حفظ آب ملات پودر خشک

۱. ضرورت احتباس آب

انواع پایه‌هایی که برای ساخت به ملات نیاز دارند، درجه خاصی از جذب آب دارند. پس از اینکه لایه پایه، آب موجود در ملات را جذب می‌کند، قابلیت ساخت ملات کاهش می‌یابد و در موارد شدید، مواد سیمانی موجود در ملات به طور کامل هیدراته نمی‌شوند و در نتیجه مقاومت کم، به ویژه مقاومت سطح مشترک بین ملات سخت شده و لایه پایه، باعث ترک خوردن و ریزش ملات می‌شود. اگر ملات گچ‌کاری عملکرد مناسبی در حفظ آب داشته باشد، نه تنها می‌تواند به طور مؤثر عملکرد ساخت ملات را بهبود بخشد، بلکه جذب آب موجود در ملات توسط لایه پایه را نیز دشوار می‌کند و هیدراتاسیون کافی سیمان را تضمین می‌کند.

۲. مشکلات روش‌های سنتی حفظ آب

راه حل سنتی، آبیاری پایه است، اما اطمینان از مرطوب شدن یکنواخت پایه غیرممکن است. هدف ایده‌آل هیدراتاسیون ملات سیمان روی پایه این است که محصول هیدراتاسیون سیمان به همراه پایه، آب را جذب کند، به داخل پایه نفوذ کند و یک "اتصال کلیدی" موثر با پایه تشکیل دهد تا به استحکام پیوند مورد نیاز دست یابد. آبیاری مستقیم روی سطح پایه به دلیل تفاوت در دما، زمان آبیاری و یکنواختی آبیاری، باعث پراکندگی جدی در جذب آب پایه می‌شود. پایه جذب آب کمتری دارد و به جذب آب در ملات ادامه می‌دهد. قبل از شروع هیدراتاسیون سیمان، آب جذب می‌شود که بر هیدراتاسیون سیمان و نفوذ محصولات هیدراتاسیون به ماتریس تأثیر می‌گذارد. پایه جذب آب زیادی دارد و آب موجود در ملات به سمت پایه جریان می‌یابد. سرعت مهاجرت متوسط ​​​​کند است و حتی یک لایه غنی از آب بین ملات و ماتریس تشکیل می‌شود که بر استحکام پیوند نیز تأثیر می‌گذارد. بنابراین، استفاده از روش رایج آبیاری پایه نه تنها مشکل جذب آب بالای پایه دیوار را به طور موثر حل نمی‌کند، بلکه بر استحکام پیوند بین ملات و پایه تأثیر می‌گذارد و منجر به پوکی و ترک خوردگی می‌شود.

۳. الزامات ملات‌های مختلف برای حفظ آب

میزان احتباس آب برای ملات‌های گچ‌کاری مورد استفاده در یک منطقه خاص و مناطقی با شرایط دما و رطوبت مشابه در زیر پیشنهاد شده است.

① ملات گچ کاری بستر با جذب آب بالا

زیرلایه‌های با جذب آب بالا که بتن حباب‌دار را شامل می‌شوند، شامل انواع تخته‌های پارتیشن سبک، بلوک‌ها و غیره، دارای ویژگی‌های جذب آب زیاد و ماندگاری طولانی هستند. ملات گچ‌کاری مورد استفاده برای این نوع لایه پایه باید دارای میزان احتباس آب حداقل ۸۸٪ باشد.

② ملات گچ کاری بستر جذب آب کم

سطوح با جذب آب کم که بتن درجاریز از جمله تخته‌های پلی‌استایرن برای عایق‌کاری دیوار خارجی و غیره را شامل می‌شوند، جذب آب نسبتاً کمی دارند. ملات گچ‌کاری مورد استفاده برای چنین سطوحی باید دارای نرخ نگهداری آب حداقل ۸۸٪ باشد.

③ ملات گچ کاری لایه نازک

گچ کاری با لایه نازک به گچ کاری با ضخامت لایه گچ کاری بین ۳ تا ۸ میلی متر اشاره دارد. این نوع گچ کاری به دلیل لایه نازک گچ کاری، به راحتی رطوبت خود را از دست می‌دهد که بر کارایی و استحکام آن تأثیر می‌گذارد. ملات مورد استفاده برای این نوع گچ کاری، میزان احتباس آب آن کمتر از ۹۹٪ نیست.

④ ملات گچ کاری لایه ضخیم

گچ کاری با لایه ضخیم به گچ کاری گفته می‌شود که ضخامت یک لایه گچ کاری بین ۸ تا ۲۰ میلی‌متر باشد. این نوع گچ کاری به دلیل ضخامت زیاد لایه گچ کاری، به راحتی آب را از دست نمی‌دهد، بنابراین میزان احتباس آب ملات گچ کاری نباید کمتر از ۸۸٪ باشد.

