ماده‌ای کوچک، تأثیری بزرگ! اهمیت سلولز اتر در ملات سیمان

در ملات آماده، تنها مقدار کمی سلولز اتر می‌تواند عملکرد ملات مرطوب را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. می‌توان دید که سلولز اتر یک افزودنی اصلی است که بر عملکرد ساختمانی ملات تأثیر می‌گذارد. انتخاب سلولز اتر از انواع مختلف، ویسکوزیته‌های مختلف، اندازه ذرات مختلف، درجه ویسکوزیته مختلف و مقادیر اضافه شده نیز تأثیرات متفاوتی بر بهبود عملکرد ملات خشک دارد. در حال حاضر، بسیاری از ملات‌های بنایی و گچ‌کاری خاصیت نگهداری آب ضعیفی دارند. دوغاب آب پس از چند دقیقه رها شدن، جدا می‌شود. بنابراین، افزودن سلولز اتر به ملات سیمان بسیار مهم است. بیایید نگاهی دقیق به عملکرد سلولز اتر در ملات سیمان بیندازیم!

1.احتباس آب-اترو سلولز 

احتباس آب از خواص مهم سلولز اتر است و همچنین خاصیتی است که بسیاری از تولیدکنندگان ملات خشک داخلی، به ویژه آنهایی که در منطقه جنوبی با دمای بالاتر هستند، به آن توجه می‌کنند. در تولید مصالح ساختمانی، به ویژه ملات خشک، سلولز اتر نقش غیرقابل جایگزینی ایفا می‌کند، به خصوص در تولید ملات ویژه (ملات اصلاح شده)، یک جزء ضروری و مهم است.

ویسکوزیته، دوز مصرفی، دمای محیط و ساختار مولکولی سلولز اتر تأثیر زیادی بر عملکرد حفظ آب آن دارند. در شرایط یکسان، هرچه ویسکوزیته سلولز اتر بیشتر باشد، حفظ آب بهتر است؛ هرچه دوز مصرفی بیشتر باشد، حفظ آب بهتر است. معمولاً مقدار کمی سلولز اتر می‌تواند میزان حفظ آب ملات را تا حد زیادی بهبود بخشد. وقتی دوز مصرفی به سطح خاصی می‌رسد، روند افزایش میزان حفظ آب کند می‌شود؛ حفظ آب سلولز اتر معمولاً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد، اما برخی از سلولز اترهای اصلاح‌شده نیز در شرایط دمای بالا، حفظ آب خوبی دارند؛ سلولز اترهایی با درجه جایگزینی پایین‌تر، عملکرد حفظ آب بهتری دارند.

گروه‌های هیدروکسیل روی مولکول‌های سلولز اتر و اتم‌های اکسیژن روی پیوندهای اتر، پیوندهای هیدروژنی با مولکول‌های آب تشکیل می‌دهند و آب آزاد را به آب پیوند یافته تبدیل می‌کنند و در نتیجه نقش خوبی در حفظ آب ایفا می‌کنند؛ انتشار متقابل بین مولکول‌های آب و زنجیره‌های مولکولی سلولز اتر به مولکول‌های آب اجازه می‌دهد تا وارد داخل زنجیره ماکرومولکولی سلولز اتر شوند و تحت محدودیت‌های قوی قرار گیرند، در نتیجه آب آزاد و آب درهم تنیده تشکیل می‌دهند و در نتیجه حفظ آب دوغاب سیمان را بهبود می‌بخشند؛ سلولز اتر خواص رئولوژیکی، ساختار شبکه متخلخل و فشار اسمزی دوغاب سیمان تازه را بهبود می‌بخشد، یا خواص تشکیل فیلم سلولز اتر مانع از انتشار آب می‌شود.

۲.ضخیم شدن و تیکسوتروپی سلولز اتر

سلولز اتر به ملات مرطوب ویسکوزیته عالی می‌دهد که می‌تواند قابلیت اتصال بین ملات مرطوب و لایه پایه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و عملکرد ضد شره ملات را بهبود بخشد. این ماده به طور گسترده در ملات گچ کاری، ملات اتصال کاشی و سیستم‌های عایق دیوار خارجی استفاده می‌شود. اثر غلیظ کنندگی سلولز اتر همچنین می‌تواند مقاومت در برابر پراکندگی و همگنی مواد تازه را افزایش دهد، از لایه لایه شدن مواد، جداشدگی و آب انداختن جلوگیری کند و می‌تواند در بتن الیافی، بتن زیر آب و بتن خودتراکم استفاده شود.

