เซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุในซีเมนต์โพลีเมอร์

เนื่องจากเป็นสารเติมแต่งที่ขาดไม่ได้ในโพลีเมอร์ซีเมนต์ เซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุจึงได้รับความสนใจและการวิจัยอย่างกว้างขวาง จากวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องทั้งในและต่างประเทศ กฎหมายและกลไกของปูนซีเมนต์มอร์ต้าดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่มีไอออนิกได้ถูกนำมาอภิปรายจากแง่มุมของประเภทและการเลือกเซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิก ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพของซีเมนต์โพลีเมอร์ ผลกระทบต่อจุลสัณฐานวิทยาและสมบัติเชิงกล และข้อบกพร่องของการวิจัยในปัจจุบันถูกหยิบยกขึ้นมา งานวิจัยนี้จะส่งเสริมการใช้เซลลูโลสอีเทอร์ในพอลิเมอร์ซีเมนต์

คำสำคัญ: เซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุโพลีเมอร์ซีเมนต์ สมบัติทางกายภาพ สมบัติทางกล โครงสร้างจุลภาค

1. ภาพรวม

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของโพลีเมอร์ซีเมนต์ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง การเติมสารเติมแต่งในการดัดแปลงจึงกลายเป็นจุดสนใจในการวิจัย ซึ่งในหมู่นี้เซลลูโลสอีเทอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีผลกระทบต่อการกักเก็บน้ำของปูนซีเมนต์ การทำให้หนาขึ้น การหน่วงเวลาของอากาศ และอื่น ๆ ในบทความนี้ จะมีการอธิบายประเภทของเซลลูโลสอีเทอร์ ผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของโพลีเมอร์ซีเมนต์ และจุลสัณฐานวิทยาของโพลีเมอร์ซีเมนต์ ซึ่งเป็นข้อมูลอ้างอิงทางทฤษฎีสำหรับการประยุกต์ใช้เซลลูโลสอีเทอร์ในโพลีเมอร์ซีเมนต์

2. ประเภทของอีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่มีประจุ

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารประกอบโพลีเมอร์ชนิดหนึ่งที่มีโครงสร้างอีเทอร์ทำจากเซลลูโลส มีเซลลูโลสอีเทอร์หลายชนิดซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติของวัสดุที่เป็นซีเมนต์และยากต่อการเลือก ตามโครงสร้างทางเคมีขององค์ประกอบทดแทนสามารถแบ่งออกเป็นอีเทอร์ประจุลบ, ประจุบวกและไม่มีประจุ เซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุที่มีส่วนประกอบย่อยของสายโซ่ด้านข้างของ H, cH3, c2H5, (cH2cH20)nH, [cH2cH(cH3)0]nH และกลุ่มที่ไม่สามารถแยกออกได้อื่น ๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในซีเมนต์ ตัวแทนทั่วไปคือเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์, ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิล เซลลูโลสอีเทอร์, ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์, ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสอีเทอร์และอื่น ๆ เซลลูโลสอีเทอร์ชนิดต่างๆ มีผลต่อระยะเวลาการแข็งตัวของซีเมนต์ต่างกัน ตามรายงานวรรณกรรมก่อนหน้านี้ HEC มีความสามารถในการชะลอที่แข็งแกร่งที่สุดสำหรับซีเมนต์ ตามมาด้วย HPMc และ HEMc และ Mc มีความสามารถในการชะลอที่แย่ที่สุด สำหรับเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดเดียวกัน น้ำหนักโมเลกุลหรือความหนืด ปริมาณเมทิล ไฮดรอกซีเอทิล ไฮดรอกซีโพรพิลของกลุ่มเหล่านี้จะแตกต่างกัน ผลการชะลอก็แตกต่างกันเช่นกัน โดยทั่วไป ยิ่งมีความหนืดมากขึ้นและมีปริมาณของกลุ่มที่ไม่สามารถแยกออกได้สูงเท่าใด ความสามารถในการหน่วงเวลาก็จะยิ่งแย่ลงเท่านั้น ดังนั้นในกระบวนการผลิตจริง ตามความต้องการของการแข็งตัวของปูนเชิงพาณิชย์ จึงสามารถเลือกเนื้อหากลุ่มการทำงานที่เหมาะสมของเซลลูโลสอีเทอร์ได้ หรือในการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ไปพร้อมๆ กัน ปรับเนื้อหาของกลุ่มฟังก์ชันให้ตรงตามความต้องการของปูนที่แตกต่างกัน

