Hazır karışım harçlarda selüloz eter ilave miktarı çok düşüktür, ancak ıslak harcın performansını önemli ölçüde iyileştirebilir ve harcın inşaat performansını etkileyen ana katkı maddelerinden biridir. Farklı çeşitlerde, farklı viskozitelerde, farklı partikül boyutlarında, farklı viskozite derecelerinde ve ilave miktarlarında selüloz eterlerin makul bir şekilde seçilmesi, kuru toz harcın performansının iyileştirilmesi üzerinde olumlu bir etkiye sahip olacaktır. Şu anda birçok duvar ve sıva harcının su tutma performansı düşüktür ve su bulamacı birkaç dakika bekletildikten sonra ayrışır. Su tutma, metil selüloz eterin önemli bir performansıdır ve özellikle yüksek sıcaklıklara sahip güney bölgelerindeki birçok yerli kuru karışım harç üreticisinin de dikkat ettiği bir performanstır. Kuru karışım harcının su tutma etkisini etkileyen faktörler arasında ilave edilen MC miktarı, MC'nin viskozitesi, partikül inceliği ve kullanım ortamının sıcaklığı yer almaktadır.
1. Kavram
Selüloz eter, doğal selülozun kimyasal modifikasyonu yoluyla elde edilen sentetik bir polimerdir. Selüloz eter, doğal selülozun bir türevidir. Selüloz eterin üretimi, sentetik polimerlerden farklıdır. En temel maddesi, doğal bir polimer bileşiği olan selülozdur. Doğal selüloz yapısının özgünlüğü nedeniyle, selülozun kendisi eterleştirme ajanlarıyla reaksiyona girme yeteneğine sahip değildir. Bununla birlikte, şişirme ajanı ile işlemden sonra, moleküler zincirler ve zincirler arasındaki güçlü hidrojen bağları yok edilir ve hidroksil grubunun aktif olarak salınmasıyla reaktif bir alkali selüloz elde edilir.
Selüloz eterlerin özellikleri, ikame edici grupların türüne, sayısına ve dağılımına bağlıdır. Selüloz eterlerin sınıflandırılması ayrıca ikame edici grupların türüne, eterleşme derecesine, çözünürlüğe ve ilgili uygulama özelliklerine dayanmaktadır. Moleküler zincirdeki ikame edici grupların türüne göre monoeter ve karışık eter olarak ikiye ayrılabilir. Genellikle kullandığımız MC monoeterdir ve HPMC karışık eterdir. Metil selüloz eter (MC), doğal selülozun glikoz birimindeki hidroksil grubunun metoksi ile değiştirilmesinden sonra elde edilen üründür. Birimdeki hidroksil grubunun bir kısmının metoksi grubu ile, diğer kısmının ise hidroksipropil grubu ile değiştirilmesiyle elde edilen bir üründür. Yapısal formülü [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x'tir. Hidroksietil metil selüloz eter (HEMC) ise piyasada yaygın olarak kullanılan ve satılan başlıca çeşitlerdir.
Çözünürlük açısından iyonik ve iyonik olmayan olarak ikiye ayrılabilir. Suda çözünebilen iyonik olmayan selüloz eterler esas olarak iki seri alkil eter ve hidroksialkil eterden oluşur. İyonik CMC esas olarak sentetik deterjanlarda, tekstil baskı ve boyamada, gıda ve petrol aramasında kullanılır. İyonik olmayan MC, HPMC, HEMC vb. ise esas olarak inşaat malzemelerinde, lateks kaplamalarda, ilaçlarda, günlük kimyasallarda vb. kullanılır. Kalınlaştırıcı, su tutucu madde, stabilizatör, dağıtıcı ve film oluşturucu madde olarak kullanılırlar.
İkincisi, selüloz eterin su tutma özelliği.
Selüloz eterin su tutma özelliği: Özellikle kuru toz harç üretiminde, selüloz eter yeri doldurulamaz bir role sahiptir; özellikle özel harç (modifiye harç) üretiminde vazgeçilmez ve önemli bir bileşendir.
Suda çözünebilen selüloz eterin harçtaki önemli rolü esas olarak üç açıdan ele alınabilir: birincisi mükemmel su tutma kapasitesi, ikincisi harcın kıvamı ve tiksotropisi üzerindeki etkisi ve üçüncüsü çimento ile etkileşimidir. Selüloz eterin su tutma etkisi, temel tabakanın su emme kapasitesine, harcın bileşimine, harç tabakasının kalınlığına, harcın su ihtiyacına ve prizlenme süresine bağlıdır. Selüloz eterin kendi su tutma özelliği, selüloz eterin çözünürlüğü ve dehidrasyonundan kaynaklanır. Hepimizin bildiği gibi, selüloz moleküler zinciri çok sayıda yüksek oranda hidratlanabilir OH grubu içermesine rağmen, selüloz yapısının yüksek derecede kristalliğe sahip olması nedeniyle suda çözünmez.
