सेल्यूलोज़ ईथर (एचपीएमसी) सीमेंट के सेटिंग समय को कैसे प्रभावित करता है?

1. सेल्यूलोज ईथर (एचपीएमसी) का अवलोकन

हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (एचपीएमसी) एक आम तौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला सेल्यूलोज ईथर यौगिक है, जिसे प्राकृतिक सेल्यूलोज से रासायनिक रूप से संशोधित किया जाता है। इसमें उत्कृष्ट जल घुलनशीलता, फिल्म बनाने, गाढ़ा करने और चिपकने वाले गुण होते हैं, इसलिए इसका व्यापक रूप से निर्माण सामग्री में उपयोग किया जाता है। सीमेंट आधारित सामग्रियों में एचपीएमसी का उपयोग मुख्य रूप से इसकी तरलता, जल प्रतिधारण में सुधार और सेटिंग समय को समायोजित करने के लिए किया जाता है।

2.सीमेंट सेटिंग की मूल प्रक्रिया

सीमेंट द्वारा पानी के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रेट बनाने की प्रक्रिया को हाइड्रेशन प्रतिक्रिया कहा जाता है। इस प्रक्रिया को कई चरणों में विभाजित किया जाता है:
प्रेरण अवधि: सीमेंट के कण घुलने लगते हैं, कैल्शियम आयन और सिलिकेट आयन बनाते हैं, जो अल्पकालिक प्रवाह अवस्था दर्शाते हैं।
त्वरण अवधि: जलयोजन उत्पाद तेजी से बढ़ते हैं और सेटिंग प्रक्रिया शुरू होती है।
मंदन अवधि: जलयोजन दर कम हो जाती है, सीमेंट कठोर होना शुरू हो जाता है, और एक ठोस सीमेंट पत्थर का निर्माण होता है।
स्थिरीकरण अवधि: हाइड्रेशन उत्पाद धीरे-धीरे परिपक्व होते हैं और ताकत धीरे-धीरे बढ़ती है।
सेटिंग समय को आमतौर पर प्रारंभिक सेटिंग समय और अंतिम सेटिंग समय में विभाजित किया जाता है। प्रारंभिक सेटिंग समय उस समय को संदर्भित करता है जब सीमेंट पेस्ट प्लास्टिसिटी खोना शुरू कर देता है, और अंतिम सेटिंग समय उस समय को संदर्भित करता है जब सीमेंट पेस्ट पूरी तरह से प्लास्टिसिटी खो देता है और सख्त अवस्था में प्रवेश करता है।

3. सीमेंट सेटिंग समय पर एचपीएमसी के प्रभाव का तंत्र

3.1 गाढ़ापन प्रभाव
एचपीएमसी का गाढ़ापन प्रभाव बहुत महत्वपूर्ण है। यह सीमेंट पेस्ट की चिपचिपाहट को बढ़ा सकता है और एक उच्च-चिपचिपापन प्रणाली बना सकता है। यह गाढ़ापन प्रभाव सीमेंट कणों के फैलाव और अवसादन को प्रभावित करेगा, और इस प्रकार जलयोजन प्रतिक्रिया की प्रगति को प्रभावित करेगा। गाढ़ापन प्रभाव सीमेंट कणों की सतह पर जलयोजन उत्पादों के जमाव की दर को कम करता है, जिससे सेटिंग समय में देरी होती है।

3.2 जल प्रतिधारण
HPMC में जल धारण क्षमता अच्छी होती है। सीमेंट पेस्ट में HPMC मिलाने से पेस्ट की जल धारण क्षमता में काफी सुधार हो सकता है। उच्च जल धारण क्षमता सीमेंट की सतह पर मौजूद पानी को बहुत जल्दी वाष्पित होने से रोक सकती है, ताकि सीमेंट पेस्ट में पानी की मात्रा बनी रहे और जलयोजन प्रतिक्रिया का समय लम्बा हो सके। इसके अलावा, जल धारण क्षमता सीमेंट पेस्ट को ठीक होने की प्रक्रिया के दौरान उचित नमी बनाए रखने में मदद करती है और पानी के जल्दी खत्म होने के कारण दरार पड़ने के जोखिम को कम करती है।

3.3 जलयोजन मंदता
एचपीएमसी सीमेंट कणों की सतह को कवर करने वाली एक सुरक्षात्मक फिल्म बना सकता है, जो हाइड्रेशन प्रतिक्रिया में बाधा उत्पन्न करेगा। यह सुरक्षात्मक फिल्म सीमेंट कणों और पानी के बीच सीधे संपर्क को रोकती है, जिससे सीमेंट की हाइड्रेशन प्रक्रिया में देरी होती है और सेटिंग का समय लंबा होता है। यह देरी प्रभाव विशेष रूप से उच्च आणविक भार वाले एचपीएमसी में स्पष्ट है।

3.4 बढ़ी हुई थिक्सोट्रॉपी
एचपीएमसी के मिश्रण से सीमेंट घोल की थिक्सोट्रॉपी भी बढ़ सकती है (यानी, बाहरी बल की क्रिया के तहत तरलता बढ़ जाती है और बाहरी बल हटा दिए जाने के बाद मूल स्थिति में वापस आ जाती है)। यह थिक्सोट्रॉपी गुण सीमेंट घोल की कार्यशीलता को बेहतर बनाने में मदद करता है, लेकिन सेटिंग समय के संदर्भ में, यह बढ़ी हुई थिक्सोट्रॉपी घोल को कतरनी बल के तहत पुनर्वितरित करने का कारण बन सकती है, जिससे सेटिंग समय और बढ़ जाता है।

