יישום של אתר תאית בחומרים מבוססי צמנט

1 מבוא
סין מקדמת טיט מוכן כבר יותר מ-20 שנה. במיוחד בשנים האחרונות, משרדי ממשלה לאומיים רלוונטיים ייחסו חשיבות לפיתוח טיט מוכן ופרסמו מדיניות מעודדת. כיום, ישנם יותר מ-10 מחוזות ורשויות מקומיות במדינה המשתמשים בטיט מוכן. יותר מ-60% מהם, ישנם יותר מ-800 מפעלי טיט מוכן מעל לקנה מידה רגיל, עם כושר ייצור שנתי מתוכנן של 274 מיליון טון. בשנת 2021, הייצור השנתי של טיט מוכן רגיל עמד על 62.02 מיליון טון.

במהלך תהליך הבנייה, הטיט מאבד לעיתים קרובות יותר מדי מים ואין לו מספיק זמן ומים להיספג, מה שגורם לחוזק לא מספק ולסדקים של משחת הצמנט לאחר התקשות. אתר תאית הוא תערובת פולימר נפוצה בטיט יבש. יש לו את הפונקציות של אגירת מים, עיבוי, עיכוב וספיגת אוויר, והוא יכול לשפר משמעותית את ביצועי הטיט.

על מנת שהטיט יעמוד בדרישות ההובלה ולפתור את בעיות הסדיקה וחוזק ההדבקה הנמוך, יש חשיבות רבה להוסיף אתר תאית לטיט. מאמר זה מציג בקצרה את מאפייני אתר התאית והשפעתו על ביצועי חומרים מבוססי צמנט, בתקווה לסייע בפתרון הבעיות הטכניות הנלוות של טיט מוכן.

2 מבוא לאתר תאית
אתר תאית (אתר תאית) מיוצר מתאית באמצעות תגובת אתריפיקציה של חומר אתריפיקציה אחד או יותר וטחינה יבשה.

2.1 סיווג של אתרי תאית
לפי המבנה הכימי של תחליפי האתר, ניתן לחלק אתרי תאית לאתרים אניוניים, קטיוניים ולא יוניים. אתרי תאית יוניים כוללים בעיקר קרבוקסימתיל תאית אתר (CMC); אתרי תאית לא יוניים כוללים בעיקר מתיל תאית אתר (MC), הידרוקסיפרופיל מתיל תאית אתר (HPMC) ואתר סיבים הידרוקסיאתיל (HC) וכן הלאה. אתרים לא יוניים מחולקים לאתרים מסיסים במים ואתרים מסיסים בשמן. אתרים לא יוניים מסיסים במים משמשים בעיקר במוצרי טיט. בנוכחות יוני סידן, אתרי תאית יוניים אינם יציבים, ולכן הם משמשים לעתים רחוקות במוצרי טיט יבשים המשתמשים בצמנט, סיד כבוי וכו' כחומרי צמנט. אתרי תאית לא יוניים מסיסים במים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית חומרי הבניין בשל יציבותם המתלה ואפקט אצירת המים שלהם.
בהתאם לחומרי האתריפיקציה השונים שנבחרו בתהליך האתריפיקציה, מוצרי אתר תאית כוללים מתיל תאית, הידרוקסי-אתיל תאית, הידרוקסי-אתיל מתיל תאית, ציאנו-אתיל תאית, קרבוקסימתיל תאית, אתיל תאית, בנזיל תאית, קרבוקסימתיל הידרוקסי-אתיל תאית, הידרוקסיפרופיל מתיל תאית, בנזיל ציאנו-אתיל תאית ופניל תאית.

אתרי תאית המשמשים בטיט כוללים בדרך כלל אתר מתיל תאית (MC), הידרוקסיפרופיל מתיל תאית (HPMC), אתר הידרוקסיאתיל מתיל תאית (HEMC) ואתר הידרוקסיאתיל תאית (HEMC). ביניהם, HPMC ו-HEMC הם הנפוצים ביותר.

2.2 התכונות הכימיות של אתר תאית
לכל אתר תאית יש את המבנה הבסיסי של תאית-אנהידרוגלוקוז. בתהליך ייצור אתר תאית, סיבי התאית מחוממים תחילה בתמיסה בסיסית ולאחר מכן מטופלים בחומר אתרי. תוצר התגובה הסיבי מטוהר וטוחן ליצירת אבקה אחידה בעלת מידת דקיקות מסוימת.

בייצור MC, רק מתיל כלוריד משמש כחומר אתרי; בנוסף למתיל כלוריד, פרופילן אוקסיד משמש גם להשגת תחליפי הידרוקסיפרופיל בייצור HPMC. לאתרי תאית שונים יש שיעורי החלפה שונים של מתיל והידרוקסיפרופיל, המשפיעים על התאימות האורגנית וטמפרטורת הג'ל התרמית של תמיסת אתר התאית.

2.3 מאפייני המסה של אתר תאית

למאפייני ההמסה של אתר תאית יש השפעה רבה על יכולת העבודה של טיט צמנט. ניתן להשתמש באתר תאית כדי לשפר את הלכידות ואת אגירת המים של טיט צמנט, אך הדבר תלוי בהמסה מלאה ומלאה של אתר התאית במים. הגורמים העיקריים המשפיעים על המסת אתר התאית הם זמן ההמסה, מהירות הערבוב ודקיקות האבקה.

2.4 תפקיד השקיעה בטיט צמנט

כתוסף חשוב של תרחיף צמנט, ל-Destroy יש את השפעתו בהיבטים הבאים.
(1) לשפר את יכולת העבודה של המלט ולהגדיל את צמיגותו.
שילוב סילון להבה יכול למנוע את היפרדות המלט ולקבל גוף פלסטי אחיד ואחיד. לדוגמה, תאים המשלבים HEMC, HPMC וכו', נוחים למלט בשכבה דקה ולטיח. קצב גזירה, טמפרטורה, ריכוז קריסה וריכוז מלחים מומסים.
(2) יש לו אפקט סוחף אוויר.
עקב זיהומים, הכנסת קבוצות לחלקיקים מפחיתה את אנרגיית פני השטח של החלקיקים, וקל להכניס חלקיקים יציבים, אחידים ועדינים לתוך המלט המעורבב עם משטח הערבוב בתהליך. "יעילות הכדור" משפרת את ביצועי הבנייה של המלט, מפחיתה את הלחות של המלט ומפחיתה את המוליכות התרמית של המלט. בדיקות הראו שכאשר כמות הערבוב של HEMC ו-HPMC היא 0.5%, תכולת הגז של המלט היא הגדולה ביותר, כ-55%; כאשר כמות הערבוב גדולה מ-0.5%, תכולת המלט מתפתחת בהדרגה למגמת תכולת גז ככל שהכמות עולה.
(3) להשאיר את זה ללא שינוי.

השעווה יכולה להמיס, לשמן ולערבב בתוך המלט, ולהקל על החלקת השכבה הדקה של המלט ואבקת הטיח. אין צורך להרטיב אותה מראש. לאחר הבנייה, החומר הצמנטי יכול גם לעבור תקופה ארוכה של הידרציה רציפה לאורך החוף כדי לשפר את ההידבקות בין המלט למצע.

השפעות השינוי של אתר תאית על חומרים טריים מבוססי צמנט כוללות בעיקר עיבוי, אצירת מים, סחיבת אוויר ועיכוב. עם השימוש הנרחב באתרי תאית בחומרים מבוססי צמנט, האינטראקציה בין אתרי תאית לתרחיף צמנט הופכת בהדרגה למוקד מחקר.