احتباس الماء في ملاط ​​المسحوق الجاف

1. ضرورة الاحتفاظ بالماء

جميع أنواع القواعد التي تتطلب ملاطًا للبناء تتميز بدرجة معينة من امتصاص الماء. بعد امتصاص الطبقة الأساسية للماء في الملاط، تتدهور قابلية بناء الملاط، وفي الحالات الشديدة، لا ترطب المادة الأسمنتية في الملاط تمامًا، مما يؤدي إلى انخفاض القوة، وخاصة قوة السطح البيني بين الملاط المتصلب والطبقة الأساسية، مما يتسبب في تشقق الملاط وتساقطه. إذا كان ملاط ​​التجصيص يتمتع بأداء مناسب لاحتباس الماء، فإنه لا يحسن أداء بناء الملاط بشكل فعال فحسب، بل يجعل أيضًا من الصعب على الطبقة الأساسية امتصاص الماء في الملاط، ويضمن ترطيبًا كافيًا للأسمنت.

2. مشاكل طرق الاحتفاظ بالمياه التقليدية

الحل التقليدي هو ريّ القاعدة، ولكن من المستحيل ضمان ترطيبها بالتساوي. الهدف الأمثل لترطيب ملاط ​​الأسمنت على القاعدة هو أن يمتصّ مُنتج ترطيب الأسمنت الماء مع القاعدة، ويتغلغل فيها، ويُشكّل "رابطًا رئيسيًا" فعالًا معها، مما يُحقّق قوة الالتصاق المطلوبة. يُسبّب الريّ مُباشرةً على سطح القاعدة تشتّتًا كبيرًا في امتصاص الماء للقاعدة بسبب اختلافات درجة الحرارة، ووقت الريّ، وانتظام الريّ. تمتصّ القاعدة الماء بشكل أقلّ، وستستمرّ في امتصاص الماء في الملاط. قبل بدء ترطيب الأسمنت، يُمتصّ الماء، مما يؤثر على ترطيب الأسمنت واختراق مُنتجات الترطيب في المصفوفة؛ فالقاعدة تمتصّ الماء بشكل كبير، ويتدفق الماء في الملاط إلى القاعدة. سرعة انتقال المُتوسّط بطيئة، وحتى طبقة غنية بالماء تتشكّل بين الملاط والمصفوفة، مما يُؤثّر أيضًا على قوة الالتصاق. لذلك، فإن استخدام طريقة الري الأساسية الشائعة لن يفشل في حل مشكلة امتصاص الماء العالي لقاعدة الجدار بشكل فعال فحسب، بل سيؤثر أيضًا على قوة الترابط بين الملاط والقاعدة، مما يؤدي إلى التجويف والتشقق.

3. متطلبات أنواع مختلفة من الملاط للاحتفاظ بالمياه

يتم اقتراح أهداف معدل الاحتفاظ بالمياه لمنتجات ملاط ​​​​التجصيص المستخدمة في منطقة معينة وفي مناطق ذات ظروف درجة حرارة ورطوبة مماثلة أدناه.

①ملاط الجص للركيزة ذات الامتصاص العالي للمياه

تتميز الأسطح عالية الامتصاص للماء، والمتمثلة في الخرسانة المحبوسة في الهواء، بما في ذلك ألواح التقسيم الخفيفة الوزن والكتل وغيرها، بقدرتها العالية على الامتصاص وطول عمرها الافتراضي. يجب ألا تقل نسبة احتفاظ ملاط ​​الجص المستخدم في هذه الطبقة الأساسية عن 88%.

②ملاط الجص للركيزة منخفض الامتصاص للماء

تتميز الأسطح منخفضة الامتصاص للماء، والمتمثلة في الخرسانة المصبوبة في الموقع، بما في ذلك ألواح البوليسترين لعزل الجدران الخارجية، بامتصاص منخفض نسبيًا للماء. يجب ألا يقل معدل احتباس الماء في ملاط ​​الجص المستخدم لهذه الأسطح عن 88%.

③ملاط الجص ذو الطبقة الرقيقة

يُقصد بالجص الرقيق بناء جص يتراوح سمكه بين 3 و8 مم. يتميز هذا النوع من الجص بسهولة فقدان الرطوبة بسبب رقته، مما يؤثر على قابلية التشغيل والمتانة. أما الملاط المستخدم في هذا النوع من الجص، فلا يقل معدل احتباس الماء فيه عن 99%.

