نقش اتر سلولز در کاربرد ملات ساختمانی

در حال حاضر، بسیاری از ملات‌های بنایی و گچ‌کاری، عملکرد ضعیفی در حفظ آب دارند و دوغاب آب پس از چند دقیقه ماندن، از هم جدا می‌شود. بنابراین افزودن مقدار مناسبی از اتر سلولز به ملات سیمان بسیار مهم است.
 
۱. احتباس آب سلولز اتر
احتباس آب یکی از ویژگی‌های مهم اتر سلولز است و همچنین عملکردی است که بسیاری از تولیدکنندگان ملات خشک خانگی، به ویژه تولیدکنندگان مناطق جنوبی با دمای بالا، به آن توجه می‌کنند.
 
در تولید مصالح ساختمانی، به ویژه ملات پودر خشک، سلولز اتر نقش غیرقابل جایگزینی ایفا می‌کند، به خصوص در تولید ملات ویژه (ملات اصلاح‌شده)، این ماده یک جزء ضروری و مهم است. ویسکوزیته، دوز، دمای محیط و ساختار مولکولی سلولز اتر تأثیر زیادی بر عملکرد حفظ آب آن دارد. در شرایط یکسان، هرچه ویسکوزیته سلولز اتر بیشتر باشد، حفظ آب بهتر است؛ هرچه دوز بیشتر باشد، حفظ آب بهتر است. معمولاً مقدار کمی سلولز اتر می‌تواند حفظ آب ملات را تا حد زیادی بهبود بخشد. وقتی دوز به مقدار مشخصی می‌رسد، درجه حفظ آب افزایش می‌یابد، روند سرعت حفظ آب کند می‌شود؛ وقتی دمای محیط افزایش می‌یابد، معمولاً حفظ آب سلولز اتر کاهش می‌یابد، اما برخی از سلولز اترهای اصلاح‌شده نیز در شرایط دمای بالا، حفظ آب بهتری دارند. الیاف با درجه جایگزینی پایین‌تر، اتر وگان، عملکرد حفظ آب بهتری دارند.

گروه هیدروکسیل روی مولکول اتر سلولز و اتم اکسیژن روی پیوند اتر با مولکول آب ترکیب می‌شوند تا پیوند هیدروژنی تشکیل دهند و آب آزاد را به آب پیوند یافته تبدیل کنند و در نتیجه نقش خوبی در احتباس آب ایفا کنند؛ مولکول آب و زنجیره مولکولی اتر سلولز، نفوذ متقابل به مولکول‌های آب اجازه می‌دهد تا وارد داخل زنجیره ماکرومولکولی اتر سلولز شوند و تحت نیروهای اتصال قوی قرار گیرند و در نتیجه آب آزاد، آب درهم تنیده و احتباس آب دوغاب سیمان را بهبود بخشند؛ اتر سلولز، دوغاب سیمان تازه را بهبود می‌بخشد. خواص رئولوژیکی، ساختار شبکه متخلخل و فشار اسمزی یا خواص تشکیل فیلم اتر سلولز مانع از انتشار آب می‌شوند.
 
۲. غلیظ‌سازی و تیکسوتروپی سلولز اتر
اتر سلولز به ملات مرطوب ویسکوزیته عالی می‌دهد که می‌تواند قابلیت اتصال بین ملات مرطوب و لایه پایه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و عملکرد ضد افت ملات را بهبود بخشد. این ماده به طور گسترده در ملات گچ کاری، ملات اتصال آجر و سیستم عایق کاری دیوار خارجی استفاده می‌شود. اثر غلیظ کنندگی اتر سلولز همچنین می‌تواند قابلیت ضد پراکندگی و همگنی مواد تازه مخلوط شده را افزایش دهد، از لایه لایه شدن مواد، جداشدگی و آب انداختن جلوگیری کند و می‌تواند در بتن الیافی، بتن زیر آب و بتن خودتراکم استفاده شود.

اثر غلیظ‌کنندگی سلولز اتر بر روی مواد پایه سیمانی از ویسکوزیته محلول سلولز اتر ناشی می‌شود. در شرایط یکسان، هرچه ویسکوزیته سلولز اتر بالاتر باشد، ویسکوزیته ماده اصلاح‌شده پایه سیمانی بهتر است، اما اگر ویسکوزیته خیلی بالا باشد، بر سیالیت و کارایی ماده تأثیر می‌گذارد (مانند چسبیدن چاقوی گچ‌کاری). ملات خودتراز و بتن خودتراکم که به سیالیت بالایی نیاز دارند، به ویسکوزیته پایین سلولز اتر نیاز دارند. علاوه بر این، اثر غلیظ‌کنندگی سلولز اتر باعث افزایش نیاز به آب مواد پایه سیمانی و افزایش بازده ملات می‌شود.
 
محلول آبی سلولز اتر با ویسکوزیته بالا، تیکسوتروپی بالایی دارد که از ویژگی‌های اصلی سلولز اتر نیز می‌باشد. محلول‌های آبی متیل سلولز معمولاً سیالیت شبه‌پلاستیک و غیر تیکسوتروپیک در زیر دمای ژل خود دارند، اما در سرعت‌های برشی پایین، خواص جریان نیوتنی نشان می‌دهند. شبه‌پلاستیکی با وزن مولکولی یا غلظت سلولز اتر، صرف نظر از نوع جانشین و درجه جانشینی، افزایش می‌یابد. بنابراین، سلولز اترهای با درجه ویسکوزیته یکسان، صرف نظر از MC، HPMC، HEMC، همیشه خواص رئولوژیکی یکسانی را نشان می‌دهند، مادامی که غلظت و دما ثابت نگه داشته شوند. ژل‌های ساختاری با افزایش دما تشکیل می‌شوند و جریان‌های بسیار تیکسوتروپیک رخ می‌دهند.
 
