اتر سلولز در ملات مخلوط خشک استفاده می شود

اثرات چند اتر سلولزی معمولی و اترهای مخلوط در ملات مخلوط خشک بر حفظ و ضخیم شدن آب، سیالیت، کارایی، اثر جذب هوا و استحکام ملات مخلوط خشک بررسی شده است. بهتر از یک اتر واحد است. جهت توسعه کاربرد اتر سلولز در ملات مخلوط خشک پیش بینی شده است.

کلمات کلیدی:اتر سلولز؛ ملات مخلوط خشک؛ تک اتر؛ اتر مخلوط

ملات سنتی دارای مشکلاتی مانند ترک خوردن آسان، خونریزی، عملکرد ضعیف، آلودگی محیطی و ... است و به تدریج با ملات مخلوط خشک جایگزین می شود. ملات مخلوط خشک که به نام‌های ملات پیش مخلوط (خشک)، مواد پودر خشک، مخلوط خشک، ملات پودر خشک، ملات مخلوط خشک نیز شناخته می‌شود، ملات مخلوط نیمه تمام بدون اختلاط آب است. اتر سلولزی دارای خواص عالی مانند غلیظ شدن، امولسیون شدن، تعلیق، تشکیل فیلم، کلوئید محافظ، حفظ رطوبت و چسبندگی است و یک ماده افزودنی مهم در ملات مخلوط خشک است.

این مقاله مزایا، معایب و روند توسعه اتر سلولز را در کاربرد ملات مخلوط خشک معرفی می کند.

1. مشخصات ملات مخلوط خشک

با توجه به الزامات ساخت و ساز، ملات خشک مخلوط را می توان پس از اندازه گیری دقیق و اختلاط کامل در کارگاه تولید مورد استفاده قرار داد و سپس با توجه به نسبت آب به سیمان تعیین شده، در محل ساخت و ساز با آب مخلوط کرد. ملات مخلوط خشک در مقایسه با ملات سنتی دارای مزایای زیر است:①ملات مخلوط خشک با کیفیت عالی با توجه به فرمول علمی، اتوماسیون در مقیاس بزرگ، همراه با مواد افزودنی مناسب برای اطمینان از اینکه محصول می تواند الزامات کیفیت ویژه را برآورده کند، تولید می شود.②تنوع فراوان، ملات های عملکردی مختلف را می توان با توجه به نیازهای مختلف تولید کرد.③عملکرد ساخت و ساز خوب، آسان برای اعمال و خراش دادن، حذف نیاز به قبل از خیس شدن بستر و نگهداری بعدی آبیاری.④آسان برای استفاده، فقط آب اضافه کنید و هم بزنید، حمل و نقل و ذخیره آسان، مناسب برای مدیریت ساخت و ساز.⑤حفاظت از محیط زیست و سبز، عدم وجود گرد و غبار در محل ساخت و ساز، عدم وجود توده های مختلف مواد اولیه، کاهش تأثیر بر محیط اطراف.⑥ملات مقرون به صرفه و مخلوط خشک به دلیل مواد اولیه مناسب از استفاده بی رویه از مواد اولیه جلوگیری می کند و برای مکانیزاسیون مناسب است ساخت و ساز چرخه ساخت و ساز را کوتاه می کند و هزینه های ساخت را کاهش می دهد.

اتر سلولزی یک مخلوط مهم ملات مخلوط خشک است. اتر سلولز می تواند یک ترکیب پایدار کلسیم سیلیکات هیدروکسید (CSH) با ماسه و سیمان تشکیل دهد تا نیازهای ملات جدید با کارایی بالا را برآورده کند.

2. اتر سلولز به عنوان ماده افزودنی

اتر سلولز یک پلیمر طبیعی اصلاح شده است که در آن اتم های هیدروژن روی گروه هیدروکسیل در واحد ساختاری سلولز با گروه های دیگر جایگزین می شوند. نوع، کمیت و توزیع گروه های جایگزین بر روی زنجیره اصلی سلولز، نوع و ماهیت آن را تعیین می کند.

گروه هیدروکسیل روی زنجیره مولکولی اتر سلولز پیوندهای اکسیژن بین مولکولی تولید می کند که می تواند یکنواختی و کامل بودن هیدراتاسیون سیمان را بهبود بخشد. افزایش قوام ملات، تغییر رئولوژی و تراکم پذیری ملات؛ بهبود مقاومت در برابر ترک ملات؛ جذب هوا، بهبود کارایی ملات.

2.1 کاربرد کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز (CMC) یک اتر تک سلولزی محلول در آب یونی است و معمولاً از نمک سدیم آن استفاده می شود. CMC خالص پودر یا گرانول فیبری سفید یا شیری، بی بو و بی مزه است. شاخص های اصلی برای اندازه گیری کیفیت CMC درجه جایگزینی (DS) و ویسکوزیته، شفافیت و پایداری محلول است.

