کنندگی آن به درجه اتری شدن، اندازه ذرات، ویسکوزیته و درجه اصلاح اتر سلولز مربوط می‌شود. به طور کلی، هرچه درجه اتری شدن و ویسکوزیته اتر سلولز بالاتر باشد، ذرات کوچکتر و اثر غلیظ کنندگی آن آشکارتر است. با تنظیم ویژگی‌های فوق در مورد MC، ملات می‌تواند به عملکرد ضد افتادگی مناسب و بهترین ویسکوزیته دست یابد.

در اتر سلولز، ورود گروه آلکیل، انرژی سطحی محلول آبی حاوی اتر سلولز را کاهش می‌دهد، به طوری که اتر سلولز اثر حباب‌زایی بر ملات سیمان دارد. ورود حباب‌های هوای مناسب به ملات، عملکرد ساختمانی ملات را به دلیل «اثر گلوله‌ای» حباب‌های هوا بهبود می‌بخشد. در عین حال، ورود حباب‌های هوا، سرعت خروجی ملات را افزایش می‌دهد. البته، میزان حباب‌زایی باید کنترل شود. حباب‌زایی بیش از حد، تأثیر منفی بر مقاومت ملات خواهد داشت، زیرا ممکن است حباب‌های هوای مضر ایجاد شوند.

۲.۱ اتر سلولز فرآیند هیدراتاسیون سیمان را به تأخیر می‌اندازد و در نتیجه فرآیند گیرش و سخت شدن سیمان را کند می‌کند و زمان باز شدن ملات را به طور متناسب طولانی‌تر می‌کند، اما این اثر برای ملات در مناطق سردسیر مناسب نیست. هنگام انتخاب اتر سلولز، محصول مناسب باید مطابق با شرایط خاص انتخاب شود. اثر کندکنندگی اتر سلولز عمدتاً با افزایش درجه اتری شدن، درجه اصلاح و ویسکوزیته آن افزایش می‌یابد.

علاوه بر این، سلولز اتر، به عنوان یک ماده پلیمری با زنجیره بلند، می‌تواند عملکرد اتصال با زیرلایه را پس از افزودن به سیستم سیمانی، با فرض حفظ کامل رطوبت دوغاب، بهبود بخشد.

۲.۲ خواص اتر سلولز در ملات عمدتاً شامل موارد زیر است: احتباس آب، غلیظ شدن، طولانی شدن زمان گیرش، ایجاد حباب هوا و بهبود استحکام کششی و غیره. مطابق با خواص فوق، این خواص در ویژگی‌های خود MC نیز منعکس می‌شود، یعنی: ویسکوزیته، پایداری، محتوای مواد فعال (مقدار افزودنی)، درجه جایگزینی اتری و یکنواختی آن، درجه اصلاح، محتوای مواد مضر و غیره. بنابراین، هنگام انتخاب MC، اتر سلولز با ویژگی‌های خاص خود که می‌تواند عملکرد مناسبی را ارائه دهد، باید مطابق با الزامات خاص محصول ملات خاص برای یک عملکرد خاص انتخاب شود.

۳ ویژگی اتر سلولز

به طور کلی، دستورالعمل‌های محصول ارائه شده توسط تولیدکنندگان اتر سلولز شامل شاخص‌های زیر خواهد بود: ظاهر، ویسکوزیته، درجه جایگزینی گروه، ظرافت، محتوای ماده فعال (خلوص)، میزان رطوبت، مناطق و دوز توصیه شده و غیره. این شاخص‌های عملکرد می‌توانند بخشی از نقش اتر سلولز را منعکس کنند، اما هنگام مقایسه و انتخاب اتر سلولز، جنبه‌های دیگری مانند ترکیب شیمیایی آن، درجه اصلاح، درجه اتری شدن، محتوای NaCl و مقدار DS نیز باید بررسی شوند.

۳.۱ ویسکوزیته اتر سلولز

ویسکوزیته سلولز اتر بر میزان احتباس آب، غلیظ شدن، کند شدن و سایر جنبه‌های آن تأثیر می‌گذارد. بنابراین، این یک شاخص مهم برای بررسی و انتخاب سلولز اتر است.

