الخصائص الأساسية للمواد المضافة المستخدمة بشكل شائع في بناء الملاط الجاف المختلط

تلعب الإضافات دوراً رئيسياً في تحسين أداء ملاط ​​البناء الجاف المختلط، إلا أن إضافة الملاط الجاف المختلط يجعل تكلفة المواد لمنتجات الملاط الجاف المختلط أعلى بكثير من تكلفة الملاط التقليدي، والذي يمثل أكثر من 40% من تكلفة المواد في الملاط الجاف المختلط.

وبناءً على الأسباب المذكورة أعلاه، يقوم هذا البحث بتحليل ومقارنة بعض الخصائص الأساسية للمواد المضافة المستخدمة بشكل شائع، وعلى هذا الأساس، يدرس أداء منتجات الملاط الجاف المختلط باستخدام المواد المضافة.

1. عامل الاحتفاظ بالماء
يعد عامل الاحتفاظ بالماء أحد الإضافات الرئيسية لتحسين أداء الاحتفاظ بالمياه في الملاط الجاف المختلط، كما أنه أحد الإضافات الرئيسية لتحديد تكلفة مواد الملاط الجاف المختلط.

1.1 إيثر السليلوز
إيثر السليلوز هو مصطلح عام لسلسلة من المنتجات الناتجة عن تفاعل السليلوز القلوي مع عامل الأثيرة في ظل ظروف معينة. يُستبدل السليلوز القلوي بعوامل أثيرة مختلفة للحصول على إيثرات سليلوز مختلفة. وفقًا لخصائص تأين المستبدلات، يمكن تقسيم إيثرات السليلوز إلى فئتين: أيونية (مثل كربوكسي ميثيل السليلوز) وغير أيونية (مثل ميثيل السليلوز). وفقًا لنوع المستبدل، يمكن تقسيم إيثر السليلوز إلى أحادي إيثر (مثل ميثيل السليلوز) وإيثر مختلط (مثل هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز). وفقًا لاختلاف ذوبانيته، يمكن تقسيمه إلى قابل للذوبان في الماء (مثل هيدروكسي إيثيل السليلوز) وقابل للذوبان في المذيبات العضوية (مثل إيثيل السليلوز)، إلخ. يتكون الملاط الجاف المختلط بشكل أساسي من السليلوز القابل للذوبان في الماء، وينقسم السليلوز القابل للذوبان في الماء إلى نوع فوري ونوع ذوبان متأخر مُعالج سطحيًا.

آلية عمل الأثير السليلوز في الملاط هي كما يلي:
(1) بعد إذابة إيثر السليلوز في الملاط في الماء، يتم ضمان التوزيع الفعال والموحد للمادة الأسمنتية في النظام بسبب النشاط السطحي، وإيثر السليلوز، باعتباره غروانيًا واقيًا، "يلتف" حول الجسيمات الصلبة ويشكل طبقة من الفيلم التشحيم على سطحه الخارجي، مما يجعل نظام الملاط أكثر استقرارًا، ويحسن أيضًا سيولة الملاط أثناء عملية الخلط وسلاسة البناء.
(2) بسبب بنيتها الجزيئية الخاصة، فإن محلول إيثر السليلوز يجعل الماء الموجود في الملاط ليس من السهل فقده، ويطلقه تدريجيًا على مدى فترة طويلة من الزمن، مما يمنح الملاط قدرة جيدة على الاحتفاظ بالماء وقابلية العمل.

1.1.1 الصيغة الجزيئية لميثيل السليلوز (MC) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
بعد معالجة القطن المكرر بالقلويات، يُنتَج إيثر السليلوز من خلال سلسلة من التفاعلات مع كلوريد الميثان كعامل إيثر. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 1.6 و2.0، وتختلف قابلية ذوبانه باختلاف درجات الاستبدال. وهو ينتمي إلى إيثر السليلوز غير الأيوني.

(1) ميثيل السليلوز قابل للذوبان في الماء البارد، ويصعب ذوبانه في الماء الساخن. يتميز محلوله المائي بثبات عالٍ في نطاق الرقم الهيدروجيني (pH) من 3 إلى 12. ويتوافق جيدًا مع النشا، وصمغ الغوار، وغيرها، والعديد من المواد الخافضة للتوتر السطحي. عندما تصل درجة الحرارة إلى درجة حرارة التجلط، يحدث التجلط.
(2) يعتمد احتباس الماء في ميثيل السليلوز على كمية الإضافة، واللزوجة، ودقة الجسيمات، ومعدل الذوبان. عمومًا، كلما كانت كمية الإضافة كبيرة، كانت الدقة صغيرة، وكانت اللزوجة كبيرة، كان معدل احتباس الماء مرتفعًا. من بين هذه العوامل، يكون لكمية الإضافة التأثير الأكبر على معدل احتباس الماء، ولا يتناسب مستوى اللزوجة طرديًا مع مستوى معدل احتباس الماء. يعتمد معدل الذوبان بشكل أساسي على درجة تعديل سطح جسيمات السليلوز ودقة الجسيمات. من بين إيثرات السليلوز المذكورة أعلاه، يتمتع ميثيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز بمعدلات احتباس ماء أعلى.
(3) تؤثر تغيرات درجة الحرارة بشكل خطير على معدل احتباس الماء في ميثيل السليلوز. بشكل عام، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد احتباس الماء سوءًا. إذا تجاوزت درجة حرارة الملاط 40 درجة مئوية، سينخفض ​​احتباس الماء في ميثيل السليلوز بشكل كبير، مما يؤثر بشكل خطير على بنية الملاط.
(4) لميثيل السليلوز تأثير كبير على بناء الملاط وقدرته على الالتصاق. يُقصد بـ "الالتصاق" هنا قوة الالتصاق بين أداة تطبيق العامل وركيزة الجدار، أي مقاومة الملاط للقص. يتميز الملاط بقدرة التصاق عالية، ومقاومة قص عالية، وقوة تحمل عالية للعمال أثناء الاستخدام، لكن أداءه البنائي ضعيف. يكون التصاق ميثيل السليلوز متوسطًا في منتجات إيثر السليلوز.

