مادة صغيرة ذات تأثير كبير! أهمية إيثر السليلوز في ملاط ​​الأسمنت

في الملاط الجاهز، يمكن لكمية قليلة من إيثر السليلوز أن تُحسّن بشكل ملحوظ أداء الملاط الرطب. يتضح أن إيثر السليلوز مُضاف رئيسي يؤثر على أداء الملاط في البناء. كما أن اختيار أنواع مختلفة من إيثر السليلوز، ولزوجات مختلفة، وأحجام جسيمات مختلفة، ودرجات لزوجة مختلفة، وكميات مُضافة مختلفة، له تأثيرات متباينة على تحسين أداء الملاط الجاف. حاليًا، تعاني العديد من أنواع ملاط ​​البناء والتجصيص من ضعف في الاحتفاظ بالماء، حيث ينفصل الملاط المائي بعد تركه لبضع دقائق. لذلك، من الضروري جدًا إضافة إيثر السليلوز إلى ملاط ​​الأسمنت. دعونا نلقي نظرة مُفصّلة على وظائف إيثر السليلوز في ملاط ​​الأسمنت!

1.احتفاظ إيثر السليلوز بالماء 

يُعدّ الاحتفاظ بالماء خاصيةً مهمةً لإيثر 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، فهو عنصرٌ أساسيٌّ لا غنى عنه في إنتاج الملاط المُعدَّل.

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 كمية صغيرة من إيثر السليلوز معدل احتفاظ الملاط بالماء بشكل ملحوظ. وعندما تصل الجرعة إلى مستوى معين، يتباطأ معدل زيادة الاحتفاظ بالماء؛ وعادةً ما ينخفض ​​احتفاظ إيثر السليلوز بالماء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، ولكن بعض أنواع إيثر السليلوز المُعدّلة تُظهر احتفاظًا جيدًا بالماء حتى في درجات الحرارة المرتفعة؛ كما أن أنواع إيثر السليلوز ذات درجة الاستبدال المنخفضة تتمتع بأداء أفضل في الاحتفاظ بالماء.

تُشكّل مجموعات الهيدروكسيل الموجودة على جزيئات إيثر السليلوز وذرات الأكسجين الموجودة على روابط الإيثر روابط هيدروجينية مع جزيئات الماء، مما يحوّل الماء الحر إلى ماء مرتبط، وبالتالي يلعب دورًا جيدًا في الاحتفاظ بالماء؛ يسمح الانتشار المتبادل بين جزيئات الماء وسلاسل جزيئات إيثر السليلوز لجزيئات الماء بالدخول إلى داخل سلسلة جزيئات إيثر السليلوز الكبيرة والتعرض لقيود قوية، مما يؤدي إلى تكوين ماء حر وماء مرتبط، وبالتالي تحسين احتفاظ ملاط ​​الأسمنت بالماء؛ يُحسّن إيثر السليلوز الخصائص الريولوجية وبنية الشبكة المسامية والضغط الأسموزي لملاط الأسمنت الطازج، أو أن خصائص تكوين الأغشية لإيثر السليلوز تعيق انتشار الماء.

