सिमेंट-आधारित सामग्रीमध्ये सेल्युलोज इथरचा वापर

१ प्रस्तावना
चीन २० वर्षांहून अधिक काळापासून रेडी-मिक्स मोर्टारला प्रोत्साहन देत आहे. विशेषतः अलिकडच्या वर्षांत, संबंधित राष्ट्रीय सरकारी विभागांनी रेडी-मिक्स मोर्टारच्या विकासाला महत्त्व दिले आहे आणि प्रोत्साहनपर धोरणे जारी केली आहेत. सध्या, देशातील १० पेक्षा जास्त प्रांत आणि नगरपालिका रेडी-मिक्स मोर्टारचा वापर करतात. ६०% पेक्षा जास्त, सामान्य प्रमाणापेक्षा मोठे ८०० हून अधिक रेडी-मिक्स मोर्टार उद्योग आहेत, ज्यांची वार्षिक डिझाइन क्षमता २७४ दशलक्ष टन आहे. २०२१ मध्ये, सामान्य रेडी-मिक्स मोर्टारचे वार्षिक उत्पादन ६२.०२ दशलक्ष टन होते.

बांधकाम प्रक्रियेदरम्यान, मोर्टारमधील पाणी अनेकदा जास्त प्रमाणात कमी होते आणि त्याला हायड्रेट होण्यासाठी पुरेसा वेळ व पाणी मिळत नाही. यामुळे सिमेंट पेस्ट कडक झाल्यावर तिला पुरेशी ताकद मिळत नाही आणि तडे जातात. सेल्युलोज इथर हे कोरड्या मिश्रणाच्या मोर्टारमधील एक सामान्य पॉलिमर मिश्रण आहे. यामध्ये पाणी टिकवून ठेवणे, घट्ट करणे, मंदावणे आणि हवा आत शिरवणे हे गुणधर्म असून, ते मोर्टारची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या सुधारू शकते.

मोर्टार वाहतुकीच्या गरजा पूर्ण करेल आणि तडे जाणे व कमी बंधशक्तीच्या समस्या सोडवेल यासाठी, मोर्टारमध्ये सेल्युलोज इथर मिसळणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे. हा लेख सेल्युलोज इथरची वैशिष्ट्ये आणि सिमेंट-आधारित सामग्रीच्या कार्यक्षमतेवर होणारा त्याचा प्रभाव यांचा थोडक्यात परिचय करून देतो, जेणेकरून तयार-मिश्रित मोर्टारच्या संबंधित तांत्रिक समस्या सोडवण्यास मदत होईल अशी आशा आहे.

२ सेल्युलोज इथरचा परिचय
सेल्युलोज इथर (Cellulose Ether) हा सेल्युलोजपासून एक किंवा अधिक इथरिफिकेशन एजंट्सच्या इथरिफिकेशन अभिक्रियेद्वारे आणि कोरड्या दळणाद्वारे बनवला जातो.

