איזו השפעה יש לאתר תאית על חומרים מבוססי צמנט?

1. חום הידרציה

על פי עקומת שחרור חום ההידרציה לאורך זמן, תהליך ההידרציה של צמנט מחולק בדרך כלל לחמישה שלבים, כלומר, תקופת ההידרציה הראשונית (0~15 דקות), תקופת האינדוקציה (15 דקות~4 שעות), תקופת ההאצה וההתייצבות (4 שעות~8 שעות), תקופת האטה והתקשות (8 שעות~24 שעות) ותקופת ריפוי (יום אחד~28 ימים).

תוצאות הבדיקה מראות שבשלב המוקדם של האינדוקציה (כלומר, תקופת ההידרציה הראשונית), כאשר כמות ה-HEMC היא 0.1% בהשוואה לתרחיף הצמנט הריק, שיא אקסותרמי של התרחיף מתקדם והשיא עולה משמעותית. כאשר כמות ה-HEMCעולה ל כאשר הוא מעל 0.3%, השיא האקסותרמי הראשון של התרחיף מתעכב, וערך השיא יורד בהדרגה עם העלייה בתכולת HEMC; HEMC יעכב באופן ברור את תקופת האינדוקציה ואת תקופת ההאצה של תרחיף הצמנט, וככל שהתכולה גדולה יותר, כך תקופת האינדוקציה ארוכה יותר, כך תקופת ההאצה אחורה יותר, והשיא האקסותרמי קטן יותר; לשינוי בתכולת אתר התאית אין השפעה ברורה על אורך תקופת ההאטה ותקופת היציבות של תרחיף הצמנט, כפי שמוצג באיור 3(א). מוצג כי אתר תאית יכול גם להפחית את חום ההידרציה של משחת צמנט תוך 72 שעות, אך כאשר חום ההידרציה ארוך מ-36 שעות, לשינוי בתכולת אתר התאית יש השפעה מועטה על חום ההידרציה של משחת צמנט, כמו באיור 3(ב).

איור 3. מגמת שונות של קצב שחרור חום הידרציה של משחת צמנט עם תכולה שונה של אתר תאית (HEMC)

2. מתכונות מכניות：

על ידי לימוד שני סוגים של אתרי תאית בעלי צמיגות של 60000 פסקל לשנייה ו-100000 פסקל לשנייה, נמצא כי חוזק הדחיסה של המלט המעובד המעורבב עם אתר מתיל תאית ירד בהדרגה עם עלייה בתכולתו. חוזק הדחיסה של המלט המעובד המעורבב עם אתר הידרוקסיפרופיל מתיל תאית בעל צמיגות של 100000 פסקל לשנייה עולה תחילה ולאחר מכן יורד עם עלייה בתכולתו (כפי שמוצג באיור 4). ממצא זה מראה כי שילוב אתר מתיל תאית יפחית משמעותית את חוזק הדחיסה של מלט הצמנט. ככל שהכמות גדולה יותר, כך החוזק קטן יותר; ככל שהצמיגות קטנה יותר, כך גדלה ההשפעה על אובדן חוזק הדחיסה של המלט; אתר הידרוקסיפרופיל מתיל תאית כאשר המינון נמוך מ-0.1%, ניתן להגדיל את חוזק הדחיסה של המלט בצורה מתאימה. כאשר המינון גבוה מ-0.1%, חוזק הדחיסה של המלט יקטן עם עלייה במינון, לכן יש לשלוט במינון על 0.1%.

איור 4 חוזק דחיסה תלת-ממדי, 7-ממדי ו-28-ממדי של טיט צמנט מעובד MC1, MC2 ו-MC3

(אתר מתיל צלולוז, צמיגות 60000Pa·S, להלן MC1; אתר מתיל צלולוז, צמיגות 100000Pa·S, להלן MC2; אתר הידרוקסיפרופיל מתיל צלולוז, צמיגות 100000Pa·S, להלן MC3).

3. גזמן הגרלה：

על ידי מדידת זמן ההתייצבות של אתר הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז עם צמיגות של 100000Pa·s במינונים שונים של משחת צמנט, נמצא כי עם העלייה במינון HPMC, זמן ההתייצבות הראשוני וזמן ההתייצבות הסופי של טיט הצמנט הוארכו. כאשר הריכוז הוא 1%, זמן ההתייצבות הראשוני מגיע ל-510 דקות, וזמן ההתייצבות הסופי מגיע ל-850 דקות. בהשוואה לדגימה הריקה, זמן ההתייצבות הראשוני הוארך ב-210 דקות, וזמן ההתייצבות הסופי הוארך ב-470 דקות (כפי שמוצג באיור 5). בין אם מדובר ב-HPMC עם צמיגות של 50000Pa·s, 100000Pa·s או 200000Pa·s, הוא יכול לעכב את התייצבות הצמנט, אך בהשוואה לשלושת אתרי התאית, זמן ההתייצבות הראשוני וזמן ההתייצבות הסופי מתארכים עם העלייה בצמיגות, כפי שמוצג באיור 6. הסיבה לכך היא שאתר תאית נספג על פני חלקיקי הצמנט, מה שמונע מגע של מים עם חלקיקי הצמנט, ובכך מעכב את הידרציה של הצמנט. ככל שצמיגותו של אתר התאית גדולה יותר, כך שכבת הספיחה על פני חלקיקי הצמנט עבה יותר, וכך אפקט המעכב משמעותי יותר.

איור 5 השפעת תכולת אתר תאית על זמן התקשות של מלט

איור 6. השפעת צמיגות שונות של HPMC על זמן התקשות של משחת צמנט

(MC-5 (50000 פסקל שנייה), MC-10 (100000 פסקל שנייה) ו-MC-20 (200000 פסקל שנייה))

מתיל צלולוז אתר והידרוקסיפרופיל מתיל צלולוז אתר יאריכו מאוד את זמן ההתייצבות של תרחיף הצמנט, מה שיכול להבטיח שלתרחיף הצמנט יהיה מספיק זמן ומים לתגובת הידרציה, ולפתור את בעיית החוזק הנמוך והסדקים בשלב מאוחר של תרחיף הצמנט לאחר התקשות.

4. אגירת מים:

נחקרה השפעת תכולת אתר התאית על אצירת המים. נמצא כי עם עליית תכולת אתר התאית, קצב אצירת המים של המלט עולה, וכאשר תכולת אתר התאית גדולה מ-0.6%, קצב אצירת המים נוטה להישאר יציב. עם זאת, כאשר משווים שלושה סוגים של אתרי תאית (HPMC עם צמיגות של 50000Pa s (MC-5), 100000Pa s (MC-10) ו-200000Pa s (MC-20)), השפעת הצמיגות על אצירת המים שונה. הקשר בין קצב אצירת המים הוא: MC-5.