تحسين تأثير هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) على المواد القائمة على الأسمنت

في السنوات الأخيرة، مع التطوير المستمر لتكنولوجيا عزل الجدران الخارجية، والتقدم المستمر لتكنولوجيا إنتاج السليلوز، والخصائص الممتازة لـ HPMC نفسها، تم استخدام HPMC على نطاق واسع في صناعة البناء.

من أجل استكشاف آلية العمل بين HPMC والمواد القائمة على الأسمنت بشكل أكبر، تركز هذه الورقة على تأثير تحسين HPMC على الخصائص التماسكية للمواد القائمة على الأسمنت.

وقت التخثر

يرتبط وقت ضبط الخرسانة بشكل أساسي بوقت ضبط الأسمنت، ويكون للمجموع تأثير ضئيل، لذلك يمكن استخدام وقت ضبط الملاط بدلاً من ذلك لدراسة تأثير HPMC على وقت ضبط خليط الخرسانة غير القابلة للتشتت تحت الماء، لأن وقت ضبط الملاط يتأثر بالماء. لذلك، من أجل تقييم تأثير HPMC على وقت ضبط الملاط، من الضروري تحديد نسبة الماء إلى الأسمنت ونسبة الملاط في الملاط.

وفقًا للتجربة، فإن إضافة HPMC لها تأثير تثبيطي ملحوظ على خليط الملاط، ويطول زمن تصلب الملاط تدريجيًا مع زيادة محتوى HPMC. تحت نفس محتوى HPMC، يكون الملاط المصبوب تحت الماء أسرع من الملاط المتشكل في الهواء. يكون زمن تصلب وسط التشكيل أطول. عند قياسه في الماء، مقارنةً بالعينة الخام، يتأخر زمن تصلب الملاط المخلوط بـ HPMC بمقدار 6-18 ساعة للتصلب الأولي و6-22 ساعة للتصلب النهائي. لذلك، يجب استخدام HPMC مع مُسرِّعات.

بوليمر HPMC هو بوليمر عالي الوزن الجزيئي، ذو بنية خطية جزيئية ضخمة ومجموعة هيدروكسيل في المجموعة الوظيفية، مما يُمكّنه من تكوين روابط هيدروجينية مع جزيئات ماء الخلط، وزيادة لزوجته. تجذب السلاسل الجزيئية الطويلة لـ HPMC بعضها البعض، مما يؤدي إلى تشابك جزيئاتها لتكوين بنية شبكية تُغلف الأسمنت وماء الخلط. ولأن HPMC يُشكل بنية شبكية تُشبه الغشاء، ويُغلف الأسمنت، فإنه يمنع بفعالية تطاير الماء في الملاط، ويُعيق أو يُبطئ معدل ترطيب الأسمنت.

نزيف

إن ظاهرة نزيف الملاط تشبه تلك الموجودة في الخرسانة، مما يؤدي إلى ترسب خطير للمجموعات، مما يؤدي إلى زيادة نسبة الماء إلى الأسمنت في الطبقة العليا من الملاط، مما يتسبب في انكماش بلاستيكي كبير للطبقة العليا من الملاط في المرحلة المبكرة، وحتى التشقق، وقوة الطبقة السطحية من الملاط ضعيفة نسبيًا.

عندما تكون الجرعة أعلى من 0.5%، لا تحدث ظاهرة نزيف. ويرجع ذلك إلى أن HPMC عند خلطه بالملاط، يكون له بنية غشائية وشبكية، كما أن امتزاز مجموعات الهيدروكسيل على السلسلة الطويلة من الجزيئات الكبيرة يجعل الأسمنت وماء الخلط في الملاط يشكلان تكتلاً، مما يضمن بنية مستقرة للملاط. بعد إضافة HPMC إلى الملاط، تتشكل العديد من فقاعات الهواء الصغيرة المستقلة. ستتوزع هذه الفقاعات بالتساوي في الملاط وتعيق ترسب الركام. للأداء الفني لـ HPMC تأثير كبير على المواد الأسمنتية، وغالبًا ما يُستخدم في تحضير مواد مركبة جديدة قائمة على الأسمنت مثل ملاط ​​المسحوق الجاف وملاط البوليمر، مما يجعله يتمتع باحتفاظ جيد بالماء والبلاستيك.

الطلب على مياه الهاون

عندما تكون كمية HPMC صغيرة، يكون لها تأثير كبير على الطلب على الماء للملاط. في حالة الحفاظ على درجة تمدد الملاط الطازج كما هي بشكل أساسي، يتغير محتوى HPMC والطلب على الماء للملاط في علاقة خطية خلال فترة زمنية معينة، وينخفض ​​الطلب على الماء للملاط أولاً ثم يزداد بشكل واضح. عندما تكون كمية HPMC أقل من 0.025٪، مع زيادة الكمية، ينخفض ​​الطلب على الماء للملاط تحت نفس درجة التمدد، مما يدل على أنه عندما تكون كمية HPMC صغيرة، يكون لها تأثير تقليل الماء على الملاط، ويكون لـ HPMC تأثير احتجاز الهواء. يوجد عدد كبير من فقاعات الهواء الصغيرة المستقلة في الملاط، وتعمل هذه الفقاعات الهوائية كمواد تشحيم لتحسين سيولة الملاط. عندما تكون الجرعة أكبر من 0.025٪، يزداد الطلب على الماء للملاط مع زيادة الجرعة. يعود ذلك إلى اكتمال بنية شبكة HPMC، وتقصير الفجوة بين الكتل على السلسلة الجزيئية الطويلة، مما يُحدث تأثير التجاذب والتماسك، ويُقلل من سيولة الملاط. لذلك، في حال تساوي درجة التمدد تقريبًا، يُظهر الملاط زيادة في استهلاكه للماء.

