ลักษณะโครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์และอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของมอร์ต้าร์

เชิงนามธรรม:เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารเติมแต่งหลักในปูนผสมเสร็จมีการแนะนำประเภทและลักษณะโครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์ และเลือกไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC) เป็นสารเติมแต่งเพื่อศึกษาอิทธิพลต่อคุณสมบัติต่างๆ ของมอร์ต้าอย่างเป็นระบบ.การศึกษาพบว่า: HPMC สามารถปรับปรุงการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมีนัยสำคัญ และมีผลในการลดน้ำในเวลาเดียวกัน ยังสามารถลดความหนาแน่นของส่วนผสมปูน ยืดเวลาการแข็งตัวของปูน และลดความต้านทานแรงดัดงอและแรงอัดของปูน

คำสำคัญ:ปูนผสมเสร็จ;ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC);ผลงาน

0.คำนำ

ปูนเป็นหนึ่งในวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการก่อสร้างด้วยการพัฒนาด้านวัสดุศาสตร์และการปรับปรุงความต้องการของผู้คนในด้านคุณภาพการก่อสร้าง ปูนได้ค่อยๆ พัฒนาไปสู่เชิงพาณิชย์ เช่นเดียวกับการส่งเสริมและพัฒนาคอนกรีตผสมเสร็จเมื่อเปรียบเทียบกับปูนที่เตรียมด้วยเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม ปูนที่ผลิตในเชิงพาณิชย์มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนหลายประการ: (ก) คุณภาพของผลิตภัณฑ์สูง;(ข) ประสิทธิภาพการผลิตสูง(c) มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมน้อยลงและสะดวกสำหรับการก่อสร้างที่มีอารยธรรมปัจจุบันกวางโจว เซี่ยงไฮ้ ปักกิ่ง และเมืองอื่น ๆ ในประเทศจีนได้ส่งเสริมปูนผสมเสร็จ และมีการออกหรือจะออกมาตรฐานอุตสาหกรรมและมาตรฐานระดับชาติที่เกี่ยวข้องในเร็วๆ นี้

จากมุมมองขององค์ประกอบ ความแตกต่างอย่างมากระหว่างมอร์ตาร์ผสมเสร็จและมอร์ต้าร์แบบดั้งเดิมคือการเติมสารเคมีผสมเพิ่ม โดยที่เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารผสมทางเคมีที่ใช้บ่อยที่สุดเซลลูโลสอีเทอร์มักจะใช้เป็นตัวแทนกักเก็บน้ำมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงการทำงานของปูนผสมเสร็จปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์มีน้อย แต่มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของปูนเป็นสารเติมแต่งหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการก่อสร้างปูนดังนั้นการทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของชนิดและลักษณะโครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อประสิทธิภาพของปูนซีเมนต์มอร์ต้าจะช่วยในการเลือกและใช้เซลลูโลสอีเทอร์อย่างถูกต้อง และรับประกันประสิทธิภาพที่มั่นคงของปูน

1. ประเภทและลักษณะโครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นวัสดุโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ ซึ่งแปรรูปจากเซลลูโลสธรรมชาติผ่านการละลายด้วยด่าง ปฏิกิริยาการกราฟต์ (อีเทอร์ริฟิเคชั่น) การซัก การอบแห้ง การบด และกระบวนการอื่นๆเซลลูโลสอีเทอร์แบ่งออกเป็นไอออนิกและไม่ใช่ไอออนิก และเซลลูโลสไอออนิกมีเกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเซลลูโลสแบบไม่มีไอออนรวมถึงไฮดรอกซีเอทิล เซลลูโลส อีเทอร์, ไฮดรอกซีโพรพิล เมทิล เซลลูโลส อีเทอร์, เมทิล เซลลูโลส อีเทอร์ และอื่นๆ ในทำนองเดียวกันเนื่องจากไอออนิกเซลลูโลสอีเทอร์ (เกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) ไม่เสถียรเมื่อมีแคลเซียมไอออน จึงไม่ค่อยมีการใช้ในผลิตภัณฑ์ผงแห้งที่มีซีเมนต์ ปูนขาว และวัสดุประสานอื่นๆเซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้ในปูนผงแห้งส่วนใหญ่เป็นไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HEMC) และไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC) ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 90% ของส่วนแบ่งการตลาด