⑤ بتونه مقاوم در برابر آب

بتونه ضد آب به عنوان یک ماده گچ کاری فوق نازک استفاده می‌شود و ضخامت کلی ساخت و ساز بین ۱ تا ۲ میلی‌متر است. چنین موادی برای اطمینان از کارایی و استحکام چسبندگی خود به خواص نگهداری آب بسیار بالایی نیاز دارند. برای مواد بتونه، میزان نگهداری آب آن نباید کمتر از ۹۹٪ باشد و میزان نگهداری آب بتونه برای دیوارهای خارجی باید بیشتر از بتونه برای دیوارهای داخلی باشد.

۴. انواع مواد نگهدارنده آب

اتر سلولز

۱) متیل سلولز اتر (MC)

۲) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر (HPMC)

۳) هیدروکسی اتیل سلولز اتر (HEC)

۴) کربوکسی متیل سلولز اتر (CMC)

۵) هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر (HEMC)

نشاسته اتر

۱) اتر نشاسته اصلاح‌شده

۲) گوار اتر

غلیظ کننده نگهدارنده آب معدنی اصلاح شده (مونت موریلونیت، بنتونیت و غیره)

پنج، موارد زیر بر عملکرد مواد مختلف تمرکز دارد

۱. سلولز اتر

۱.۱ بررسی اجمالی سلولز اتر

اتر سلولز یک اصطلاح کلی برای مجموعه‌ای از محصولات است که از واکنش سلولز قلیایی و عامل اتری شدن تحت شرایط خاص تشکیل می‌شوند. اترهای سلولزی مختلفی به دست می‌آیند زیرا فیبر قلیایی توسط عوامل اتری شدن مختلف جایگزین می‌شود. اترهای سلولزی را می‌توان بر اساس خواص یونیزاسیون جایگزین‌هایشان به دو دسته تقسیم کرد: یونی، مانند کربوکسی متیل سلولز (CMC) و غیر یونی، مانند متیل سلولز (MC).

بر اساس انواع جایگزین‌ها، اترهای سلولزی را می‌توان به مونواترها، مانند متیل سلولز اتر (MC)، و اترهای مخلوط، مانند هیدروکسی اتیل کربوکسی متیل سلولز اتر (HECMC) تقسیم کرد. بر اساس حلال‌های مختلفی که حل می‌کند، می‌توان آن را به دو نوع تقسیم کرد: محلول در آب و محلول در حلال آلی.

۱.۲ انواع اصلی سلولز

کربوکسی متیل سلولز (CMC)، درجه جایگزینی عملی: 0.4-1.4؛ عامل اتریفیکاسیون، مونوکسی استیک اسید؛ حلال حل کننده، آب؛

کربوکسی متیل هیدروکسی اتیل سلولز (CMHEC)، درجه جایگزینی عملی: 0.7-1.0؛ عامل اتری کننده، مونوکسی استیک اسید، اتیلن اکسید؛ حلال حل کننده، آب؛

متیل سلولز (MC)، درجه جایگزینی عملی: ۱.۵-۲.۴؛ عامل اتری کننده، متیل کلرید؛ حلال حل کننده، آب؛

هیدروکسی اتیل سلولز (HEC)، درجه جایگزینی عملی: ۱.۳-۳.۰؛ عامل اتری شدن، اتیلن اکسید؛ حلال حل کننده، آب؛

هیدروکسی اتیل متیل سلولز (HEMC)، درجه جایگزینی عملی: ۱.۵-۲.۰؛ عامل اتری شدن، اتیلن اکسید، متیل کلرید؛ حلال حل کننده، آب؛

هیدروکسی پروپیل سلولز (HPC)، درجه جایگزینی عملی: ۲.۵-۳.۵؛ عامل اتری شدن، اکسید پروپیلن؛ حلال حل کننده، آب؛

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC)، درجه جایگزینی عملی: ۱.۵-۲.۰؛ عامل اتریفیکاسیون، اکسید پروپیلن، متیل کلرید؛ حلال حل کننده، آب؛

اتیل سلولز (EC)، درجه جایگزینی عملی: ۲.۳-۲.۶؛ عامل اتری شدن، مونوکلرواتان؛ حلال حل کننده، حلال آلی؛

اتیل هیدروکسی اتیل سلولز (EHEC)، درجه جایگزینی عملی: ۲.۴-۲.۸؛ عامل اتری کننده، مونوکلرواتان، اتیلن اکسید؛ حلال حل کننده، حلال آلی؛

۱.۳ خواص سلولز

۱.۳.۱ متیل سلولز اتر (MC)

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، احتباس آب زیاد است. در بین آنها، مقدار افزودن بیشترین تأثیر را بر حفظ آب دارد و کمترین ویسکوزیته مستقیماً با سطح حفظ آب متناسب نیست. سرعت انحلال عمدتاً به درجه اصلاح سطح ذرات سلولز و ظرافت ذرات بستگی دارد. در بین اترهای سلولز، متیل سلولز سرعت حفظ آب بالاتری دارد.