3-อิทธิพลของเซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุต่อคุณสมบัติทางกายภาพของพอลิเมอร์ซีเมนต์

3.1 การแข็งตัวช้า

เพื่อยืดเวลาการชุบแข็งของปูนซีเมนต์ เพื่อให้ปูนผสมใหม่คงอยู่ในพลาสติกเป็นเวลานาน เพื่อปรับเวลาการตั้งค่าของปูนผสมใหม่ ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน มักจะเพิ่มตัวหน่วงในปูน ไม่- ไอออนิกเซลลูโลสอีเทอร์เหมาะสำหรับโพลีเมอร์ซีเมนต์เป็นตัวหน่วงทั่วไป

ผลการชะลอของเซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุต่อซีเมนต์ส่วนใหญ่ได้รับผลกระทบจากชนิด ความหนืด ปริมาณ องค์ประกอบที่แตกต่างกันของแร่ธาตุในซีเมนต์ และปัจจัยอื่นๆ Pourchez J และคณะ แสดงให้เห็นว่ายิ่งระดับของเซลลูโลสอีเทอร์เมทิลเลชั่นสูงเท่าใด ผลการชะลอก็จะยิ่งแย่ลงเท่านั้น ในขณะที่น้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์และปริมาณไฮดรอกซีโพรพอกซีมีผลเล็กน้อยต่อการชะลอความชุ่มชื้นของซีเมนต์ ด้วยการเพิ่มขึ้นของความหนืดและปริมาณการเติมของอีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่ใช่ไอออนิก ชั้นการดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์จะหนาขึ้น และเวลาในการตั้งค่าเริ่มต้นและครั้งสุดท้ายของซีเมนต์จะขยายออกไป และผลการหน่วงเวลาจะชัดเจนยิ่งขึ้น การศึกษาพบว่าการปล่อยความร้อนในช่วงแรกของสารละลายซีเมนต์ที่มีปริมาณ HEMC ต่างกันนั้นต่ำกว่าสารละลายซีเมนต์บริสุทธิ์ประมาณ 15% แต่ไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในกระบวนการให้ความชุ่มชื้นในภายหลัง ซิงห์ NK และคณะ แสดงให้เห็นว่าด้วยการเพิ่มปริมาณการโด๊ป HEc การปลดปล่อยความร้อนจากไฮเดรชั่นของปูนซีเมนต์ดัดแปลงแสดงให้เห็นแนวโน้มของการเพิ่มขึ้นครั้งแรกแล้วลดลง และปริมาณ HEC เมื่อถึงการปล่อยความร้อนจากไฮเดรชั่นสูงสุดมีความสัมพันธ์กับอายุในการบ่ม

นอกจากนี้ยังพบว่าผลการชะลอของอีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่มีประจุมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับองค์ประกอบของซีเมนต์ เพสชาร์ด และคณะ พบว่ายิ่งเนื้อหาของ tricalcium aluminate (C3A) ในซีเมนต์ต่ำลงเท่าใด ผลการหน่วงของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น ชมิทซ์ L และคณะ เชื่อว่ามีสาเหตุมาจากวิธีต่างๆ ของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อจลนพลศาสตร์ของการให้ความชุ่มชื้นของไตรแคลเซียมซิลิเกต (C3S) และไตรแคลเซียมอะลูมิเนต (C3A) เซลลูโลสอีเทอร์สามารถลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาในช่วงเร่งความเร็วของ C3S ในขณะที่ C3A จะช่วยยืดระยะเวลาการเหนี่ยวนำ และในที่สุดจะชะลอกระบวนการแข็งตัวและการแข็งตัวของมอร์ตาร์ในที่สุด

