การปรับปรุงผลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) บนวัสดุที่ใช้ปูนซีเมนต์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีฉนวนผนังภายนอก ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการผลิตเซลลูโลส และคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของ HPMC เอง ทำให้ HPMC ได้รับการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง

เพื่อศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกการทำงานระหว่าง HPMC และวัสดุที่ใช้ซีเมนต์ บทความนี้มุ่งเน้นไปที่ผลการปรับปรุงของ HPMC ต่อคุณสมบัติการยึดเกาะของวัสดุที่ใช้ซีเมนต์

เวลาการแข็งตัว

ระยะเวลาการก่อตัวในคอนกรีตนั้นส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับระยะเวลาการก่อตัวในปูนซีเมนต์ และมวลรวมมีอิทธิพลเพียงเล็กน้อย ดังนั้นระยะเวลาการก่อตัวในปูนจึงสามารถนำมาใช้แทนในการศึกษาอิทธิพลของ HPMC ต่อระยะเวลาการก่อตัวในส่วนผสมคอนกรีตใต้น้ำที่ไม่กระจายตัวได้ เนื่องจากระยะเวลาการก่อตัวในปูนนั้นได้รับผลกระทบจากน้ำ ดังนั้น เพื่อที่จะประเมินอิทธิพลของ HPMC ต่อระยะเวลาการก่อตัวในปูน จึงจำเป็นต้องกำหนดอัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์และอัตราส่วนปูนของปูน

จากการทดลองพบว่าการเติม HPMC มีผลในการชะลอส่วนผสมปูนอย่างมีนัยสำคัญ และระยะเวลาการแข็งตัวของปูนจะยาวนานขึ้นตามลำดับเมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น ภายใต้ปริมาณ HPMC เท่ากัน ปูนปั้นใต้น้ำจะเร็วกว่าปูนปั้นที่ขึ้นรูปในอากาศ เวลาในการแข็งตัวของตัวกลางจะนานกว่า เมื่อวัดในน้ำ เมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นงานเปล่า เวลาในการแข็งตัวของปูนปั้นที่ผสมกับ HPMC จะล่าช้า 6-18 ชั่วโมงสำหรับการแข็งตัวครั้งแรก และ 6-22 ชั่วโมงสำหรับการแข็งตัวครั้งสุดท้าย ดังนั้น ควรใช้ HPMC ร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยา

HPMC เป็นโพลิเมอร์ที่มีโมเลกุลสูงที่มีโครงสร้างเชิงเส้นแบบโมเลกุลขนาดใหญ่และมีกลุ่มไฮดรอกซิลบนกลุ่มฟังก์ชัน ซึ่งสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำที่ใช้ผสมและเพิ่มความหนืดของน้ำที่ใช้ผสมได้ โซ่โมเลกุลยาวของ HPMC จะดึงดูดซึ่งกันและกัน ทำให้โมเลกุลของ HPMC พันกันเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่าย ห่อซีเมนต์และผสมน้ำ เนื่องจาก HPMC สร้างโครงสร้างเครือข่ายคล้ายกับฟิล์มและห่อซีเมนต์ จึงป้องกันการระเหยของน้ำในปูนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และขัดขวางหรือทำให้อัตราการไฮเดรชั่นของซีเมนต์ช้าลง

เลือดออก

ปรากฏการณ์เลือดออกของปูนจะคล้ายกับของคอนกรีต โดยจะทำให้มวลรวมทรุดตัวอย่างรุนแรง ส่งผลให้อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ของชั้นบนสุดของสารละลายเพิ่มสูงขึ้น ทำให้เกิดการหดตัวเชิงพลาสติกของชั้นบนสุดของสารละลายอย่างมากในช่วงแรกและแตกร้าวแม้กระทั่ง และความแข็งแรงของชั้นผิวของสารละลายจะอ่อนแอลง

