اتر سلولز چه تاثیری بر مواد پایه سیمانی دارد؟

۱. گرمای هیدراتاسیون

طبق منحنی آزادسازی گرمای هیدراتاسیون در طول زمان، فرآیند هیدراتاسیون سیمان معمولاً به پنج مرحله تقسیم می‌شود: دوره هیدراتاسیون اولیه (0 تا 15 دقیقه)، دوره القا (15 دقیقه تا 4 ساعت)، دوره شتاب‌گیری و گیرش (4 تا 8 ساعت)، دوره کاهش شتاب و سخت شدن (8 تا 24 ساعت) و دوره عمل‌آوری (1 تا 28 روز).

نتایج آزمایش نشان می‌دهد که در مرحله اولیه القا (یعنی دوره هیدراتاسیون اولیه)، هنگامی که مقدار HEMC در مقایسه با دوغاب سیمان خالی 0.1٪ است، یک پیک گرمازا در دوغاب ایجاد می‌شود و این پیک به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. هنگامی که مقدارHEMCوقتی به بالای 0.3٪ افزایش یابد، اولین پیک گرمازا دوغاب به تأخیر می‌افتد و مقدار پیک به تدریج با افزایش محتوای HEMC کاهش می‌یابد. HEMC بدیهی است که دوره القا و دوره شتاب دوغاب سیمان را به تأخیر می‌اندازد و هرچه محتوا بیشتر باشد، دوره القا طولانی‌تر، دوره شتاب عقب‌تر و پیک گرمازا کوچکتر است. تغییر محتوای اتر سلولز هیچ تأثیر آشکاری بر طول دوره کاهش سرعت و دوره پایداری دوغاب سیمان ندارد، همانطور که در شکل 3 (الف) نشان داده شده است. نشان داده شده است که اتر سلولز همچنین می‌تواند گرمای هیدراتاسیون خمیر سیمان را در عرض 72 ساعت کاهش دهد، اما وقتی گرمای هیدراتاسیون بیش از 36 ساعت باشد، تغییر محتوای اتر سلولز تأثیر کمی بر گرمای هیدراتاسیون خمیر سیمان دارد، مانند شکل 3 (ب).

شکل 3 روند تغییرات نرخ آزادسازی حرارت هیدراتاسیون خمیر سیمان با درصدهای مختلف اتر سلولز (HEMC)

۲. مخواص مکانیکی:

با مطالعه دو نوع اترهای سلولزی با ویسکوزیته‌های ۶۰۰۰۰ پاسکال بر ثانیه و ۱۰۰۰۰۰ پاسکال بر ثانیه، مشخص شد که مقاومت فشاری ملات اصلاح‌شده مخلوط با متیل سلولز اتر با افزایش مقدار آن به تدریج کاهش می‌یابد. مقاومت فشاری ملات اصلاح‌شده مخلوط با ویسکوزیته ۱۰۰۰۰۰ پاسکال بر ثانیه هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر ابتدا افزایش و سپس با افزایش مقدار آن کاهش می‌یابد (همانطور که در شکل ۴ نشان داده شده است). این نشان می‌دهد که افزودن متیل سلولز اتر به طور قابل توجهی مقاومت فشاری ملات سیمان را کاهش می‌دهد. هرچه مقدار بیشتر باشد، مقاومت کمتر خواهد بود. هرچه ویسکوزیته کمتر باشد، تأثیر بیشتری بر از دست دادن مقاومت فشاری ملات خواهد داشت. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر هنگامی که مقدار مصرف کمتر از ۰.۱٪ باشد، مقاومت فشاری ملات را می‌توان به طور مناسب افزایش داد. وقتی مقدار مصرف بیش از 0.1٪ باشد، مقاومت فشاری ملات با افزایش مقدار مصرف کاهش می‌یابد، بنابراین مقدار مصرف باید روی 0.1٪ کنترل شود.

شکل ۴. مقاومت فشاری ۳d، ۷d و ۲۸d ملات سیمان اصلاح‌شده MC1، MC2 و MC3

(متیل سلولز اتر، ویسکوزیته 60000Pa·S، که از این پس MC1 نامیده می‌شود؛ متیل سلولز اتر، ویسکوزیته 100000Pa·S، که MC2 نامیده می‌شود؛ هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر، ویسکوزیته 100000Pa·S، که MC3 نامیده می‌شود).

۳. سیزمان قرعه کشی:

با اندازه‌گیری زمان گیرش هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر با ویسکوزیته 100000 پاسکال بر ثانیه در دوزهای مختلف خمیر سیمان، مشخص شد که با افزایش دوز HPMC، زمان گیرش اولیه و زمان گیرش نهایی ملات سیمان طولانی‌تر می‌شود. وقتی غلظت 1٪ باشد، زمان گیرش اولیه به 510 دقیقه و زمان گیرش نهایی به 850 دقیقه می‌رسد. در مقایسه با نمونه شاهد، زمان گیرش اولیه 210 دقیقه و زمان گیرش نهایی 470 دقیقه افزایش می‌یابد (همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است). چه HPMC با ویسکوزیته 50000 پاسکال بر ثانیه، 100000 پاسکال بر ثانیه یا 200000 پاسکال بر ثانیه باشد، می‌تواند گیرش سیمان را به تأخیر بیندازد، اما در مقایسه با سه اتر سلولز، زمان گیرش اولیه و زمان گیرش نهایی با افزایش ویسکوزیته طولانی‌تر می‌شوند، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است. این به این دلیل است که سلولز اتر روی سطح ذرات سیمان جذب می‌شود که از تماس آب با ذرات سیمان جلوگیری می‌کند و در نتیجه هیدراتاسیون سیمان را به تأخیر می‌اندازد. هرچه ویسکوزیته سلولز اتر بیشتر باشد، لایه جذب روی سطح ذرات سیمان ضخیم‌تر و اثر کندکنندگی آن بیشتر است.

شکل 5 تأثیر میزان اتر سلولز بر زمان گیرش ملات

شکل 6 تأثیر ویسکوزیته‌های مختلف HPMC بر زمان گیرش خمیر سیمان

(MC-5 (50000 پاسکال ثانیه)، MC-10 (100000 پاسکال ثانیه) و MC-20 (200000 پاسکال ثانیه))

متیل سلولز اتر و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر زمان گیرش دوغاب سیمان را تا حد زیادی افزایش می‌دهند، که می‌تواند تضمین کند دوغاب سیمان زمان و آب کافی برای واکنش هیدراتاسیون دارد و مشکل مقاومت پایین و مشکل ترک خوردگی دوغاب سیمان در مراحل پایانی پس از سخت شدن را حل می‌کند.

۴. احتباس آب:

تأثیر میزان اتر سلولز بر حفظ آب مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که با افزایش میزان اتر سلولز، میزان حفظ آب ملات افزایش می‌یابد و هنگامی که میزان اتر سلولز بیشتر از 0.6٪ باشد، میزان حفظ آب تمایل به پایداری دارد. با این حال، هنگام مقایسه سه نوع اتر سلولز (HPMC با ویسکوزیته 50000 پاسکال بر ثانیه (MC-5)، 100000 پاسکال بر ثانیه (MC-10) و 200000 پاسکال بر ثانیه (MC-20))، تأثیر ویسکوزیته بر حفظ آب متفاوت است. رابطه بین میزان حفظ آب به صورت زیر است: MC-5.