ویژگی های ساختاری اتر سلولز و تأثیر آن بر عملکرد ملات

خلاصه:اتر سلولزی ماده افزودنی اصلی در ملات آماده است.انواع و ویژگی‌های ساختاری اتر سلولز معرفی می‌شوند و اتر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) به عنوان افزودنی برای مطالعه سیستماتیک تأثیر بر خواص مختلف ملات انتخاب می‌شود..مطالعات نشان داده است که: HPMC می تواند به طور قابل توجهی حفظ آب ملات را بهبود بخشد و در کاهش آب تأثیر دارد.در عین حال، می تواند چگالی مخلوط ملات را کاهش دهد، زمان گیرش ملات را طولانی کند و مقاومت خمشی و فشاری ملات را کاهش دهد.

کلید واژه ها:ملات مخلوط آماده؛هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر (HPMC)؛کارایی

0.پیشگفتار

ملات یکی از پرکاربردترین مصالح در صنعت ساختمان است.با پیشرفت علم مواد و ارتقای نیاز مردم به کیفیت ساختمان، ملات به تدریج مانند ترویج و توسعه بتن آماده به سمت تجاری سازی پیش رفت.در مقایسه با ملات تهیه شده با فناوری سنتی، ملات تجاری تولید شده دارای مزایای آشکار بسیاری است: (الف) کیفیت محصول بالا.(ب) راندمان تولید بالا؛(ج) آلودگی محیطی کمتر و مناسب برای ساخت و ساز متمدن.در حال حاضر، گوانگژو، شانگهای، پکن و سایر شهرهای چین ملات آماده را تبلیغ کرده اند و استانداردهای صنعتی مربوطه و استانداردهای ملی صادر شده یا به زودی صادر خواهد شد.

از منظر ترکیب، تفاوت زیادی بین ملات آماده و ملات سنتی، افزودن مواد افزودنی شیمیایی است که در این میان اتر سلولز پرمصرف‌ترین افزودنی شیمیایی است.اتر سلولز معمولاً به عنوان یک عامل نگهدارنده آب استفاده می شود.هدف بهبود عملکرد ملات آماده است.مقدار اتر سلولز کم است، اما تاثیر بسزایی در عملکرد ملات دارد.این یک افزودنی اصلی است که بر عملکرد ساخت ملات تأثیر می گذارد.بنابراین، درک بیشتر تاثیر انواع و ویژگی‌های ساختاری اتر سلولز بر عملکرد ملات سیمان به انتخاب و استفاده صحیح از اتر سلولز و اطمینان از عملکرد پایدار ملات کمک می‌کند.

1. انواع و خصوصیات ساختاری اترهای سلولزی

سلولز اتر یک ماده پلیمری محلول در آب است که از سلولز طبیعی از طریق انحلال قلیایی، واکنش پیوند (اتریفیکاسیون)، شستشو، خشک کردن، آسیاب کردن و سایر فرآیندها پردازش می شود.اترهای سلولزی به دو دسته یونی و غیریونی تقسیم می شوند و سلولز یونی دارای نمک کربوکسی متیل سلولز است.سلولز غیر یونی شامل اتر هیدروکسی اتیل سلولز، اتر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، متیل سلولز اتر و موارد مشابه است.از آنجایی که اتر سلولز یونی (نمک کربوکسی متیل سلولز) در حضور یون های کلسیم ناپایدار است، به ندرت در محصولات پودری خشک با سیمان، آهک خرد شده و سایر مواد سیمانی استفاده می شود.اترهای سلولزی مورد استفاده در ملات پودر خشک عمدتاً هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر (HEMC) و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر (HPMC) هستند که بیش از 90 درصد از سهم بازار را به خود اختصاص می دهند.