มีความคิดเห็นที่แตกต่างกันเกี่ยวกับกลไกของอีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่มีไอออนิกที่ชะลอการให้ความชุ่มชื้นของซีเมนต์ ซิลวาและคณะ Liu เชื่อว่าการนำเซลลูโลสอีเทอร์มาใช้จะทำให้ความหนืดของสารละลายรูพรุนเพิ่มขึ้น ซึ่งขัดขวางการเคลื่อนที่ของไอออนและทำให้การควบแน่นล่าช้าออกไป อย่างไรก็ตาม Pourchez และคณะ เชื่อว่ามีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างความล่าช้าของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อความชุ่มชื้นของซีเมนต์และความหนืดของสารละลายซีเมนต์ อีกทฤษฎีหนึ่งก็คือ ผลการชะลอของเซลลูโลสอีเทอร์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการย่อยสลายของอัลคาไล โพลีแซ็กคาไรด์มีแนวโน้มที่จะย่อยสลายได้ง่ายเพื่อผลิตกรดไฮดรอกซิลคาร์บอกซิลิก ซึ่งสามารถชะลอการให้ความชุ่มชื้นของซีเมนต์ภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง อย่างไรก็ตาม การศึกษาพบว่าเซลลูโลสอีเทอร์มีความเสถียรมากภายใต้สภาวะที่เป็นด่างและสลายตัวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และการย่อยสลายมีผลเพียงเล็กน้อยต่อความล่าช้าของความชุ่มชื้นของซีเมนต์ ในปัจจุบัน มุมมองที่สอดคล้องกันมากขึ้นคือผลการหน่วงเวลาส่วนใหญ่เกิดจากการดูดซับ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หมู่ไฮดรอกซิลบนพื้นผิวโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์มีสภาพเป็นกรด ca(0H) ในระบบไฮเดรชั่นซีเมนต์ และเฟสของแร่ธาตุอื่นๆ จะเป็นด่าง ภายใต้การทำงานร่วมกันของพันธะไฮโดรเจน การสร้างสารเชิงซ้อนและไม่ชอบน้ำ โมเลกุลอีเทอร์เซลลูโลสที่เป็นกรดจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์อัลคาไลน์และผลิตภัณฑ์ที่ให้ความชุ่มชื้น นอกจากนี้ ฟิล์มบางๆ ยังก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว ซึ่งขัดขวางการเจริญเติบโตเพิ่มเติมของนิวเคลียสของผลึกเฟสแร่ธาตุเหล่านี้ และชะลอความชุ่มชื้นและการแข็งตัวของซีเมนต์ ยิ่งความสามารถในการดูดซับระหว่างผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่นของซีเมนต์กับเซลลูโลสอีเทอร์มีมากขึ้นเท่าใด ความล่าช้าในการให้ความชุ่มชื้นของซีเมนต์ก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น ในอีกด้านหนึ่ง ขนาดของอุปสรรค steric มีบทบาทสำคัญในความสามารถในการดูดซับ เช่นอุปสรรค steric ขนาดเล็กของกลุ่มไฮดรอกซิล ความเป็นกรดที่แข็งแกร่ง และการดูดซับก็แข็งแกร่งเช่นกัน ในทางกลับกัน ความสามารถในการดูดซับยังขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่นของซีเมนต์ด้วย Pourchez และคณะ พบว่าเซลลูโลสอีเทอร์สามารถดูดซับได้ง่ายบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่ให้ความชุ่มชื้น เช่น ca(0H)2, เจล csH และแคลเซียมอะลูมิเนตไฮเดรต แต่ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะถูกดูดซับโดยเอตทริงไทต์และเฟสขาดน้ำ การศึกษาของ Mullert ยังแสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสอีเทอร์มีการดูดซับที่แข็งแกร่งใน c3s และผลิตภัณฑ์ที่ให้ความชุ่มชื้น ดังนั้นการให้ความชุ่มชื้นของเฟสซิลิเกตจึงล่าช้าอย่างมีนัยสำคัญ การดูดซับเอตทริงไทต์ต่ำ แต่การก่อตัวของเอตทริงไทต์เกิดความล่าช้าอย่างมาก นี่เป็นเพราะความล่าช้าในการก่อตัวของเอทริงไทต์ได้รับผลกระทบจากความสมดุลของ Ca2+ ในสารละลาย ซึ่งเป็นความต่อเนื่องของการหน่วงเวลาของเซลลูโลสอีเทอร์ในการให้ความชุ่มชื้นแบบซิลิเกต

