เซลลูโลสอีเธอร์ส่งผลต่อวัสดุที่ใช้ซีเมนต์อย่างไร?

1. ความร้อนจากการให้ความชื้น

ตามเส้นโค้งการปลดปล่อยความร้อนจากการเติมน้ำตามระยะเวลา กระบวนการเติมน้ำของซีเมนต์โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็น 5 ระยะ ได้แก่ ช่วงเวลาการเติมน้ำเริ่มต้น (0~15 นาที) ช่วงเวลาการเหนี่ยวนำ (15 นาที~4 ชั่วโมง) ช่วงเวลาการเร่งความเร็วและการแข็งตัว (4 ชั่วโมง~8 ชั่วโมง) ช่วงเวลาการชะลอความเร็วและการแข็งตัว (8 ชั่วโมง~24 ชั่วโมง) และช่วงเวลาการบ่ม (1 วัน~28 วัน)

ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าในระยะเริ่มต้นของการเหนี่ยวนำ (กล่าวคือ ระยะไฮเดรชั่นเริ่มต้น) เมื่อปริมาณของ HEMC อยู่ที่ 0.1% เมื่อเทียบกับสารละลายซีเมนต์เปล่า ค่าพีคคายความร้อนของสารละลายจะเพิ่มขึ้นและค่าพีคจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อปริมาณของ HEMC อยู่ที่ 0.1% เมื่อเทียบกับสารละลายซีเมนต์เปล่าม.อ.เพิ่มขึ้น เมื่อสูงกว่า 0.3% จุดสูงสุดของการคายความร้อนครั้งแรกของสารละลายจะล่าช้า และค่าจุดสูงสุดจะลดลงทีละน้อยเมื่อปริมาณ HEMC เพิ่มขึ้น HEMC จะทำให้ช่วงเวลาการเหนี่ยวนำและช่วงเวลาเร่งความเร็วของสารละลายซีเมนต์ล่าช้าลงอย่างเห็นได้ชัด และยิ่งปริมาณมากขึ้น ช่วงเวลาการเหนี่ยวนำก็จะนานขึ้น ช่วงเวลาเร่งความเร็วก็จะยิ่งถอยหลัง และจุดสูงสุดของการคายความร้อนก็จะยิ่งน้อยลง การเปลี่ยนแปลงของปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ไม่มีผลที่ชัดเจนต่อระยะเวลาการลดความเร็วและระยะเวลาความเสถียรของสารละลายซีเมนต์ ดังที่แสดงในรูปที่ 3(a) แสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสอีเธอร์สามารถลดความร้อนจากการไฮเดรชั่นของซีเมนต์เพสต์ได้ภายใน 72 ชั่วโมงเช่นกัน แต่เมื่อความร้อนจากการไฮเดรชั่นนานกว่า 36 ชั่วโมง การเปลี่ยนแปลงของปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์จะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อความร้อนจากการไฮเดรชั่นของซีเมนต์เพสต์ เช่น รูปที่ 3(b)

รูปที่ 3 แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของอัตราการปลดปล่อยความร้อนจากความชื้นของปูนซีเมนต์ที่มีปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ (HEMC) ต่างกัน

2. ม.คุณสมบัติทางกล-

จากการศึกษาเซลลูโลสอีเธอร์ 2 ชนิดที่มีความหนืด 60000Pa·s และ 100000Pa·s พบว่ากำลังอัดของปูนที่ปรับปรุงแล้วที่ผสมกับเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ลดลงเรื่อย ๆ เมื่อปริมาณเพิ่มขึ้น กำลังอัดของปูนที่ปรับปรุงแล้วที่ผสมกับเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีความหนืด 100000Pa·s จะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลงเมื่อปริมาณเพิ่มขึ้น (ดังแสดงในรูปที่ 4) แสดงให้เห็นว่าการผสมเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์จะลดกำลังอัดของปูนปูนซีเมนต์ลงอย่างมาก ยิ่งปริมาณมาก ความแข็งแรงก็จะยิ่งลดลง ยิ่งความหนืดน้อย ผลกระทบต่อการสูญเสียกำลังอัดของปูนปูนซีเมนต์ก็จะยิ่งมากขึ้น ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ เมื่อปริมาณน้อยกว่า 0.1% สามารถเพิ่มกำลังอัดของปูนปูนซีเมนต์ได้อย่างเหมาะสม เมื่อปริมาณการใช้เกิน 0.1% กำลังอัดของปูนจะลดลงเมื่อปริมาณการใช้เพิ่มขึ้น ดังนั้นควรควบคุมปริมาณการใช้ไว้ที่ 0.1%

