เซลลูโลสอีเทอร์มีผลอย่างไรต่อวัสดุที่มีส่วนประกอบของซีเมนต์?

1. ความร้อนจากการไฮเดรชั่น

ตามกราฟแสดงการปลดปล่อยความร้อนจากการไฮเดรชั่นเมื่อเวลาผ่านไป กระบวนการไฮเดรชั่นของซีเมนต์โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นห้าขั้นตอน ได้แก่ ระยะไฮเดรชั่นเริ่มต้น (0-15 นาที) ระยะเหนี่ยวนำ (15 นาที-4 ชั่วโมง) ระยะเร่งและเซ็ตตัว (4-8 ชั่วโมง) ระยะชะลอตัวและแข็งตัว (8-24 ชั่วโมง) และระยะบ่ม (1-28 วัน)

ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า ในช่วงเริ่มต้นของการเหนี่ยวนำ (เช่น ช่วงเริ่มต้นของการไฮเดรชั่น) เมื่อปริมาณ HEMC อยู่ที่ 0.1% เมื่อเทียบกับสารละลายซีเมนต์เปล่า จุดสูงสุดของปฏิกิริยาคายความร้อนของสารละลายจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นและจุดสูงสุดนั้นเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อปริมาณของเฮเอ็มซีเมื่อปริมาณ HEMC สูงกว่า 0.3% จุดสูงสุดของปฏิกิริยาคายความร้อนครั้งแรกของสารละลายจะล่าช้าออกไป และค่าสูงสุดจะค่อยๆ ลดลงเมื่อปริมาณ HEMC เพิ่มขึ้น HEMC จะทำให้ระยะเวลาการเหนี่ยวนำและระยะเวลาการเร่งปฏิกิริยาของสารละลายซีเมนต์ล่าช้าออกไปอย่างเห็นได้ชัด และยิ่งปริมาณมากเท่าใด ระยะเวลาการเหนี่ยวนำก็จะยิ่งนานขึ้น ระยะเวลาการเร่งปฏิกิริยาก็จะยิ่งช้าลง และจุดสูงสุดของปฏิกิริยาคายความร้อนก็จะยิ่งน้อยลง การเปลี่ยนแปลงปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ไม่มีผลกระทบที่ชัดเจนต่อความยาวของระยะเวลาการชะลอตัวและระยะเวลาความเสถียรของสารละลายซีเมนต์ ดังแสดงในรูปที่ 3(a) แสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสอีเทอร์ยังสามารถลดความร้อนจากการไฮเดรชั่นของซีเมนต์เพสต์ได้ภายใน 72 ชั่วโมง แต่เมื่อความร้อนจากการไฮเดรชั่นนานกว่า 36 ชั่วโมง การเปลี่ยนแปลงปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์จะมีผลกระทบต่อความร้อนจากการไฮเดรชั่นของซีเมนต์เพสต์น้อยมาก ดังแสดงในรูปที่ 3(b)

รูปที่ 3 แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของอัตราการปลดปล่อยความร้อนจากการไฮเดรชั่นของซีเมนต์เพสต์ที่มีปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ (HEMC) แตกต่างกัน

2.ม.คุณสมบัติทางกล:

จากการศึกษาเซลลูโลสอีเทอร์สองชนิดที่มีความหนืด 60,000 Pa·s และ 100,000 Pa·s พบว่ากำลังรับแรงอัดของปูนมอร์ตาร์ที่ดัดแปลงโดยผสมกับเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์จะลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปเมื่อปริมาณเพิ่มขึ้น ในขณะที่กำลังรับแรงอัดของปูนมอร์ตาร์ที่ดัดแปลงโดยผสมกับไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืด 100,000 Pa·s จะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลงเมื่อปริมาณเพิ่มขึ้น (ดังแสดงในรูปที่ 4) แสดงให้เห็นว่าการผสมเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์จะลดกำลังรับแรงอัดของปูนซีเมนต์ลงอย่างมาก ยิ่งปริมาณมาก กำลังรับแรงอัดก็จะยิ่งน้อยลง และยิ่งความหนืดน้อย ผลกระทบต่อการสูญเสียกำลังรับแรงอัดของปูนมอร์ตาร์ก็จะยิ่งมากขึ้น ในขณะที่ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ เมื่อปริมาณน้อยกว่า 0.1% กำลังรับแรงอัดของปูนมอร์ตาร์สามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างเหมาะสม เมื่อปริมาณการใช้เกิน 0.1% ความแข็งแรงในการรับแรงอัดของปูนจะลดลงตามปริมาณการใช้ที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นปริมาณการใช้ควรควบคุมไว้ที่ 0.1%