เมื่อปริมาณยาเกิน 0.5% จะไม่มีปรากฏการณ์เลือดออกโดยพื้นฐาน เนื่องจากเมื่อผสม HPMC ลงในปูน HPMC จะมีโครงสร้างแบบฟิล์มและแบบเครือข่าย และการดูดซับของกลุ่มไฮดรอกซิลบนสายโซ่ยาวของโมเลกุลขนาดใหญ่ทำให้ปูนซีเมนต์และน้ำที่ใช้ผสมในปูนเกิดการจับตัวเป็นก้อน ทำให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างของปูนจะเสถียร หลังจากเติม HPMC ลงในปูนแล้ว ฟองอากาศเล็กๆ จำนวนมากจะก่อตัวขึ้น ฟองอากาศเหล่านี้จะกระจายอย่างสม่ำเสมอในปูนและขัดขวางการสะสมของมวลรวม ประสิทธิภาพทางเทคนิคของ HPMC มีอิทธิพลอย่างมากต่อวัสดุที่ใช้ปูนซีเมนต์ และมักใช้ในการเตรียมวัสดุผสมที่ใช้ปูนซีเมนต์ชนิดใหม่ เช่น ปูนผงแห้งและปูนโพลีเมอร์ ดังนั้นจึงมีการกักเก็บน้ำและการกักเก็บพลาสติกที่ดี

ความต้องการน้ำปูน

เมื่อปริมาณของ HPMC มีขนาดเล็ก จะส่งผลอย่างมากต่อความต้องการน้ำของปูน ในกรณีที่รักษาระดับการขยายตัวของปูนสดให้เท่าเดิม ปริมาณของ HPMC และความต้องการน้ำของปูนจะเปลี่ยนแปลงในความสัมพันธ์เชิงเส้นภายในระยะเวลาหนึ่ง และความต้องการน้ำของปูนจะลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เมื่อปริมาณของ HPMC น้อยกว่า 0.025% เมื่อปริมาณเพิ่มขึ้น ความต้องการน้ำของปูนจะลดลงภายใต้ระดับการขยายตัวเดียวกัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณของ HPMC มีขนาดเล็ก จะมีผลในการลดน้ำในปูน และ HPMC จะมีผลในการกักเก็บอากาศ มีฟองอากาศขนาดเล็กจำนวนมากในปูน และฟองอากาศเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่นเพื่อปรับปรุงความลื่นไหลของปูน เมื่อปริมาณมากกว่า 0.025% ความต้องการน้ำของปูนจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากโครงสร้างเครือข่ายของ HPMC สมบูรณ์ยิ่งขึ้น และช่องว่างระหว่างก้อนบนโซ่โมเลกุลยาวก็สั้นลง ซึ่งมีผลในการดึงดูดและยึดเกาะ และลดความลื่นไหลของปูน ดังนั้น ภายใต้เงื่อนไขที่ระดับการขยายตัวนั้นเท่ากันโดยพื้นฐานแล้ว สารละลายจะแสดงให้เห็นถึงความต้องการน้ำที่เพิ่มขึ้น

01. การทดสอบความต้านทานการกระจาย:

สารป้องกันการกระจายตัวเป็นดัชนีทางเทคนิคที่สำคัญในการวัดคุณภาพของสารป้องกันการกระจายตัว HPMC เป็นสารประกอบโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเรซินที่ละลายน้ำได้หรือโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ สารนี้จะเพิ่มความสม่ำเสมอของส่วนผสมโดยการเพิ่มความหนืดของน้ำที่ใช้ผสม สารนี้เป็นวัสดุโพลีเมอร์ที่ชอบน้ำซึ่งสามารถละลายในน้ำเพื่อสร้างสารละลายหรือการกระจายตัว

การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณของสารลดน้ำประสิทธิภาพสูงที่มีฐานเป็นแนฟทาลีนเพิ่มขึ้น การเติมสารลดน้ำประสิทธิภาพสูงจะลดความต้านทานการกระจายตัวของปูนซีเมนต์ที่ผสมใหม่ เนื่องจากสารลดน้ำประสิทธิภาพสูงที่มีฐานเป็นแนฟทาลีนเป็นสารลดแรงตึงผิว เมื่อเติมสารลดน้ำลงในปูนซีเมนต์ สารลดน้ำจะวางแนวบนพื้นผิวของอนุภาคปูนซีเมนต์เพื่อให้พื้นผิวของอนุภาคปูนซีเมนต์มีประจุเท่ากัน แรงผลักไฟฟ้านี้ทำให้อนุภาคปูนซีเมนต์ก่อตัว โครงสร้างการจับตัวเป็นก้อนของปูนซีเมนต์จะสลายตัว และน้ำที่ห่อหุ้มอยู่ในโครงสร้างจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งจะทำให้ปูนซีเมนต์บางส่วนสูญเสียไป ในเวลาเดียวกัน พบว่าเมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น ความต้านทานการกระจายตัวของปูนซีเมนต์สดจะดีขึ้นเรื่อยๆ

