ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის (HPMC) გაუმჯობესებული ეფექტი ცემენტის ბაზაზე დამზადებულ მასალებზე

ბოლო წლებში, გარე კედლების იზოლაციის ტექნოლოგიის უწყვეტი განვითარების, ცელულოზის წარმოების ტექნოლოგიის უწყვეტი პროგრესისა და თავად HPMC-ის შესანიშნავი მახასიათებლების წყალობით, HPMC ფართოდ გამოიყენება სამშენებლო ინდუსტრიაში.

HPMC-სა და ცემენტზე დაფუძნებულ მასალებს შორის მოქმედების მექანიზმის უკეთ შესწავლის მიზნით, ეს ნაშრომი ფოკუსირებულია HPMC-ის ცემენტზე დაფუძნებული მასალების შეკავშირების თვისებებზე გაუმჯობესების ეფექტზე.

შედედების დრო

ბეტონის გამაგრების დრო ძირითადად ცემენტის გამაგრების დროსთანაა დაკავშირებული და აგრეგატს მცირე გავლენა აქვს, ამიტომ ნაღმტყორცნის გამაგრების დრო შეიძლება გამოყენებულ იქნას წყალქვეშა არადისპერსიული ბეტონის ნარევის გამაგრების დროზე HPMC-ის გავლენის შესასწავლად, რადგან ნაღმტყორცნის გამაგრების დროზე წყალი მოქმედებს. ამიტომ, ნაღმტყორცნის გამაგრების დროზე HPMC-ის გავლენის შესაფასებლად, აუცილებელია ნაღმტყორცნის წყალ-ცემენტის და ნაღმტყორცნის თანაფარდობის დაფიქსირება.

ექსპერიმენტის თანახმად, HPMC-ის დამატებას მნიშვნელოვანი შემაფერხებელი ეფექტი აქვს ნაღმტყორცნების ნარევზე და ნაღმტყორცნის გამაგრების დრო თანმიმდევრობით იზრდება HPMC-ის შემცველობის ზრდასთან ერთად. იგივე HPMC შემცველობის პირობებში, წყალქვეშ ჩამოსხმული ნაღმტყორცნი უფრო სწრაფია, ვიდრე ჰაერში ჩამოსხმული ნაღმტყორცნი. საშუალო ჩამოსხმის გამაგრების დრო უფრო ხანგრძლივია. წყალში გაზომვისას, ცარიელ ნიმუშთან შედარებით, HPMC-თან შერეული ნაღმტყორცნის გამაგრების დრო საწყისი გამაგრებისთვის 6-18 საათით და საბოლოო გამაგრებისთვის 6-22 საათით დაგვიანებულია. ამიტომ, HPMC უნდა იქნას გამოყენებული ამაჩქარებლებთან კომბინაციაში.

HPMC არის მაღალმოლეკულური პოლიმერი მაკრომოლეკულური ხაზოვანი სტრუქტურით და ფუნქციურ ჯგუფზე ჰიდროქსილის ჯგუფით, რომელსაც შეუძლია წყალბადის ბმების წარმოქმნა შერევის წყლის მოლეკულებთან და შერევის წყლის სიბლანტის გაზრდა. HPMC-ის გრძელი მოლეკულური ჯაჭვები ერთმანეთს მიიზიდავს, რაც HPMC მოლეკულებს ერთმანეთთან გადახლართვას და ქსელის სტრუქტურის წარმოქმნას იწვევს, ცემენტს და წყალს ახვევს. ვინაიდან HPMC ქმნის ქსელის სტრუქტურას, რომელიც აპკის მსგავსია და ცემენტს ახვევს, ის ეფექტურად ხელს უშლის წყლის აორთქლებას ნაღმტყორცნებში და შეაფერხებს ან შეანელებს ცემენტის ჰიდრატაციის სიჩქარეს.

სისხლდენა

ნაღმტყორცნის სისხლდენის ფენომენი ბეტონის მსგავსია, რაც იწვევს აგრეგატის სერიოზულ დალექვას, რაც იწვევს სუსპენზიის ზედა ფენის წყალ-ცემენტის თანაფარდობის ზრდას, რაც ადრეულ ეტაპზე იწვევს სუსპენზიის ზედა ფენის დიდ პლასტიკურ შეკუმშვას და ბზარების გაჩენასაც კი, ხოლო სუსპენზიის ზედაპირული ფენის სიმტკიცე შედარებით სუსტია.