اترهای سلولزی با غلظت بالا و ویسکوزیته پایین، حتی در دمای پایین‌تر از ژل، تیکسوتروپی نشان می‌دهند. این خاصیت برای تنظیم تراز و افت در ساخت ملات ساختمانی بسیار مفید است. در اینجا لازم به توضیح است که هرچه ویسکوزیته اتر سلولزی بالاتر باشد، احتباس آب بهتر است، اما هرچه ویسکوزیته بالاتر باشد، وزن مولکولی نسبی اتر سلولزی بیشتر و در نتیجه کاهش حلالیت آن رخ می‌دهد که تأثیر منفی بر غلظت ملات و عملکرد ساخت و ساز دارد.
 
ویسکوزیته، دوز مصرفی، دمای محیط و ساختار مولکولی سلولز اتر تأثیر زیادی بر عملکرد حفظ آب آن دارند. در شرایط یکسان، هرچه ویسکوزیته سلولز اتر بیشتر باشد، حفظ آب بهتر است؛ هرچه دوز مصرفی بیشتر باشد، حفظ آب بهتر است. معمولاً مقدار کمی سلولز اتر می‌تواند حفظ آب ملات را تا حد زیادی بهبود بخشد. وقتی دوز مصرفی به مقدار مشخصی برسد، درجه حفظ آب افزایش می‌یابد، روند نرخ حفظ آب کند می‌شود؛ وقتی دمای محیط افزایش می‌یابد، معمولاً حفظ آب سلولز اتر کاهش می‌یابد، اما برخی از سلولز اترهای اصلاح‌شده نیز در شرایط دمای بالا، حفظ آب بهتری دارند. الیاف با درجه جایگزینی پایین‌تر، عملکرد حفظ آب بهتری دارند. اتر گیاهی.
 
گروه هیدروکسیل روی مولکول اتر سلولز و اتم اکسیژن روی پیوند اتر با مولکول آب ترکیب می‌شوند تا پیوند هیدروژنی تشکیل دهند و آب آزاد را به آب پیوند یافته تبدیل کنند و در نتیجه نقش خوبی در احتباس آب ایفا کنند؛ مولکول آب و زنجیره مولکولی اتر سلولز، نفوذ متقابل به مولکول‌های آب اجازه می‌دهد تا وارد داخل زنجیره ماکرومولکولی اتر سلولز شوند و تحت نیروهای اتصال قوی قرار گیرند و در نتیجه آب آزاد، آب درهم تنیده و احتباس آب دوغاب سیمان را بهبود بخشند؛ اتر سلولز، دوغاب سیمان تازه را بهبود می‌بخشد. خواص رئولوژیکی، ساختار شبکه متخلخل و فشار اسمزی یا خواص تشکیل فیلم اتر سلولز مانع از انتشار آب می‌شوند.
 
۳. اثر حباب‌زایی سلولز اتر
اتر سلولز اثر حباب‌زایی آشکاری بر روی مصالح تازه سیمانی دارد. اتر سلولز دارای گروه‌های آب‌دوست (گروه‌های هیدروکسیل، گروه‌های اتر) و آب‌گریز (گروه‌های متیل، حلقه‌های گلوکز) است و یک سورفکتانت با فعالیت سطحی است، بنابراین اثر حباب‌زایی دارد. اثر حباب‌زایی اتر سلولز، یک اثر «گلوله‌مانند» ایجاد می‌کند که می‌تواند عملکرد مصالح تازه مخلوط شده را بهبود بخشد، مانند افزایش پلاستیسیته و نرمی ملات در حین کار، که منجر به پخش شدن ملات می‌شود. همچنین باعث افزایش خروجی ملات، کاهش هزینه تولید ملات می‌شود. اما تخلخل مصالح سخت شده را افزایش داده و خواص مکانیکی آن مانند مقاومت و مدول الاستیک را کاهش می‌دهد.
 
به عنوان یک سورفکتانت، سلولز اتر همچنین اثر مرطوب‌کنندگی یا روان‌کنندگی بر روی ذرات سیمان دارد که سیالیت مواد پایه سیمان را همراه با اثر حباب‌زایی آن افزایش می‌دهد، اما اثر غلیظ‌کنندگی آن سیالیت را کاهش می‌دهد. تأثیر بر سیالیت مواد پایه سیمان ترکیبی از اثرات نرم‌کنندگی و غلیظ‌کنندگی است. به طور کلی، هنگامی که محتوای سلولز اتر بسیار کم است، عملکرد اصلی نرم‌کنندگی یا کاهش آب است. هنگامی که محتوای آن زیاد است، اثر غلیظ‌کنندگی سلولز اتر به سرعت افزایش می‌یابد و اثر حباب‌زایی آن تمایل به اشباع شدن دارد. بنابراین به صورت اثر غلیظ‌کنندگی یا افزایش نیاز به آب خود را نشان می‌دهد.
 
۴. اثر کندکنندگی اتر سلولز
 اتر سلولز زمان گیرش خمیر سیمان یا ملات را طولانی‌تر می‌کند و سینتیک هیدراتاسیون سیمان را به تأخیر می‌اندازد، که برای بهبود زمان کارکرد مواد تازه مخلوط شده، بهبود قوام ملات و از بین رفتن اسلامپ بتن در طول زمان مفید است، اما ممکن است باعث تأخیر در پیشرفت ساخت و ساز نیز شود.