२.१ सेल्युलोज इथर्सचे वर्गीकरण
इथर उपघटकांच्या रासायनिक संरचनेनुसार, सेल्युलोज इथर्सचे ॲनायनिक, कॅटायनिक आणि नॉन-आयनिक इथर्समध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते. आयनिक सेल्युलोज इथर्समध्ये प्रामुख्याने कार्बोक्सीमिथाइल सेल्युलोज इथर (CMC) चा समावेश होतो; नॉन-आयनिक सेल्युलोज इथर्समध्ये प्रामुख्याने मिथाइल सेल्युलोज इथर (MC), हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेल्युलोज इथर (HPMC) आणि हायड्रॉक्सीइथाइल फायबर इथर (HC) इत्यादींचा समावेश होतो. नॉन-आयनिक इथर्सचे पाण्यात विरघळणारे इथर्स आणि तेलात विरघळणारे इथर्स असे वर्गीकरण केले जाते. नॉन-आयनिक पाण्यात विरघळणारे इथर्स प्रामुख्याने मोर्टार उत्पादनांमध्ये वापरले जातात. कॅल्शियम आयनांच्या उपस्थितीत, आयनिक सेल्युलोज इथर्स अस्थिर असतात, त्यामुळे सिमेंट, विझलेला चुना इत्यादी सिमेंटिंग साहित्य म्हणून वापरणाऱ्या ड्राय-मिक्स मोर्टार उत्पादनांमध्ये त्यांचा क्वचितच वापर केला जातो. नॉन-आयनिक पाण्यात विरघळणारे सेल्युलोज इथर्स त्यांच्या निलंबन स्थिरतेमुळे आणि पाणी धरून ठेवण्याच्या प्रभावामुळे बांधकाम साहित्य उद्योगात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.
इथरीफिकेशन प्रक्रियेमध्ये निवडलेल्या वेगवेगळ्या इथरीफिकेशन एजंटनुसार, सेल्युलोज इथर उत्पादनांमध्ये मिथाइल सेल्युलोज, हायड्रॉक्सीइथाइल सेल्युलोज, हायड्रॉक्सीइथाइल मिथाइल सेल्युलोज, सायनोइथाइल सेल्युलोज, कार्बोक्सीमिथाइल सेल्युलोज, इथाइल सेल्युलोज, बेंझाइल सेल्युलोज, कार्बोक्सीमिथाइल हायड्रॉक्सीइथाइल सेल्युलोज, हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेल्युलोज, बेंझाइल सायनोइथाइल सेल्युलोज आणि फेनिल सेल्युलोज यांचा समावेश होतो.

मोर्टारमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सेल्युलोज इथर्समध्ये सामान्यतः मिथाइल सेल्युलोज इथर (MC), हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेल्युलोज (HPMC), हायड्रॉक्सीइथाइल मिथाइल सेल्युलोज इथर (HEMC) आणि हायड्रॉक्सीइथाइल सेल्युलोज इथर (HEMC) यांचा समावेश होतो. त्यापैकी, HPMC आणि HEMC हे सर्वाधिक वापरले जातात.

२.२ सेल्युलोज इथरचे रासायनिक गुणधर्म
प्रत्येक सेल्युलोज इथरची मूलभूत रचना सेल्युलोज-ॲनहायड्रोग्लुकोजची असते. सेल्युलोज इथर तयार करण्याच्या प्रक्रियेत, सेल्युलोज तंतूला प्रथम अल्कधर्मी द्रावणात गरम केले जाते आणि नंतर त्यावर इथरीकरण करणाऱ्या अभिकारकाद्वारे प्रक्रिया केली जाते. तंतुमय अभिक्रिया उत्पादनाचे शुद्धीकरण करून त्याला दळले जाते, ज्यामुळे विशिष्ट सूक्ष्मतेची एकसमान पावडर तयार होते.

MC च्या उत्पादनात, फक्त मिथाइल क्लोराइडचा इथरीकरण कारक म्हणून वापर केला जातो; HPMC च्या उत्पादनात, मिथाइल क्लोराइड व्यतिरिक्त, हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापक मिळवण्यासाठी प्रोपिलीन ऑक्साइडचा देखील वापर केला जातो. विविध सेल्युलोज इथर्समध्ये मिथाइल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापनाचे दर वेगवेगळे असतात, जे सेल्युलोज इथर द्रावणाच्या सेंद्रिय सुसंगततेवर आणि औष्णिक जेल तापमानावर परिणाम करतात.

