الخصائص الأساسية للمواد المضافة الشائعة في الملاط الجاف المختلط

أنواع الإضافات المستخدمة عادةً في بناء الملاط الجاف، وخصائص أدائها، وآلية عملها، وتأثيرها على أداء منتجات الملاط الجاف. وناقش المشاركون بشكل مكثف تأثير عوامل الاحتفاظ بالماء، مثل إيثر السليلوز وإيثر النشا، ومسحوق اللاتكس القابل للتشتت، ومواد الألياف، على أداء الملاط الجاف.

تلعب الإضافات دورًا رئيسيًا في تحسين أداء ملاط ​​البناء الجاف، إلا أن إضافته تجعل تكلفة المواد لمنتجات الملاط الجاف أعلى بكثير من تكلفة الملاط التقليدي، والذي يمثل أكثر من 40٪ من تكلفة المواد في الملاط الجاف. في الوقت الحاضر، يتم توفير جزء كبير من الخليط من قبل الشركات المصنعة الأجنبية، كما يوفر المورد الجرعة المرجعية للمنتج. ونتيجة لذلك، لا تزال تكلفة منتجات الملاط الجاف مرتفعة، ومن الصعب ترويج ملاط ​​البناء والجص العادي بكميات كبيرة ومساحات واسعة؛ حيث تسيطر الشركات الأجنبية على منتجات السوق الراقية، ويعاني مصنعو الملاط الجاف من انخفاض الأرباح وضعف تحمل الأسعار؛ هناك نقص في البحث المنهجي والمستهدف حول استخدام المستحضرات الصيدلانية، ويتم اتباع الصيغ الأجنبية بشكل أعمى.

وبناءً على الأسباب المذكورة أعلاه، يقوم هذا البحث بتحليل ومقارنة بعض الخصائص الأساسية للمواد المضافة المستخدمة بشكل شائع، وعلى هذا الأساس، يدرس أداء منتجات الملاط الجاف المختلط باستخدام المواد المضافة.

1 عامل احتباس الماء

يعد عامل الاحتفاظ بالماء أحد الإضافات الرئيسية لتحسين أداء الاحتفاظ بالمياه في الملاط الجاف المختلط، كما أنه أحد الإضافات الرئيسية لتحديد تكلفة مواد الملاط الجاف المختلط.

1. هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز الأثير (HPMC)

هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز هو مصطلح عام لسلسلة من المنتجات المتكونة من تفاعل السليلوز القلوي مع عامل الأثير في ظل ظروف معينة. يُستبدل السليلوز القلوي بعوامل أثير مختلفة للحصول على إيثرات سليلوز مختلفة. وفقًا لخصائص تأين المستبدلات، يمكن تقسيم إيثرات السليلوز إلى فئتين: أيونية (مثل كربوكسي ميثيل سليلوز) وغير أيونية (مثل ميثيل سليلوز). وفقًا لنوع المستبدل، يمكن تقسيم إيثر السليلوز إلى أحادي إيثر (مثل ميثيل سليلوز) وإيثر مختلط (مثل هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز). وفقًا لاختلاف ذوبانيته، يمكن تقسيمه إلى قابل للذوبان في الماء (مثل هيدروكسي إيثيل سليلوز) وقابل للذوبان في المذيبات العضوية (مثل إيثيل سليلوز)، إلخ. يتكون الملاط الجاف المختلط بشكل أساسي من السليلوز القابل للذوبان في الماء، وينقسم السليلوز القابل للذوبان في الماء إلى نوع فوري ونوع ذوبان متأخر مُعالج سطحيًا.

آلية عمل الأثير السليلوز في الملاط هي كما يلي:

(1) هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز سهل الذوبان في الماء البارد، ويواجه صعوبة في الذوبان في الماء الساخن. إلا أن درجة حرارة تجلطه في الماء الساخن أعلى بكثير من درجة حرارة ميثيل سليلوز. كما أن ذوبانه في الماء البارد أفضل بكثير مقارنةً بميثيل سليلوز.