2.زيادة لزوجة إيثر السليلوز وخاصية الانسيابية

يُضفي إيثر السليلوز لزوجةً ممتازةً على الملاط الرطب، مما يُحسّن بشكلٍ ملحوظٍ قدرة الترابط بين الملاط الرطب والطبقة الأساسية، ويُعزز مقاومة الملاط للترهل. ويُستخدم على نطاقٍ واسعٍ في ملاط ​​التجصيص، وملاط لصق البلاط، وأنظمة عزل الجدران الخارجية. كما يُساهم تأثير إيثر السليلوز المُكثّف في زيادة مقاومة التشتت وتجانس المواد الطرية، ويمنع انفصال الطبقات، وانفصال المكونات، ونزفها، 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. مع ذلك، إذا كانت اللزوجة عالية جدًا، فإنها ستؤثر على سيولة المادة وسهولة استخدامها (مثل التصاقها بسكين الجص). تتطلب الملاط ذاتية التسوية والخرسانة ذاتية الدمك، التي تتطلب سيولة عالية، لزوجة منخفضة لإيثر السليلوز. إضافةً إلى ذلك، يزيد تأثير إيثر السليلوز المُكثِّف 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. تتميز محاليل ميثيل السليلوز المائية عمومًا بخصائص انسيابية غير انسيابية عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة التجلط، ولكنها تُظهر خصائص انسيابية نيوتونية عند معدلات القص المنخفضة. تزداد خاصية الانسيابية مع زيادة الوزن الجزيئي أو تركيز إيثر السليلوز، بغض النظر عن نوع ودرجة استبدال المجموعة البديلة. لذلك، فإن إيثرات السليلوز من نفس درجة اللزوجة، سواء كانت MC أو HPMC أو HEMC، ستُظهر دائمًا نفس الخصائص الريولوجية طالما بقي التركيز ودرجة الحرارة ثابتين. عند رفع درجة الحرارة، يتشكل هلام بنيوي ويحدث تدفق انسيابي عالي.

تُظهر إيثرات السليلوز ذات التركيزات العالية واللزوجة المنخفضة خاصية الانسيابية حتى عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة التصلب. تُعد هذه الخاصية مفيدة للغاية في ضبط خصائص تسوية وترهل ملاط ​​البناء أثناء عملية الإنشاء. تجدر الإشارة هنا إلى أنه كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، تحسّن احتفاظه بالماء، ولكن مع زيادة اللزوجة، يزداد وزنه الجزيئي النسبي، وبالتالي تقل ذوبانيته، مما يؤثر سلبًا على تركيز الملاط وأداء البناء.

3.تأثير إدخال الهواء في إيثر السليلوز

يُحدث إيثر السليلوز تأثيرًا ملحوظًا 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 فعال، وبالتالي يُحدث تأثيرًا في إدخال الهواء. يُنتج هذا التأثير ما يُعرف بـ"تأثير الكرة"، مما يُحسّن من أداء المواد المخلوطة حديثًا، كزيادة لدونة ونعومة الملاط أثناء التشغيل، وهو ما يُفيد في رصف الملاط؛ كما يزيد من إنتاجية الملاط ويُقلل من تكلفة إنتاجه. مع ذلك، فإنه يزيد من مسامية المواد المتصلبة ويُقلل من خصائصها الميكانيكية كالقوة ومعامل المرونة.

باعتباره مادة فعالة سطحية، يتمتع إيثر السليلوز بتأثير ترطيب أو تزييت على جزيئات الأسمنت، مما يزيد، إلى جانب تأثيره في إدخال الهواء، من سيولة المواد الأسمنتية، إلا أن تأثيره في زيادة اللزوجة يقلل من هذه السيولة. ويُعد تأثير إيثر السليلوز على سيولة المواد الأسمنتية مزيجًا من تأثيرات التلدين وزيادة اللزوجة. وبشكل عام، عندما تكون جرعة إيثر السليلوز منخفضة جدًا، يظهر تأثيره بشكل أساسي على هيئة تلدين أو تقليل استهلاك الماء؛ أما عند زيادة الجرعة، فيزداد تأثيره في زيادة اللزوجة بسرعة، ويميل تأثيره في إدخال الهواء إلى التشبع، مما يؤدي إلى زيادة اللزوجة أو زيادة الطلب على الماء.

4.تأثير إيثر السليلوز المؤخر

سيؤدي استخدام إيثر السليلوز إلى إطالة وقت تصلب عجينة الأسمنت أو الملاط وتأخير ديناميكيات ترطيب الأسمنت، وهو أمر مفيد لزيادة وقت تشغيل مادة الخلط الجديدة وتحسين فقدان قوام الملاط وهبوط الخرسانة مع مرور الوقت، ولكنه قد يؤخر أيضًا تقدم البناء.