HPMC از واکنش اتریفیکاسیون تیمار فعال سازی قلیایی سلولز با عامل اتریفیکاسیون متیل کلرید و پروپیلن اکسید تشکیل می شود.در واکنش اتریفیکاسیون، گروه هیدروکسیل روی مولکول سلولز با متوکسی) و هیدروکسی پروپیل جایگزین می شود تا HPMC را تشکیل دهد.تعداد گروه های جایگزین شده توسط گروه هیدروکسیل روی مولکول سلولز را می توان با درجه اتریفیکاسیون (که درجه جانشینی نیز نامیده می شود) بیان کرد.اتر HPMC درجه تبدیل شیمیایی بین 12 تا 15 است بنابراین در ساختار HPMC گروه های مهمی مانند هیدروکسیل (-OH)، پیوند اتری (-o-) و حلقه آنهیدروگلوکز وجود دارد و این گروه ها دارای خاصیت خاصی هستند. تاثیر بر عملکرد ملات .

2. اثر اتر سلولز بر خواص ملات سیمان

2.1 مواد اولیه برای آزمایش

اتر سلولز: تولید شده توسط Luzhou Hercules Tianpu Chemical Co., Ltd.، ویسکوزیته: 75000;

سیمان: سیمان کامپوزیت با نام تجاری Conch 32.5 درجه;شن و ماسه: ماسه متوسط؛خاکستر بادی: درجه II.

2.2 نتایج آزمون

2.2.1 اثر کاهنده آب اتر سلولز

از رابطه بین قوام ملات و محتوای اتر سلولز تحت یک نسبت اختلاط یکسان، می توان دریافت که قوام ملات با افزایش محتوای اتر سلولز به تدریج افزایش می یابد.هنگامی که دوز 0.3 ‰ باشد، قوام ملات حدود 50٪ بیشتر از آن بدون اختلاط است، که نشان می دهد اتر سلولز می تواند کارایی ملات را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.با افزایش مقدار اتر سلولز، مصرف آب می تواند به تدریج کاهش یابد.می توان در نظر گرفت که اتر سلولز اثر کاهش دهنده آب خاصی دارد.

2.2.2 احتباس آب

حفظ آب ملات به توانایی ملات در نگهداری آب اشاره دارد و همچنین یک شاخص عملکردی برای اندازه گیری پایداری اجزای داخلی ملات سیمان تازه در هنگام حمل و نقل و پارکینگ است.میزان احتباس آب را می توان با دو شاخص اندازه گیری کرد: درجه طبقه بندی و میزان نگهداری آب، اما به دلیل افزودن عامل نگهدارنده آب، حفظ آب ملات آماده به طور قابل توجهی بهبود یافته است و درجه لایه بندی به اندازه کافی حساس نیست. برای منعکس کردن تفاوتآزمایش حفظ آب برای محاسبه میزان احتباس آب با اندازه گیری تغییر جرم کاغذ صافی قبل و بعد از تماس کاغذ صافی با ناحیه مشخص شده ملات در مدت زمان معین است.به دلیل جذب آب خوب کاغذ صافی، حتی اگر احتباس آب ملات زیاد باشد، کاغذ صافی همچنان می تواند رطوبت موجود در ملات را جذب کند، بنابراین.میزان نگهداری آب می تواند به طور دقیق احتباس آب ملات را منعکس کند، هر چه میزان نگهداری آب بیشتر باشد، حفظ آب بهتر است.

راه های فنی زیادی برای بهبود حفظ آب ملات وجود دارد، اما افزودن اتر سلولز موثرترین راه است.ساختار اتر سلولز حاوی پیوندهای هیدروکسیل و اتری است.اتم‌های اکسیژن موجود در این گروه‌ها با مولکول‌های آب مرتبط می‌شوند تا پیوندهای هیدروژنی تشکیل دهند.مولکول های آزاد آب را به آب متصل تبدیل کنید تا نقش خوبی در حفظ آب داشته باشد.از رابطه بین میزان نگهداری آب ملات و محتوای اتر سلولز، می توان دریافت که در محدوده محتوای آزمایش، میزان نگهداری آب ملات و محتوای اتر سلولز رابطه متناظر خوبی را نشان می دهد.هر چه محتوای اتر سلولز بیشتر باشد، میزان احتباس آب بیشتر است..