④ملاط التجصيص ذو الطبقة السميكة

يُقصد بالتجصيص ذي الطبقة السميكة بناء الجص، حيث يتراوح سمك طبقة الجص الواحدة بين 8 مم و20 مم. يتميز هذا النوع من الجص بسهولة فقدان الماء بفضل سماكة طبقة الجص، لذا يجب ألا يقل معدل احتباس الماء في ملاط ​​الجص عن 88%.

⑤معجون مقاوم للماء

يُستخدم المعجون المقاوم للماء كمواد جبس فائقة الرقة، ويتراوح سمكه العام بين 1 و2 مم. تتطلب هذه المواد خصائص احتفاظ عالية جدًا بالماء لضمان قابليتها للتشكيل وقوة التصاقها. يجب ألا يقل معدل احتفاظ المعجون بالماء عن 99%، وأن يكون معدل احتفاظ المعجون بالماء للجدران الخارجية أعلى منه للجدران الداخلية.

4. أنواع المواد التي تحتفظ بالماء

إيثر السليلوز

1) إيثر ميثيل السليلوز (MC)

2) هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز الأثير (HPMC)

3) إيثر هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)

4) إيثر كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC)

5) هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز الأثير (HEMC)

إيثر النشا

1) إيثر النشا المعدل

2) إيثر الغوار

مُكثِّف مُعَدَّل لاحتجاز المياه المعدنية (المونتموريلونيت، البنتونيت، إلخ.)

خامسا، يركز ما يلي على أداء المواد المختلفة

1. إيثر السليلوز

1.1 نظرة عامة على إيثر السليلوز

إيثر السليلوز هو مصطلح عام لسلسلة من المنتجات الناتجة عن تفاعل السليلوز القلوي مع عامل الأثيرة في ظل ظروف معينة. يتم الحصول على إيثرات سليلوز مختلفة من خلال استبدال الألياف القلوية بعوامل أثيرة مختلفة. وفقًا لخصائص تأين بدائلها، يمكن تقسيم إيثرات السليلوز إلى فئتين: أيونية، مثل كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC)، وغير أيونية، مثل ميثيل السليلوز (MC).

وفقًا لأنواع البدائل، تُقسّم إيثرات السليلوز إلى أحاديات الإيثر، مثل إيثر ميثيل السليلوز (MC)، وإيثرات مختلطة، مثل إيثر هيدروكسي إيثيل كربوكسي ميثيل السليلوز (HECMC). ووفقًا لاختلاف المذيبات التي تذوب فيها، تُقسّم إلى نوعين: قابل للذوبان في الماء وقابل للذوبان في المذيبات العضوية.

1.2 أنواع السليلوز الرئيسية

كاربوكسي ميثيل سلولوز (CMC)، الدرجة العملية للاستبدال: 0.4-1.4؛ عامل الأثير، حمض أحادي الأكسجين الأسيتيك؛ المذيب المذيب، الماء؛

كاربوكسي ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز (CMHEC)، الدرجة العملية للاستبدال: 0.7-1.0؛ عامل الأثير، حمض أحادي الأكسجين الأسيتيك، أكسيد الإيثيلين؛ المذيب المذيب، الماء؛

ميثيل السليلوز (MC)، الدرجة العملية للاستبدال: 1.5-2.4؛ عامل الأثير، كلوريد الميثيل؛ المذيب المذيب، الماء؛

هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)، الدرجة العملية للاستبدال: 1.3-3.0؛ عامل الأثير، أكسيد الإيثيلين؛ المذيب المذيب، الماء؛

هيدروكسي إيثيل ميثيل سلولوز (HEMC)، الدرجة العملية للاستبدال: 1.5-2.0؛ عامل الأثير، أكسيد الإيثيلين، كلوريد الميثيل؛ المذيب المذيب، الماء؛

هيدروكسي بروبيل السليلوز (HPC)، الدرجة العملية للاستبدال: 2.5-3.5؛ عامل الأثير، أكسيد البروبيلين؛ المذيب المذيب، الماء؛

هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC)، الدرجة العملية للاستبدال: 1.5-2.0؛ عامل الأثير، أكسيد البروبيلين، كلوريد الميثيل؛ المذيب المذيب، الماء؛

إيثيل السليلوز (EC)، الدرجة العملية للاستبدال: 2.3-2.6؛ عامل الأثير، أحادي كلورو الإيثان؛ المذيب المذيب، المذيب العضوي؛

إيثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز (EHEC)، الدرجة العملية للاستبدال: 2.4-2.8؛ عامل الأثير، أحادي كلورو الإيثان، أكسيد الإيثيلين؛ المذيب المذيب، المذيب العضوي؛