HPMC เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเอเทอริฟิเคชันของการบำบัดด้วยการกระตุ้นอัลคาไลเซลลูโลสด้วยเมทิลคลอไรด์และโพรพิลีนออกไซด์ในปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชัน หมู่ไฮดรอกซิลบนโมเลกุลเซลลูโลสจะถูกแทนที่ด้วยเมทอกซี) และไฮดรอกซีโพรพิลเพื่อสร้าง HPMCจำนวนหมู่ที่แทนที่ด้วยหมู่ไฮดรอกซิลบนโมเลกุลเซลลูโลสสามารถแสดงได้ด้วยระดับของอีเทอร์ริฟิเคชัน (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: ทรายปานกลางเถ้าลอย: เกรด II

2.2 ผลการทดสอบ

2.2.1 ผลการลดน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์

จากความสัมพันธ์ระหว่างความสม่ำเสมอของมอร์ตาร์กับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ภายใต้อัตราส่วนการผสมเดียวกัน จะเห็นได้ว่าความสม่ำเสมอของมอร์ตาร์จะเพิ่มขึ้นทีละน้อยตามปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ที่เพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณคือ 0.3‰ ความสม่ำเสมอของปูนจะสูงกว่าปริมาณที่ไม่ได้ผสมประมาณ 50% ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสอีเทอร์สามารถปรับปรุงความสามารถในการทำงานของปูนได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น ปริมาณการใช้น้ำก็จะค่อยๆ ลดลงถือได้ว่าเซลลูโลสอีเทอร์มีผลในการลดน้ำบางอย่าง

2.2.2 การกักเก็บน้ำ

การกักเก็บน้ำของปูนหมายถึงความสามารถของปูนในการกักเก็บน้ำ และยังเป็นดัชนีประสิทธิภาพในการวัดความเสถียรของส่วนประกอบภายในของปูนซีเมนต์สดในระหว่างการขนส่งและที่จอดรถการกักเก็บน้ำสามารถวัดได้ด้วยตัวบ่งชี้ 2 ตัว ได้แก่ ระดับของการแบ่งชั้นและอัตราการกักเก็บน้ำ แต่เนื่องจากการเติมสารกักเก็บน้ำ ทำให้การกักเก็บน้ำของปูนผสมเสร็จได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ และระดับของการแบ่งชั้นนั้นไม่ไวเพียงพอ เพื่อสะท้อนความแตกต่างการทดสอบการกักเก็บน้ำเป็นการคำนวณอัตราการกักเก็บน้ำโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงมวลของกระดาษกรองก่อนและหลังกระดาษกรองสัมผัสกับบริเวณปูนที่ระบุภายในระยะเวลาหนึ่งเนื่องจากกระดาษกรองดูดซับน้ำได้ดีแม้ว่าปูนจะกักเก็บน้ำไว้สูง กระดาษกรองก็ยังสามารถดูดซับความชื้นในปูนได้ดังนั้นอัตราการกักเก็บน้ำสามารถสะท้อนการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างแม่นยำ ยิ่งอัตราการกักเก็บน้ำสูงเท่าใดการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

มีวิธีทางเทคนิคมากมายในการปรับปรุงการกักเก็บน้ำของมอร์ตาร์ แต่การเติมเซลลูโลสอีเทอร์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดโครงสร้างของเซลลูโลสอีเทอร์ประกอบด้วยพันธะไฮดรอกซิลและอีเธอร์อะตอมออกซิเจนในกลุ่มเหล่านี้จะเชื่อมโยงกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจนทำให้โมเลกุลของน้ำอิสระกลายเป็นน้ำที่ถูกผูกไว้เพื่อมีบทบาทสำคัญในการกักเก็บน้ำจากความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการกักเก็บน้ำของปูนกับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ จะเห็นได้ว่าภายในช่วงของเนื้อหาทดสอบ อัตราการกักเก็บน้ำของปูนและปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์แสดงความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันที่ดียิ่งปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์มีมากเท่าใด อัตราการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น.