3.2 การอนุรักษ์น้ำ

ผลการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญอีกประการหนึ่งของเซลลูโลสอีเทอร์ในปูนซีเมนต์คือการปรากฏเป็นสารกักเก็บน้ำ ซึ่งสามารถป้องกันความชื้นในปูนเปียกไม่ให้ระเหยก่อนเวลาอันควรหรือถูกดูดซับโดยฐาน และชะลอความชุ่มชื้นของซีเมนต์ในขณะที่ขยายเวลาการทำงานของ ปูนเปียกเพื่อให้แน่ใจว่าปูนบางสามารถหวีได้ ปูนฉาบสามารถเกลี่ยได้ และปูนที่ดูดซับได้ง่ายไม่จำเป็นต้องเปียกล่วงหน้า

ความสามารถในการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความหนืด ปริมาณ ชนิด และอุณหภูมิโดยรอบ เงื่อนไขอื่น ๆ จะเหมือนกัน ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์มากเท่าไร ผลการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น เซลลูโลสอีเทอร์จำนวนเล็กน้อยสามารถทำให้อัตราการกักเก็บน้ำของปูนดีขึ้นอย่างมาก สำหรับเซลลูโลสอีเทอร์เดียวกัน ยิ่งเพิ่มปริมาณมาก อัตราการกักเก็บน้ำของปูนดัดแปลงก็จะยิ่งสูงขึ้น แต่มีค่าที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งเกินกว่านั้นอัตราการกักเก็บน้ำจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ สำหรับเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดต่างๆ ก็มีความแตกต่างในการกักเก็บน้ำ เช่น HPMc ภายใต้สภาวะเดียวกันมากกว่าการกักเก็บน้ำของ Mc ที่ดีกว่า นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์จะลดลงเมื่ออุณหภูมิโดยรอบเพิ่มขึ้น

เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าสาเหตุที่เซลลูโลสอีเทอร์มีหน้าที่กักเก็บน้ำส่วนใหญ่เป็นเพราะ 0H บนโมเลกุล และอะตอม 0 บนพันธะอีเทอร์จะสัมพันธ์กับโมเลกุลของน้ำเพื่อสังเคราะห์พันธะไฮโดรเจน ดังนั้นน้ำอิสระจึงเกิดการจับตัวกัน น้ำ เพื่อที่จะมีบทบาทที่ดีในการกักเก็บน้ำ เชื่อกันว่าสายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเทอร์มีบทบาทจำกัดในการแพร่กระจายของโมเลกุลของน้ำ เพื่อควบคุมการระเหยของน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้เกิดการกักเก็บน้ำสูง Pourchez J แย้งว่าเซลลูโลสอีเทอร์บรรลุผลในการกักเก็บน้ำโดยการปรับปรุงคุณสมบัติทางรีโอโลยีของสารละลายซีเมนต์ผสมใหม่ โครงสร้างของโครงข่ายที่มีรูพรุน และการก่อตัวของฟิล์มเซลลูโลสอีเทอร์ ซึ่งขัดขวางการแพร่กระจายของน้ำ Laetitia P และคณะ ยังเชื่อด้วยว่าคุณสมบัติทางรีโอโลยีของปูนเป็นปัจจัยสำคัญ แต่ยังเชื่อว่าความหนืดไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่กำหนดประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยมของปูน เป็นที่น่าสังเกตว่าแม้ว่าเซลลูโลสอีเทอร์จะมีประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำได้ดี แต่การดูดซึมน้ำของปูนซีเมนต์ที่แข็งตัวแล้วจะลดลง เหตุผลก็คือเซลลูโลสอีเทอร์ในฟิล์มปูนและในปูนจะมีรูขุมขนปิดขนาดเล็กจำนวนมาก การปิดกั้น ปูนที่อยู่ภายในเส้นเลือดฝอย