รูปที่ 4 ความแข็งแรงรับแรงอัด 3d, 7d และ 28d ของปูนซีเมนต์ดัดแปลง MC1, MC2 และ MC3

(เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ ความหนืด 60,000 Pa·S ต่อไปนี้จะเรียกว่า MC1; เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ ความหนืด 100,000 Pa·S จะเรียกว่า MC2; ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ ความหนืด 100,000 Pa·S จะเรียกว่า MC3)

3. ค.เวลาล็อต:

จากการวัดเวลาการแข็งตัวของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืด 100,000 Pa·s ในปริมาณซีเมนต์เพสต์ที่แตกต่างกัน พบว่าเมื่อปริมาณ HPMC เพิ่มขึ้น เวลาการแข็งตัวเริ่มต้นและเวลาการแข็งตัวสุดท้ายของปูนซีเมนต์จะยาวนานขึ้น เมื่อความเข้มข้นอยู่ที่ 1% เวลาการแข็งตัวเริ่มต้นจะอยู่ที่ 510 นาที และเวลาการแข็งตัวสุดท้ายจะอยู่ที่ 850 นาที เมื่อเทียบกับตัวอย่างที่ไม่มีสารดังกล่าว เวลาการแข็งตัวเริ่มต้นจะยาวนานขึ้น 210 นาที และเวลาการแข็งตัวสุดท้ายจะยาวนานขึ้น 470 นาที (ดังแสดงในรูปที่ 5) ไม่ว่าจะเป็น HPMC ที่มีความหนืด 50,000 Pa·s, 100,000 Pa·s หรือ 200,000 Pa·s ก็สามารถชะลอการแข็งตัวของซีเมนต์ได้ แต่เมื่อเปรียบเทียบกับเซลลูโลสอีเทอร์ทั้งสามชนิด เวลาการแข็งตัวเริ่มต้นและเวลาการแข็งตัวสุดท้ายจะยาวนานขึ้นเมื่อความหนืดเพิ่มขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 6 เนื่องจากเซลลูโลสอีเทอร์จะถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์ ซึ่งจะป้องกันไม่ให้น้ำสัมผัสกับอนุภาคซีเมนต์ จึงทำให้กระบวนการไฮเดรชั่นของซีเมนต์ล่าช้าลง ยิ่งเซลลูโลสอีเทอร์มีความหนืดสูงเท่าใด ชั้นการดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์ก็จะยิ่งหนาขึ้น และผลกระทบในการชะลอการเกิดปฏิกิริยาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

รูปที่ 5 ผลของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ต่อเวลาการแข็งตัวของปูน

รูปที่ 6 ผลของความหนืดที่แตกต่างกันของ HPMC ต่อเวลาการแข็งตัวของซีเมนต์เพสต์

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

เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์และไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์จะช่วยยืดระยะเวลาการแข็งตัวของปูนซีเมนต์เหลวได้อย่างมาก ซึ่งจะช่วยให้ปูนซีเมนต์เหลวมีเวลาและน้ำเพียงพอสำหรับการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่น และแก้ปัญหาความแข็งแรงต่ำและการแตกร้าวของปูนซีเมนต์เหลวในระยะหลังการแข็งตัวได้

4. การกักเก็บน้ำ:

ได้มีการศึกษาผลของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ต่อการกักเก็บน้ำ พบว่าเมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น อัตราการกักเก็บน้ำของปูนก็เพิ่มขึ้นด้วย และเมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์มากกว่า 0.6% อัตราการกักเก็บน้ำจะมีแนวโน้มคงที่ อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบเซลลูโลสอีเทอร์สามชนิด (HPMC ที่มีความหนืด 50,000 Pa·s (MC-5), 100,000 Pa·s (MC-10) และ 200,000 Pa·s (MC-20)) พบว่าอิทธิพลของความหนืดต่อการกักเก็บน้ำนั้นแตกต่างกัน ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการกักเก็บน้ำคือ: MC-5