2.2.3 ความหนาแน่นของส่วนผสมปูน

จะเห็นได้จากกฎการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของส่วนผสมปูนกับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ว่าความหนาแน่นของส่วนผสมปูนจะค่อยๆ ลดลงตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ และความหนาแน่นเปียกของปูนเมื่อปริมาณ คือ 0.3‰o ลดลงประมาณ 17% (เทียบกับการไม่ผสม)มีเหตุผลสองประการที่ทำให้ความหนาแน่นของปูนลดลง: เหตุผลหนึ่งคือผลกระทบจากการกักเก็บอากาศของเซลลูโลสอีเทอร์เซลลูโลสอีเทอร์ประกอบด้วยหมู่อัลคิลซึ่งสามารถลดพลังงานพื้นผิวของสารละลายที่เป็นน้ำ และมีผลต่อการกักเก็บอากาศบนปูนซีเมนต์ ทำให้ปริมาณอากาศของปูนเพิ่มขึ้น และความเหนียวของฟิล์มฟองก็สูงกว่านั้นด้วย ของฟองน้ำบริสุทธิ์และไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะปล่อยออกมาในทางกลับกัน เซลลูโลสอีเทอร์จะขยายตัวหลังจากดูดซับน้ำและมีปริมาตรหนึ่งซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มรูพรุนภายในของปูนจึงทำให้ปูนผสมความหนาแน่นลดลง

ผลการกักเก็บอากาศของเซลลูโลสอีเทอร์ช่วยเพิ่มความสามารถในการใช้งานของมอร์ตาร์ในด้านหนึ่ง และในทางกลับกัน เนื่องจากปริมาณอากาศที่เพิ่มขึ้น โครงสร้างของร่างกายที่แข็งตัวจึงคลายตัว ส่งผลให้เกิดผลเสียจากการลดลง คุณสมบัติทางกล เช่น ความแข็งแรง

2.2.4 ระยะเวลาการจับตัวเป็นก้อน

จากความสัมพันธ์ระหว่างระยะเวลาการแข็งตัวของมอร์ตาร์กับปริมาณอีเทอร์ จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าเซลลูโลสอีเทอร์มีผลชะลอการเกิดมอร์ตาร์ยิ่งปริมาณมากเท่าไร ผลการชะลอก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น

ผลการชะลอของเซลลูโลสอีเทอร์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับลักษณะโครงสร้างของมันเซลลูโลสอีเทอร์ยังคงรักษาโครงสร้างพื้นฐานของเซลลูโลส 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 ซึ่งจะเพิ่มความพรุนของปูนที่ชุบแข็งและทำให้โครงสร้างภายในของวัตถุที่ชุบแข็งหลวมจากการวิเคราะห์การถดถอยของความหนาแน่นเปียกและกำลังอัดของปูน จะเห็นได้ว่าทั้งสองมีความสัมพันธ์ที่ดี ความหนาแน่นของเปียกต่ำ ความแข็งแรงต่ำ และในทางกลับกัน ความแข็งแรงสูงHuang Liangen ใช้สมการความสัมพันธ์ระหว่างความพรุนและความแข็งแรงเชิงกลที่ได้จาก Ryskewith เพื่ออนุมานความสัมพันธ์ระหว่างกำลังรับแรงอัดของมอร์ตาร์ที่ผสมกับเซลลูโลสอีเทอร์กับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์

3. บทสรุป

(1) เซลลูโลสอีเทอร์เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสที่มีไฮดรอกซิล

พันธะอีเทอร์ วงแหวนแอนไฮโดรกลูโคส และหมู่อื่นๆ กลุ่มเหล่านี้ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของมอร์ตาร์

(2) HPMC สามารถปรับปรุงการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมีนัยสำคัญ ยืดเวลาการแข็งตัวของปูน ลดความหนาแน่นของส่วนผสมปูนและความแข็งแรงของตัวที่แข็งตัว

(3) ในการเตรียมปูนผสมเสร็จ ควรใช้เซลลูโลสอีเทอร์ตามสมควรแก้ปัญหาความสัมพันธ์ที่ขัดแย้งกันระหว่างความสามารถในการใช้งานของปูนกับคุณสมบัติทางกล