Гидроксипропил метилселлюлоза (HPMC)як эфири селлюлозаи ғайриионӣ аст, ки ба таври васеъ дар маводҳои сементӣ, аз қабили маҳлули сохтмонӣ, часпаки сафолак, маҳлули худҳамворкунанда ва гипси сементӣ истифода мешавад. Вазифаи асосии он беҳтар кардани қобилияти коршоямӣ, нигоҳдории об ва устувории консистенсияи омехта мебошад. Аммо, ҳамчун иловаи органикии дорои вазни баланди молекулавӣ, HPMC инчунин ба аксуламалҳои физикӣ ва химиявӣ ҳангоми раванди гидрататсияи семент таъсири назаррас мерасонад.
1. Хусусиятҳои физикию химиявии HPMC
HPMC як полимери дар об ҳалшаванда аст, ки аз селлюлозаи табиӣ тавассути реаксияи эфиризатсия ба вуҷуд меояд, ки гурӯҳҳои метокси ва гидроксипропоксиро ворид мекунад. Сохтори молекулавии он дорои пайвандҳои сершумори гидроксил ва эфирӣ мебошад, ки ба он имкон медиҳад, ки шабакаи устувори пайвандҳои гидрогениро бо молекулаҳои об ташкил кунад, ки дар натиҷа хосиятҳои аълои нигоҳдории об ва ташаккули плёнка ба вуҷуд меоянд. Маҳлули обии он хусусиятҳои моеъи псевдопластикиро нишон медиҳад, ки маънои онро дорад, ки часпакии он ҳангоми буридан коҳиш меёбад, ки барои амалиёти сохтмонӣ муфид аст. Аз сабаби хосиятҳои ғайриионии худ, HPMC бо ҷузъҳои ионӣ дар семент нисбатан нарм ҳамкорӣ мекунад. Аммо, тавассути адсорбсияи физикӣ ва таъсири монеаҳои стерикӣ, он то ҳол ба раванди гидрататсияи зарраҳои семент таъсир мерасонад.
2. Таъсири HPMC ба марҳилаи ибтидоии гидрататсияи семент
Дар марҳилаҳои аввали гидрататсияи семент, молекулаҳои HPMC метавонанд ба сатҳи зарраҳои семент адсорбсия шаванд ва плёнкаи полимерӣ ташкил диҳанд. Ин плёнка воридшавии обро ба зарраҳои семент бозмедорад ва обшавии C₃S (силикати трикалсий) ва C₃A (алюминати трикалсий)-ро ба таъхир меандозад. Таҳқиқот нишон доданд, ки илова кардани HPMC давраи индуксияи сементро ба таври назаррас ба таъхир меандозад ва қуллаи экзотермикии системаро баъдтар иваз мекунад ва боиси коҳиши суръати гидрататсия мегардад.
Ин таъсири таъхиркунанда асосан аз ду ҷанба бармеояд:
Монеаи ҷисмонӣ: Плёнкаи HPMC паҳншавии об ва мубодилаи ионро бозмедорад ва ташаккули ядроҳои гидрататсияи барвақтро коҳиш медиҳад.
Таъсири рақобати азхудкунии об: HPMC дорои қобилияти қавии азхудкунии об буда, бо семент барои оби озод дар система рақобат мекунад, ки боиси таносуби нисбатан пасттари самараноки об-семент мегардад ва бо ин васила суръати реаксияи гидрататсияро суст мекунад.
Аз ин рӯ, дар системаҳои маҳлулӣ, ки дорои HPMC мебошанд, ҳам вақти ибтидоӣ ва ҳам ниҳоии насбкунӣ одатан дарозтар мешавад, аммо ин барои беҳтар кардани қобилияти корӣ муфид аст.
3. Таъсири HPMC ба маҳсулоти гидрататсияи семент
Гарчанде ки HPMC дар аввал реаксияи гидрататсияро бозмедорад, таъсири таъхиркунандаи он дараҷаи ниҳоии гидрататсияи сементро вайрон намекунад. Бо мурури замон, HPMC дар муҳити ишқорӣ тадриҷан ҳал мешавад ё пароканда мешавад, ки қабати рӯйпӯшро вайрон мекунад ва имкон медиҳад, ки гидрататсияи семент идома ёбад.