როდესაც დოზა 0.5%-ზე მეტია, სისხლდენის ფენომენი პრაქტიკულად არ ხდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ როდესაც HPMC ნაღმტყორცნში შედის, HPMC-ს აქვს აპკისებრი და ქსელური სტრუქტურა, ხოლო მაკრომოლეკულების გრძელ ჯაჭვზე ჰიდროქსილის ჯგუფების ადსორბცია იწვევს ცემენტისა და ნაღმტყორცნში შერევის წყლის ფლოკულაციის წარმოქმნას, რაც უზრუნველყოფს ნაღმტყორცნის სტაბილურ სტრუქტურას. ნაღმტყორცნში HPMC-ის დამატების შემდეგ, წარმოიქმნება მრავალი დამოუკიდებელი პატარა ჰაერის ბუშტი. ეს ჰაერის ბუშტები თანაბრად გადანაწილდება ნაღმტყორცნში და ხელს უშლის აგრეგატის დალექვას. HPMC-ის ტექნიკური მახასიათებლები დიდ გავლენას ახდენს ცემენტზე დაფუძნებულ მასალებზე და ხშირად გამოიყენება ახალი ცემენტზე დაფუძნებული კომპოზიტური მასალების, როგორიცაა მშრალი ფხვნილის ნაღმტყორცნები და პოლიმერული ნაღმტყორცნები, დასამზადებლად, რათა მას ჰქონდეს კარგი წყლისა და პლასტმასის შეკავება.

ნაღმტყორცნების წყლის მოთხოვნა

როდესაც HPMC-ის რაოდენობა მცირეა, ის დიდ გავლენას ახდენს ნაღმტყორცნის წყალზე მოთხოვნილებაზე. ახალი ნაღმტყორცნის გაფართოების ხარისხის უცვლელად შენარჩუნების შემთხვევაში, HPMC-ის შემცველობა და ნაღმტყორცნის წყალზე მოთხოვნილება გარკვეული პერიოდის განმავლობაში წრფივი დამოკიდებულებით იცვლება და ნაღმტყორცნის წყალზე მოთხოვნილება ჯერ მცირდება, შემდეგ კი მკვეთრად იზრდება. როდესაც HPMC-ის რაოდენობა 0.025%-ზე ნაკლებია, რაოდენობის ზრდასთან ერთად, ნაღმტყორცნის წყალზე მოთხოვნილება მცირდება იმავე გაფართოების ხარისხის პირობებში, რაც აჩვენებს, რომ როდესაც HPMC-ის რაოდენობა მცირეა, მას აქვს წყლის შემამცირებელი ეფექტი ნაღმტყორცნზე და HPMC-ს აქვს ჰაერის შეწოვის ეფექტი. ნაღმტყორცნში დიდი რაოდენობითაა პატარა დამოუკიდებელი ჰაერის ბუშტები და ეს ჰაერის ბუშტები მოქმედებენ როგორც საპოხი მასალა ნაღმტყორცნის სითხის გასაუმჯობესებლად. როდესაც დოზა 0.025%-ზე მეტია, ნაღმტყორცნის წყალზე მოთხოვნილება იზრდება დოზის ზრდასთან ერთად. ეს იმიტომ ხდება, რომ HPMC-ის ქსელური სტრუქტურა კიდევ უფრო სრულყოფილია და გრძელი მოლეკულური ჯაჭვის ფლოკებს შორის უფსკრული მოკლებულია, რაც იწვევს მიზიდულობისა და შეკავშირების ეფექტს და ამცირებს ნაღმტყორცნის სითხეობას. ამიტომ, იმ პირობით, რომ გაფართოების ხარისხი ძირითადად იგივეა, სუსპენზია ავლენს წყლის მოთხოვნილების ზრდას.

01. დისპერსიის წინააღმდეგობის ტესტი:

ანტიდისპერსიული ნივთიერება ანტიდისპერსიული აგენტის ხარისხის გასაზომად მნიშვნელოვანი ტექნიკური ინდექსია. HPMC წყალში ხსნადი პოლიმერული ნაერთია, ასევე ცნობილი როგორც წყალში ხსნადი ფისი ან წყალში ხსნადი პოლიმერი. ის ზრდის ნარევის კონსისტენციას შესარევი წყლის სიბლანტის გაზრდით. ეს არის ჰიდროფილური პოლიმერული მასალა, რომელსაც შეუძლია წყალში გახსნა ხსნარის ან დისპერსიის წარმოსაქმნელად.

ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ როდესაც ნაფტალინზე დაფუძნებული მაღალი ეფექტურობის სუპერპლასტიზატორის რაოდენობა იზრდება, სუპერპლასტიზატორის დამატება ამცირებს ახლად შერეული ცემენტის ნაღმტყორცნის დისპერსიულ წინააღმდეგობას. ეს იმიტომ ხდება, რომ ნაფტალინზე დაფუძნებული მაღალი ეფექტურობის წყლის შემამცირებელი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებაა. როდესაც წყლის შემამცირებელი ემატება ნაღმტყორცნს, წყლის შემამცირებელი ორიენტირებული იქნება ცემენტის ნაწილაკების ზედაპირზე, რათა ცემენტის ნაწილაკების ზედაპირს ჰქონდეს იგივე მუხტი. ეს ელექტრული მოგერიება იწვევს ცემენტის ნაწილაკების წარმოქმნას. ცემენტის ფლოკულაციური სტრუქტურა იშლება და სტრუქტურაში გახვეული წყალი გამოიყოფა, რაც იწვევს ცემენტის ნაწილის დაკარგვას. ამავდროულად, აღმოჩნდა, რომ HPMC შემცველობის ზრდასთან ერთად, ახალი ცემენტის ნაღმტყორცნის დისპერსიულ წინააღმდეგობა სულ უფრო და უფრო უმჯობესდება.

