HPMC (هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز) هي مادة بوليمر تستخدم عادة في مواد البناء، وخاصة في المواد القائمة على الأسمنت والمواد القائمة على الجبس. يتميز بقابلية جيدة للذوبان في الماء، والالتصاق، واحتباس الماء وخصائص السماكة، لذلك يستخدم على نطاق واسع في الملاط، ومسحوق المعجون، ولاصق البلاط وغيرها من المواد.
1. أسباب انكماش وتشقق مواد البناء
أثناء عملية التصلب، غالبًا ما يتقلص حجم مواد البناء بسبب تبخر الماء والتفاعلات الكيميائية والتغيرات في العوامل البيئية الخارجية، مما يؤدي إلى تركيز الإجهاد وتكوين الشقوق. تشمل الأنواع الرئيسية للانكماش ما يلي:
الانكماش اللدن: عندما لا تتصلب المادة الأسمنتية بعد، يتقلص حجمها بسبب التبخر السريع للماء.
الانكماش الجاف: بعد أن تتصلب المادة، تتعرض للهواء لفترة طويلة، فيتبخر الماء ببطء، مما يؤدي إلى انكماش الحجم.
الانكماش الحراري: تغير الحجم الناتج عن التغيرات في درجات الحرارة، خاصة في بيئة ذات اختلاف كبير في درجات الحرارة بين النهار والليل.
الانكماش الذاتي: أثناء عملية ترطيب الأسمنت، يتقلص الحجم الداخلي بسبب استهلاك الماء عن طريق تفاعل الترطيب.
غالبًا ما تؤدي هذه الانكماشات إلى تراكم الضغط داخل المادة، مما يؤدي في النهاية إلى حدوث شقوق أو تشققات صغيرة، مما يؤثر على متانة وجماليات هيكل المبنى. ومن أجل تجنب هذه الظاهرة، عادة ما تكون هناك حاجة إلى مواد مضافة لتحسين أداء المادة، وHPMC هي واحدة منها.
2. آلية عمل HPMC
تلعب HPMC دوراً هاماً في الحد من انكماش وتشقق مواد البناء، وهو ما يتم تحقيقه بشكل رئيسي من خلال الآليات التالية:
احتباس الماء: يتمتع HPMC بقدرة قوية على الاحتفاظ بالمياه ويمكن أن يشكل طبقة لاحتجاز الماء في الملاط أو مسحوق المعجون لإبطاء معدل تبخر الماء. نظرًا لأن التبخر السريع للمياه داخل المادة سيؤدي إلى انكماش البلاستيك، فإن تأثير احتجاز الماء لـ HPMC يمكن أن يقلل بشكل فعال من ظاهرة الانكماش المبكر، ويحافظ على الماء في المادة بشكل كافٍ، وبالتالي تعزيز تفاعل الترطيب الكامل للأسمنت وتقليل تشققات الانكماش الناتجة عن فقدان الماء أثناء عملية التجفيف. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ HPMC تحسين أداء المادة في ظل الظروف الرطبة والجافة وتقليل التشقق الناتج عن فقدان الماء.
تأثير السماكة والتقوية: HPMC عبارة عن مادة مثخنة يمكنها زيادة اتساق ولزوجة الملاط بشكل فعال وتعزيز الالتصاق العام للمادة. أثناء عملية البناء، إذا كانت المادة رقيقة جدًا، فمن السهل أن يتم فصلها أو ترهلها، مما يؤدي إلى سطح غير مستوي أو حتى تشققات. باستخدام HPMC، يمكن للملاط الحفاظ على اللزوجة المناسبة، وتعزيز قوة وكثافة سطح المادة بعد البناء، وتقليل احتمالية التشقق. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ HPMC أيضًا تعزيز مقاومة القص للمادة وتحسين مقاومتها للتشقق.
تحسين مرونة المادة: يمكن لجزيئات HPMC أن تلعب دورًا معينًا في تعزيز المرونة في المواد القائمة على الأسمنت أو المواد القائمة على الجبس، بحيث تتمتع المادة بمقاومة أفضل للشد والانحناء بعد المعالجة. نظرًا لأن مواد البناء تتعرض عادةً لضغط الشد أو الانحناء تحت تغيرات درجة الحرارة المحيطة والأحمال، فبعد إضافة HPMC، تزداد مرونة المادة، مما يمكن أن يمتص الضغط الخارجي بشكل أفضل ويتجنب التشقق الهش.