Hidroksil gruplarının tek başına hidrasyon yeteneği, moleküller arasındaki güçlü hidrojen bağlarını ve van der Waals kuvvetlerini karşılamaya yetmez. Bu nedenle, sadece şişer ancak suda çözünmez. Moleküler zincire bir ikame edici eklendiğinde, ikame edici sadece hidrojen zincirini yok etmekle kalmaz, aynı zamanda bitişik zincirler arasına sıkışması nedeniyle zincirler arası hidrojen bağı da yok olur. İkame edici ne kadar büyükse, moleküller arasındaki mesafe o kadar büyük olur. Mesafe ne kadar büyükse, hidrojen bağlarını yok etme etkisi de o kadar büyük olur; selüloz kafesi genişledikten ve çözelti içeri girdikten sonra selüloz eter suda çözünür hale gelir ve yüksek viskoziteli bir çözelti oluşturur. Sıcaklık yükseldikçe, polimerin hidrasyonu zayıflar ve zincirler arasındaki su dışarı atılır. Dehidrasyon etkisi yeterli olduğunda, moleküller bir araya gelmeye başlar, üç boyutlu bir ağ yapısı jel oluşturur ve katlanır.
Harcın su tutma kapasitesini etkileyen faktörler arasında selüloz eter viskozitesi, ilave miktarı, partikül inceliği ve kullanım sıcaklığı yer almaktadır:
Selüloz eterin viskozitesi ne kadar yüksekse, su tutma performansı da o kadar iyidir. Viskozite, mikrobiyal kaplama (MC) performansının önemli bir parametresidir. Şu anda, farklı MC üreticileri, MC viskozitesini ölçmek için farklı yöntemler ve aletler kullanmaktadır. Başlıca yöntemler Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde ve Brookfield'dir. Aynı ürün için, farklı yöntemlerle ölçülen viskozite sonuçları çok farklıdır ve bazılarında iki katına kadar farklar olabilir. Bu nedenle, viskozite karşılaştırılırken, sıcaklık, rotor vb. dahil olmak üzere aynı test yöntemleri arasında karşılaştırma yapılmalıdır.
Genel olarak, viskozite ne kadar yüksekse, su tutma etkisi de o kadar iyidir. Bununla birlikte, viskozite ne kadar yüksekse ve MC'nin moleküler ağırlığı ne kadar yüksekse, çözünürlüğündeki karşılık gelen azalma, harcın mukavemeti ve inşaat performansı üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olacaktır. Viskozite ne kadar yüksekse, harç üzerindeki koyulaştırma etkisi o kadar belirgin olur, ancak bu doğrudan orantılı değildir. Viskozite ne kadar yüksekse, ıslak harç o kadar viskoz olur, yani inşaat sırasında kazıyıcıya yapışma ve alt tabakaya yüksek yapışma olarak kendini gösterir. Ancak bu, ıslak harcın yapısal mukavemetini artırmaya yardımcı olmaz. İnşaat sırasında, sarkma önleyici performansı belirgin değildir. Aksine, bazı orta ve düşük viskoziteli ancak modifiye edilmiş metil selüloz eterleri, ıslak harcın yapısal mukavemetini iyileştirmede mükemmel performansa sahiptir.
Harca eklenen selüloz eter miktarı ne kadar fazla olursa, su tutma performansı o kadar iyi olur; viskozite ne kadar yüksek olursa, su tutma performansı o kadar iyi olur.
Parçacık boyutu açısından, parçacık ne kadar ince olursa, su tutma özelliği o kadar iyi olur. Büyük selüloz eter parçacıkları suyla temas ettikten sonra, yüzey hemen çözünür ve su moleküllerinin içeri sızmasını önlemek için malzemeyi saran bir jel oluşturur. Bazen uzun süreli karıştırmadan sonra bile homojen bir şekilde dağılamaz ve çözünemez, bulanık, topaklanmış bir çözelti veya kümelenme oluşturabilir. Bu durum selüloz eterin su tutma özelliğini büyük ölçüde etkiler ve çözünürlük, selüloz eter seçiminde dikkate alınan faktörlerden biridir.