3.3 การทำให้หนาขึ้น

ความสม่ำเสมอของปูนถือเป็นดัชนีสำคัญอย่างหนึ่งในการวัดประสิทธิภาพการทำงานของปูน มักใช้เซลลูโลสอีเทอร์เพื่อเพิ่มความสม่ำเสมอ “ความสม่ำเสมอ” หมายถึงความสามารถของปูนผสมใหม่ที่จะไหลและเปลี่ยนรูปภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงหรือแรงภายนอก คุณสมบัติทั้งสองประการของการทำให้หนาขึ้นและการกักเก็บน้ำช่วยเสริมซึ่งกันและกัน การเพิ่มเซลลูโลสอีเทอร์ในปริมาณที่เหมาะสมไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำของมอร์ต้าร์ได้เท่านั้น ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการก่อสร้างที่ราบรื่น แต่ยังเพิ่มความสม่ำเสมอของมอร์ต้าร์ เพิ่มความสามารถในการป้องกันการกระจายตัวของซีเมนต์อย่างมีนัยสำคัญ ปรับปรุงประสิทธิภาพการยึดเกาะระหว่างมอร์ต้าร์และเมทริกซ์ และ ลดปรากฏการณ์การหย่อนคล้อยของปูน

ผลการข้นของเซลลูโลสอีเทอร์ส่วนใหญ่มาจากความหนืดของมันเอง ยิ่งมีความหนืดมากเท่าใด ผลการข้นก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แต่หากความหนืดมากเกินไป มันจะลดความลื่นไหลของปูน ส่งผลต่อการก่อสร้าง ปัจจัยที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงความหนืด เช่น น้ำหนักโมเลกุล (หรือระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน) และความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเทอร์ อุณหภูมิของสารละลาย อัตราเฉือน จะส่งผลต่อผลการทำให้หนาขึ้นขั้นสุดท้าย

กลไกการทำให้เซลลูโลสอีเทอร์หนาขึ้นส่วนใหญ่มาจากการให้ความชุ่มชื้นและการพันกันระหว่างโมเลกุล ในด้านหนึ่ง สายโซ่โพลีเมอร์ของเซลลูโลสอีเทอร์นั้นสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับน้ำในน้ำได้ง่าย พันธะไฮโดรเจนทำให้มีความชื้นสูง ในทางกลับกัน เมื่อเติมเซลลูโลสอีเทอร์ลงในปูน มันจะดูดซับน้ำจำนวนมาก เพื่อให้ปริมาตรของมันเองขยายอย่างมาก ช่วยลดพื้นที่ว่างของอนุภาค ขณะเดียวกันสายโซ่โมเลกุลเซลลูโลสอีเทอร์ก็พันกัน เพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติ อนุภาคของปูนถูกล้อมรอบซึ่งไม่มีการไหลอย่างอิสระ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ภายใต้การกระทำทั้งสองนี้ ความหนืดของระบบจะดีขึ้น ดังนั้นจึงบรรลุผลการทำให้หนาขึ้นตามที่ต้องการ