02. ลักษณะความแข็งแรงของคอนกรีต:

ในโครงการฐานรากนำร่อง ได้ใช้สารผสมคอนกรีตที่ไม่กระจายตัวใต้น้ำ HPMC และเกรดความแข็งแรงในการออกแบบคือ C25 ตามการทดสอบพื้นฐาน ปริมาณซีเมนต์คือ 400 กก. ซิลิกาฟูมผสมคือ 25 กก. / ม. 3 ปริมาณ HPMC ที่เหมาะสมคือ 0.6% ของปริมาณซีเมนต์ อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์คือ 0.42 อัตราทรายคือ 40% และผลผลิตของตัวลดน้ำที่มีประสิทธิภาพสูงที่ใช้แนฟทาลีนคือ ปริมาณซีเมนต์คือ 8% ความแข็งแรงเฉลี่ย 28 วันของตัวอย่างคอนกรีตในอากาศคือ 42.6MPa ความแข็งแรงเฉลี่ย 28 วันของคอนกรีตใต้น้ำที่มีความสูงลดลง 60 มม. คือ 36.4MPa และอัตราส่วนความแข็งแรงของคอนกรีตขึ้นรูปด้วยน้ำต่อคอนกรีตขึ้นรูปด้วยอากาศคือ 84.8% ผลกระทบมีความสำคัญมากขึ้น

03. การทดลองแสดงให้เห็นว่า:

(1) การเติม HPMC มีผลทำให้ส่วนผสมปูนเกิดการชะลออย่างเห็นได้ชัด เมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น เวลาในการก่อตัวปูนจะยาวนานขึ้นตามลำดับ ภายใต้ปริมาณ HPMC เท่ากัน ปูนที่ก่อตัวใต้น้ำจะเร็วกว่าปูนที่ก่อตัวในอากาศ เวลาในการก่อตัวของการขึ้นรูปตัวกลางจะยาวนานขึ้น คุณสมบัตินี้เป็นประโยชน์สำหรับการสูบคอนกรีตใต้น้ำ

(2) ปูนซีเมนต์ผสมสดที่ผสมกับไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีคุณสมบัติในการยึดเกาะที่ดีและแทบจะไม่มีการซึม

(3) ปริมาณ HPMC และความต้องการน้ำของปูนลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

(4) การผสมสารลดน้ำจะช่วยแก้ปัญหาความต้องการน้ำที่เพิ่มขึ้นของปูน แต่จะต้องควบคุมปริมาณการใช้ให้เหมาะสม มิฉะนั้น ความต้านทานต่อการกระจายตัวใต้น้ำของปูนซีเมนต์ที่ผสมใหม่จะลดลงบางครั้ง

(5) มีความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในโครงสร้างระหว่างตัวอย่างซีเมนต์เพสต์ที่ผสมกับ HPMC และตัวอย่างเปล่า และมีความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในโครงสร้างและความหนาแน่นของตัวอย่างซีเมนต์เพสต์ที่เทลงในน้ำและในอากาศ ตัวอย่างที่ขึ้นรูปใต้น้ำเป็นเวลา 28 วันจะกรอบเล็กน้อย เหตุผลหลักคือการเติม HPMC ช่วยลดการสูญเสียและการกระจายตัวของซีเมนต์เมื่อเทลงในน้ำได้อย่างมาก แต่ยังช่วยลดความแน่นของหินซีเมนต์อีกด้วย ในโครงการนี้ ภายใต้เงื่อนไขการรับประกันผลของการไม่กระจายตัวใต้น้ำ ควรลดปริมาณ HPMC ให้มากที่สุด

(6) การเติมสารผสมคอนกรีต HPMC ที่ไม่กระจายตัวใต้น้ำ การควบคุมปริมาณจะส่งผลดีต่อความแข็งแรง โครงการนำร่องแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนความแข็งแรงของคอนกรีตขึ้นรูปด้วยน้ำและคอนกรีตขึ้นรูปด้วยอากาศอยู่ที่ 84.8% และผลกระทบก็ค่อนข้างสำคัญ