२.३ सेल्युलोज इथरचे विरघळण्याचे गुणधर्म

सेल्युलोज इथरच्या विरघळण्याच्या वैशिष्ट्यांचा सिमेंट मोर्टारच्या कार्यक्षमतेवर मोठा प्रभाव पडतो. सिमेंट मोर्टारची एकसंधता आणि पाणी धरून ठेवण्याची क्षमता सुधारण्यासाठी सेल्युलोज इथरचा वापर केला जाऊ शकतो, परंतु हे सेल्युलोज इथर पाण्यात पूर्णपणे विरघळण्यावर अवलंबून असते. सेल्युलोज इथरच्या विरघळण्यावर परिणाम करणारे मुख्य घटक म्हणजे विरघळण्याचा वेळ, ढवळण्याचा वेग आणि पावडरचा बारीकपणा.

२.४ सिमेंट मोर्टारमध्ये बुडण्याची भूमिका

सिमेंट स्लरीमधील एक महत्त्वाचा घटक म्हणून, डिस्ट्रॉयचा प्रभाव खालील बाबींमध्ये दिसून येतो.
(1) मोर्टारची कार्यक्षमता सुधारा आणि मोर्टारची चिकटपणा वाढवा.
फ्लेम जेटचा वापर केल्याने मोर्टार वेगळे होण्यापासून रोखता येते आणि एकसमान व एकसारखा प्लास्टिक थर मिळवता येतो. उदाहरणार्थ, HEMC, HPMC इत्यादींचा समावेश असलेले बूथ पातळ-थर मोर्टार आणि प्लास्टरिंगसाठी सोयीस्कर असतात. , शियर रेट, तापमान, कोलॅप्स कॉन्सन्ट्रेशन आणि विरघळलेल्या क्षारांचे कॉन्सन्ट्रेशन.
(2) त्याचा हवा आत ओढण्याचा परिणाम होतो.
अशुद्धतेमुळे, कणांमध्ये समूहांचा समावेश झाल्याने कणांची पृष्ठ ऊर्जा कमी होते आणि प्रक्रियेत ढवळण्याच्या पृष्ठभागाद्वारे मिसळलेल्या मोर्टारमध्ये स्थिर, एकसमान आणि बारीक कण सहजपणे समाविष्ट होतात. "बॉल कार्यक्षमता" मोर्टारची बांधकाम कामगिरी सुधारते, मोर्टारमधील ओलावा कमी करते आणि मोर्टारची औष्णिक वाहकता कमी करते. चाचण्यांनी दाखवले आहे की, जेव्हा HEMC आणि HPMC चे मिश्रण प्रमाण 0.5% असते, तेव्हा मोर्टारमधील वायूचे प्रमाण सर्वाधिक, सुमारे 55% असते; जेव्हा मिश्रणाचे प्रमाण 0.5% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा प्रमाण वाढल्याप्रमाणे मोर्टारमधील वायूच्या प्रमाणाचा कल हळूहळू विकसित होतो.
(3) त्यात बदल करू नका.

मेण मोर्टारमध्ये विरघळू शकते, वंगणाचे काम करू शकते आणि ढवळू शकते, तसेच मोर्टार आणि प्लास्टरिंग पावडरच्या पातळ थराला गुळगुळीत करण्यास मदत करते. ते आधीच ओले करण्याची आवश्यकता नसते. बांधकामानंतर, सिमेंटयुक्त पदार्थाच्या कडेने दीर्घकाळ सतत जलयोजन (हायड्रेशन) होऊ शकते, ज्यामुळे मोर्टार आणि आधारस्तर यांच्यातील आसंजन (अॅडेशन) सुधारते.

ताज्या सिमेंट-आधारित पदार्थांवर सेल्युलोज इथरच्या बदल घडवणाऱ्या परिणामांमध्ये प्रामुख्याने घट्टपणा आणणे, पाणी धरून ठेवणे, हवा आत घेणे आणि मंदावणे यांचा समावेश होतो. सिमेंट-आधारित पदार्थांमध्ये सेल्युलोज इथरच्या वाढत्या वापरामुळे, सेल्युलोज इथर आणि सिमेंट स्लरी यांच्यातील आंतरक्रिया हळूहळू संशोधनाचा एक महत्त्वाचा विषय बनत आहे.