İnce tanecik boyutu, metil selüloz eterin önemli bir performans göstergesidir. Kuru toz harçta kullanılan metil selüloz eterin toz halinde, düşük su içeriğine sahip olması ve parçacık boyutunun %20 ila %60'ının 63 µm'den küçük olması gerekir. İnce tanecik boyutu, metil selüloz eterin çözünürlüğünü etkiler. Kaba metil selüloz eter genellikle granül halindedir ve suda topaklanmadan kolayca çözünür, ancak çözünme hızı çok yavaştır, bu nedenle kuru toz harçta kullanıma uygun değildir. Kuru toz harçta, metil selüloz eter agrega, ince dolgu maddesi ve çimento gibi çimentolama malzemeleri arasında dağıtılır ve sadece yeterince ince toz, suyla karıştırıldığında metil selüloz eterin topaklanmasını önleyebilir. Metil selüloz eter, topakları çözmek için suya eklendiğinde, dağılması ve çözünmesi çok zordur.
Çok ince öğütülmüş kuru harç sadece israf olmakla kalmaz, aynı zamanda harcın yerel mukavemetini de azaltır. Bu tür kuru toz harç geniş bir alana uygulandığında, yerel kuru toz harcın kürlenme hızı önemli ölçüde azalacak ve farklı kürlenme süreleri nedeniyle çatlaklar oluşacaktır. Mekanik yapıda püskürtme harcı için, karıştırma süresinin daha kısa olması nedeniyle incelik gereksinimi daha yüksektir.
Metil selüloz eterlerin inceliği de su tutma özelliği üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. Genel olarak, aynı viskoziteye ancak farklı inceliğe sahip metil selüloz eterler için, aynı ilave miktarı altında, incelik arttıkça su tutma etkisi de artar.
Metil selüloz eterin su tutma özelliği, kullanılan sıcaklıkla da ilişkilidir ve sıcaklığın artmasıyla su tutma özelliği azalır. Bununla birlikte, gerçek malzeme uygulamalarında, kuru toz harç genellikle yaz aylarında güneş altında dış cephe sıva uygulaması gibi birçok ortamda yüksek sıcaklıklarda (40 derecenin üzerinde) sıcak yüzeylere uygulanır; bu da çimentonun kürlenmesini ve kuru toz harcın sertleşmesini hızlandırır. Su tutma oranındaki düşüş, hem işlenebilirliğin hem de çatlak direncinin etkilendiği hissini uyandırır ve bu koşullar altında sıcaklık faktörlerinin etkisini azaltmak özellikle önemlidir.
Metil hidroksietil selüloz eter katkı maddeleri şu anda teknolojik gelişmenin ön saflarında yer alsa da, sıcaklığa bağımlılıkları kuru toz harcın performansının zayıflamasına yol açmaktadır. Metil hidroksietil selüloz miktarı artırılsa bile (yaz formülü), işlenebilirlik ve çatlama direnci yine de kullanım ihtiyaçlarını karşılayamamaktadır. Eterleşme derecesinin artırılması gibi bazı özel işlemlerle MC'ye su tutma etkisi daha yüksek sıcaklıklarda korunabilir, böylece zorlu koşullar altında daha iyi performans sağlanabilir.
3. Selüloz Eterin Kalınlaşması ve Tiksotropisi
Selüloz eterin koyulaştırma ve tiksotropisi: Selüloz eterin ikinci işlevi olan koyulaştırma etkisi, selüloz eterin polimerizasyon derecesine, çözelti konsantrasyonuna, kayma hızına, sıcaklığa ve diğer koşullara bağlıdır. Çözeltinin jelleşme özelliği, alkil selüloz ve modifiye türevlerine özgüdür. Jelleşme özellikleri, ikame derecesi, çözelti konsantrasyonu ve katkı maddeleriyle ilişkilidir. Hidroksialkil modifiye türevleri için jel özellikleri, hidroksialkilin modifikasyon derecesiyle de ilişkilidir. Düşük viskoziteli MC ve HPMC için %10-15'lik çözelti hazırlanabilir, orta viskoziteli MC ve HPMC için %5-10'luk çözelti hazırlanabilirken, yüksek viskoziteli MC ve HPMC için yalnızca %2-3'lük çözelti hazırlanabilir ve genellikle selüloz eterin viskozite sınıflandırması da %1-2'lik çözelti ile derecelendirilir.
Yüksek molekül ağırlıklı selüloz eter, yüksek koyulaştırma verimliliğine sahiptir. Aynı konsantrasyondaki çözeltide, farklı molekül ağırlıklarına sahip polimerlerin viskoziteleri farklıdır. Hedef viskoziteye ancak düşük molekül ağırlıklı selüloz eterden büyük miktarda eklenerek ulaşılabilir. Viskozitesi kesme hızına az bağımlıdır ve yüksek viskozite hedef viskoziteye ulaşır, gerekli ekleme miktarı azdır ve viskozite koyulaştırma verimliliğine bağlıdır. Bu nedenle, belirli bir kıvam elde etmek için belirli bir miktarda selüloz eter (çözelti konsantrasyonu) ve çözelti viskozitesi garanti edilmelidir. Çözeltinin jel sıcaklığı da çözelti konsantrasyonunun artmasıyla doğrusal olarak azalır ve belirli bir konsantrasyona ulaştıktan sonra oda sıcaklığında jel oluşturur. HPMC'nin jel oluşturma konsantrasyonu oda sıcaklığında nispeten yüksektir.
