الخصائص الهيكلية لإيثر السليلوز وتأثيره على أداء الملاط

خلاصة:يعتبر إيثر السليلوز المادة المضافة الرئيسية في الملاط الجاهز. تم تقديم الأنواع والخصائص الهيكلية لإيثر السليلوز، وتم اختيار إيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) كمادة مضافة لدراسة التأثير بشكل منهجي على الخصائص المختلفة للملاط. . وقد أظهرت الدراسات أن: HPMC يمكن أن يحسن بشكل كبير احتباس الماء في الملاط، وله تأثير على تقليل الماء. في الوقت نفسه، يمكن أيضًا أن يقلل من كثافة خليط الملاط، ويطيل وقت إعداد الملاط، ويقلل من قوة الانثناء والضغط للملاط.

الكلمات الرئيسية:ملاط جاهز؛ إيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)؛ أداء

0.مقدمة

الملاط هو أحد المواد الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في صناعة البناء. مع تطور علم المواد وتحسين متطلبات الناس لجودة البناء، تطور الملاط تدريجيًا نحو التسويق تمامًا مثل ترويج وتطوير الخرسانة الجاهزة. بالمقارنة مع الملاط المحضر بالتكنولوجيا التقليدية، فإن الملاط المنتج تجاريًا له العديد من المزايا الواضحة: (أ) جودة المنتج العالية؛ (ب) كفاءة إنتاجية عالية؛ (ج) أقل تلوثا بيئيا وملائمة للبناء الحضاري. في الوقت الحاضر، قامت قوانغتشو وشانغهاي وبكين ومدن أخرى في الصين بالترويج للملاط الجاهز، وتم إصدار معايير الصناعة والمعايير الوطنية ذات الصلة أو سيتم إصدارها قريبًا.

من وجهة نظر التركيب، هناك فرق كبير بين الملاط الجاهز والملاط التقليدي هو إضافة الخلطات الكيميائية، ومن بينها إيثر السليلوز هو الخليط الكيميائي الأكثر استخدامًا. عادة ما يستخدم إيثر السليلوز كعامل للاحتفاظ بالمياه. والغرض من ذلك هو تحسين قابلية تشغيل الملاط الجاهز. كمية اثير السليلوز قليلة ولكن لها تأثير كبير على أداء الملاط. إنها مادة مضافة رئيسية تؤثر على أداء البناء للملاط. لذلك، فإن الفهم الإضافي لتأثير الأنواع والخصائص الهيكلية لإيثر السليلوز على أداء الملاط الأسمنتي سيساعد على اختيار واستخدام إيثر السليلوز بشكل صحيح وضمان الأداء المستقر للملاط.

1. أنواع وخصائص بنيوية إثيرات السليلوز

إيثر السليلوز عبارة عن مادة بوليمر قابلة للذوبان في الماء، وتتم معالجتها من السليلوز الطبيعي من خلال الذوبان القلوي وتفاعل التطعيم (الأثير) والغسيل والتجفيف والطحن وغيرها من العمليات. تنقسم إثيرات السليلوز إلى أيونية وغير أيونية، ويحتوي السليلوز الأيوني على ملح كربوكسي ميثيل السليلوز. يشتمل السليلوز غير الأيوني على hydroxyethyl cellulose ether، hydroxypropyl methyl cellulose ether، methyl cellulose ether، وما شابه ذلك. نظرًا لأن إيثر السليلوز الأيوني (ملح كربوكسي ميثيل السليلوز) غير مستقر في وجود أيونات الكالسيوم، فإنه نادرًا ما يستخدم في منتجات المسحوق الجاف مع الأسمنت والجير المطفأ والمواد الأسمنتية الأخرى. إيثرات السليلوز المستخدمة في الملاط المسحوق الجاف هي بشكل أساسي إيثر هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز (HEMC) وإيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)، والتي تمثل أكثر من 90٪ من حصة السوق.

