في الملاط الجاهز، يمكن لكمية قليلة من إيثر السليلوز أن تُحسّن بشكل ملحوظ من أداء الملاط الرطب. يتضح أن إيثر السليلوز هو المادة المضافة الرئيسية التي تؤثر على أداء الملاط.
يؤدي اختيار أنواع مختلفة من إيثرات السليلوز ذات لزوجات وأحجام جسيمات ودرجات لزوجة وكميات مضافة متباينة إلى تأثيرات مختلفة على تحسين أداء الملاط الجاف. حاليًا، تعاني العديد من أنواع ملاط البناء والتجصيص من ضعف في الاحتفاظ بالماء، حيث ينفصل الماء عن الملاط بعد دقائق قليلة من تركه. لذا، من الضروري جدًا إضافة إيثر السليلوز إلى ملاط الأسمنت.
دعونا نلقي نظرة فاحصة على دور إيثر السليلوز في ملاط الأسمنت!
1. إيثر السليلوز - الاحتفاظ بالماء
يُعدّ الاحتفاظ بالماء خاصيةً مهمةً لإيثر ميثيل السليلوز، وهي خاصيةٌ يوليها العديد من مصنّعي الملاط الجاف المحليين اهتمامًا بالغًا، لا سيما في المناطق الجنوبية ذات درجات الحرارة المرتفعة. يلعب إيثر السليلوز دورًا لا غنى عنه في إنتاج مواد البناء، وخاصةً الملاط الجاف، لا سيما في إنتاج الملاط المعدّل، حيث يُشكّل عنصرًا أساسيًا لا غنى عنه.
تؤثر لزوجة إيثر السليلوز، وجرعته، ودرجة الحرارة المحيطة، وبنيته الجزيئية تأثيرًا كبيرًا على قدرته على الاحتفاظ بالماء. ففي ظل الظروف نفسها، كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، تحسّن احتفاظه بالماء؛ وكلما زادت جرعته، تحسّن احتفاظه بالماء أيضًا. عادةً، تُحسّن جرعة صغيرة من إيثر السليلوز بشكل ملحوظ قدرة الملاط على الاحتفاظ بالماء. وعندما تصل الجرعة إلى حد معين، ومع ازدياد درجة الاحتفاظ بالماء، يتباطأ معدل الاحتفاظ بالماء. وعند ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، ينخفض احتفاظ إيثر السليلوز بالماء عادةً. ولكن بعض أنواع إيثر السليلوز المُعدّلة تُظهر أيضًا قدرة أفضل على الاحتفاظ بالماء في درجات الحرارة المرتفعة؛ كما أن إيثر السليلوز ذو درجات الاستبدال المنخفضة يتمتع بقدرة أفضل على الاحتفاظ بالماء.
سترتبط مجموعة الهيدروكسيل الموجودة على جزيء إيثر السليلوز وذرة الأكسجين الموجودة على رابطة الإيثر بجزيء الماء لتشكيل رابطة هيدروجينية، مما يحول الماء الحر إلى ماء مرتبط، وبالتالي يلعب دورًا جيدًا في الاحتفاظ بالماء؛اليسمح الانتشار المتبادل بين جزيء الماء وسلسلة جزيئات إيثر السليلوز بدخول جزيئات الماء إلى داخل سلسلة جزيئات إيثر السليلوز الكبيرة، ويخضع لقوى ربط قوية، مما يؤدي إلى تكوين ماء حر وماء متشابك، وتحسين احتفاظ ملاط الأسمنت بالماء؛ كما يحسن إيثر السليلوز الخصائص الريولوجية لملاط الأسمنت الطازج، وبنية الشبكة المسامية، والضغط الأسموزي، أو أن خصائص تكوين الأغشية لإيثر السليلوز تعيق انتشار الماء.
2. إيثرات السليلوز - التكثيف والانسيابية
يُضفي إيثر السليلوز لزوجةً ممتازةً على الملاط الرطب، مما يُحسّن بشكلٍ ملحوظٍ قدرة التماسك بين الملاط الرطب والطبقة الأساسية، ويُعزز مقاومة الملاط للترهل. ويُستخدم على نطاقٍ واسعٍ في ملاط التجصيص، وملاط ربط الطوب، وأنظمة عزل الجدران الخارجية. كما يُساهم تأثير إيثر السليلوز المُكثّف في زيادة مقاومة التشتت وتجانس المواد المُختلطة حديثًا، ويمنع انفصال الطبقات وانفصال المكونات. ويمكن استخدامه في الخرسانة الليفية، والخرسانة تحت الماء، والخرسانة ذاتية الدمك.
