ลักษณะโครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์และอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของมอร์ต้าร์

เชิงนามธรรม:เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารเติมแต่งหลักในปูนผสมเสร็จ มีการแนะนำประเภทและลักษณะโครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์ และเลือกไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC) เป็นสารเติมแต่งเพื่อศึกษาอิทธิพลต่อคุณสมบัติต่างๆ ของมอร์ต้าอย่างเป็นระบบ - การศึกษาพบว่า: HPMC สามารถปรับปรุงการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมีนัยสำคัญ และมีผลในการลดน้ำ ในเวลาเดียวกัน ยังสามารถลดความหนาแน่นของส่วนผสมปูน ยืดเวลาการแข็งตัวของปูน และลดความต้านทานแรงดัดงอและแรงอัดของปูน

คำสำคัญ:ปูนผสมเสร็จ; ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC); ผลงาน

0.คำนำ

ปูนเป็นหนึ่งในวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ด้วยการพัฒนาด้านวัสดุศาสตร์และการปรับปรุงความต้องการของผู้คนในด้านคุณภาพการก่อสร้าง ปูนได้ค่อยๆ พัฒนาไปสู่เชิงพาณิชย์ เช่นเดียวกับการส่งเสริมและพัฒนาคอนกรีตผสมเสร็จ เมื่อเปรียบเทียบกับปูนที่เตรียมด้วยเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม ปูนที่ผลิตในเชิงพาณิชย์มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนหลายประการ: (ก) คุณภาพของผลิตภัณฑ์สูง; (ข) ประสิทธิภาพการผลิตสูง (c) มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมน้อยลงและสะดวกสำหรับการก่อสร้างที่มีอารยธรรม ปัจจุบันกวางโจว เซี่ยงไฮ้ ปักกิ่ง และเมืองอื่น ๆ ในประเทศจีนได้ส่งเสริมปูนผสมเสร็จ และมีการออกหรือจะออกมาตรฐานอุตสาหกรรมและมาตรฐานระดับชาติที่เกี่ยวข้องในเร็วๆ นี้

จากมุมมองขององค์ประกอบ ความแตกต่างอย่างมากระหว่างมอร์ตาร์ผสมเสร็จและมอร์ต้าร์แบบดั้งเดิมคือการเติมสารเคมีผสมเพิ่ม โดยที่เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารผสมทางเคมีที่ใช้บ่อยที่สุด เซลลูโลสอีเทอร์มักจะใช้เป็นตัวแทนกักเก็บน้ำ มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงการทำงานของปูนผสมเสร็จ ปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์มีน้อย แต่มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของปูน เป็นสารเติมแต่งหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการก่อสร้างปูน ดังนั้นการทำความเข้าใจเพิ่มเติมถึงผลกระทบของชนิดและลักษณะโครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อประสิทธิภาพของปูนซีเมนต์มอร์ต้าจะช่วยในการเลือกและใช้เซลลูโลสอีเทอร์ได้อย่างถูกต้อง และรับประกันประสิทธิภาพที่มั่นคงของปูน

1. ประเภทและลักษณะโครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นวัสดุโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ ซึ่งแปรรูปจากเซลลูโลสธรรมชาติผ่านการละลายด้วยด่าง ปฏิกิริยาการกราฟต์ (อีเทอร์ริฟิเคชั่น) การซัก การอบแห้ง การบด และกระบวนการอื่นๆ เซลลูโลสอีเทอร์แบ่งออกเป็นไอออนิกและไม่ใช่ไอออนิก และเซลลูโลสไอออนิกมีเกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เซลลูโลสแบบไม่มีไอออนรวมถึงไฮดรอกซีเอทิล เซลลูโลส อีเทอร์, ไฮดรอกซีโพรพิล เมทิล เซลลูโลส อีเทอร์, เมทิล เซลลูโลส อีเทอร์ และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน เนื่องจากไอออนิกเซลลูโลสอีเทอร์ (เกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) ไม่เสถียรเมื่อมีแคลเซียมไอออน จึงไม่ค่อยมีการใช้ในผลิตภัณฑ์ผงแห้งที่มีซีเมนต์ ปูนขาว และวัสดุประสานอื่นๆ เซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้ในปูนผงแห้งส่วนใหญ่เป็นไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HEMC) และไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC) ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 90% ของส่วนแบ่งการตลาด

HPMC เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเอเทอริฟิเคชันของการบำบัดด้วยการกระตุ้นอัลคาไลเซลลูโลสด้วยเมทิลคลอไรด์และโพรพิลีนออกไซด์ ในปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชัน หมู่ไฮดรอกซิลบนโมเลกุลเซลลูโลสจะถูกแทนที่ด้วยเมทอกซี) และไฮดรอกซีโพรพิลเพื่อสร้าง HPMC จำนวนหมู่ที่แทนที่ด้วยหมู่ไฮดรอกซิลบนโมเลกุลเซลลูโลสสามารถแสดงได้ด้วยระดับของอีเทอร์ริฟิเคชัน (เรียกอีกอย่างว่าระดับของการทดแทน) อีเทอร์ของ HPMC ระดับของการแปลงทางเคมีอยู่ระหว่าง 12 ถึง 15 ดังนั้นจึงมีกลุ่มที่สำคัญเช่นไฮดรอกซิล (-OH) พันธะอีเทอร์ (-o-) และวงแหวนแอนไฮโดรกลูโคสในโครงสร้าง HPMC และกลุ่มเหล่านี้มีบางอย่าง ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของปูน

2. ผลของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อคุณสมบัติของปูนซีเมนต์มอร์ต้า

2.1 วัตถุดิบสำหรับการทดสอบ

เซลลูโลสอีเทอร์: ผลิตโดย Luzhou Hercules Tianpu Chemical Co., Ltd. ความหนืด: 75000;

ปูนซีเมนต์: ซีเมนต์คอมโพสิตเกรด 32.5 ตราสังข์; ทราย: ทรายปานกลาง เถ้าลอย: เกรด II

2.2 ผลการทดสอบ

2.2.1 ผลการลดน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์

จากความสัมพันธ์ระหว่างความสม่ำเสมอของมอร์ตาร์กับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ภายใต้อัตราส่วนการผสมเดียวกัน จะเห็นได้ว่าความสม่ำเสมอของมอร์ตาร์จะเพิ่มขึ้นทีละน้อยตามปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ที่เพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณคือ 0.3‰ ความสม่ำเสมอของปูนจะสูงกว่าปริมาณที่ไม่ได้ผสมประมาณ 50% ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสอีเทอร์สามารถปรับปรุงความสามารถในการทำงานของปูนได้อย่างมีนัยสำคัญ เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น ปริมาณการใช้น้ำก็จะค่อยๆ ลดลง ถือได้ว่าเซลลูโลสอีเทอร์มีผลในการลดน้ำบางอย่าง

2.2.2 การกักเก็บน้ำ

การกักเก็บน้ำของปูนหมายถึงความสามารถของปูนในการกักเก็บน้ำ และยังเป็นดัชนีประสิทธิภาพในการวัดความเสถียรของส่วนประกอบภายในของปูนซีเมนต์สดในระหว่างการขนส่งและที่จอดรถ การกักเก็บน้ำสามารถวัดได้ด้วยตัวบ่งชี้ 2 ตัว ได้แก่ ระดับของการแบ่งชั้นและอัตราการกักเก็บน้ำ แต่เนื่องจากการเติมสารกักเก็บน้ำ ทำให้การกักเก็บน้ำของปูนผสมเสร็จได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ และระดับของการแบ่งชั้นนั้นไม่ไวเพียงพอ เพื่อสะท้อนความแตกต่าง การทดสอบการกักเก็บน้ำเป็นการคำนวณอัตราการกักเก็บน้ำโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงมวลของกระดาษกรองก่อนและหลังกระดาษกรองสัมผัสกับบริเวณปูนที่ระบุภายในระยะเวลาหนึ่ง เนื่องจากกระดาษกรองดูดซับน้ำได้ดีแม้ว่าปูนจะกักเก็บน้ำไว้สูง กระดาษกรองก็ยังสามารถดูดซับความชื้นในปูนได้ดังนั้น อัตราการกักเก็บน้ำสามารถสะท้อนการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างแม่นยำ ยิ่งอัตราการกักเก็บน้ำสูงเท่าใดการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

มีวิธีทางเทคนิคมากมายในการปรับปรุงการกักเก็บน้ำของมอร์ตาร์ แต่การเติมเซลลูโลสอีเทอร์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด โครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์ประกอบด้วยพันธะไฮดรอกซิลและอีเธอร์ อะตอมออกซิเจนในกลุ่มเหล่านี้จะเชื่อมโยงกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน ทำให้โมเลกุลของน้ำอิสระกลายเป็นน้ำที่ถูกผูกไว้เพื่อมีบทบาทสำคัญในการกักเก็บน้ำ จากความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการกักเก็บน้ำของปูนกับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ จะเห็นได้ว่าภายในช่วงของเนื้อหาที่ทดสอบ อัตราการกักเก็บน้ำของปูนและปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์แสดงความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันที่ดี ยิ่งปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์มีมากเท่าใด อัตราการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น -