③ تغییر 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 بسیار ضعیف خواهد بود که 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 کارگران در حین استفاده به استحکام بیشتری نیاز دارند و عملکرد ساخت ملات ضعیف می‌شود. چسبندگی متیل سلولز در محصولات اتر سلولز در سطح متوسطی است.

۱.۳.۲ هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر (HPMC)

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز یک محصول فیبری است که تولید و مصرف آن در سال‌های اخیر به سرعت در حال افزایش است.

این یک اتر مخلوط سلولزی غیر یونی است که پس از قلیایی شدن، با استفاده از اکسید پروپیلن و متیل کلرید به عنوان عوامل اتری شدن و از طریق یک سری واکنش‌ها، از پنبه تصفیه شده ساخته می‌شود. درجه جایگزینی آن عموماً 1.5-2.0 است. خواص آن به دلیل نسبت‌های مختلف محتوای متوکسیل و محتوای هیدروکسی پروپیل متفاوت است. محتوای متوکسیل بالا و محتوای هیدروکسی پروپیل پایین، عملکرد آن نزدیک به متیل سلولز است. محتوای متوکسیل پایین و محتوای هیدروکسی پروپیل بالا، عملکرد آن نزدیک به هیدروکسی پروپیل سلولز است.

① هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به راحتی در آب سرد حل می‌شود و حل شدن آن در آب گرم دشوار خواهد بود. 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 بیشتر باشد، ویسکوزیته نیز بیشتر است. دما نیز بر ویسکوزیته آن تأثیر می‌گذارد، با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می‌یابد. اما ویسکوزیته آن کمتر از متیل سلولز تحت تأثیر دما قرار می‌گیرد. محلول آن در دمای اتاق پایدار است.

③ میزان احتباس آب هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به مقدار افزودنی، ویسکوزیته و غیره آن بستگی دارد و میزان احتباس آب آن تحت همان مقدار افزودنی 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 کمی 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 پلیمرهای محلول در آب مخلوط کرد تا محلولی یکنواخت و شفاف 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 آنزیم‌ها تجزیه می‌شود.

⑦ چسبندگی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به ملات ساختمانی بیشتر از متیل سلولز است.

۱.۳.۳ هیدروکسی اتیل سلولز اتر (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 1.5-2.0 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 ملات تحت دمای بالا استفاده کرد، اما احتباس آب آن کمتر از متیل سلولز است.

②هیدروکسی 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.

③هیدروکسی اتیل سلولز عملکرد ضد افتادگی 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 طور قابل توجهی پایین‌تر از متیل سلولز است.

۱.۳.۴ کربوکسی متیل سلولز اتر (CMC) از الیاف طبیعی (پنبه، کنف و غیره) پس از عملیات قلیایی، با استفاده از مونوکلرواستات سدیم به عنوان عامل اتری شدن و انجام یک سری عملیات واکنشی برای ساخت اتر سلولز یونی ساخته می‌شود. درجه جایگزینی عموماً ۰.۴-۱.۴ است و عملکرد آن تا حد زیادی تحت تأثیر درجه جایگزینی قرار می‌گیرد.

① کربوکسی متیل سلولز بسیار جاذب رطوبت است و در شرایط نگهداری عمومی، حاوی مقدار زیادی آب خواهد بود.

②محلول آبی هیدروکسی 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.

2. اتر نشاسته اصلاح شده

اترهای نشاسته‌ای که عموماً در ملات‌ها استفاده می‌شوند، از پلیمرهای طبیعی برخی پلی‌ساکاریدها اصلاح شده‌اند. مانند سیب‌زمینی، ذرت، کاساوا، لوبیای گوار و غیره، به اترهای نشاسته‌ای اصلاح‌شده مختلف اصلاح می‌شوند. اترهای نشاسته‌ای که معمولاً در ملات استفاده می‌شوند عبارتند از هیدروکسی پروپیل استارچ اتر، هیدروکسی متیل استارچ اتر و غیره.