4. सीमेंट सेटिंग समय को प्रभावित करने वाले एचपीएमसी का व्यावहारिक अनुप्रयोग

4.1 स्व-समतल फर्श सामग्री
स्व-समतल फर्श सामग्री में, सीमेंट को समतलीकरण और स्क्रीडिंग कार्यों के लिए लंबे समय तक प्रारंभिक सेटिंग समय की आवश्यकता होती है। HPMC को जोड़ने से सीमेंट के प्रारंभिक सेटिंग समय को बढ़ाया जा सकता है, जिससे निर्माण के दौरान स्व-समतल सामग्री को लंबे समय तक संचालन करने की अनुमति मिलती है, जिससे निर्माण के दौरान सीमेंट के घोल के समय से पहले सेटिंग के कारण होने वाली समस्या से बचा जा सकता है।

4.2 पूर्वमिश्रित मोर्टार
प्रीमिक्स मोर्टार में, HPMC न केवल मोर्टार के जल प्रतिधारण में सुधार करता है, बल्कि सेटिंग समय को भी बढ़ाता है। यह लंबे परिवहन और निर्माण समय वाले अवसरों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, यह सुनिश्चित करता है कि मोर्टार उपयोग से पहले अच्छी संचालन क्षमता बनाए रखता है और बहुत कम सेटिंग समय के कारण होने वाली निर्माण कठिनाइयों से बचता है।

4.3 शुष्क मिश्रित मोर्टार
एचपीएमसी को अक्सर सूखे-मिश्रित मोर्टार में मिलाया जाता है ताकि इसके निर्माण प्रदर्शन को बेहतर बनाया जा सके। एचपीएमसी का गाढ़ापन मोर्टार की चिपचिपाहट को बढ़ाता है, जिससे निर्माण के दौरान इसे लगाना और समतल करना आसान हो जाता है, और यह सेटिंग समय को भी बढ़ाता है, जिससे निर्माण श्रमिकों को समायोजन करने के लिए पर्याप्त समय मिल जाता है।

5. एचपीएमसी द्वारा सीमेंट के सेटिंग समय को प्रभावित करने वाले कारक

5.1 एचपीएमसी की अतिरिक्त मात्रा
सीमेंट के जमने के समय को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक HPMC की मात्रा है। आम तौर पर, HPMC की जितनी अधिक मात्रा डाली जाती है, सीमेंट के जमने के समय में उतना ही अधिक विस्तार होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि अधिक HPMC अणु सीमेंट कण की अधिक सतहों को कवर कर सकते हैं और जलयोजन प्रतिक्रियाओं में बाधा डाल सकते हैं।

5.2 एचपीएमसी का आणविक भार
अलग-अलग आणविक भार वाले HPMC का सीमेंट के जमने के समय पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। उच्च आणविक भार वाले HPMC में आमतौर पर गाढ़ा करने का प्रभाव और पानी को बनाए रखने की क्षमता ज़्यादा होती है, इसलिए यह जमने के समय को ज़्यादा लंबा कर सकता है। हालाँकि कम आणविक भार वाले HPMC भी जमने के समय को लंबा कर सकते हैं, लेकिन इसका प्रभाव अपेक्षाकृत कमज़ोर होता है।

5.3 पर्यावरण की स्थिति
परिवेश का तापमान और आर्द्रता भी सीमेंट सेटिंग समय पर HPMC के प्रभाव को प्रभावित करेगा। उच्च तापमान वाले वातावरण में, सीमेंट हाइड्रेशन प्रतिक्रिया तेज होती है, लेकिन HPMC का जल प्रतिधारण गुण इस प्रभाव को धीमा कर देता है। कम तापमान वाले वातावरण में, हाइड्रेशन प्रतिक्रिया स्वयं धीमी होती है, और HPMC के गाढ़ा होने और जल प्रतिधारण प्रभाव के कारण सीमेंट सेटिंग समय काफी लंबा हो सकता है।

5.4 जल-सीमेंट अनुपात
जल-सीमेंट अनुपात में परिवर्तन से सीमेंट सेटिंग समय पर HPMC के प्रभाव पर भी असर पड़ेगा। उच्च जल-सीमेंट अनुपात पर, सीमेंट पेस्ट में अधिक पानी होता है, और HPMC के जल प्रतिधारण प्रभाव का सेटिंग समय पर कम प्रभाव हो सकता है। कम जल-सीमेंट अनुपात पर, HPMC का गाढ़ा प्रभाव अधिक स्पष्ट होगा, और सेटिंग समय को बढ़ाने का प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण होगा।

एक महत्वपूर्ण सीमेंट योजक के रूप में, HPMC विभिन्न तंत्रों जैसे कि गाढ़ापन, जल प्रतिधारण और जलयोजन प्रतिक्रिया की मंदता के माध्यम से सीमेंट के सेटिंग समय को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। HPMC का अनुप्रयोग सीमेंट के प्रारंभिक और अंतिम सेटिंग समय को लम्बा कर सकता है, निर्माण संचालन समय को लम्बा कर सकता है और सीमेंट-आधारित सामग्रियों के प्रदर्शन को बेहतर बना सकता है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, HPMC की मात्रा, आणविक भार और पर्यावरणीय परिस्थितियाँ जैसे कारक संयुक्त रूप से सीमेंट सेटिंग समय पर इसके विशिष्ट प्रभाव को निर्धारित करते हैं। इन कारकों को तर्कसंगत रूप से समायोजित करके, विभिन्न निर्माण परियोजनाओं की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सीमेंट सेटिंग समय का सटीक नियंत्रण प्राप्त किया जा सकता है।