بهبود اثر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) بر روی مواد پایه سیمانی

در سال‌های اخیر، با توسعه مداوم فناوری عایق‌بندی دیوار خارجی، پیشرفت مداوم فناوری تولید سلولز و ویژگی‌های عالی خود HPMC، HPMC به طور گسترده در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده قرار گرفته است.

به منظور بررسی بیشتر مکانیسم عمل بین HPMC و مواد پایه سیمانی، این مقاله بر تأثیر بهبود HPMC بر خواص چسبندگی مواد پایه سیمانی تمرکز دارد.

زمان لخته شدن

زمان گیرش بتن عمدتاً مربوط به زمان گیرش سیمان است و سنگدانه تأثیر کمی دارد، بنابراین می‌توان از زمان گیرش ملات برای مطالعه تأثیر HPMC بر زمان گیرش مخلوط بتن غیر قابل پخش در زیر آب استفاده کرد، زیرا زمان گیرش ملات تحت تأثیر آب قرار می‌گیرد. بنابراین، برای ارزیابی تأثیر HPMC بر زمان گیرش ملات، لازم است نسبت آب به سیمان و نسبت ملات ملات ثابت شود.

طبق آزمایش، افزودن HPMC اثر کندگیری قابل توجهی بر مخلوط ملات دارد و زمان گیرش ملات با افزایش مقدار HPMC به طور متوالی افزایش می‌یابد. تحت مقدار یکسان HPMC، ملات قالب‌گیری شده در زیر آب سریع‌تر از ملات تشکیل شده در هوا است. زمان گیرش قالب‌گیری متوسط ​​طولانی‌تر است. در مقایسه با نمونه شاهد، زمان گیرش ملات مخلوط شده با HPMC در آب، در مقایسه با نمونه شاهد، 6 تا 18 ساعت برای گیرش اولیه و 6 تا 22 ساعت برای گیرش نهایی به تأخیر می‌افتد. بنابراین، HPMC باید همراه با شتاب‌دهنده‌ها استفاده شود.

HPMC یک پلیمر با وزن مولکولی بالا با ساختار خطی ماکرومولکولی و یک گروه هیدروکسیل در گروه عاملی است که می‌تواند با مولکول‌های آب مخلوط، پیوندهای هیدروژنی تشکیل دهد و ویسکوزیته آب مخلوط را افزایش دهد. زنجیره‌های مولکولی طولانی HPMC یکدیگر را جذب می‌کنند و باعث می‌شوند مولکول‌های HPMC با یکدیگر درگیر شوند و یک ساختار شبکه‌ای تشکیل دهند که سیمان و آب مخلوط را در بر می‌گیرد. از آنجایی که HPMC یک ساختار شبکه‌ای شبیه به یک فیلم تشکیل می‌دهد و سیمان را می‌پوشاند، به طور موثری از تبخیر آب در ملات جلوگیری می‌کند و سرعت هیدراتاسیون سیمان را کاهش می‌دهد.

خونریزی

پدیده آب انداختگی ملات مشابه بتن است که باعث نشست شدید سنگدانه‌ها می‌شود و در نتیجه نسبت آب به سیمان لایه بالایی دوغاب افزایش می‌یابد و باعث انقباض پلاستیکی زیاد لایه بالایی دوغاب در مراحل اولیه و حتی ترک خوردن آن می‌شود و استحکام لایه سطحی دوغاب نسبتاً ضعیف است.

وقتی دوز مصرفی بالای 0.5٪ باشد، اساساً پدیده آب انداختن وجود ندارد. دلیل این امر این است که وقتی HPMC با ملات مخلوط می‌شود، HPMC ساختار شبکه‌ای و لایه‌ای دارد و جذب گروه‌های هیدروکسیل روی زنجیره طولانی ماکرومولکول‌ها باعث می‌شود سیمان و آب مخلوط در ملات لخته تشکیل دهند و ساختار پایدار ملات را تضمین کنند. پس از افزودن HPMC به ملات، حباب‌های هوای کوچک مستقل زیادی تشکیل می‌شوند. این حباب‌های هوا به طور مساوی در ملات توزیع می‌شوند و مانع از رسوب سنگدانه‌ها می‌شوند. عملکرد فنی HPMC تأثیر زیادی بر مواد پایه سیمانی دارد و اغلب برای تهیه مواد کامپوزیتی جدید پایه سیمانی مانند ملات پودر خشک و ملات پلیمری استفاده می‌شود، به طوری که احتباس آب و احتباس پلاستیک خوبی دارد.

نیاز آبی ملات

وقتی مقدار HPMC کم باشد، تأثیر زیادی بر نیاز آبی ملات دارد. در صورت ثابت نگه داشتن درجه انبساط ملات تازه، مقدار HPMC و نیاز آبی ملات در یک دوره زمانی مشخص به صورت خطی تغییر می‌کنند و نیاز آبی ملات ابتدا کاهش و سپس به طور واضح افزایش می‌یابد. وقتی مقدار HPMC کمتر از 0.025٪ باشد، با افزایش مقدار، نیاز آبی ملات تحت همان درجه انبساط کاهش می‌یابد، که نشان می‌دهد وقتی مقدار HPMC کم باشد، اثر کاهنده آب بر ملات دارد و HPMC اثر حباب‌زایی دارد. تعداد زیادی حباب هوای کوچک مستقل در ملات وجود دارد و این حباب‌های هوا به عنوان روان‌کننده برای بهبود سیالیت ملات عمل می‌کنند. وقتی مقدار مصرف بیشتر از 0.025٪ باشد، نیاز آبی ملات با افزایش مقدار مصرف افزایش می‌یابد. این به این دلیل است که ساختار شبکه HPMC کامل‌تر است و فاصله بین لخته‌ها در زنجیره مولکولی طولانی کوتاه‌تر می‌شود که اثر جذب و انسجام دارد و سیالیت ملات را کاهش می‌دهد. بنابراین، در شرایطی که درجه انبساط اساساً یکسان باشد، دوغاب افزایش نیاز به آب را نشان می‌دهد.