01. اختبار مقاومة التشتت:

يُعدّ مُقاومة التشتت مؤشرًا تقنيًا مهمًا لقياس جودة مُقاومة التشتت. HPMC هو مُركب بوليمر قابل للذوبان في الماء، ويُعرف أيضًا باسم الراتنج القابل للذوبان في الماء أو البوليمر القابل للذوبان في الماء. يُحسّن قوام الخليط بزيادة لزوجة ماء الخلط. وهو مادة بوليمرية مُحبّة للماء، تذوب في الماء لتكوين محلول أو مُشتت.

تُظهر التجارب أنه عندما تزداد كمية الملدن الفائق عالي الكفاءة القائم على النفثالين، فإن إضافة الملدن الفائق ستقلل من مقاومة تشتت ملاط ​​الأسمنت الطازج. وذلك لأن مُخفِّض الماء عالي الكفاءة القائم على النفثالين هو مادة خافضة للتوتر السطحي. عند إضافة مُخفِّض الماء إلى الملاط، سيتم توجيه مُخفِّض الماء على سطح جزيئات الأسمنت لجعل سطح جزيئات الأسمنت له نفس الشحنة. هذا التنافر الكهربائي يجعل جزيئات الأسمنت تتشكل. يتم تفكيك بنية التجلُّد للأسمنت، ويتم إطلاق الماء المُغلَّف في الهيكل، مما سيؤدي إلى فقدان جزء من الأسمنت. في الوقت نفسه، وجد أنه مع زيادة محتوى HPMC، تتحسن مقاومة تشتت ملاط ​​الأسمنت الطازج بشكل أفضل وأفضل.

02. خصائص قوة الخرسانة:

في مشروع أساس تجريبي، تم استخدام خليط خرساني غير قابل للتشتت تحت الماء من HPMC، وكانت درجة قوة التصميم C25. وفقًا للاختبار الأساسي، كانت كمية الأسمنت 400 كجم، وغاز السيليكا المركب 25 كجم/م3، والكمية المثلى من HPMC هي 0.6٪ من كمية الأسمنت، ونسبة الماء إلى الأسمنت 0.42، ومعدل الرمل 40٪، ومخرجات مخفض الماء عالي الكفاءة القائم على النفثالين هي 8٪، ومتوسط ​​قوة 28 يومًا لعينة الخرسانة في الهواء هو 42.6 ميجا باسكال، ومتوسط ​​قوة 28 يومًا للخرسانة تحت الماء بارتفاع سقوط 60 مم هو 36.4 ميجا باسكال، ونسبة قوة الخرسانة المشكلة بالماء إلى الخرسانة المشكلة بالهواء هي 84.8٪، والتأثير أكثر أهمية.

03. أظهرت التجارب:

(1) إضافة HPMC لها تأثير تثبيطي واضح على خليط الملاط. مع زيادة محتوى HPMC، يطول زمن تصلب الملاط تدريجيًا. تحت نفس محتوى HPMC، يكون الملاط المتشكل تحت الماء أسرع من المتشكل في الهواء. كما أن زمن تصلب وسط التشكيل أطول. هذه الميزة مفيدة لضخ الخرسانة تحت الماء.

(2) يتميز ملاط ​​الأسمنت الطازج الممزوج بهيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز بخواص تماسك جيدة ولا يحدث نزيف تقريبًا.

(3) انخفضت كمية HPMC واحتياجات المياه للملاط في البداية ثم زادت بشكل واضح.

(4) إن إضافة عامل تخفيض الماء يحسن مشكلة زيادة الطلب على الماء للملاط، ولكن يجب التحكم في جرعته بشكل معقول، وإلا فإن مقاومة التشتت تحت الماء للملاط الأسمنتي المخلوط حديثًا ستنخفض في بعض الأحيان.

(5) لا يوجد فرق كبير في بنية عينة عجينة الأسمنت الممزوجة بـ HPMC والعينة الخام، كما لا يوجد فرق كبير في بنية وكثافة عينة عجينة الأسمنت المصبوبة في الماء والهواء. العينة المتكونة تحت الماء لمدة 28 يومًا تكون هشة بعض الشيء. والسبب الرئيسي هو أن إضافة HPMC تقلل بشكل كبير من فقدان وتشتت الأسمنت عند صبه في الماء، ولكنها تقلل أيضًا من كثافة حجر الأسمنت. في المشروع، وبشرط ضمان عدم التشتت تحت الماء، يجب تقليل جرعة HPMC قدر الإمكان.

(٦) إضافة مُضافات الخرسانة غير القابلة للتشتت تحت الماء HPMC، والتحكم في الجرعة، يُحسّن من قوة الخرسانة. يُظهر المشروع التجريبي أن نسبة قوة الخرسانة المُشكّلة بالماء والخرسانة المُشكّلة بالهواء تبلغ ٨٤.٨٪، وكان التأثير ملحوظًا نسبيًا.