آلية تثبيط هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز لترطيب الأسمنت

يقدم

هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) هو إيثر السليلوز الذي يستخدم على نطاق واسع في صناعات مختلفة مثل الغذاء والدواء والبناء كمكثف ومستحلب ومثبت. في صناعة البناء والتشييد، غالبًا ما يتم استخدام HPMC كمادة مضافة للمواد القائمة على الأسمنت لتحقيق الخصائص المطلوبة مثل قابلية التشغيل واحتباس الماء والمتانة. لقد وجدت الدراسات أن إضافة HPMC إلى المواد القائمة على الأسمنت يؤخر عملية ترطيب الأسمنت، مما يؤثر في النهاية على تطوير قوة المواد القائمة على الأسمنت.

تأثير HPMC على ترطيب الأسمنت

ترطيب الأسمنت هو تفاعل كيميائي معقد يتضمن تفاعل الماء مع جزيئات الأسمنت الجافة. أثناء عملية الترطيب، تتفاعل جزيئات الأسمنت مع الماء لتكوين منتجات ترطيب مختلفة، مما يساعد على تحسين قوة المواد القائمة على الأسمنت. وقد وجدت الدراسات أن إضافة HPMC إلى المواد القائمة على الأسمنت يمكن أن يؤخر ترطيب الأسمنت، وبالتالي تغيير معدل ومدى تطور القوة.

أحد الأسباب الرئيسية لتأخر ترطيب الأسمنت هو خصائص الاحتفاظ بالماء في HPMC. HPMC عبارة عن بوليمر محب للماء يمتص الماء ويتضخم ليشكل بنية تشبه الهلام. عندما تتم إضافة HPMC إلى المواد القائمة على الأسمنت، فإنه يمتص الماء من الخليط، وبالتالي يقلل من الماء الحر اللازم لترطيب الأسمنت. وهذا بدوره يبطئ عملية الترطيب، حيث أن تفاعل الأسمنت مع الماء يتطلب إمدادات كافية من الماء.

هناك عامل آخر يساهم في تأخير ترطيب الأسمنت وهو امتزاز HPMC على سطح جزيئات الأسمنت. يتمتع HPMC بقابلية عالية لجزيئات الأسمنت بسبب قطبيته. يمكن امتصاصه على سطح جزيئات الأسمنت وتشكيل حاجز مادي للحد من التلامس بين جزيئات الماء وجزيئات الأسمنت. وهذا بدوره يبطئ تفاعل الأسمنت مع الماء، مما يؤدي إلى تأخير ترطيب الأسمنت.

ستؤثر إضافة HPMC إلى المواد القائمة على الأسمنت أيضًا على عملية نمو النواة والبلورة لمنتجات الترطيب. تتضمن ترطيب الأسمنت تكوين مراحل بلورية مختلفة، مثل هيدرات سيليكات الكالسيوم (CSH) وهيدروكسيد الكالسيوم (CH). يمكن لـ HPMC أن يمنع نمو النواة والبلورة في بعض هذه المراحل، مما يزيد من تباطؤ ترطيب الأسمنت.

آلية تأخير تميه الأسمنت

الآلية الأساسية التي يقوم HPMC من خلالها بتأخير ترطيب الأسمنت هي تكوين حاجز مادي بين جزيئات الأسمنت والماء. عندما يتم تشتيت HPMC في الماء، فإنه يشكل مصفوفة تشبه الهلام يمكنها تغليف جزيئات الأسمنت وتقليل توافر المياه المجانية لترطيب الأسمنت. وهذا بدوره يبطئ تفاعل الأسمنت مع الماء، مما يسبب تأخير في تطوير قوة المواد القائمة على الأسمنت.

هناك آلية أخرى تتمثل في امتزاز HPMC على سطح جزيئات الأسمنت. يتمتع HPMC بقابلية عالية لجزيئات الأسمنت بسبب قطبيته. يمكن امتصاصه على سطح جزيئات الأسمنت وتشكيل حاجز مادي للحد من التلامس بين جزيئات الماء وجزيئات الأسمنت. وهذا يؤدي إلى إبطاء تفاعل الأسمنت مع الماء.

يمكن أن يتفاعل HPMC أيضًا مع مكونات مختلفة من الأسمنت، مثل أيونات الكالسيوم، مما يؤثر على عمليات النمو النووي والبلوري لمنتجات الترطيب. يمكن لـ HPMC أن يمنع نمو النواة والبلورة في بعض هذه المراحل، مما يزيد من تباطؤ ترطيب الأسمنت.

ختاماً

يمكن أن تؤدي إضافة HPMC إلى المواد الأسمنتية إلى تأخير ترطيب الأسمنت، وبالتالي تغيير معدل ومدى تطور القوة. ترجع آلية تأخير ترطيب الأسمنت بشكل أساسي إلى تكوين حاجز مادي بين جزيئات الأسمنت والماء، والذي يتم امتصاصه على سطح جزيئات الأسمنت ويمنع عملية التنوي والنمو البلوري لمنتجات الترطيب. إن فهم الآليات التي من خلالها يؤخر HPMC ترطيب الأسمنت قد يسمح لنا بتحسين استخدام HPMC في المواد الأسمنتية للحصول على الخصائص المطلوبة مع الحفاظ على تطوير قوة المواد الأسمنتية.