قبل از بحث در مورد ویسکوزیته اتر سلولز، باید توجه داشت که چهار روش رایج برای آزمایش ویسکوزیته اتر سلولز وجود دارد: بروکفیلد، هاکه، هاپلر و ویسکومتر چرخشی. تجهیزات، غلظت محلول و محیط آزمایش مورد استفاده در چهار روش متفاوت است، بنابراین نتایج محلول MC یکسان آزمایش شده توسط چهار روش نیز بسیار متفاوت است. حتی برای محلول یکسان، با استفاده از روش یکسان، آزمایش در شرایط محیطی مختلف، ویسکوزیته

نتایج نیز متفاوت است. بنابراین، هنگام توضیح ویسکوزیته یک اتر سلولز، لازم است مشخص شود که از کدام روش برای آزمایش استفاده می‌شود، غلظت محلول، روتور، سرعت چرخش، دمای آزمایش و رطوبت و سایر شرایط محیطی. این مقدار ویسکوزیته ارزشمند است. گفتن اینکه "ویسکوزیته یک MC خاص چقدر است" بی‌معنی است.

۳.۲ پایداری محصول سلولز اتر

اترهای سلولزی به عنوان موادی شناخته می‌شوند که در برابر حمله کپک‌های سلولزی آسیب‌پذیرند. وقتی قارچ، اتر سلولزی را فرسایش می‌دهد، ابتدا به واحد گلوکز غیر اتری در اتر سلولزی حمله می‌کند. به عنوان یک ترکیب خطی، پس از تخریب واحد گلوکز، کل زنجیره مولکولی شکسته می‌شود و ویسکوزیته محصول به شدت کاهش می‌یابد. پس از اتری شدن واحد گلوکز، کپک به راحتی زنجیره مولکولی را نمی‌خورد. بنابراین، هرچه درجه جایگزینی اتری (مقدار DS) اتر سلولزی بالاتر باشد، پایداری آن نیز بیشتر خواهد بود.

۳.۳ محتوای ماده مؤثر اتر سلولز

هرچه میزان مواد مؤثر در سلولز اتر بیشتر باشد، عملکرد هزینه محصول نیز بالاتر می‌رود، به طوری که با دوز یکسان می‌توان به نتایج بهتری دست یافت. ماده مؤثر در سلولز اتر، مولکول سلولز اتر است که یک ماده آلی است. بنابراین، هنگام بررسی میزان ماده مؤثر سلولز اتر، می‌توان آن را به طور غیرمستقیم در مقدار خاکستر پس از کلسیناسیون منعکس کرد.

۳.۴ محتوای NaCl در اتر سلولز

NaCl یک محصول جانبی اجتناب‌ناپذیر در تولید اتر سلولز است که عموماً باید با شستشوهای متعدد حذف شود و هرچه تعداد دفعات شستشو بیشتر باشد، NaCl کمتری باقی می‌ماند. NaCl یک خطر شناخته شده برای خوردگی میله‌های فولادی و توری‌های سیمی فولادی است. بنابراین، اگرچه تصفیه فاضلاب شستشوی NaCl برای دفعات زیاد ممکن است هزینه را افزایش دهد، هنگام انتخاب محصولات MC، باید تمام تلاش خود را بکنیم تا محصولاتی با محتوای NaCl کمتر انتخاب کنیم.

۴ اصل انتخاب اتر سلولز برای محصولات ملات مختلف

هنگام انتخاب اتر سلولز برای محصولات ملات، قبل از هر چیز، طبق توضیحات دفترچه راهنمای محصول، شاخص‌های عملکرد خاص خود (مانند ویسکوزیته، درجه جایگزینی اتری، محتوای ماده مؤثر، محتوای NaCl و غیره) را انتخاب کنید. ویژگی‌های عملکردی و اصول انتخاب

۴.۱ سیستم گچ نازک

به عنوان مثال، ملات گچ کاری سیستم گچ کاری نازک را در نظر بگیرید، از آنجا که ملات گچ کاری مستقیماً با محیط خارجی در تماس است، سطح به سرعت آب خود را از دست می‌دهد، بنابراین به نرخ نگهداری آب بالاتری نیاز است. به خصوص در طول ساخت و ساز در تابستان، لازم است که ملات بتواند رطوبت را در دمای بالا بهتر حفظ کند. لازم است MC با نرخ نگهداری آب بالا انتخاب شود که می‌تواند به طور جامع از سه جنبه بررسی شود: ویسکوزیته، اندازه ذرات و مقدار افزودنی. به طور کلی، در شرایط یکسان، MC با ویسکوزیته بالاتر انتخاب شود و با توجه به الزامات کارایی، ویسکوزیته نباید خیلی زیاد باشد. بنابراین، MC انتخاب شده باید نرخ نگهداری آب بالا و ویسکوزیته پایینی داشته باشد. در بین محصولات MC، MH60001P6 و غیره را می‌توان برای سیستم گچ کاری چسبی گچ کاری نازک توصیه کرد.