(2) ترتبط لزوجة هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز بوزنه الجزيئي، فكلما زاد الوزن الجزيئي، زادت اللزوجة. كما تؤثر درجة الحرارة على لزوجته، فمع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض اللزوجة. مع ذلك، فإن لزوجته العالية لها تأثير أقل على درجة الحرارة من ميثيل سليلوز. ويكون محلوله مستقرًا عند تخزينه في درجة حرارة الغرفة.

(3) يعتمد احتباس الماء في هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز على كمية الإضافة واللزوجة وما إلى ذلك، ومعدل احتباس الماء تحت نفس كمية الإضافة أعلى من معدل احتباس الماء في ميثيل سليلوز.

(4) هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستقر تجاه الأحماض والقلويات، ومحلوله المائي مستقر جدًا في نطاق الرقم الهيدروجيني (pH) من 2 إلى 12. الصودا الكاوية وماء الجير لا يؤثران على أدائه، ولكن يمكن للقلويات تسريع ذوبانه وزيادة لزوجته. هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستقر تجاه الأملاح الشائعة، ولكن عندما يكون تركيز المحلول الملحي مرتفعًا، تميل لزوجته إلى الزيادة.

(5) يُمكن خلط هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مع مركبات بوليمرية قابلة للذوبان في الماء لتكوين محلول متجانس وعالي اللزوجة، مثل كحول البولي فينيل، وإيثر النشا، والصمغ النباتي، وغيرها.

(6) يمتلك هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز مقاومة أفضل للإنزيمات من ميثيل سليلوز، كما أن محلوله أقل عرضة للتحلل بواسطة الإنزيمات من ميثيل سليلوز.

(7) إن التصاق هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز ببناء الملاط أعلى من التصاق ميثيل سليلوز.

2. ميثيل السليلوز (MC)

بعد معالجة القطن المكرر بالقلويات، يُنتَج إيثر السليلوز من خلال سلسلة من التفاعلات مع كلوريد الميثان كعامل إيثر. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 1.6 و2.0، وتختلف قابلية ذوبانه باختلاف درجات الاستبدال. وهو ينتمي إلى إيثر السليلوز غير الأيوني.

(1) ميثيل السليلوز قابل للذوبان في الماء البارد، ويصعب ذوبانه في الماء الساخن. يتميز محلوله المائي بثبات عالٍ في نطاق الرقم الهيدروجيني (pH) من 3 إلى 12. ويتوافق جيدًا مع النشا، وصمغ الغوار، وغيرها، والعديد من المواد الخافضة للتوتر السطحي. عندما تصل درجة الحرارة إلى درجة حرارة التجلط، يحدث التجلط.

(2) يعتمد احتباس الماء في ميثيل السليلوز على كمية الإضافة، واللزوجة، ودقة الجسيمات، ومعدل الذوبان. عمومًا، كلما كانت كمية الإضافة كبيرة، كانت الدقة صغيرة، وكانت اللزوجة كبيرة، كان معدل احتباس الماء مرتفعًا. من بين هذه العوامل، يكون لكمية الإضافة التأثير الأكبر على معدل احتباس الماء، ولا يتناسب مستوى اللزوجة طرديًا مع مستوى معدل احتباس الماء. يعتمد معدل الذوبان بشكل أساسي على درجة تعديل سطح جسيمات السليلوز ودقة الجسيمات. من بين إيثرات السليلوز المذكورة أعلاه، يتمتع ميثيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز بمعدلات احتباس ماء أعلى.

(3) تؤثر تغيرات درجة الحرارة بشكل خطير على معدل احتباس الماء في ميثيل السليلوز. بشكل عام، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد احتباس الماء سوءًا. إذا تجاوزت درجة حرارة الملاط 40 درجة مئوية، سينخفض ​​احتباس الماء في ميثيل السليلوز بشكل كبير، مما يؤثر بشكل خطير على بنية الملاط.

(4) لميثيل السليلوز تأثير كبير على بناء الملاط وقدرته على الالتصاق. يُقصد بـ "الالتصاق" هنا قوة الالتصاق بين أداة تطبيق العامل وركيزة الجدار، أي مقاومة الملاط للقص. يتميز الملاط بقدرة التصاق عالية، ومقاومة قص عالية، وقوة تحمل عالية للعمال أثناء الاستخدام، لكن أداءه البنائي ضعيف. يكون التصاق ميثيل السليلوز متوسطًا في منتجات إيثر السليلوز.

3. هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)

يُصنع من قطن مُكرر مُعالج بقلويات، ويُتفاعل مع أكسيد الإيثيلين كعامل إيثر في وجود الأسيتون. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 1.5 و2.0. يتميز بخواص مُحبّة للماء، ويسهل امتصاصه.

(1) هيدروكسي إيثيل السليلوز قابل للذوبان في الماء البارد، ولكنه يصعب ذوبانه في الماء الساخن. يتميز محلوله بثباته في درجات الحرارة العالية دون التجلط. ويمكن استخدامه لفترة طويلة في الملاط تحت درجات الحرارة العالية، إلا أن احتباسه للماء أقل من احتباس ميثيل السليلوز.

(2) هيدروكسي إيثيل السليلوز مستقر في الأحماض والقلويات العامة. يمكن للقلويات أن تُسرّع ذوبانه وتزيد لزوجته قليلاً. قابليته للتشتت في الماء أقل بقليل من قابلية ميثيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز.

(3) يتميز هيدروكسي إيثيل السليلوز بأداء جيد مضاد للترهل بالنسبة للملاط، ولكن لديه وقت تأخير أطول بالنسبة للأسمنت.

(4) إن أداء هيدروكسي إيثيل السليلوز الذي تنتجه بعض الشركات المحلية أقل بشكل واضح من أداء ميثيل السليلوز بسبب محتواه العالي من الماء ومحتواه العالي من الرماد.

إيثر النشا

إيثرات النشا المستخدمة في الملاط مُعدّلة من بوليمرات طبيعية لبعض السكريات المتعددة، مثل البطاطس والذرة والكسافا وحبوب الغوار وغيرها.

1. النشا المعدل

يتميز إيثر النشا المُعدّل من البطاطس والذرة والكسافا وغيرها باحتباس أقل للماء مقارنةً بإيثر السليلوز. ونظرًا لاختلاف درجة التعديل، يختلف ثباته تجاه الأحماض والقلويات. بعض المنتجات مناسبة للاستخدام في ملاط ​​الجبس، بينما يمكن استخدام بعضها الآخر في ملاط ​​الأسمنت. يُستخدم إيثر النشا في الملاط بشكل رئيسي كمكثّف لتحسين خاصية مقاومة الترهل، وتقليل التصاق الملاط الرطب، وإطالة زمن الفتح.

تُستخدم إيثرات النشا غالبًا مع السليلوز، مما يُكمل خصائص ومزايا هذين المنتجين. ونظرًا لرخص تكلفة منتجات إيثر النشا مقارنةً بإيثر السليلوز، فإن استخدام إيثر النشا في الملاط سيؤدي إلى انخفاض كبير في تكلفة تركيبات الملاط.

2. صمغ الغوار الأثير

إيثر صمغ الغوار هو نوع من إيثرات النشا يتميز بخصائص مميزة، وهو مُعدّل من حبوب الغوار الطبيعية. ويتكون أساسًا من تفاعل الأثيرة بين صمغ الغوار والمجموعة الوظيفية الأكريليكية، حيث يتكون هيكل يحتوي على المجموعة الوظيفية 2-هيدروكسي بروبيل، وهو هيكل بولي غالاكتومانوز.

(1) مقارنةً بإيثر السليلوز، يُعد إيثر صمغ الغوار أكثر قابلية للذوبان في الماء. ولا تتأثر خصائص الرقم الهيدروجيني لإيثر الغوار بشكل كبير.

(2) في ظل ظروف اللزوجة المنخفضة والجرعة المنخفضة، يُمكن استخدام صمغ الغوار كبديل عن إيثر السليلوز بنفس الكمية، مع احتفاظه بالماء بشكل مماثل. ولكن، مع ذلك، تتحسن خصائص القوام، ومقاومة الترهل، والثيكوتروبي بشكل ملحوظ.

(3) في ظل ظروف اللزوجة العالية والجرعة الكبيرة، لا يمكن لصمغ الغوار أن يحل محل إيثر السليلوز، والاستخدام المختلط للاثنين سيؤدي إلى إنتاج أداء أفضل.