Ҳангоми гидрататсияи баъдӣ, сохторҳои маҳсулоте ба монанди силикати калсийи гидратшуда (гели CSH) ва гидроксиди калсий (CH), ки дар система тавлид мешаванд, зичтар мешаванд ва сӯрохнокӣ коҳиш меёбад. Таъсири нигоҳдории об аз HPMC пайвастагии гидрататсияро дар муҳити хушк таъмин мекунад ва бо ин васила аксуламали пурраи гидрататсияро мусоидат мекунад ва пайдоиши тарқишҳои хушкшавии коҳишро коҳиш медиҳад. Баъзе таҳқиқот инчунин нишон медиҳанд, ки HPMC метавонад ташаккули якхелаи CSH-ро тавассути танзими муҳоҷирати ионҳо ва рН-и маҳаллӣ мусоидат кунад ва бо ин васила зичии қабати байнисатҳиро афзоиш диҳад.
4. Таъсири HPMC ба сохтори микро ва хосиятҳои механикӣ
Мавҷудияти HPMC сохтори микросохтори хамираи сементро ба таври назаррас тағйир медиҳад. Шабакаи полимерии сеченакаи он барои нигоҳ доштани намӣ ҳангоми сахтшавӣ мусоидат мекунад, ки боиси тақсимоти якхелаи маҳсулоти гидрататсия ва сохтори сӯрохиҳои нозуктар мегардад. Мушоҳидаҳои микроскопияи электронии сканкунӣ (SEM) нишон медиҳанд, ки хамираи семент бо иловаи HPMC сӯрохиҳои сатҳӣ камтар ва тақсимоти зичии гелии CSH дорад.
Аммо, хосиятҳои органикии HPMC инчунин метавонанд қувваи аввали бадани сахтшударо то андозае суст кунанд. Ин аз он сабаб аст, ки дар марҳилаи аввал баъзе минтақаҳо пурра намнок намешаванд ва таъхир дар танзим суръати ташаккули қувватро суст мекунад. Аммо, бо идома ёфтани аксуламали намноккунӣ, қувват барқарор мешавад ва ҳатто баъдтар каме беҳтар мешавад. Ин намунаи "боздории барвақт, тақвияти баъдӣ" махсусан дар системаҳои HPMC бо миқдори кам (<0.5%) возеҳ аст.
5. Мувозинати миқдор ва таъсири HPMC
Миқдори HPMC омили калидӣест, ки ба самаранокии он таъсир мерасонад. Умуман, вақте ки миқдори HPMC 0,1%–0,5% массаи семент аст, он метавонад нигоҳдории об ва қобилияти коршоямиро бе монеаи аз ҳад зиёди раванди гидрататсия ба таври назаррас беҳтар созад. Миқдори аз ҳад зиёд метавонад боиси таъхири тӯлонии аксуламали гидрататсия, афзоиши сӯрохии хамираи семент ва дар ниҳоят ба хосиятҳои механикӣ таъсири манфӣ расонад.
Дараҷаи ивазкунӣ (DS), дараҷаи часпакӣ ва вазни молекулавии HPMC низ ба рафтори гидрататсия таъсир мерасонанд. HPMC бо часпакии баланд ва дорои ивазкунии баланд таъсири адсорбсия ва монеаи қавитар дорад, ки боиси таъхири назарраси гидрататсия мегардад; дар ҳоле ки HPMC бо часпакии паст метавонад қобилияти коршоямӣ ва сифати сахтшавиро мувозинат кунад.
HPMC дар раванди гидрататсияи маводҳои дар асоси семент асосёфта нақши дугона мебозад:
Марҳилаи аввал: Он реаксияи гидрататсияи зарраҳои сементро тавассути адсорбсия, ташаккули плёнка ва ҷабби об ба таъхир меандозад ва мӯҳлати сахтшавиро дароз мекунад.
Марҳилаи аз миёна то охир: Он тавассути нигоҳдории об ва танзими байнисатҳӣ намнокии доимиро таъмин мекунад ва зичии сохторӣ ва устувории ҳаҷмро беҳтар мекунад.
Миқдори мувофиқ ва сохтори молекулавии мувофиқHPMCна танҳо метавонад қобилияти корро беҳтар кунад, балки сохтори микро ва фаъолияти дарозмуддати хамираи сементро то андозае беҳтар созад. Аз ин рӯ, дар муҳандисии сохтмон, назорати илмӣ аз навъ ва миқдори HPMC калиди ба даст овардани мувозинат ва беҳсозии самаранокии маводҳои дар асоси семент асосёфта мебошад.
Вақти нашр: 06 ноябри соли 2025