2.2.3 چگالی مخلوط ملات

از قانون تغییر چگالی مخلوط ملات با محتوای اتر سلولز می توان دریافت که چگالی مخلوط ملات با افزایش محتوای اتر سلولز به تدریج کاهش می یابد و چگالی مرطوب ملات با افزایش محتوای اتر کاهش می یابد. 0.3 ‰ است حدود 17٪ کاهش یافته است (در مقایسه با بدون ترکیب).دو دلیل برای کاهش چگالی ملات وجود دارد: یکی اثر هوای اتر سلولز است.اتر سلولز حاوی گروه‌های آلکیل است که می‌تواند انرژی سطحی محلول آبی را کاهش دهد و اثر جذب هوا بر روی ملات سیمان داشته باشد و باعث افزایش محتوای هوای ملات و همچنین چقرمگی لایه حباب بیشتر از آن شود. از حباب های آب خالص، و تخلیه آن آسان نیست.از طرفی اتر سلولز پس از جذب آب منبسط می شود و حجم مشخصی را اشغال می کند که معادل افزایش منافذ داخلی ملات است، بنابراین باعث مخلوط شدن ملات قطرات چگالی می شود.

اثر هواگیری اتر سلولز از یک طرف کارایی ملات را بهبود می بخشد و از طرف دیگر به دلیل افزایش هوا، ساختار بدنه سفت شده شل شده و در نتیجه اثر منفی کاهش می یابد. خواص مکانیکی مانند استحکام

2.2.4 زمان انعقاد

از رابطه بین زمان گیرش ملات و مقدار اتر به وضوح می توان دریافت که اتر سلولز بر ملات اثر کند کنندگی دارد.هر چه دوز بیشتر باشد، اثر تاخیری آشکارتر است.

اثر کند کنندگی اتر سلولز ارتباط نزدیکی با ویژگی های ساختاری آن دارد.اتر سلولز ساختار اصلی سلولز را حفظ می کند، به این معنا که ساختار حلقه انیدر گلوکز هنوز در ساختار مولکولی اتر سلولز وجود دارد و حلقه انیدر گلوکز عامل اصلی گروه کندکننده سیمان است که می تواند مولکولی قند-کلسیم را تشکیل دهد. ترکیبات (یا کمپلکس‌ها) با یون‌های کلسیم در محلول آبی هیدراتاسیون سیمان، که غلظت یون کلسیم را در دوره القای هیدراتاسیون سیمان کاهش می‌دهد و از Ca(OH) جلوگیری می‌کند: و تشکیل کریستال نمک کلسیم، رسوب و تاخیر در فرآیند هیدراتاسیون سیمان.

2.2.5 قدرت

از تأثیر اتر سلولز بر مقاومت خمشی و فشاری ملات می توان دریافت که با افزایش محتوای اتر سلولز، مقاومت خمشی و فشاری 7 روزه و 28 روزه ملات همگی روند نزولی را نشان می دهد.

دلیل کاهش مقاومت ملات را می توان افزایش میزان هوا دانست که باعث افزایش تخلخل ملات سخت شده و سست شدن ساختار داخلی بدنه سخت شده می شود.از طریق تجزیه و تحلیل رگرسیون چگالی تر و مقاومت فشاری ملات، می توان دریافت که همبستگی خوبی بین این دو وجود دارد، چگالی تر کم، مقاومت کم و بالعکس، استحکام بالا است.Huang Liangen از معادله رابطه بین تخلخل و استحکام مکانیکی به دست آمده توسط Ryskewith برای استنباط بین مقاومت فشاری ملات مخلوط با اتر سلولز و محتوای اتر سلولز استفاده کرد.

3. نتیجه گیری

(1) اتر سلولز مشتقی از سلولز است که حاوی هیدروکسیل است.

پیوندهای اتری، حلقه های آنهیدروگلوکز و سایر گروه ها، این گروه ها بر خواص فیزیکی و مکانیکی ملات تأثیر می گذارند.

(2) HPMC می تواند به طور قابل توجهی حفظ آب ملات را بهبود بخشد، زمان گیرش ملات را طولانی تر کند، چگالی مخلوط ملات و استحکام بدنه سخت شده را کاهش دهد.

(3) هنگام تهیه ملات مخلوط آماده، اتر سلولز باید به طور معقول استفاده شود.رابطه متناقض بین کارایی ملات و خواص مکانیکی را حل کنید.