تطبيق إيثر السليلوز في المواد القائمة على الأسمنت

1 المقدمة
دأبت الصين على الترويج للملاط الجاهز لأكثر من 20 عامًا. وفي السنوات الأخيرة، أولت الجهات الحكومية الوطنية المعنية اهتمامًا بالغًا لتطويره، وأصدرت سياسات مشجعة. وفي الوقت الحالي، تستخدم أكثر من 10 مقاطعات وبلديات في البلاد الملاط الجاهز. ويتجاوز عدد شركات الملاط الجاهز، التي تتجاوز 60% من إجمالي الشركات، 800 شركة، بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ 274 مليون طن. وفي عام 2021، بلغ الإنتاج السنوي للملاط الجاهز العادي 62.02 مليون طن.

أثناء عملية البناء، غالبًا ما يفقد الملاط كمية كبيرة من الماء، ولا يتوفر له الوقت الكافي والماء للترطيب، مما يؤدي إلى ضعف قوة عجينة الأسمنت وتشققها بعد التصلب. يُعد إيثر السليلوز مادةً بوليمريةً شائعةً في الملاط الجاف. يتميز بوظائف الاحتفاظ بالماء، والتكثيف، والتثبيط، واحتجاز الهواء، ويمكنه تحسين أداء الملاط بشكل كبير.

لضمان تلبية الملاط لمتطلبات النقل وحل مشاكل التشقق وضعف قوة الالتصاق، تُعد إضافة إيثر السليلوز إليه أمرًا بالغ الأهمية. تُقدم هذه المقالة بإيجاز خصائص إيثر السليلوز وتأثيره على أداء المواد الأسمنتية، آملةً أن تُسهم في حل المشكلات التقنية المتعلقة بالملاط الجاهز.

2 مقدمة عن إيثر السليلوز
يتم تصنيع إيثر السليلوز (إيثر السليلوز) من السليلوز من خلال تفاعل الأثير مع عامل أو أكثر من عوامل الأثير والطحن الجاف.

2.1 تصنيف إيثرات السليلوز
وفقًا للتركيب الكيميائي لمُستبدلات الأثير، يُمكن تقسيم إيثرات السليلوز إلى إيثرات أنيونية، وكاتيونية، وغير أيونية. تشمل إيثرات السليلوز الأيونية بشكل رئيسي إيثر كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC)؛ وتشمل إيثرات السليلوز غير الأيونية بشكل رئيسي إيثر ميثيل السليلوز (MC)، وإيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)، وإيثر هيدروكسي إيثيل الألياف (HC)، وهكذا. تُقسم الإيثرات غير الأيونية إلى إيثرات قابلة للذوبان في الماء وإيثرات قابلة للذوبان في الزيت. تُستخدم الإيثرات غير الأيونية القابلة للذوبان في الماء بشكل رئيسي في منتجات الملاط. في وجود أيونات الكالسيوم، تكون إيثرات السليلوز الأيونية غير مستقرة، لذلك نادرًا ما تُستخدم في منتجات الملاط الجاف التي تستخدم الأسمنت والجير المطفأ، إلخ، كمواد تدعيم. تُستخدم إيثرات السليلوز غير الأيونية القابلة للذوبان في الماء على نطاق واسع في صناعة مواد البناء نظرًا لاستقرارها في التعليق وتأثيرها على الاحتفاظ بالماء.
وفقًا لعوامل الأثير المختلفة المختارة في عملية الأثير، تشمل منتجات إيثر السليلوز ميثيل السليلوز، وهيدروكسي إيثيل السليلوز، وهيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز، وسيانو إيثيل السليلوز، وكاربوكسي ميثيل السليلوز، وإيثيل السليلوز، وبنزيل السليلوز، وكاربوكسي ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز، وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز، وبنزيل سيانو إيثيل السليلوز، وفينيل السليلوز.

تشتمل إيثرات السليلوز المستخدمة في الملاط عادةً على إيثر ميثيل السليلوز (MC)، وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)، وإيثر هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز (HEMC)، وإيثر هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEMC). ومن بينها، يعد HPMC وHEMC الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.