รูปที่ 4 ความแข็งแรงอัด 3d, 7d และ 28d ของปูนซีเมนต์ผสมดัดแปลง MC1, MC2 และ MC3

(เมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ ความหนืด 60000Pa·S ต่อไปนี้เรียกว่า MC1; เมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ ความหนืด 100000Pa·S เรียกว่า MC2; ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ ความหนืด 100000Pa·S เรียกว่า MC3)

3. ซีเวลาลอตเตอรี่-

จากการวัดเวลาการก่อตัวในสารละลายไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีความหนืด 100,000Pa·s ในปูนซีเมนต์เพสต์ที่มีปริมาณต่างกัน พบว่าเมื่อเพิ่มปริมาณสารละลาย HPMC เวลาการก่อตัวเริ่มต้นและเวลาการก่อตัวสุดท้ายของปูนซีเมนต์จะยาวนานขึ้น เมื่อความเข้มข้นอยู่ที่ 1% เวลาการก่อตัวเริ่มต้นจะถึง 510 นาที และเวลาการก่อตัวสุดท้ายจะถึง 850 นาที เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างเปล่า เวลาการก่อตัวเริ่มต้นจะขยายออกไป 210 นาที และเวลาการก่อตัวสุดท้ายจะขยายออกไป 470 นาที (ดังแสดงในรูปที่ 5) ไม่ว่าจะเป็นสารละลาย HPMC ที่มีความหนืด 50,000Pa s, 100,000Pa s หรือ 200,000Pa s ก็สามารถชะลอการก่อตัวได้ แต่เมื่อเทียบกับสารละลายเซลลูโลสอีเธอร์ทั้งสามชนิด เวลาการก่อตัวเริ่มต้นและเวลาการก่อตัวสุดท้ายจะยาวนานขึ้นตามความหนืดที่เพิ่มขึ้น ดังที่แสดงในรูปที่ 6 เนื่องจากเซลลูโลสอีเธอร์ถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์ ซึ่งป้องกันไม่ให้น้ำสัมผัสกับอนุภาคซีเมนต์ จึงทำให้การดูดซับของซีเมนต์ล่าช้าลง ยิ่งเซลลูโลสอีเธอร์มีความหนืดมากเท่าใด ชั้นการดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์ก็จะยิ่งหนาขึ้นเท่านั้น และมีผลในการชะลอการเกาะติดมากขึ้นเท่านั้น

รูปที่ 5 ผลของปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ต่อระยะเวลาการแข็งตัวของปูน

รูปที่ 6 ผลของความหนืดที่แตกต่างกันของ HPMC ต่อระยะเวลาการก่อตัวในปูนซีเมนต์

(MC-5(50000Pa·s), MC-10(100000Pa·s) และ MC-20(200000Pa·s))

เมทิลเซลลูโลสอีเธอร์และไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์จะช่วยยืดเวลาการแข็งตัวของสารละลายซีเมนต์ได้เป็นอย่างมาก ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าสารละลายซีเมนต์จะมีเวลาและน้ำเพียงพอสำหรับปฏิกิริยาไฮเดรชั่น และช่วยแก้ปัญหาความแข็งแรงต่ำและขั้นตอนสุดท้ายของสารละลายซีเมนต์หลังจากการแข็งตัว ปัญหาการแตกร้าวได้

4. การกักเก็บน้ำ:

ศึกษาผลของปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ต่อการกักเก็บน้ำ พบว่าเมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์เพิ่มขึ้น อัตราการกักเก็บน้ำของปูนจะเพิ่มขึ้น และเมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์มากกว่า 0.6% อัตราการกักเก็บน้ำมีแนวโน้มคงที่ อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบเซลลูโลสอีเธอร์ 3 ชนิด (HPMC ที่มีความหนืด 50000Pa s (MC-5), 100000Pa s (MC-10) และ 200000Pa s (MC-20)) อิทธิพลของความหนืดต่อการกักเก็บน้ำจะแตกต่างกัน ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการกักเก็บน้ำคือ MC-5