ينجم تأثير إيثر السليلوز المُكثِّف على المواد الأسمنتية عن لزوجة محلول إيثر السليلوز. في ظل الظروف نفسها، كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، تحسنت لزوجة المادة الأسمنتية المُعدَّلة، ولكن إذا كانت اللزوجة عالية جدًا، فإنها ستؤثر على سيولة المادة وسهولة استخدامها (مثل التصاق سكين التجصيص). يتطلب الملاط ذاتي التسوية والخرسانة ذاتية الدمك، اللذان يتطلبان سيولة عالية، لزوجة منخفضة من إيثر السليلوز. بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير إيثر السليلوز المُكثِّف يزيد من حاجة المواد الأسمنتية للماء، وبالتالي يزيد من إنتاجية الملاط.
يتميز المحلول المائي لإيثر السليلوز عالي اللزوجة بخاصية الانسيابية العالية، وهي سمة رئيسية لإيثر السليلوز. عادةً ما تتمتع المحاليل المائية لميثيل السليلوز بسيولة شبه لدنة وغير انسيابية تحت درجة حرارة التجلط، ولكنها تُظهر خصائص تدفق نيوتوني عند معدلات القص المنخفضة. تزداد اللدونة الكاذبة مع الوزن الجزيئي أو تركيز إيثر السليلوز، بغض النظر عن نوع البديل ودرجة استبداله. لذلك، فإن إيثرات السليلوز من نفس درجة اللزوجة، سواء كانت HPMC أو HEMC، ستُظهر دائمًا نفس الخصائص الريولوجية طالما بقي التركيز ودرجة الحرارة ثابتين. تتشكل الهلامات البنيوية عند رفع درجة الحرارة، ويحدث تدفق انسيابي عالي.
تُظهر إيثرات السليلوز عالية التركيز ومنخفضة اللزوجة خاصية الانسيابية حتى عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة التصلب. تُعد هذه الخاصية مفيدة للغاية في ضبط استواء وتخفيف الترهل في ملاط البناء. تجدر الإشارة هنا إلى أنه كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، تحسّن احتفاظه بالماء، ولكن مع زيادة اللزوجة، يزداد وزنه الجزيئي النسبي، ويقلّ ذوبانه تبعًا لذلك، مما يؤثر سلبًا على تركيز الملاط وأداء البناء.
3. إيثر السليلوز - تأثير إدخال الهواء
يُظهر إيثر السليلوز تأثيرًا واضحًا في إدخال الهواء إلى المواد الأسمنتية الطازجة. يحتوي إيثر السليلوز على مجموعات محبة للماء (مجموعات الهيدروكسيل، ومجموعات الإيثر) ومجموعات كارهة للماء (مجموعات الميثيل، وحلقات الجلوكوز)، وهو عامل سطحي ذو فعالية عالية، مما يُسهم في إدخال الهواء. يُنتج هذا التأثير تأثيرًا كرويًا، مما يُحسّن من أداء المواد المخلوطة حديثًا، كزيادة لدونة ونعومة الملاط أثناء التشغيل، وهو ما يُسهّل انتشاره. كما يزيد من إنتاجية الملاط ويُقلل من تكلفة إنتاجه. مع ذلك، فإنه يزيد من مسامية المادة المتصلبة ويُقلل من خصائصها الميكانيكية كالقوة ومعامل المرونة.
باعتباره مادة فعالة سطحية، يتمتع إيثر السليلوز بتأثير ترطيب أو تزييت على جزيئات الأسمنت، مما يزيد من سيولة المواد الأسمنتية بالإضافة إلى تأثيره في إدخال الهواء، إلا أن تأثيره في زيادة اللزوجة يقلل من السيولة. ويُعد تأثير السيولة مزيجًا من تأثيرات التلدين وزيادة اللزوجة. وبشكل عام، عندما يكون محتوى إيثر السليلوز منخفضًا جدًا، يكون الأداء الرئيسي هو التلدين أو تقليل الماء؛ وعندما يكون المحتوى مرتفعًا، يزداد تأثير زيادة اللزوجة لإيثر السليلوز بسرعة، ويميل تأثيره في إدخال الهواء إلى التشبع. لذا يظهر ذلك على شكل زيادة في اللزوجة أو زيادة في الطلب على الماء.
4. إيثر السليلوز - تأخير
سيؤدي إيثر السليلوز إلى إطالة وقت تصلب عجينة الأسمنت أو الملاط، وتأخير حركية ترطيب الأسمنت، وهو أمر مفيد لتحسين وقت تشغيل المواد المخلوطة حديثًا، وتحسين قوام الملاط وفقدان هبوط الخرسانة بمرور الوقت، ولكنه قد يتسبب أيضًا في تأخير تقدم البناء.
تاريخ النشر: 2 يونيو 2023