۴.۲ ملات اندودکاری پایه سیمانی

ملات گچ کاری نیاز به یکنواختی خوب ملات دارد و استفاده از آن هنگام گچ کاری آسان تر است. در عین حال، به عملکرد خوب ضد افت، ظرفیت پمپاژ بالا، سیالیت و کارایی نیاز دارد. بنابراین، MC با ویسکوزیته کمتر، پراکندگی سریعتر و توسعه قوام (ذرات کوچکتر) در ملات سیمان انتخاب می شود.

در ساخت چسب کاشی، به منظور اطمینان از ایمنی و راندمان بالا، به ویژه لازم است که ملات زمان باز شدن طولانی‌تر و عملکرد ضد لغزش بهتری داشته باشد و در عین حال به پیوند خوبی بین زیرلایه و کاشی نیاز باشد. بنابراین، چسب‌های کاشی الزامات نسبتاً بالایی برای MC دارند. با این حال، MC به طور کلی محتوای نسبتاً بالایی در چسب‌های کاشی دارد. هنگام انتخاب MC، برای برآورده کردن الزام زمان باز شدن طولانی‌تر، خود MC باید نرخ احتباس آب بالاتری داشته باشد و نرخ احتباس آب نیاز به ویسکوزیته، مقدار افزودنی و اندازه ذرات مناسب دارد. به منظور برآورده کردن عملکرد ضد لغزش خوب، اثر غلیظ‌کنندگی MC خوب است، به طوری که ملات مقاومت جریان عمودی قوی دارد و عملکرد غلیظ‌کنندگی الزامات خاصی در مورد ویسکوزیته، درجه اتری شدن و اندازه ذرات دارد.

۴.۴ ملات خود تراز شونده

ملات خود تراز شونده الزامات بالاتری در عملکرد تراز ملات دارد، بنابراین انتخاب محصولات اتر سلولزی با ویسکوزیته پایین مناسب است. از آنجایی که خود تراز شوندگی مستلزم آن است که ملات به طور یکنواخت هم زده شده بتواند به طور خودکار روی زمین تراز شود، سیالیت و قابلیت پمپاژ مورد نیاز است، بنابراین نسبت آب به مواد زیاد است. برای جلوگیری از آب انداختن، MC لازم است که میزان احتباس آب در سطح را کنترل کرده و ویسکوزیته لازم را برای جلوگیری از رسوب فراهم کند.

۴.۵ ملات بنایی

از آنجا که ملات بنایی مستقیماً با سطح بنایی در تماس است، عموماً یک سازه با لایه ضخیم است. ملات باید کارایی و احتباس آب بالایی داشته باشد و همچنین بتواند نیروی پیوند با بنایی را تضمین کند، کارایی را بهبود بخشد و راندمان را افزایش دهد. بنابراین، MC انتخاب شده باید بتواند به ملات کمک کند تا عملکرد فوق را بهبود بخشد و ویسکوزیته اتر سلولز نباید خیلی زیاد باشد.

۴.۶ دوغاب عایق

از آنجایی که دوغاب عایق حرارتی عمدتاً با دست اعمال می‌شود، لازم است که ملات انتخاب شده بتواند کارایی خوب، قابلیت کارپذیری خوب و قابلیت نگهداری آب عالی را به ملات بدهد. همچنین ملات عایق حرارتی باید دارای ویسکوزیته بالا و حباب هوای زیاد باشد.

۵ نتیجه‌گیری

وظایف سلولز اتر در ملات سیمان عبارتند از: حفظ آب، غلیظ کردن، ایجاد حباب هوا، کند کردن گیرش و بهبود استحکام کششی و غیره.