4. ผลของอีเทอร์เซลลูโลสแบบไม่มีประจุต่อสัณฐานวิทยาและโครงสร้างรูพรุนของพอลิเมอร์ซีเมนต์

ดังที่เห็นได้จากข้างต้น เซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่มีไอออนิกมีบทบาทสำคัญในโพลีเมอร์ซีเมนต์ และการเติมเข้าไปจะส่งผลต่อโครงสร้างจุลภาคของปูนซีเมนต์ทั้งหมดอย่างแน่นอน ผลการวิจัยพบว่าเซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิกมักจะเพิ่มความพรุนของปูนซีเมนต์ และจำนวนรูขุมขนขนาด 3 นาโนเมตร ~ 350um จะเพิ่มขึ้น โดยจำนวนรูขุมขนในช่วง 100 นาโนเมตร ~ 500 นาโนเมตรจะเพิ่มขึ้นมากที่สุด อิทธิพลต่อโครงสร้างรูพรุนของปูนซีเมนต์มอร์ตาร์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับชนิดและความหนืดของอีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่มีไอออนิกที่เติมเข้าไป อู๋จือหัว และคณะ เชื่อว่าเมื่อความหนืดเท่ากัน ความพรุนของปูนซีเมนต์มอร์ต้าที่ดัดแปลงโดย HEC จะมีค่าน้อยกว่าความพรุนของ HPMc และ Mc ที่เติมเข้าไปเป็นตัวดัดแปลง สำหรับเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดเดียวกัน ยิ่งความหนืดน้อย ความพรุนของปูนซีเมนต์ดัดแปลงก็จะยิ่งน้อยลง โดยการศึกษาผลกระทบของ HPMc ต่อรูรับแสงของแผ่นฉนวนซีเมนต์โฟม Wang Yanru และคณะ พบว่าการเพิ่ม HPMC ไม่ได้เปลี่ยนความพรุนอย่างมีนัยสำคัญ แต่สามารถลดรูรับแสงได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม Zhang Guodian และคณะ พบว่ายิ่งมีปริมาณ HEMC มากเท่าใด อิทธิพลต่อโครงสร้างรูพรุนของสารละลายซีเมนต์ก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น การเติม HEMc สามารถเพิ่มความพรุนได้อย่างมีนัยสำคัญ ปริมาตรรูพรุนทั้งหมด และรัศมีรูพรุนเฉลี่ยของสารละลายซีเมนต์ แต่พื้นที่ผิวจำเพาะของรูพรุนลดลง และจำนวนรูพรุนขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 50 นาโนเมตรเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และรูพรุนที่แนะนำ ส่วนใหญ่เป็นรูขุมขนปิด

วิเคราะห์ผลของเซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุต่อกระบวนการสร้างโครงสร้างรูพรุนของสารละลายซีเมนต์ พบว่าการเติมเซลลูโลสอีเทอร์เปลี่ยนคุณสมบัติของเฟสของเหลวเป็นส่วนใหญ่ ในอีกด้านหนึ่ง แรงตึงผิวของเฟสของเหลวลดลง ทำให้ง่ายต่อการสร้างฟองในปูนซีเมนต์ และจะทำให้การระบายน้ำของเฟสของเหลวและการแพร่กระจายของฟองช้าลง เพื่อให้ฟองขนาดเล็กยากต่อการรวบรวมเป็นฟองขนาดใหญ่และการปล่อย ดังนั้นโมฆะ เพิ่มขึ้นอย่างมาก ในทางกลับกัน ความหนืดของเฟสของเหลวจะเพิ่มขึ้น ซึ่งขัดขวางการระบายน้ำ การแพร่กระจายของฟอง และการรวมตัวของฟอง และเพิ่มความสามารถในการรักษาเสถียรภาพของฟอง ดังนั้นจึงสามารถรับโหมดอิทธิพลของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อการกระจายขนาดรูพรุนของปูนซีเมนต์ได้: ในช่วงขนาดรูพรุนมากกว่า 100 นาโนเมตร ฟองสบู่สามารถเกิดขึ้นได้โดยการลดแรงตึงผิวของเฟสของเหลว และสามารถยับยั้งการแพร่กระจายของฟองสบู่ได้ เพิ่มความหนืดของของเหลว ในพื้นที่ 30 นาโนเมตร ~ 60 นาโนเมตร จำนวนรูขุมขนในภูมิภาคอาจได้รับผลกระทบจากการยับยั้งการรวมตัวของฟองอากาศขนาดเล็ก

