1. مروری بر اتر سلولز (HPMC)
هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک ترکیب رایج سلولز اتر است که از نظر شیمیایی از سلولز طبیعی اصلاح شده است. این خاصیت حلالیت در آب، تشکیل فیلم، ضخیم کنندگی و چسبندگی عالی دارد، بنابراین به طور گسترده در مصالح ساختمانی استفاده می شود. کاربرد HPMC در مواد مبتنی بر سیمان عمدتاً برای بهبود سیالیت، حفظ آب و تنظیم زمان گیرش است.
2. فرآیند اساسی گیرش سیمان
فرآیند واکنش سیمان با آب و تشکیل هیدرات را واکنش هیدراتاسیون می نامند. این فرآیند به چند مرحله تقسیم می شود:
دوره القایی: ذرات سیمان شروع به حل شدن می کنند و یون های کلسیم و یون های سیلیکات را تشکیل می دهند و حالت جریان کوتاه مدت را نشان می دهند.
دوره شتاب: محصولات هیدراتاسیون به سرعت افزایش می یابد و فرآیند گیرش آغاز می شود.
دوره کاهش سرعت: سرعت هیدراتاسیون کاهش می یابد، سیمان شروع به سخت شدن می کند و یک سنگ سیمانی جامد تشکیل می شود.
دوره تثبیت: محصولات هیدراتاسیون به تدریج بالغ شده و قدرت به تدریج افزایش می یابد.
زمان تنظیم معمولاً به زمان تنظیم اولیه و زمان تنظیم نهایی تقسیم می شود. زمان گیرش اولیه به زمانی اطلاق می شود که خمیر سیمان شروع به از دست دادن پلاستیسیته می کند و زمان گیرش نهایی به زمانی اطلاق می شود که خمیر سیمان به طور کامل حالت پذیری خود را از دست داده و وارد مرحله سخت شدن می شود.
3. مکانیسم تاثیر HPMC بر زمان گیرش سیمان
3.1 اثر غلیظ کننده
HPMC اثر ضخیم کنندگی قابل توجهی دارد. این می تواند ویسکوزیته خمیر سیمان را افزایش دهد و یک سیستم با ویسکوزیته بالا تشکیل دهد. این اثر غلیظ کننده بر پراکندگی و ته نشین شدن ذرات سیمان تأثیر می گذارد و در نتیجه بر پیشرفت واکنش هیدراتاسیون تأثیر می گذارد. اثر ضخیم شدن نرخ رسوب محصولات هیدراتاسیون را بر روی سطح ذرات سیمان کاهش می دهد و در نتیجه زمان گیرش را به تاخیر می اندازد.
3.2 احتباس آب
HPMC ظرفیت نگهداری آب خوبی دارد. افزودن HPMC به خمیر سیمان می تواند به میزان قابل توجهی حفظ آب خمیر را بهبود بخشد. احتباس آب زیاد می تواند از تبخیر سریع آب روی سطح سیمان جلوگیری کند، به طوری که محتوای آب در خمیر سیمان حفظ شود و زمان واکنش هیدراتاسیون طولانی شود. علاوه بر این، احتباس آب به خمیر سیمان کمک می کند تا رطوبت مناسب را در طول فرآیند پخت حفظ کند و خطر ترک خوردگی ناشی از از دست دادن زودهنگام آب را کاهش دهد.
3.3 تاخیر در هیدراتاسیون
HPMC می تواند یک لایه محافظ را تشکیل دهد که سطح ذرات سیمان را می پوشاند، که مانع از واکنش هیدراتاسیون می شود. این فیلم محافظ از تماس مستقیم ذرات سیمان و آب جلوگیری می کند و در نتیجه فرآیند هیدراتاسیون سیمان را به تاخیر می اندازد و زمان گیرش را طولانی می کند. این اثر تاخیری به ویژه در HPMC با وزن مولکولی بالا مشهود است.
3.4 تیکسوتروپی تقویت شده
افزودن HPMC همچنین می تواند تیکسوتروپی دوغاب سیمان را افزایش دهد (یعنی سیالیت تحت تأثیر نیروی خارجی افزایش می یابد و پس از حذف نیروی خارجی به حالت اولیه باز می گردد). این خاصیت تیکسوتروپیک به بهبود کارایی دوغاب سیمان کمک می کند، اما از نظر زمان گیرش، این تیکسوتروپی تقویت شده ممکن است باعث شود که دوغاب تحت نیروی برشی مجددا توزیع شود و زمان گیرش را بیشتر کند.