(4) يُقلل استخدام صمغ الغوار في ملاط ​​الجبس الالتصاق بشكل ملحوظ أثناء البناء، ويجعله أكثر سلاسة. ولا يؤثر سلبًا على زمن تصلب ملاط ​​الجبس ومتانته.

3. مُكثِّف مُعَدَّل لاحتجاز المياه المعدنية

يُستخدم مُكثِّف مُحافظ على الماء، مصنوع من معادن طبيعية عن طريق التعديل والتركيب، في الصين. المعادن الرئيسية المُستخدمة في تحضير مُكثِّف مُحافظ على الماء هي: السيبيوليت، البنتونيت، المونتموريلونيت، الكاولين، وغيرها. تتميز هذه المعادن بخصائص مُحددة في الاحتفاظ بالماء والتكثيف من خلال تعديلات مثل عوامل الربط. يتميز هذا النوع من مُكثِّف المُحافظة على الماء، المُستخدم في الملاط، بالخصائص التالية.

(1) يمكنه تحسين أداء الملاط العادي بشكل كبير، وحل مشاكل ضعف قابلية تشغيل ملاط ​​الأسمنت، وانخفاض قوة الملاط المختلط، ومقاومة الماء الضعيفة.

(2) يمكن صياغة منتجات الملاط بمستويات قوة مختلفة للمباني الصناعية والمدنية العامة.

(3) تكلفة المواد أقل بكثير من تكلفة إيثر السليلوز وإيثر النشا.

(4) احتباس الماء أقل من عامل احتباس الماء العضوي، وقيمة الانكماش الجاف للملاط المحضر أكبر، وتقل التماسك.

مسحوق مطاط بوليمر قابل لإعادة التشتت

يُعالَج مسحوق المطاط القابل لإعادة التشتت عن طريق التجفيف بالرش لمستحلب بوليمري خاص. خلال عملية المعالجة، تُصبح المواد الغروانية الواقية، ومادة مانعة للتكتل، وغيرها، إضافات أساسية. يتكون مسحوق المطاط المجفف من جسيمات كروية متجمعة بأحجام تتراوح بين 80 و100 مم. هذه الجسيمات قابلة للذوبان في الماء، وتُشكل تشتتًا مستقرًا أكبر بقليل من جسيمات المستحلب الأصلية. يُشكل هذا التشتت طبقة رقيقة بعد التجفيف. هذه الطبقة غير قابلة للعكس، تمامًا مثل تكوين طبقة المستحلب العامة، ولن تُعاد تشتتها عند التقاء الماء بها.

يمكن تقسيم مسحوق المطاط القابل لإعادة التشتت إلى: كوبوليمر ستايرين-بوتادين، كوبوليمر إيثيلين حمض الكربونيك الثلاثي، كوبوليمر إيثيلين-أسيتات حمض الأسيتيك، وغيرها. بناءً على ذلك، يُضاف السيليكون ولوريت الفينيل وغيرها لتحسين الأداء. بفضل تعديلات مختلفة، يتميز مسحوق المطاط القابل لإعادة التشتت بخصائص مختلفة، مثل مقاومة الماء، ومقاومة القلويات، ومقاومة العوامل الجوية، والمرونة. يحتوي على لوريت الفينيل والسيليكون، مما يمنح مسحوق المطاط خواصًا كارهة للماء. كربونات الفينيل الثلاثية عالية التفرع، ذات قيمة Tg منخفضة ومرونة جيدة.

عند استخدام هذه الأنواع من مساحيق المطاط على الملاط، يكون لها جميعًا تأثيرٌ مُؤخِّرٌ على زمن تصلب الأسمنت، ولكن تأثير التأخير يكون أقل من تأثير الاستخدام المباشر لمستحلبات مماثلة. بالمقارنة، يتمتع ستايرين-بوتادين بأكبر تأثير مُؤخِّر، بينما يتمتع أسيتات إيثيلين-فينيل بأدنى تأثير مُؤخِّر. إذا كانت الجرعة صغيرةً جدًا، فإن تأثير تحسين أداء الملاط يكون غير واضح.