يتم تشكيل HPMC عن طريق تفاعل الأثير لمعالجة التنشيط القلوي السليلوز مع عامل الأثير كلوريد الميثيل وأكسيد البروبيلين. في تفاعل الأثير، يتم استبدال مجموعة الهيدروكسيل الموجودة على جزيء السليلوز بالميثوكسي) والهيدروكسي بروبيل لتكوين HPMC. يمكن التعبير عن عدد المجموعات المستبدلة بمجموعة الهيدروكسيل على جزيء السليلوز بدرجة الأثير (وتسمى أيضًا درجة الاستبدال). إيثر HPMC درجة التحويل الكيميائي تتراوح بين 12 و 15. لذلك هناك مجموعات مهمة مثل الهيدروكسيل (-OH) ورابطة الأثير (-o-) وحلقة اللاهيدروجلوكوز في هيكل HPMC، وهذه المجموعات لها نسبة معينة التأثير على أداء الملاط .

2. تأثير اثير السليولوز على خواص الملاط الاسمنتي

2.1 المواد الخام للاختبار

إيثر السليلوز: من إنتاج شركة لوتشو هرقل تيانبو الكيميائية المحدودة، اللزوجة: 75000؛

الأسمنت: أسمنت مركب من ماركة Conch بدرجة 32.5؛ الرمال: الرمال المتوسطة. الرماد المتطاير: الصف الثاني.

2.2 نتائج الاختبار

2.2.1 تأثير تقليل الماء لأثير السليلوز

ومن العلاقة بين قوام المونة ومحتوى اثير السليلوز تحت نفس نسبة الخلط يتبين أن قوام المونة يزداد تدريجياً مع زيادة محتوى اثير السليلوز. عندما تكون الجرعة 0.3‰، يكون قوام الملاط أعلى بحوالي 50% من ذلك بدون خلط، مما يدل على أن إيثر السليلوز يمكن أن يحسن بشكل كبير من قابلية تشغيل الملاط. ومع زيادة كمية إيثر السليلوز، يمكن أن ينخفض ​​استهلاك المياه تدريجياً. يمكن اعتبار أن إيثر السليلوز له تأثير معين في تقليل الماء.

2.2.2 احتباس الماء

يشير احتباس الماء في الملاط إلى قدرة الملاط على الاحتفاظ بالمياه، وهو أيضًا مؤشر أداء لقياس ثبات المكونات الداخلية لملاط الأسمنت الطازج أثناء النقل ومواقف السيارات. يمكن قياس احتباس الماء من خلال مؤشرين: درجة التقسيم الطبقي ومعدل احتباس الماء، ولكن بسبب إضافة عامل احتباس الماء، تم تحسين احتباس الماء في الملاط الجاهز بشكل كبير، كما أن درجة التقسيم الطبقي ليست حساسة بما فيه الكفاية لتعكس الفرق. اختبار احتباس الماء هو حساب معدل احتباس الماء عن طريق قياس التغير الشامل لورق الترشيح قبل وبعد ملامسة ورق الترشيح للمنطقة المحددة من الملاط خلال فترة زمنية معينة. نظرًا لامتصاص ورق الترشيح الجيد للماء، حتى لو كان احتباس الماء في الملاط مرتفعًا، لا يزال بإمكان ورق الترشيح امتصاص الرطوبة في الملاط. يمكن أن يعكس معدل احتباس الماء بدقة احتباس الماء في الملاط، وكلما زاد معدل احتباس الماء، كان احتباس الماء أفضل.

هناك العديد من الطرق التقنية لتحسين احتباس الماء في الملاط، لكن إضافة إيثر السليلوز هي الطريقة الأكثر فعالية. يحتوي هيكل إيثر السليلوز على روابط الهيدروكسيل والأثير. ترتبط ذرات الأكسجين الموجودة في هذه المجموعات بجزيئات الماء لتكوين روابط هيدروجينية. قم بتحويل جزيئات الماء الحرة إلى ماء مرتبط، وذلك لتلعب دورًا جيدًا في احتباس الماء. من العلاقة بين معدل احتباس الماء في الملاط ومحتوى إيثر السليلوز، يمكن ملاحظة أنه ضمن نطاق محتوى الاختبار، يظهر معدل احتباس الماء في الملاط ومحتوى إيثر السليلوز علاقة مقابلة جيدة. كلما زاد محتوى إيثر السليلوز، زاد معدل احتباس الماء. .