02. ბეტონის სიმტკიცის მახასიათებლები:

საპილოტე საძირკვლის პროექტში გამოყენებული იქნა HPMC წყალქვეშა არადისპერსიული ბეტონის დანამატი, რომლის საპროექტო სიმტკიცის კლასი იყო C25. საბაზისო ტესტის მიხედვით, ცემენტის რაოდენობაა 400 კგ, ნაერთი სილიციუმის კვამლი არის 25 კგ/მ3, HPMC-ის ოპტიმალური რაოდენობაა ცემენტის რაოდენობის 0.6%, წყალ-ცემენტის თანაფარდობაა 0.42, ქვიშის სიჩქარეა 40%, ხოლო ნაფტალინზე დაფუძნებული მაღალეფექტური წყლის შემამცირებლის გამოსავლიანობაა. ცემენტის რაოდენობაა 8%, ბეტონის ნიმუშის საშუალო 28d სიმტკიცე ჰაერში არის 42.6 მპა, წყალქვეშა ბეტონის 28d საშუალო სიმტკიცე 60 მმ ვარდნის სიმაღლით არის 36.4 მპა, ხოლო წყალში ფორმირებული ბეტონის და ჰაერში ფორმირებული ბეტონის სიმტკიცის თანაფარდობაა 84.8%, ეფექტი უფრო მნიშვნელოვანია.

03. ექსპერიმენტები აჩვენებს:

(1) HPMC-ის დამატებას აშკარა შემაფერხებელი ეფექტი აქვს ნაღმტყორცნების ნარევზე. HPMC-ის შემცველობის ზრდასთან ერთად, ნაღმტყორცნის გამაგრების დრო თანდათან იზრდება. იგივე HPMC შემცველობის პირობებში, წყალში წარმოქმნილი ნაღმტყორცნები უფრო სწრაფია, ვიდრე ჰაერში წარმოქმნილი. საშუალო ჩამოსხმის გამაგრების დრო უფრო ხანგრძლივია. ეს თვისება სასარგებლოა წყალქვეშ ბეტონის ამოტუმბვისთვის.

(2) ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზასთან შერეულ ახლადშერეულ ცემენტის ნაღმტყორცნს კარგი შეწებება აქვს და თითქმის არ იშლება.

(3) HPMC-ის რაოდენობა და ნაღმტყორცნის წყლის მოთხოვნა თავდაპირველად შემცირდა, შემდეგ კი აშკარად გაიზარდა.

(4) წყლის შემამცირებელი აგენტის ჩართვა ამცირებს ნაღმტყორცნებისადმი წყლის მოთხოვნილების გაზრდის პრობლემას, თუმცა მისი დოზირება გონივრულად უნდა იყოს კონტროლირებადი, წინააღმდეგ შემთხვევაში ახლად შერეული ცემენტის ნაღმტყორცნის წყალქვეშა დისპერსიისადმი წინააღმდეგობა ზოგჯერ შემცირდება.

(5) HPMC-თან შერეული ცემენტის პასტის ნიმუშსა და ცარიელ ნიმუშს შორის სტრუქტურაში მცირე განსხვავებაა, ასევე მცირე განსხვავებაა წყალში და ჰაერში ჩასხმული ცემენტის პასტის ნიმუშის სტრუქტურასა და სიმკვრივეში. 28 დღის განმავლობაში წყლის ქვეშ ჩამოყალიბებული ნიმუში ოდნავ ხრაშუნაა. მთავარი მიზეზი ის არის, რომ HPMC-ის დამატება მნიშვნელოვნად ამცირებს ცემენტის დანაკარგს და გაფანტვას წყალში ჩასხმისას, მაგრამ ასევე ამცირებს ცემენტის ქვის კომპაქტურობას. პროექტში, წყალში არგაფანტვის ეფექტის უზრუნველყოფის პირობით, HPMC-ის დოზა მაქსიმალურად უნდა შემცირდეს.

(6) HPMC-ის წყალქვეშა არადისპერსიული ბეტონის დანამატის დამატება, დოზის კონტროლი, დადებითად მოქმედებს სიმტკიცეზე. საპილოტე პროექტი აჩვენებს, რომ წყალში ფორმირებული ბეტონისა და ჰაერში ფორმირებული ბეტონის სიმტკიცის თანაფარდობა 84.8%-ია და ეფექტი შედარებით მნიშვნელოვანია.