2.2.3 ความหนาแน่นของส่วนผสมปูน

จะเห็นได้จากกฎการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของส่วนผสมปูนกับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ว่าความหนาแน่นของส่วนผสมปูนจะค่อยๆ ลดลงตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ และความหนาแน่นเปียกของปูนเมื่อปริมาณ คือ 0.3‰o ลดลงประมาณ 17% (เทียบกับการไม่ผสม) มีเหตุผลสองประการที่ทำให้ความหนาแน่นของปูนลดลง: เหตุผลหนึ่งคือผลกระทบจากการกักเก็บอากาศของเซลลูโลสอีเทอร์ เซลลูโลสอีเทอร์ประกอบด้วยหมู่อัลคิลซึ่งสามารถลดพลังงานพื้นผิวของสารละลายที่เป็นน้ำ และมีผลต่อการกักเก็บอากาศบนปูนซีเมนต์ ทำให้ปริมาณอากาศของปูนเพิ่มขึ้น และความเหนียวของฟิล์มฟองก็สูงกว่านั้นด้วย ของฟองน้ำบริสุทธิ์และไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะปล่อยออกมา ในทางกลับกัน เซลลูโลสอีเทอร์จะขยายตัวหลังจากดูดซับน้ำและมีปริมาตรหนึ่งซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มรูพรุนภายในของปูนจึงทำให้ปูนผสมความหนาแน่นลดลง

ผลการกักเก็บอากาศของเซลลูโลสอีเทอร์ช่วยเพิ่มความสามารถในการใช้งานของมอร์ตาร์ในด้านหนึ่ง และในทางกลับกัน เนื่องจากปริมาณอากาศที่เพิ่มขึ้น โครงสร้างของร่างกายที่แข็งตัวจึงคลายตัว ส่งผลให้เกิดผลเสียจากการลดลง คุณสมบัติทางกล เช่น ความแข็งแรง

2.2.4 ระยะเวลาการจับตัวเป็นก้อน

จากความสัมพันธ์ระหว่างระยะเวลาการแข็งตัวของมอร์ตาร์กับปริมาณอีเทอร์ จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าเซลลูโลสอีเทอร์มีผลชะลอการเกิดมอร์ตาร์ ยิ่งปริมาณมากเท่าไร ผลการชะลอก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น

ผลการชะลอของเซลลูโลสอีเทอร์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับลักษณะโครงสร้างของมัน เซลลูโลสอีเทอร์ยังคงรักษาโครงสร้างพื้นฐานของเซลลูโลส กล่าวคือ โครงสร้างวงแหวนแอนไฮโดรกลูโคสยังคงมีอยู่ในโครงสร้างโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ และวงแหวนแอนไฮโดรกลูโคสเป็นสาเหตุของกลุ่มหลักของการชะลอซีเมนต์ ซึ่งสามารถสร้างโมเลกุลน้ำตาลแคลเซียมได้ สารประกอบ (หรือเชิงซ้อน) กับแคลเซียมไอออนในสารละลายน้ำซีเมนต์ไฮเดรชั่น ซึ่งจะช่วยลดความเข้มข้นของแคลเซียมไอออนในช่วงเหนี่ยวนำไฮเดรชั่นของซีเมนต์และป้องกัน Ca(OH): และการก่อตัวของผลึกเกลือแคลเซียม การตกตะกอน และชะลอกระบวนการให้ความชุ่มชื้นของซีเมนต์

2.2.5 ความแข็งแกร่ง

จากอิทธิพลของเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีต่อกำลังรับแรงดัดงอและแรงอัดของปูน จะเห็นได้ว่าเมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น แรงดัดงอและแรงอัดของปูนเป็นเวลา 7 วันและ 28 วัน ล้วนมีแนวโน้มลดลง

สาเหตุของความแข็งแรงของปูนที่ลดลงอาจเนื่องมาจากปริมาณอากาศที่เพิ่มขึ้น ซึ่งจะเพิ่มความพรุนของปูนที่ชุบแข็งและทำให้โครงสร้างภายในของวัตถุที่ชุบแข็งหลวม จากการวิเคราะห์การถดถอยของความหนาแน่นเปียกและกำลังอัดของปูน จะเห็นได้ว่าทั้งสองมีความสัมพันธ์ที่ดี ความหนาแน่นของเปียกต่ำ ความแข็งแรงต่ำ และในทางกลับกัน ความแข็งแรงสูง Huang Liangen ใช้สมการความสัมพันธ์ระหว่างความพรุนและความแข็งแรงเชิงกลที่ได้จาก Ryskewith เพื่ออนุมานความสัมพันธ์ระหว่างกำลังรับแรงอัดของมอร์ตาร์ที่ผสมกับเซลลูโลสอีเทอร์กับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์

3. บทสรุป

(1) เซลลูโลสอีเทอร์เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสที่มีไฮดรอกซิล

พันธะอีเทอร์ วงแหวนแอนไฮโดรกลูโคส และหมู่อื่นๆ กลุ่มเหล่านี้ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของมอร์ตาร์

(2) HPMC สามารถปรับปรุงการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมีนัยสำคัญ ยืดเวลาการแข็งตัวของปูน ลดความหนาแน่นของส่วนผสมปูนและความแข็งแรงของตัวที่แข็งตัว

(3) ในการเตรียมปูนผสมเสร็จ ควรใช้เซลลูโลสอีเทอร์ตามสมควร แก้ปัญหาความสัมพันธ์ที่ขัดแย้งกันระหว่างความสามารถในการใช้งานของปูนกับคุณสมบัติทางกล