01. آزمون مقاومت در برابر پراکندگی:

ضد پراکندگی یک شاخص فنی مهم برای اندازه‌گیری کیفیت عامل ضد پراکندگی است. HPMC یک ترکیب پلیمری محلول در آب است که به عنوان رزین محلول در آب یا پلیمر محلول در آب نیز شناخته می‌شود. با افزایش ویسکوزیته آب مخلوط، قوام مخلوط را افزایش می‌دهد. این یک ماده پلیمری آبدوست است که می‌تواند در آب حل شود و محلول یا پراکندگی تشکیل دهد.

آزمایش‌ها نشان می‌دهد که وقتی مقدار فوق روان‌کننده با راندمان بالای نفتالین افزایش می‌یابد، افزودن فوق روان‌کننده، مقاومت در برابر پراکندگی ملات سیمان تازه مخلوط شده را کاهش می‌دهد. این به این دلیل است که کاهنده آب با راندمان بالای نفتالین یک سورفکتانت است. وقتی کاهنده آب به ملات اضافه می‌شود، کاهنده آب روی سطح ذرات سیمان قرار می‌گیرد تا سطح ذرات سیمان بار یکسانی داشته باشد. این دافعه الکتریکی باعث می‌شود ذرات سیمان ساختار لخته‌ای سیمان را از بین ببرند و آب پیچیده شده در ساختار آزاد شود که باعث از بین رفتن بخشی از سیمان می‌شود. در عین حال، مشخص شده است که با افزایش مقدار HPMC، مقاومت در برابر پراکندگی ملات سیمان تازه بهتر و بهتر می‌شود.

02. ویژگی‌های مقاومتی بتن:

در یک پروژه آزمایشی فونداسیون، از افزودنی بتن غیر قابل پخش در زیر آب HPMC استفاده شد و درجه مقاومت طراحی C25 بود. طبق آزمایش پایه، مقدار سیمان ۴۰۰ کیلوگرم، دوده سیلیس ترکیبی ۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب، مقدار بهینه HPMC 0.6٪ از مقدار سیمان، نسبت آب به سیمان ۰.۴۲، میزان ماسه ۴۰٪ و خروجی کاهنده آب با راندمان بالا بر پایه نفتالین به شرح زیر است. مقدار سیمان ۸٪، میانگین مقاومت ۲۸ روزه نمونه بتن در هوا ۴۲.۶ مگاپاسکال، میانگین مقاومت ۲۸ روزه بتن زیر آب با ارتفاع سقوط ۶۰ میلی‌متر ۳۶.۴ مگاپاسکال و نسبت مقاومت بتن ساخته شده در آب به بتن ساخته شده در هوا ۸۴.۸٪ است، که این اثر قابل توجه‌تر است.

03. آزمایش‌ها نشان می‌دهند:

(1) افزودن HPMC اثر کندگیری آشکاری بر مخلوط ملات دارد. با افزایش مقدار HPMC، زمان گیرش ملات به طور متوالی افزایش می‌یابد. تحت مقدار HPMC یکسان، ملاتی که زیر آب تشکیل می‌شود سریع‌تر از ملاتی است که در هوا تشکیل می‌شود. زمان گیرش قالب‌گیری متوسط ​​طولانی‌تر است. این ویژگی برای پمپاژ بتن زیر آب مفید است.

(2) ملات سیمان تازه مخلوط شده با هیدروکسی پروپیل متیل سلولز دارای خواص چسبندگی خوبی است و تقریباً هیچ آب انداختگی ندارد.

(3) مقدار HPMC و نیاز آبی ملات ابتدا کاهش و سپس به طور قابل توجهی افزایش یافت.

(4) افزودن عامل کاهنده آب، مشکل افزایش نیاز به آب برای ملات را بهبود می‌بخشد، اما مقدار مصرف آن باید به طور معقول کنترل شود، در غیر این صورت مقاومت ملات سیمان تازه مخلوط شده در برابر پراکندگی در زیر آب گاهی اوقات کاهش می‌یابد.

(5) تفاوت کمی در ساختار نمونه خمیر سیمان مخلوط شده با HPMC و نمونه خالی وجود دارد و تفاوت کمی در ساختار و چگالی نمونه خمیر سیمان ریخته شده در آب و هوا وجود دارد. نمونه تشکیل شده در زیر آب به مدت 28 روز کمی ترد است. دلیل اصلی این است که افزودن HPMC باعث کاهش قابل توجه اتلاف و پراکندگی سیمان هنگام ریختن در آب می‌شود، اما همچنین باعث کاهش فشردگی سنگ سیمان می‌شود. در این پروژه، به شرط اطمینان از اثر عدم پراکندگی در زیر آب، دوز HPMC باید تا حد امکان کاهش یابد.

(6) افزودن افزودنی بتن غیر قابل پخش در زیر آب HPMC، و کنترل دوز مصرفی برای افزایش مقاومت مفید است. پروژه آزمایشی نشان می‌دهد که نسبت مقاومت بتن ساخته شده با آب و بتن ساخته شده با هوا 84.8٪ است و تأثیر آن نسبتاً قابل توجه است.