Kıvam, parçacık boyutunun seçilmesi ve farklı modifikasyon derecelerine sahip selüloz eterlerin seçilmesiyle de ayarlanabilir. Sözde modifikasyon, MC'nin iskelet yapısına belirli bir derecede hidroksialkil gruplarının ikamesinin eklenmesidir. İki ikame edicinin göreceli ikame değerleri, yani genellikle bahsettiğimiz metoksi ve hidroksialkil gruplarının DS ve ms göreceli ikame değerleri değiştirilerek, selüloz eterin çeşitli performans gereksinimleri elde edilebilir.
Kıvam ve modifikasyon arasındaki ilişki: selüloz eter ilavesi harcın su tüketimini etkiler; su ve çimento arasındaki bağlayıcı oranının değişmesi koyulaştırıcı bir etki yaratır; dozaj ne kadar yüksek olursa, su tüketimi de o kadar fazla olur.
Toz halindeki yapı malzemelerinde kullanılan selüloz eterlerin soğuk suda hızla çözünmesi ve sistem için uygun bir kıvam sağlaması gerekir. Belirli bir kesme hızına maruz kaldığında ise topaklanarak koloidal bir blok haline gelir ki bu da standart altı veya düşük kaliteli bir üründür.
Çimento macununun kıvamı ile selüloz eter dozajı arasında da iyi bir doğrusal ilişki vardır. Selüloz eter, harcın viskozitesini büyük ölçüde artırabilir. Dozaj ne kadar büyük olursa, etki o kadar belirgin olur. Yüksek viskoziteli selüloz eter sulu çözeltisi, selüloz eterin önemli bir özelliği olan yüksek tiksotropiye sahiptir. MC polimerlerinin sulu çözeltileri genellikle jel sıcaklığının altında psödoplastik ve tiksotropik olmayan akışkanlığa sahipken, düşük kayma hızlarında Newton tipi akış özelliklerine sahiptir. Psödoplastiklik, ikame edici türü ve ikame derecesinden bağımsız olarak, selüloz eterin moleküler ağırlığı veya konsantrasyonu ile artar. Bu nedenle, aynı viskozite derecesine sahip selüloz eterler (MC, HPMC, HEMC fark etmeksizin), konsantrasyon ve sıcaklık sabit tutulduğu sürece her zaman aynı reolojik özellikleri gösterecektir.
Sıcaklık yükseltildiğinde yapısal jeller oluşur ve yüksek tiksotropik akışlar meydana gelir. Yüksek konsantrasyonlu ve düşük viskoziteli selüloz eterler, jel sıcaklığının altında bile tiksotropi gösterir. Bu özellik, yapı harcı yapımında düzleşme ve sarkmanın ayarlanması için büyük fayda sağlar. Burada açıklanması gereken nokta, selüloz eterin viskozitesi ne kadar yüksekse, su tutma özelliğinin o kadar iyi olduğudur; ancak viskozite ne kadar yüksekse, selüloz eterin bağıl moleküler ağırlığı da o kadar yüksek olur ve buna bağlı olarak çözünürlüğü azalır, bu da harç konsantrasyonu ve yapı performansı üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Viskozite ne kadar yüksekse, harç üzerindeki koyulaştırma etkisi o kadar belirgin olur, ancak bu tamamen orantılı değildir. Bazı orta ve düşük viskoziteli selüloz eterler, ıslak harcın yapısal mukavemetini artırmada daha iyi performans gösterir. Viskozitenin artmasıyla selüloz eterin su tutma özelliği de artar. 4. Selüloz eterin geciktirilmesi
Selüloz eterin geciktirici etkisi: Selüloz eterin üçüncü işlevi, çimentonun hidratasyon sürecini geciktirmektir. Selüloz eter, harca çeşitli faydalı özellikler kazandırır ve ayrıca çimentonun erken hidratasyon ısısını azaltır ve çimentonun hidratasyon dinamik sürecini geciktirir. Bu durum, harcın soğuk bölgelerde kullanımı için elverişsizdir. Bu geciktirici etki, selüloz eter moleküllerinin CSH ve Ca(OH)2 gibi hidratasyon ürünlerine adsorpsiyonundan kaynaklanır. Gözenek çözeltisinin viskozitesindeki artış nedeniyle, selüloz eter çözeltideki iyonların hareketliliğini azaltır ve böylece hidratasyon sürecini geciktirir.
Yayın tarihi: 04 Şubat 2023