به طور کلی، اترهای نشاسته‌ای اصلاح‌شده از سیب‌زمینی، ذرت و کاساوا، احتباس آب به طور قابل توجهی کمتری نسبت به اترهای سلولزی دارند. به دلیل درجه اصلاح متفاوت، پایداری متفاوتی در برابر اسید و قلیا نشان می‌دهند. برخی از محصولات برای استفاده در ملات‌های پایه گچی مناسب هستند، در حالی که برخی دیگر را نمی‌توان در ملات‌های پایه سیمانی استفاده کرد. کاربرد اترهای نشاسته‌ای در ملات عمدتاً به عنوان یک غلیظ‌کننده برای بهبود خاصیت ضد شره ملات، کاهش چسبندگی ملات مرطوب و افزایش زمان باز شدن استفاده می‌شود.

اترهای نشاسته اغلب همراه با سلولز استفاده می‌شوند که منجر به خواص و مزایای مکمل این دو محصول می‌شود. از آنجایی که محصولات اترهای نشاسته بسیار ارزان‌تر از اترهای سلولز هستند، استفاده از اترهای نشاسته در ملات باعث کاهش قابل توجه هزینه فرمولاسیون ملات خواهد شد.

۳. اتر صمغ گوار

اتر گوارگام نوعی پلی‌ساکارید اتری‌شده با خواص ویژه است که از دانه‌های گوار طبیعی اصلاح‌شده است. عمدتاً از طریق واکنش اتری شدن بین گوارگام و گروه‌های عاملی اکریلیک، ساختاری حاوی گروه‌های عاملی ۲-هیدروکسی‌پروپیل تشکیل می‌شود که یک ساختار پلی‌گالاکتومانوس است.

(1) در مقایسه با سلولز اتر، گوار گام اتر راحت‌تر در آب حل می‌شود. pH اساساً هیچ تاثیری بر عملکرد گوار گام اتر ندارد.

② تحت شرایط ویسکوزیته پایین و دوز کم، صمغ گوار می‌تواند جایگزین سلولز اتر در مقدار مساوی شود و احتباس آب مشابهی داشته باشد. اما قوام، ضد افتادگی، تیکسوتروپی و غیره به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد.

③ تحت شرایط ویسکوزیته بالا و دوز زیاد، صمغ گوار نمی‌تواند جایگزین سلولز اتر شود و استفاده ترکیبی از این دو، عملکرد بهتری را ایجاد می‌کند.

④ استفاده از صمغ گوار در ملات گچی می‌تواند چسبندگی را در حین ساخت و ساز به میزان قابل توجهی کاهش داده و ساخت و ساز را نرم‌تر کند. این ماده هیچ تأثیر منفی بر زمان گیرش و مقاومت ملات گچ ندارد.

⑤ هنگامی که صمغ گوار بر روی ملات بنایی و گچ کاری مبتنی بر سیمان اعمال می‌شود، می‌تواند به مقدار مساوی جایگزین اتر سلولز شود و به ملات مقاومت بهتری در برابر افت، تیکسوتروپی و نرمی ساخت و ساز ببخشد.

⑥ در ملات با ویسکوزیته بالا و محتوای بالای عامل نگهدارنده آب، صمغ گوار و اتر سلولز با هم برای دستیابی به نتایج عالی کار خواهند کرد.

⑦ صمغ گوار همچنین می‌تواند در محصولاتی مانند چسب کاشی، عوامل خود تراز شونده، بتونه ضد آب و ملات پلیمری برای عایق کاری دیوار استفاده شود.

۴. غلیظ‌کننده اصلاح‌شده نگهدارنده آب معدنی

غلیظ‌کننده آب‌نگهدار ساخته شده از مواد معدنی طبیعی از طریق اصلاح و ترکیب، در چین مورد استفاده قرار گرفته است. مواد معدنی اصلی مورد استفاده برای تهیه غلیظ‌کننده‌های آب‌نگهدار عبارتند از: سپیولیت، بنتونیت، مونتموریلونیت، کائولن و غیره. این مواد معدنی از طریق اصلاح مانند عوامل اتصال‌دهنده، دارای خواص حفظ آب و غلیظ‌کننده خاصی هستند. این نوع غلیظ‌کننده آب‌نگهدار که در ملات استفاده می‌شود، دارای ویژگی‌های زیر است.

① می‌تواند عملکرد ملات معمولی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد و مشکلات عملکرد ضعیف ملات سیمان، مقاومت کم ملات مخلوط و مقاومت ضعیف در برابر آب را حل کند.

② محصولات ملات با سطوح مقاومت مختلف برای ساختمان‌های صنعتی و عمرانی عمومی می‌توانند فرموله شوند.

③ هزینه مواد کم است.

④ احتباس آب کمتر از مواد نگهدارنده آب آلی است و مقدار انقباض خشک ملات آماده شده نسبتاً زیاد است و انسجام آن کاهش می یابد.