5. อิทธิพลของอีเทอร์โนอิออนเซลลูโลสต่อคุณสมบัติเชิงกลของพอลิเมอร์ซีเมนต์

สมบัติเชิงกลของพอลิเมอร์ซีเมนต์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสัณฐานวิทยา ด้วยการเติมอีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่มีประจุ ความพรุนจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะส่งผลเสียต่อความแข็งแรง โดยเฉพาะกำลังรับแรงอัดและกำลังรับแรงดัดงอ กำลังรับแรงอัดที่ลดลงของปูนซีเมนต์มอร์ต้าจะมากกว่ากำลังรับแรงดัดอย่างมีนัยสำคัญ อู๋จือหัว และคณะ ศึกษาอิทธิพลของอีเทอร์เซลลูโลสอีเทอร์ชนิดต่างๆ ต่อคุณสมบัติเชิงกลของปูนซีเมนต์มอร์ต้าร์ และพบว่าความแข็งแรงของปูนซีเมนต์มอร์ต้าดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์ต่ำกว่าปูนซีเมนต์บริสุทธิ์ และกำลังอัดต่ำสุด 28d อยู่ที่ 44.3% เท่านั้น ของสารละลายซีเมนต์บริสุทธิ์ กำลังรับแรงอัดและกำลังรับแรงดัดของอีเทอร์เซลลูโลส HPMc, HEMC และ MC ที่ดัดแปลงจะใกล้เคียงกัน ในขณะที่กำลังรับแรงอัดและกำลังรับแรงดัดของสารละลายซีเมนต์ดัดแปลง HEc ในแต่ละอายุจะสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความหนืดหรือน้ำหนักโมเลกุล ยิ่งความหนืดหรือน้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์สูง หรือกิจกรรมพื้นผิวยิ่งมากขึ้น ความแข็งแรงของปูนซีเมนต์ดัดแปลงก็จะยิ่งลดลง

อย่างไรก็ตาม ยังแสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุสามารถเพิ่มความต้านทานแรงดึง ความยืดหยุ่น และความสามารถในการยึดเกาะของปูนซีเมนต์มอร์ต้าได้ Huang Liangen และคณะ พบว่าค่าความต้านทานแรงเฉือนและค่าความต้านทานแรงดึงของสารละลายเพิ่มขึ้นซึ่งตรงกันข้ามกับกฎการเปลี่ยนแปลงของกำลังรับแรงอัดตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ในปูนซีเมนต์ การวิเคราะห์เหตุผล หลังจากการเติมเซลลูโลสอีเทอร์และอิมัลชันโพลีเมอร์เข้าด้วยกันเพื่อสร้างฟิล์มโพลีเมอร์หนาแน่นจำนวนมาก ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของสารละลาย และผลิตภัณฑ์ซีเมนต์ไฮเดรชั่น ซีเมนต์ไม่ไฮเดรต สารตัวเติม และวัสดุอื่น ๆ ที่เติมในฟิล์มนี้อย่างมาก เพื่อให้มั่นใจถึงความต้านทานแรงดึงของระบบการเคลือบ