1.3 خصائص السليلوز

1.3.1 إيثر ميثيل السليلوز (MC)

① ميثيل السليلوز قابل للذوبان في الماء البارد، ويصعب ذوبانه في الماء الساخن. محلوله المائي مستقر جدًا في نطاق الرقم الهيدروجيني (PH) بين 3 و12. يتوافق جيدًا مع النشا وصمغ الغوار، وغيرها، والعديد من المواد الخافضة للتوتر السطحي. عندما تصل درجة الحرارة إلى درجة حرارة التجلط، يحدث التجلط.

②يعتمد احتباس الماء في ميثيل السليلوز على كمية الإضافة، واللزوجة، ودقة الجسيمات، ومعدل الذوبان. عمومًا، كلما كانت كمية الإضافة كبيرة، كانت الدقة منخفضة، وكانت اللزوجة عالية، كان احتباس الماء مرتفعًا. من بين هذه العوامل، يكون لكمية الإضافة التأثير الأكبر على احتباس الماء، ولا تتناسب اللزوجة المنخفضة طرديًا مع مستوى احتباس الماء. يعتمد معدل الذوبان بشكل أساسي على درجة تعديل سطح جسيمات السليلوز ودقة الجسيمات. يتميز ميثيل السليلوز بمعدل احتباس ماء أعلى من بين إيثرات السليلوز.

③ يؤثر تغير درجة الحرارة بشكل خطير على معدل احتباس الماء في ميثيل السليلوز. بشكل عام، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد سوء احتباس الماء. إذا تجاوزت درجة حرارة الملاط 40 درجة مئوية، فسيكون احتباس الماء في ميثيل السليلوز ضعيفًا جدًا، مما يؤثر بشكل خطير على بنية الملاط.

٤- لميثيل السليلوز تأثيرٌ كبيرٌ على بناء الملاط وقدرته على الالتصاق. يُقصد بـ "الالتصاق" هنا قوة الالتصاق بين أداة تطبيق العامل وركيزة الجدار، أي مقاومة الملاط للقص. يتميز الملاط بقوته اللاصقة العالية، ومقاومته العالية للقص، مما يتطلب من العمال قوةً أكبر أثناء الاستخدام، مما يُضعف أداء الملاط في البناء. يكون التصاق ميثيل السليلوز متوسطًا في منتجات إيثر السليلوز.

1.3.2 إيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)

هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز هو منتج ألياف يتزايد إنتاجه واستهلاكه بسرعة في السنوات الأخيرة.

هو إيثر سليلوزي غير أيوني، يُصنع من القطن المكرر بعد عملية قلوية، باستخدام أكسيد البروبيلين وكلوريد الميثيل كعاملي إيثر، ومن خلال سلسلة من التفاعلات. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 1.5 و2.0. تختلف خصائصه بسبب اختلاف نسب محتوى الميثوكسيل والهيدروكسي بروبيل. فمع ارتفاع نسبة الميثوكسيل وانخفاض نسبة الهيدروكسي بروبيل، يكون أداؤه قريبًا من أداء ميثيل السليلوز؛ ومع انخفاض نسبة الميثوكسيل وارتفاع نسبة الهيدروكسي بروبيل، يكون أداؤه قريبًا من أداء هيدروكسي بروبيل السليلوز.

١- هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز سهل الذوبان في الماء البارد، ويصعب ذوبانه في الماء الساخن. لكن 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، وكلما زاد الوزن الجزيئي، زادت اللزوجة. تؤثر درجة الحرارة أيضًا على لزوجته، فمع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض اللزوجة. مع ذلك، تتأثر لزوجته بدرجة الحرارة بدرجة أقل من ميثيل سليلوز. ويكون محلوله مستقرًا عند تخزينه في درجة حرارة الغرفة.

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

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

⑤يمكن خلط هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مع بوليمرات قابلة للذوبان في الماء لتكوين محلول متجانس وشفاف ولزوجة أعلى، مثل كحول البولي فينيل، وإيثر النشا، والصمغ النباتي، وغيرها.

⑥ يتمتع هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز بمقاومة أفضل للإنزيمات من ميثيل سليلوز، كما أن محلوله أقل عرضة للتحلل بواسطة الإنزيمات من ميثيل سليلوز.

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

1.3.3 إيثر 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.

١- 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، لكن احتباسه للماء أقل من ميثيل السليلوز.