1.1.2 الصيغة الجزيئية لهيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) هي [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x
هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز هو نوع من السليلوز، ازداد إنتاجه واستهلاكه بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة. وهو إيثر سليلوزي غير أيوني، يُصنع من القطن المكرر بعد قلويته، باستخدام أكسيد البروبيلين وكلوريد الميثيل كعامل إيثر، من خلال سلسلة من التفاعلات. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 1.2 و2.0. تختلف خصائصه باختلاف نسب محتوى الميثوكسيل ومحتوى الهيدروكسي بروبيل.

(1) هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز سهل الذوبان في الماء البارد، ويواجه صعوبة في الذوبان في الماء الساخن. إلا أن 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، فكلما زاد الوزن الجزيئي، زادت اللزوجة. كما تؤثر درجة الحرارة على لزوجته، فمع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض اللزوجة. مع ذلك، فإن لزوجته العالية لها تأثير أقل على درجة الحرارة من ميثيل سليلوز. ويكون محلوله مستقرًا عند تخزينه في درجة حرارة الغرفة.
(3) يعتمد احتباس الماء في هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز على كمية الإضافة واللزوجة وما إلى ذلك، ومعدل احتباس الماء تحت نفس كمية الإضافة أعلى من معدل احتباس الماء في ميثيل سليلوز.
(4) هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستقر تجاه الأحماض والقلويات، ومحلوله المائي مستقر جدًا في نطاق الرقم الهيدروجيني (pH) من 2 إلى 12. الصودا الكاوية وماء الجير لا يؤثران على أدائه، ولكن يمكن للقلويات تسريع ذوبانه وزيادة لزوجته. هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستقر تجاه الأملاح الشائعة، ولكن عندما يكون تركيز المحلول الملحي مرتفعًا، تميل لزوجته إلى الزيادة.
(5) يُمكن خلط هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مع مركبات بوليمرية قابلة للذوبان في الماء لتكوين محلول متجانس وعالي اللزوجة، مثل كحول البولي فينيل، وإيثر النشا، والصمغ النباتي، وغيرها.
(6) يمتلك هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز مقاومة أفضل للإنزيمات من ميثيل سليلوز، كما أن محلوله أقل عرضة للتحلل بواسطة الإنزيمات من ميثيل سليلوز.
(7) إن التصاق هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز ببناء الملاط أعلى من التصاق ميثيل سليلوز.

1.1.3 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.

(1) 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، إلا أن احتباسه للماء أقل من احتباس ميثيل السليلوز.
(2) هيدروكسي إيثيل السليلوز مستقر في الأحماض والقلويات العامة. يمكن للقلويات أن تُسرّع ذوبانه وتزيد لزوجته قليلاً. قابليته للتشتت في الماء أقل بقليل من قابلية ميثيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز.
(3) يتميز هيدروكسي إيثيل السليلوز بأداء جيد مضاد للترهل بالنسبة للملاط، ولكن لديه وقت تأخير أطول بالنسبة للأسمنت.

1.1.4 كربوكسي ميثيل سلولوز (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
يُصنع إيثر السليلوز الأيوني من ألياف طبيعية (قطن، إلخ) بعد معالجة قلوية، باستخدام أحادي كلورو أسيتات الصوديوم كعامل إيثر، ويخضع لسلسلة من المعالجات التفاعلية. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 0.4 و1.4، ويتأثر أداؤه بشكل كبير بدرجة الاستبدال.

(1) يعتبر كاربوكسي ميثيل السليلوز أكثر امتصاصًا للرطوبة، وسيحتوي على كمية أكبر من الماء عند تخزينه في ظل الظروف العامة.
(2) لا يُنتج محلول كربوكسي ميثيل السليلوز المائي 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 الملاط الجبس، ولكن ليس في الملاط الأسمنتي. عندما يكون قلويًا للغاية، يفقد لزوجته.
(4) احتباس الماء فيه أقل بكثير من احتباس ميثيل السليلوز. له تأثير مُثبط على ملاط ​​الجبس ويُقلل من متانته. مع ذلك، فإن سعره أقل بكثير من سعر ميثيل السليلوز.