2.2 الخصائص الكيميائية لإيثر السليلوز
لكل إيثر سليلوزي بنية أساسية هي بنية السليلوز-أنهيدروجلوكوز. في عملية إنتاج إيثر السليلوز، تُسخّن ألياف السليلوز أولًا في محلول قلوي، ثم تُعالج بمادة أيثرية. يُنقّى ناتج التفاعل الليفي ويُطحن للحصول على مسحوق متجانس ذي نعومة معينة.

في إنتاج MC، يُستخدم كلوريد الميثيل فقط كعامل إيثر؛ بالإضافة إلى كلوريد الميثيل، يُستخدم أكسيد البروبيلين أيضًا للحصول على بدائل هيدروكسي بروبيل في إنتاج HPMC. تختلف معدلات استبدال الميثيل والهيدروكسي بروبيل باختلاف إيثرات السليلوز، مما يؤثر على التوافق العضوي ودرجة حرارة الهلام الحراري لمحلول إيثر السليلوز.

2.3 خصائص إذابة إيثر السليلوز

تؤثر خصائص ذوبان إيثر السليلوز تأثيرًا كبيرًا على قابلية تشغيل ملاط ​​الأسمنت. يمكن استخدام إيثر السليلوز لتحسين تماسك ملاط ​​الأسمنت واحتفاظه بالماء، ولكن هذا يعتمد على ذوبانه الكامل في الماء. العوامل الرئيسية المؤثرة على ذوبان إيثر السليلوز هي زمن الذوبان، وسرعة التحريك، ودقة المسحوق.

2.4 دور الغرق في ملاط ​​الأسمنت

باعتباره مادة مضافة مهمة في خليط الأسمنت، فإن مادة Destroy لها تأثيرها في الجوانب التالية.
(1) تحسين قابلية تشغيل الملاط وزيادة لزوجته.
يُمكن أن يمنع دمج نفث اللهب فصل الملاط، ويمنحه هيكلًا بلاستيكيًا متجانسًا. على سبيل المثال، تُعدّ الأكشاك المُدمجة مع HEMC وHPMC، وغيرها، مُناسبةً للملاط الرقيق والتجصيص. معدل القص، درجة الحرارة، تركيز الانهيار، وتركيز الأملاح المذابة.
(2) له تأثير محبب للهواء.
بسبب الشوائب، يُقلل إدخال المجموعات في الجسيمات من طاقتها السطحية، ويُسهّل إدخال جسيمات مستقرة ومتجانسة ودقيقة في الملاط الممزوج بسطح التحريك أثناء العملية. تُحسّن "كفاءة الكرة" من أداء الملاط الإنشائي، وتُقلل من رطوبته، وتُقلل من موصليته الحرارية. أظهرت الاختبارات أنه عندما تكون نسبة خلط HEMC وHPMC 0.5%، يكون محتوى الغاز في الملاط هو الأعلى، حوالي 55%؛ وعندما تزيد نسبة الخلط عن 0.5%، يتطور محتوى الملاط تدريجيًا إلى اتجاه محتوى غازي مع زيادة النسبة.
(3) ابقها دون تغيير.

يمكن للشمع أن يذوب ويُزيّت ويُحرّك في الملاط، ويُسهّل تنعيم الطبقة الرقيقة من الملاط ومسحوق الجبس. لا يحتاج إلى ترطيب مسبق. بعد البناء، يمكن للمادة الأسمنتية أن تخضع لفترة ترطيب طويلة ومتواصلة على طول الخط لتحسين الالتصاق بين الملاط والركيزة.

تشمل تأثيرات تعديل إيثر السليلوز على المواد الأسمنتية الطازجة بشكل رئيسي التكثيف، واحتباس الماء، وسحب الهواء، والتباطؤ. ومع الاستخدام الواسع لإيثر السليلوز في المواد الأسمنتية، أصبح التفاعل بين إيثر السليلوز وملاط الأسمنت تدريجيًا مجالًا بحثيًا هامًا.