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

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

④إن 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.

١.٣.٤ يُصنع إيثر كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) من ألياف طبيعية (قطن، قنب، إلخ) بعد معالجة قلوية، باستخدام أحادي كلورو أسيتات الصوديوم كعامل إيثر، ويخضع لسلسلة من المعالجات التفاعلية لإنتاج إيثر السليلوز الأيوني. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين ٠.٤ و١.٤، ويتأثر أداؤه بشكل كبير بدرجة الاستبدال.

①يعتبر كاربوكسي ميثيل السليلوز شديد الامتصاص للرطوبة، وسيحتوي على كمية كبيرة من الماء عند تخزينه في ظل الظروف العامة.

② محلول هيدروكسي ميثيل السليلوز المائي لا يُنتج هلامًا، وتنخفض اللزوجة مع ارتفاع درجة الحرارة. عندما تتجاوز درجة الحرارة 50 درجة مئوية، تصبح اللزوجة غير قابلة للعكس.

③ يتأثر استقراره بشكل كبير بدرجة الحموضة (pH). عمومًا، يمكن استخدامه في ملاط ​​الجبس، ولكن ليس في ملاط ​​الأسمنت. عندما يكون قلويًا للغاية، يفقد لزوجته.

④ احتباسه للماء أقل بكثير من ميثيل السليلوز. له تأثير مُثبط على ملاط ​​الجبس ويُقلل من متانته. مع ذلك، فإن سعره أقل بكثير من سعر ميثيل السليلوز.

2. إيثر النشا المعدل

إيثرات النشا المستخدمة عادةً في الملاط مُعدّلة من بوليمرات طبيعية لبعض عديدات السكاريد. مثل البطاطس والذرة والكسافا وحبوب الغوار، تُعدّل هذه الإيثرات إلى أنواع مختلفة من إيثرات النشا المُعدّلة. من هذه الإيثرات الشائعة في الملاط: إيثر هيدروكسي بروبيل النشا، وإيثر هيدروكسي ميثيل النشا، وغيرها.

بشكل عام، تتميز إيثرات النشا المُعدّلة من البطاطس والذرة والكسافا باحتباس أقل للماء مقارنةً بإيثرات السليلوز. ونظرًا لاختلاف درجة تعديلها، فإنها تُظهر ثباتًا مختلفًا مقارنةً بالأحماض والقلويات. بعض المنتجات مناسبة للاستخدام في ملاط ​​الجبس، بينما لا 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 يُنتج خصائص ومزايا متكاملة لكلا المنتجين. ولأن منتجات إيثر النشا أرخص بكثير من إيثر السليلوز، فإن استخدام إيثر النشا في الملاط سيؤدي إلى انخفاض كبير في تكلفة تركيبات الملاط.

3. صمغ الغوار الأثير

إيثر صمغ الغوار هو نوع من عديد السكاريد المؤثر ذي خصائص خاصة، مُعدّل من حبوب الغوار الطبيعية. ويتكون، بشكل رئيسي، من خلال تفاعل الأثير بين صمغ الغوار والمجموعات الوظيفية الأكريليكية، بنية تحتوي على مجموعات وظيفية 2-هيدروكسي بروبيل، وهي بنية بولي غالاكتومانوز.

①مقارنةً بإيثر السليلوز، فإن إيثر صمغ الغوار أسهل في الذوبان في الماء. ولا يؤثر الرقم الهيدروجيني (PH) على أداء إيثر صمغ الغوار.

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

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

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

⑤ عند تطبيق صمغ الغوار على البناء الأسمنتي وملاط الجص، فإنه يمكن أن يحل محل الإيثر السليلوز بنفس الكمية، ويمنح الملاط مقاومة أفضل للترهل، والتكسوتروبيا وسلاسة البناء.

⑥في الهاون ذو اللزوجة العالية والمحتوى العالي من عامل الاحتفاظ بالماء، سيعمل صمغ الغوار وإيثر السليلوز معًا لتحقيق نتائج ممتازة.

⑦ يمكن أيضًا استخدام صمغ الغوار في منتجات مثل مواد لاصقة البلاط، وعوامل تسوية الأرض ذاتيًا، والمعجون المقاوم للماء، وملاط البوليمر لعزل الجدران.

4. 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.

③تكلفة المواد منخفضة.

④ يكون احتباس الماء أقل من عوامل احتباس الماء العضوية، وتكون قيمة الانكماش الجاف للملاط المحضر كبيرة نسبيًا، كما تقل التماسك.