2.2.3 كثافة خليط الملاط

ويتبين من قانون تغير كثافة خليط الملاط مع محتوى أثير السليلوز أن كثافة خليط الملاط تتناقص تدريجياً مع زيادة محتوى أثير السليلوز، والكثافة الرطبة للملاط عند المحتوى. هو 0.3 درجة مئوية انخفض بحوالي 17% (مقارنة بعدم وجود مزيج). هناك سببان لانخفاض كثافة الملاط: الأول هو تأثير إثير السليلوز على حبس الهواء. يحتوي إيثر السليلوز على مجموعات ألكيل، والتي يمكن أن تقلل من الطاقة السطحية للمحلول المائي، ولها تأثير محبب للهواء على ملاط ​​الأسمنت، مما يجعل محتوى الهواء في الملاط يزداد، كما أن صلابة طبقة الفقاعة أعلى أيضًا من ذلك فقاعات الماء النقي، وليس من السهل تفريغها؛ ومن ناحية أخرى فإن الأثير السليولوزي يتمدد بعد امتصاصه للماء ويحتل حجماً معيناً، وهو ما يعادل زيادة المسام الداخلية للمونة، فيتسبب في اختلاط الملاط وانخفاض كثافته.

يعمل تأثير حبس الهواء لإثير السليلوز على تحسين قابلية تشغيل الملاط من ناحية، ومن ناحية أخرى، بسبب زيادة محتوى الهواء، يتم تخفيف هيكل الجسم المتصلب، مما يؤدي إلى التأثير السلبي المتمثل في تقليل الخواص الميكانيكية مثل القوة.

2.2.4 وقت التخثر

من العلاقة بين زمن تماسك الملاط وكمية الأثير، يمكن أن نرى بوضوح أن أثير السليولوز له تأثير مثبط للملاط. كلما زادت الجرعة، كلما كان التأثير المثبط أكثر وضوحا.

يرتبط التأثير المثبط لإثير السليلوز ارتباطًا وثيقًا بخصائصه الهيكلية. يحتفظ إيثر السليلوز بالبنية الأساسية للسليلوز، أي أن بنية حلقة الأنهيدروجلوكوز لا تزال موجودة في التركيب الجزيئي لإيثر السليلوز، وحلقة الأنهيدروجلوكوز هي السبب في تثبيط المجموعة الرئيسية للأسمنت، والتي يمكن أن تشكل جزيئي السكر والكالسيوم مركبات (أو مجمعات) تحتوي على أيونات الكالسيوم في المحلول المائي لترطيب الأسمنت مما يقلل من تركيز أيون الكالسيوم في فترة تحريض تميه الأسمنت ويمنع Ca(OH): وتكوين بلورات أملاح الكالسيوم والترسيب وتأخير عملية تميه الأسمنت.

2.2.5 القوة

من تأثير إيثر السليلوز على قوة الانثناء والضغط للملاط، يمكن ملاحظة أنه مع زيادة محتوى إيثر السليلوز، تظهر قوة الانثناء والضغط للملاط لمدة 7 أيام و28 يومًا اتجاهًا هبوطيًا.

يمكن أن يعزى سبب انخفاض قوة الملاط إلى زيادة محتوى الهواء، مما يزيد من مسامية الملاط المتصلب ويجعل البنية الداخلية للجسم المتصلب فضفاضة. من خلال تحليل الانحدار للكثافة الرطبة وقوة الضغط للملاط، يمكن ملاحظة أن هناك علاقة جيدة بين الاثنين، فالكثافة الرطبة منخفضة، والقوة منخفضة، والعكس صحيح، القوة عالية. استخدم Huang Liangen معادلة العلاقة بين المسامية والقوة الميكانيكية المستمدة من Ryskewith لاستنتاج العلاقة بين قوة الضغط للملاط الممزوج بإيثر السليلوز ومحتوى أثير السليلوز.

3. الاستنتاج

(1) إيثر السليلوز هو مشتق من السليلوز، يحتوي على الهيدروكسيل،

روابط الأثير وحلقات الأنهيدروجلوكوز ومجموعات أخرى، تؤثر هذه المجموعات على الخواص الفيزيائية والميكانيكية للملاط.

(2) يمكن لـ HPMC تحسين احتباس الماء في الملاط بشكل كبير، وإطالة وقت إعداد الملاط، وتقليل كثافة خليط الملاط وقوة الجسم المتصلب.

(3) عند تحضير الملاط الجاهز، يجب استخدام إيثر السليولوز بشكل معقول. حل العلاقة التناقضية بين قابلية تشغيل الملاط والخواص الميكانيكية.