پس از افزودن CMC به ملات، اثرات غلیظ کننده و حفظ آب آشکاری دارد و اثر غلیظ شدن تا حد زیادی به وزن مولکولی و درجه جایگزینی آن بستگی دارد. پس از افزودن CMC به مدت 48 ساعت، اندازه گیری شد که میزان جذب آب نمونه ملات کاهش یافته است. هر چه میزان جذب آب کمتر باشد، میزان احتباس آب بیشتر است. اثر احتباس آب با افزایش CMC افزایش می یابد. با توجه به اثر حفظ آب خوب، می تواند اطمینان حاصل کند که مخلوط ملات مخلوط خشک خونریزی یا جدا نمی شود. در حال حاضر CMC عمدتا به عنوان یک عامل ضد آبشستگی در سدها، اسکله ها، پل ها و سایر ساختمان ها استفاده می شود که می تواند تاثیر آب بر سیمان و سنگدانه های ریز را کاهش دهد و آلودگی محیط زیست را کاهش دهد.

CMC یک ترکیب یونی است و نیاز زیادی به سیمان دارد، در غیر این صورت می تواند با Ca(OH)2 حل شده در سیمان پس از مخلوط شدن در دوغاب سیمان واکنش دهد تا کلسیم کربوکسی متیل سلولز نامحلول در آب تشکیل دهد و ویسکوزیته خود را از دست بدهد و عملکرد احتباس آب را به شدت کاهش دهد. CMC مختل شده است. مقاومت آنزیمی CMC ضعیف است.

2.2 کاربردهیدروکسی اتیل سلولزو هیدروکسی پروپیل سلولز

هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) و هیدروکسی پروپیل سلولز (HPC) اترهای تک سلولزی غیریونی محلول در آب با مقاومت بالا در برابر نمک هستند. HEC در برابر گرما پایدار است. به راحتی در آب سرد و گرم حل می شود؛ هنگامی که مقدار pH 2-12 باشد، ویسکوزیته کمی تغییر می کند. HPC در آب کمتر از 40 محلول است°C و تعداد زیادی حلال قطبی. دارای ترموپلاستیسیته و فعالیت سطحی است. هر چه درجه جانشینی بالاتر باشد، دمای آبی که می توان در آن HPC حل کرد، کمتر می شود.

با افزایش مقدار HEC اضافه شده به ملات، مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت در برابر خوردگی ملات در مدت زمان کوتاهی کاهش می یابد و عملکرد آن در طول زمان تغییر چندانی نمی کند. HEC همچنین بر توزیع منافذ در ملات تأثیر می گذارد. پس از افزودن HPC به ملات تخلخل ملات بسیار کم شده و آب مورد نیاز کاهش یافته و در نتیجه عملکرد کاری ملات کاهش می یابد. در استفاده واقعی، HPC باید همراه با نرم کننده برای بهبود عملکرد ملات استفاده شود.

2.3 کاربرد متیل سلولز

متیل سلولز (MC) یک اتر تک سلولزی غیر یونی است که می تواند به سرعت در آب داغ در دمای 80-90 متورم شود.°C و پس از سرد شدن سریع حل می شود. محلول آبی MC می تواند یک ژل تشکیل دهد. هنگامی که MC گرم می شود، MC در آب حل نمی شود و ژل تشکیل می شود و زمانی که سرد شود، ژل ذوب می شود. این پدیده کاملاً برگشت پذیر است. پس از افزودن MC به ملات، اثر حفظ آب به وضوح بهبود می یابد. احتباس آب MC به ویسکوزیته، درجه جایگزینی، ظرافت و مقدار اضافه آن بستگی دارد. افزودن MC می تواند خاصیت ضد افتادگی ملات را بهبود بخشد. روانکاری و یکنواختی ذرات پراکنده را بهبود می بخشد، ملات را صاف تر و یکنواخت تر می کند، اثر ماله کشی و صاف کردن ایده آل تر است و عملکرد کار بهبود می یابد.

مقدار MC اضافه شده تأثیر زیادی روی ملات دارد. هنگامی که محتوای MC بیشتر از 2٪ باشد، مقاومت ملات به نصف اولیه کاهش می یابد. اثر حفظ آب با افزایش ویسکوزیته MC افزایش می یابد، اما زمانی که ویسکوزیته MC به مقدار معینی می رسد، حلالیت MC کاهش می یابد، احتباس آب تغییر زیادی نمی کند و عملکرد ساخت و ساز کاهش می یابد.

2.4 کاربرد هیدروکسی اتیل متیل سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

یک اتر دارای معایب پراکندگی ضعیف، تجمع و سخت شدن سریع در صورت کم بودن مقدار اضافه شده، و حفره های بیش از حد در ملات زمانی که مقدار اضافه شده زیاد است، و سختی بتن رو به زوال است. بنابراین، کارایی، مقاومت فشاری و مقاومت خمشی عملکرد ایده آل نیست. اترهای مخلوط می توانند تا حد معینی بر کاستی های اترهای منفرد غلبه کنند. مقدار اضافه شده کمتر از اترهای منفرد است.