4. کاربرد عملی HPMC بر زمان گیرش سیمان
4.1 مصالح کف خود تراز
در مصالح کف خود تراز، سیمان به زمان گیرش اولیه طولانی تری برای عملیات تسطیح و کف کشی نیاز دارد. افزودن HPMC می‌تواند زمان گیرش اولیه سیمان را طولانی‌تر کند، و به مواد خود تراز کننده اجازه می‌دهد زمان عملیاتی طولانی‌تری در طول ساخت داشته باشند، و از مشکل ناشی از گیرش زودهنگام دوغاب سیمان در طول ساخت و ساز جلوگیری شود.
4.2 ملات پیش مخلوط
در ملات پیش مخلوط، HPMC نه تنها حفظ آب ملات را بهبود می بخشد، بلکه زمان گیرش را نیز طولانی می کند. این امر به ویژه برای مواردی که حمل و نقل و زمان ساخت طولانی دارند، حصول اطمینان از حفظ عملکرد خوب ملات قبل از استفاده و جلوگیری از مشکلات ساخت و ساز ناشی از زمان گیرش خیلی کوتاه، مهم است.
4.3 ملات مخلوط خشک
HPMC اغلب به ملات مخلوط خشک اضافه می شود تا عملکرد ساخت و ساز آن را بهبود بخشد. اثر ضخیم شدن HPMC باعث افزایش ویسکوزیته ملات می شود و باعث می شود که در طول ساخت و ساز به راحتی اجرا شود و تراز شود و همچنین زمان گیرش طولانی شود و به کارگران ساختمانی زمان کافی برای انجام تنظیمات می دهد.
5. عوامل موثر بر زمان گیرش سیمان توسط HPMC
5.1 مقدار اضافه HPMC
مقدار HPMC اضافه شده یک عامل کلیدی موثر بر زمان گیرش سیمان است. به طور کلی، هر چه مقدار HPMC اضافه شده بیشتر باشد، تمدید زمان گیرش سیمان آشکارتر می شود. این به این دلیل است که مولکول های HPMC بیشتر می توانند سطوح ذرات سیمان بیشتری را بپوشانند و از واکنش های هیدراتاسیون جلوگیری کنند.
5.2 وزن مولکولی HPMC
HPMC با وزن‌های مولکولی مختلف اثرات متفاوتی بر زمان گیرش سیمان دارد. HPMC با وزن مولکولی بالا معمولاً دارای اثر ضخیم شدن قوی تر و ظرفیت نگهداری آب است، بنابراین می تواند زمان گیرش را به میزان قابل توجهی طولانی تر کند. اگرچه HPMC با وزن مولکولی پایین نیز می‌تواند زمان گیرش را طولانی‌تر کند، اثر نسبتاً ضعیف است.
5.3 شرایط محیطی
دما و رطوبت محیط نیز بر تأثیر HPMC بر زمان گیرش سیمان تأثیر می گذارد. در محیط با دمای بالا، واکنش هیدراتاسیون سیمان تسریع می شود، اما خاصیت احتباس آب HPMC این اثر را کند می کند. در محیط دمای پایین، واکنش هیدراتاسیون به خودی خود کند است و ضخیم شدن و اثر احتباس آب HPMC ممکن است باعث طولانی شدن زمان گیرش سیمان شود.
5.4 نسبت آب به سیمان
تغییر در نسبت آب به سیمان نیز بر اثر HPMC بر زمان گیرش سیمان تأثیر می گذارد. در نسبت آب به سیمان بالاتر، آب بیشتری در خمیر سیمان وجود دارد و اثر حفظ آب HPMC ممکن است تاثیر کمتری بر زمان گیرش داشته باشد. در نسبت آب به سیمان کمتر، اثر ضخیم شدن HPMC آشکارتر خواهد بود و اثر افزایش زمان گیرش بیشتر خواهد بود.
به عنوان یک افزودنی مهم سیمان، HPMC به طور قابل توجهی بر زمان گیرش سیمان از طریق مکانیسم های مختلف مانند ضخیم شدن، احتباس آب و تاخیر در واکنش هیدراتاسیون تاثیر می گذارد. استفاده از HPMC می تواند زمان گیرش اولیه و نهایی سیمان را طولانی تر کند، زمان عملیات ساخت و ساز طولانی تری را فراهم کند و عملکرد مواد مبتنی بر سیمان را بهبود بخشد. در کاربردهای عملی، عواملی مانند مقدار HPMC اضافه شده، وزن مولکولی و شرایط محیطی به طور مشترک اثر خاص آن را بر زمان گیرش سیمان تعیین می کنند. با تنظیم منطقی این عوامل می توان به کنترل دقیق زمان گیرش سیمان برای رفع نیازهای پروژه های مختلف ساختمانی دست یافت.
زمان ارسال: ژوئن-21-2024