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของซีเมนต์โพลีเมอร์ดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิก ปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของปูนซีเมนต์ในเวลาเดียวกัน ไม่ลดคุณสมบัติทางกลอย่างมีนัยสำคัญ การปฏิบัติตามปกติคือการจับคู่เซลลูโลสอีเทอร์และสารผสมอื่น ๆ เพิ่มใน ปูนซีเมนต์ หลี่เตาเหวิน และคณะ พบว่าสารเติมแต่งคอมโพสิตที่ประกอบด้วยเซลลูโลสอีเทอร์และผงกาวโพลีเมอร์ไม่เพียงช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการดัดงอและกำลังรับแรงอัดของปูนเล็กน้อยเท่านั้น เพื่อให้ความเหนียวและความหนืดของปูนซีเมนต์มอร์ต้ามีความเหมาะสมมากขึ้นสำหรับการก่อสร้างการเคลือบ แต่ยังปรับปรุงการกักเก็บน้ำอย่างมีนัยสำคัญอีกด้วย ความจุของปูนเมื่อเทียบกับเซลลูโลสอีเทอร์เดี่ยว ซู ฉี และคณะ เพิ่มผงตะกรัน สารลดน้ำ และ HEMc และพบว่าสารลดน้ำและผงแร่สามารถเพิ่มความหนาแน่นของปูน ลดจำนวนรู เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงและโมดูลัสยืดหยุ่นของปูน HEMc สามารถเพิ่มความแข็งแรงพันธะแรงดึงของมอร์ตาร์ได้ แต่ไม่ดีต่อกำลังรับแรงอัดและโมดูลัสยืดหยุ่นของมอร์ตาร์ หยาง เสี่ยวเจี๋ย และคณะ พบว่าการแตกร้าวจากการหดตัวของพลาสติกของปูนซีเมนต์สามารถลดลงได้อย่างมีนัยสำคัญหลังจากผสมเส้นใย HEMC และ PP

6. บทสรุป

เซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุมีบทบาทสำคัญในโพลีเมอร์ซีเมนต์ ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพได้อย่างมีนัยสำคัญ (รวมถึงการชะลอการจับตัวเป็นก้อน การกักเก็บน้ำ การทำให้หนาขึ้น) สัณฐานวิทยาระดับจุลภาค และคุณสมบัติเชิงกลของปูนซีเมนต์มอร์ต้า มีงานจำนวนมากในการดัดแปลงวัสดุที่ใช้ซีเมนต์ด้วยเซลลูโลสอีเทอร์ แต่ยังมีปัญหาบางประการที่ต้องศึกษาเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น ในการใช้งานทางวิศวกรรมภาคปฏิบัติ มีการให้ความสนใจเพียงเล็กน้อยกับกระแสวิทยา คุณสมบัติการเปลี่ยนรูป ความคงตัวของปริมาตร และความทนทานของวัสดุที่ใช้ซีเมนต์ดัดแปลง และความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันตามปกติไม่ได้ถูกสร้างขึ้นด้วยการเติมเซลลูโลสอีเทอร์ การวิจัยเกี่ยวกับกลไกการย้ายถิ่นของผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์โพลีเมอร์และผลิตภัณฑ์ซีเมนต์ไฮเดรชั่นในปฏิกิริยาไฮเดรชั่นยังไม่เพียงพอ กระบวนการออกฤทธิ์และกลไกของสารเติมแต่งสารประกอบที่ประกอบด้วยเซลลูโลสอีเทอร์และสารผสมเพิ่มอื่นๆ ยังชัดเจนไม่เพียงพอ การเติมเซลลูโลสอีเทอร์แบบคอมโพสิตและวัสดุเสริมอนินทรีย์ เช่น ใยแก้ว ยังไม่สมบูรณ์แบบ ทั้งหมดนี้จะเป็นจุดเน้นของการวิจัยในอนาคตเพื่อให้คำแนะนำทางทฤษฎีเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของโพลีเมอร์ซีเมนต์ต่อไป