هیدروکسی اتیل متیل سلولز (HEMC) و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) اترهای سلولز مخلوط غیر یونی با خواص هر یک از اتر سلولز جایگزین منفرد هستند.

ظاهر HEMC سفید، پودر یا گرانول مایل به سفید، بی بو و بی مزه، رطوبت سنجی، نامحلول در آب گرم است. انحلال تحت تأثیر مقدار pH قرار نمی گیرد (مشابه MC)، اما به دلیل افزودن گروه های هیدروکسی اتیل در زنجیره مولکولی، HEMC تحمل نمک بالاتری نسبت به MC دارد، راحت تر در آب حل می شود و دمای تراکم بالاتری دارد. HEMC احتباس آب قوی تری نسبت به MC دارد. پایداری ویسکوزیته، مقاومت در برابر کپک و پراکندگی قوی تر از HEC است.

HPMC پودر سفید یا مایل به سفید، غیر سمی، بی مزه و بی بو است. عملکرد HPMC با مشخصات مختلف کاملاً متفاوت است. HPMC در آب سرد به یک محلول کلوئیدی شفاف یا کمی کدر، محلول در برخی از حلال های آلی و همچنین محلول در آب حل می شود. حلال های مخلوط حلال های آلی مانند اتانول به نسبت مناسب در آب. محلول آبی دارای ویژگی های فعالیت سطحی بالا، شفافیت بالا و عملکرد پایدار است. انحلال HPMC در آب نیز تحت تأثیر pH قرار نمی گیرد. حلالیت با ویسکوزیته متفاوت است، هر چه ویسکوزیته کمتر باشد، حلالیت بیشتر است. با کاهش محتوای متوکسیل در مولکول های HPMC، نقطه ژل HPMC افزایش می یابد، حلالیت در آب کاهش می یابد و فعالیت سطحی نیز کاهش می یابد. علاوه بر ویژگی های مشترک برخی از اترهای سلولزی، HPMC همچنین دارای مقاومت خوب در برابر نمک، پایداری ابعادی، مقاومت آنزیمی و پراکندگی بالا است.

وظایف اصلی HEMC و HPMC در ملات مخلوط خشک به شرح زیر است.①احتباس آب خوب HEMC و HPMC می توانند اطمینان حاصل کنند که ملات به دلیل کمبود آب و هیدراتاسیون ناقص سیمان، مشکلاتی مانند سنباده زدن، پودر شدن و کاهش مقاومت محصول را ایجاد نخواهد کرد. بهبود یکنواختی، کارایی و سخت شدن محصول. هنگامی که مقدار HPMC اضافه شده بیشتر از 0.08٪ باشد، تنش تسلیم و ویسکوزیته پلاستیک ملات نیز با افزایش مقدار HPMC افزایش می یابد.②به عنوان یک عامل جذب کننده هوا. وقتی محتوای HEMC و HPMC 0.5٪ باشد، محتوای گاز بزرگترین است، حدود 55٪. مقاومت خمشی و مقاومت فشاری ملات.③بهبود کارایی افزودن HEMC و HPMC کارکردن ملات لایه نازک و سنگفرش ملات گچ کاری را تسهیل می کند.

HEMC و HPMC می توانند هیدراتاسیون ذرات ملات را به تأخیر بیندازند، DS مهمترین عامل مؤثر بر هیدراتاسیون است و تأثیر محتوای متوکسیل بر هیدراتاسیون تاخیری بیشتر از محتوای هیدروکسی اتیل و هیدروکسی پروپیل است.

لازم به ذکر است که اتر سلولز در عملکرد ملات تاثیر مضاعف دارد و در صورت استفاده صحیح می تواند نقش خوبی داشته باشد اما در صورت استفاده نامناسب تاثیر منفی خواهد داشت. عملکرد ملات مخلوط خشک ابتدا به سازگاری اتر سلولز و اتر سلولزی قابل استفاده نیز به عواملی مانند مقدار و ترتیب افزودن مربوط می شود. در کاربردهای عملی، می توان یک نوع واحد از اتر سلولز را انتخاب کرد یا انواع مختلف اتر سلولز را می توان به صورت ترکیبی استفاده کرد.

3. چشم انداز

توسعه سریع ملات مخلوط خشک فرصت ها و چالش هایی را برای توسعه و کاربرد اتر سلولز فراهم می کند. محققان و تولیدکنندگان باید از این فرصت برای بهبود سطح فنی خود استفاده کنند و برای افزایش تنوع و بهبود پایداری محصول سخت تلاش کنند. در حالی که الزامات استفاده از ملات مخلوط خشک را برآورده می کند، به جهشی در صنعت اتر سلولز دست یافته است.