التحكم في معدل تفاعل تميه الأسمنت: في المواد المعتمدة على الأسمنت، تؤثر سرعة معدل تفاعل التميه بشكل مباشر على أداء المادة. إذا كان تفاعل الترطيب سريعًا جدًا، فلا يمكن تحرير الضغط الموجود داخل المادة في الوقت المناسب، مما يؤدي إلى حدوث تشققات. يمكن لـ HPMC إبطاء معدل تفاعل الترطيب بشكل مناسب من خلال احتباس الماء وتكوين طبقة واقية، ومنع الأسمنت من فقدان الماء بسرعة كبيرة في المرحلة المبكرة، وبالتالي تجنب ظاهرة الانكماش التلقائي والتشقق أثناء عملية تصلب المادة.
تحسين أداء البناء: يمكن لـ HPMC تحسين أداء البناء لمواد البناء، والذي يتجلى بشكل رئيسي في سيولتها الجيدة، واحتباس الماء والتشحيم، وزيادة توحيد المواد، وتقليل الشقوق الناجمة عن البناء غير السليم. يمكن أن يجعل الملاط ومسحوق المعجون وما إلى ذلك أسهل في الانتشار والتسوية أثناء البناء، ويقلل من نسبة الفراغ في المواد، ويحسن الكثافة الكلية وقوة المواد، ويقلل من خطر التشقق المحلي الناتج عن البناء غير المستوي.
3. تطبيق HPMC في مواد بناء محددة
لاصق البلاط: يمكن لـ HPMC أن يحسن بشكل كبير أداء مقاومة الانزلاق لاصق البلاط، ويضمن إمكانية ربط البلاط بشكل متساوٍ بالركيزة أثناء التثبيت، ويقلل من التساقط أو التشقق الناتج عن الإجهاد غير المتساوي أو الانكماش. بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثيرات HPMC الخاصة بالسماكة والاحتفاظ بالمياه تمكن أيضًا مادة لاصقة البلاط من الحفاظ على وقت أطول للفتح بعد البناء، وتحسين كفاءة البناء، وتقليل الشقوق الناتجة عن المعالجة غير المتساوية.
مسحوق المعجون: في مسحوق المعجون، يمكن لخاصية الاحتفاظ بالمياه في HPMC أن تمنع المعجون من فقدان الماء بسرعة كبيرة أثناء عملية التجفيف، وتقلل من الانكماش والتشقق الناتج عن فقدان الماء. في الوقت نفسه، يمكن أن يؤدي تأثير HPMC السميك إلى تحسين أداء بناء المعجون، مما يسهل وضعه بالتساوي على الحائط، ويقلل من التشققات السطحية الناتجة عن التطبيق غير المتساوي.
الملاط: يمكن أن تؤدي إضافة HPMC إلى الملاط إلى تحسين أداء العمل بشكل فعال، وجعل الملاط أكثر سلاسة أثناء البناء، وتقليل الفصل والتقسيم الطبقي، وبالتالي تحسين التوحيد والالتصاق للملاط. وفي الوقت نفسه، فإن تأثير احتجاز الماء لـ HPMC يمكن أن يجعل الماء يتبخر بشكل أبطأ أثناء عملية تصلب الملاط، مما يؤدي إلى تجنب الانكماش والتشقق الناجم عن فقدان الماء المبكر.
4. احتياطات استخدام HPMC
التحكم في الجرعة: كمية HPMC المضافة لها تأثير مباشر على تأثيرها، وعادة ما تحتاج إلى تعديلها وفقًا لنسبة المادة وسيناريوهات التطبيق المحددة. سوف يتسبب HPMC المفرط في أن تكون المادة عالية الاتساق، مما يؤثر على أداء البناء؛ في حين أن HPMC غير الكافي لن يكون قادرًا على لعب دور احتباس الماء والسماكة كما ينبغي.
الاستخدام مع إضافات أخرى: يُستخدم HPMC عادةً مع إضافات كيميائية أخرى (مثل مخفضات الماء، وعوامل احتجاز الهواء، والمواد البلاستيكية، وما إلى ذلك) لتحقيق نتائج أفضل. عند الاستخدام، من الضروري مراعاة التفاعل بين الإضافات المختلفة لتجنب التأثير المتبادل على أداء المواد.
باعتباره مادة مضافة مهمة للبناء، فإن HPMC له تأثير كبير في تقليل انكماش وتشقق مواد البناء. إنه يقلل بشكل فعال من التشققات الناتجة عن فقدان الماء وتركيز الإجهاد عن طريق تحسين احتباس الماء وسماكة ومرونة المادة وتحسين معدل تفاعل ترطيب الأسمنت. إن الاستخدام المعقول لـ HPMC لا يؤدي فقط إلى تحسين أداء البناء للمادة، بل أيضًا إلى إطالة عمر خدمة هيكل المبنى وتقليل تكلفة الصيانة اللاحقة. مع التقدم المستمر في تكنولوجيا مواد البناء، سيكون تطبيق HPMC في مجال البناء أكثر شمولاً وعمقًا.
وقت النشر: 21 سبتمبر 2024