اثر غلیظ‌کنندگی اتر سلولز بر روی مواد پایه سیمانی از ویسکوزیته محلول اتر سلولز ناشی می‌شود. در شرایط یکسان، هرچه ویسکوزیته اتر سلولزی بالاتر باشد، ویسکوزیته ماده پایه سیمانی اصلاح‌شده بهتر خواهد بود. با این حال، اگر ویسکوزیته خیلی بالا باشد، بر سیالیت و کارایی ماده تأثیر می‌گذارد (مانند چسبیدن به چاقوی گچ). ملات‌های خودتراز و بتن خودتراکم که به سیالیت بالایی نیاز دارند، به ویسکوزیته پایین اتر سلولزی نیاز دارند. علاوه بر این، اثر غلیظ‌کنندگی اتر سلولزی، نیاز به آب مواد پایه سیمانی را افزایش داده و بازده ملات را افزایش می‌دهد.

محلول آبی سلولز اتر با ویسکوزیته بالا، تیکسوتروپی بالایی دارد که از ویژگی‌های اصلی سلولز اتر نیز می‌باشد. محلول‌های آبی متیل سلولز عموماً در دمای ژل خود، خواص جریانی شبه‌پلاستیک و غیر تیکسوتروپیک دارند، اما در سرعت‌های برشی پایین، خواص جریانی نیوتنی از خود نشان می‌دهند. شبه‌پلاستیکی با افزایش وزن مولکولی یا غلظت سلولز اتر، صرف نظر از نوع و درجه جایگزینی جایگزین، افزایش می‌یابد. بنابراین، سلولز اترهای با درجه ویسکوزیته یکسان، چه MC، HPMC یا HEMC، تا زمانی که غلظت و دما ثابت نگه داشته شوند، همیشه خواص رئولوژیکی یکسانی را نشان می‌دهند. هنگامی که دما افزایش می‌یابد، یک ژل ساختاری تشکیل می‌شود و جریان تیکسوتروپیک بالایی رخ می‌دهد.

غلظت‌های بالا و ویسکوزیته پایین اترهای سلولزی حتی در دمای پایین‌تر از ژل، تیکسوتروپی از خود نشان می‌دهند. این خاصیت در تنظیم خواص ترازبندی و افت ملات ساختمانی در حین ساخت و ساز بسیار مفید است. در اینجا باید توجه داشت که هرچه ویسکوزیته اتر سلولزی بالاتر باشد، احتباس آب بهتر است، اما هرچه ویسکوزیته بالاتر باشد، وزن مولکولی نسبی اتر سلولزی بیشتر است و حلالیت آن به تبع آن کاهش می‌یابد که تأثیر منفی بر غلظت ملات و عملکرد ساخت و ساز دارد.

۳.اثر حباب‌زایی اتر-هوای سلولز

اتر سلولز اثر حباب‌زایی قابل توجهی بر روی مصالح تازه سیمانی دارد. اتر سلولز هم گروه‌های آبدوست (گروه‌های هیدروکسیل، گروه‌های اتر) و هم گروه‌های آبگریز (گروه‌های متیل، حلقه‌های گلوکز) دارد. این ماده یک سورفکتانت با فعالیت سطحی است و بنابراین اثر حباب‌زایی دارد. اثر حباب‌زایی اتر سلولز، یک اثر «گلوله‌مانند» ایجاد می‌کند که می‌تواند عملکرد مصالح تازه مخلوط شده را بهبود بخشد، مانند افزایش پلاستیسیته و نرمی ملات در حین کار، که برای روسازی ملات مفید است. همچنین باعث افزایش خروجی ملات و کاهش هزینه تولید ملات می‌شود. اما تخلخل مصالح سخت شده را افزایش داده و خواص مکانیکی آنها مانند مقاومت و مدول الاستیک را کاهش می‌دهد.

به عنوان یک سورفکتانت، سلولز اتر همچنین دارای اثر مرطوب‌کنندگی یا روان‌کنندگی بر روی ذرات سیمان است که همراه با اثر حباب‌زایی آن، سیالیت مواد پایه سیمان را افزایش می‌دهد، اما اثر غلیظ‌کنندگی آن، سیالیت را کاهش می‌دهد. اثر سلولز اتر بر سیالیت مواد پایه سیمان ترکیبی از اثرات نرم‌کنندگی و غلیظ‌کنندگی است. به طور کلی، هنگامی که دوز سلولز اتر بسیار کم است، عمدتاً به صورت اثر نرم‌کنندگی یا کاهش آب ظاهر می‌شود. هنگامی که دوز بالا است، اثر غلیظ‌کنندگی سلولز اتر به سرعت افزایش می‌یابد و اثر حباب‌زایی آن به سمت اشباع شدن می‌رود، بنابراین به صورت اثر غلیظ‌کنندگی یا افزایش نیاز به آب ظاهر می‌شود.

۴.اثر کندکنندگی اتر سلولز

اتر سلولز زمان گیرش خمیر سیمان یا ملات را طولانی‌تر کرده و دینامیک هیدراتاسیون سیمان را به تأخیر می‌اندازد، که برای افزایش زمان عملکرد مصالح جدید و بهبود افت قوام ملات و اسلامپ بتن وابسته به زمان مفید است، اما ممکن است پیشرفت ساخت و ساز را نیز به تأخیر بیندازد.