کاربرد چند منظوره هیدروکسی اتیل متیل سلولز (HEMC) در زمینه ساخت و ساز

1. خصوصیات و کاربرد ساخت و ساز HEMC

هیدروکسی اتیل متیل سلولز (HEMC) I S یک مشتق سلولز به دست آمده با واکنش اتریکاسیون سلولز طبیعی با اتیلن اکسید و متیل کلرید پس از درمان قلیایی. ساختار مولکولی آن حاوی دو گروه اتریکاسیون ، هیدروکسی اتیل و متیل است. این ساختار شیمیایی ویژه یک سری از خواص عالی را به HEMC می دهد ، و آن را به ویژه برای کاربردهای ساختمانی مناسب می کند. HEMC یک پلیمر غیر یونی است ، به این معنی که عملکرد آن تحت تأثیر مقدار pH قرار نمی گیرد و می تواند در محیط های اسیدی و قلیایی پایدار بماند. این ویژگی برای مواد مبتنی بر سیمان از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا فرآیند هیدراتاسیون سیمان محیطی را تجربه می کند که از قلیایی قوی به خنثی تغییر می کند.

حلالیت آب HEMC یکی از ویژگی های اصلی آن است. در مقایسه با متیل سلولز معمولی (MC) ، به دلیل معرفی هیدروکسی اتیل ، HEMC دامنه سازگاری دما وسیع تری دارد ، در هر دو آب سرد و گرم محلول است و محلول به دلیل تغییر دما ژل یا بارش ایجاد نمی کند. این ویژگی ثبات عملکرد مصالح ساختمانی را در شرایط اقلیمی مختلف تضمین می کند. محلول های HEMC دارای طیف گسترده ای از ویسکوزیته ها هستند ، از ویسکوزیته کم گرفته تا ویسکوزیته فوق العاده بالا ، که گزینه های انعطاف پذیر برای کاربردهای مختلف ساخت و ساز را فراهم می کند-خمپاره های خود ترازو برای بهبود سیالیت نیاز به HEMC کم ویسکوزیته دارند ، در حالی که برای تقویت خاصیت ضد افزایش نیاز به خمپاره های گچ نیاز دارد.

از دیدگاه زیست محیطی ، HEMC به طور کامل الزامات صنعت ساخت و ساز مدرن برای مواد سبز را برآورده می کند. از سلولز طبیعی به عنوان مواد اولیه استفاده می کند ، هیچ فرآورده سمی در فرآیند تولید ندارد و محصول نهایی آن زیست تخریب پذیر و سازگار با محیط زیست است. این ویژگی آن را قادر می سازد تا با مقررات فزاینده ای سختگیرانه محیط زیست ، رقابت در بازار را حفظ کند و به صنعت ساخت و ساز در دستیابی به اهداف توسعه پایدار کمک کند. زیست سازگاری HEMC همچنین خطرات بهداشتی را برای کارگران ساختمانی و مشکلات ایمنی در استفاده بعدی از ساخت و ساز از بین می برد ، این مزیتی است که بسیاری از مواد افزودنی پلیمری مصنوعی نمی توانند با آن مطابقت داشته باشند.

تطبیق پذیری HEMC در این واقعیت منعکس می شود که یک افزودنی واحد می تواند به طور همزمان به پیشرفت های عملکرد چندگانه برسد. در مصالح ساختمانی ، HEMC نه تنها می تواند آب را ضخیم و حفظ کند ، بلکه هوا را نیز وارد می کند ، تنظیم کند و اتصال را تقویت می کند. این ویژگی "یک دوز ، چند اثر" طراحی فرمولاسیون را ساده می کند و هزینه های تولید را کاهش می دهد. به عنوان مثال ، در چسب کاشی ، HEMC سه عملکرد کلیدی را ارائه می دهد: احتباس آب (اطمینان از هیدراتاسیون کامل سیمان) ، ضخیم شدن (جلوگیری از کشویی کاشی ها) و زمان باز طولانی (تنظیم موقعیت تسهیل کننده).

HEMC سازگاری خوبی با سایر مواد افزودنی شیمیایی ساختمان دارد و می تواند در رابطه با انواع افزودنی مانند کاهش دهنده آب ، دفع کننده ها ، پودرهای لاتکس و غیره بدون اثرات آنتاگونیستی مورد استفاده قرار گیرد. این اثر هم افزایی ، سازنده های مصالح ساختمانی را قادر می سازد تا خصوصیات مواد را برای رفع نیازهای مختلف مهندسی کنترل کنند.

2. مکانیسم اصلی HEMC در مصالح ساختمانی

مبنای فیزیکوشیمیایی برای عملکردهای متعدد هیدروکسی اتیل متیل سلولز در مصالح ساختمانی ناشی از ساختار مولکولی منحصر به فرد و رفتار هیدراتاسیون آن است. هنگامی که پودر HEMC با آب در تماس قرار می گیرد ، پیوند هیدروکسیل (-OH) و اتر (-O) بر روی زنجیره مولکولی آن بلافاصله پیوندهای هیدروژن را با مولکول های آب تشکیل می دهد. این نیروی بین مولکولی قوی ریشه کلیه خواص کاربردی HEMC است. با ادامه روند انحلال ، زنجیره مولکولی HEMC به تدریج آشکار می شود و یک ساختار شبکه سه بعدی را تشکیل می دهد و آب آزاد را به آب محدود تبدیل می کند و از این طریق ظرفیت ویسکوزیته و حفظ آب سیستم را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد. این تغییر ریزساختاری به طور مستقیم در بهبود عملکرد مصالح ساختمانی ماکروسکوپی منعکس می شود.

مکانیسم احتباس آب یکی از مهمترین مکانیسم های عملکرد HEMC است. در مواد مبتنی بر سیمان ، HEMC به دو روش عملکرد احتباس آب را به دست می آورد: یکی این که مولکول های HEMC پیوندهای هیدروژن را با مولکول های آب تشکیل می دهند تا آب آزاد را به آب محدود تبدیل کنند. مورد دیگر این است که ساختار شبکه ای که با درهم آمیختگی زنجیره های ماکرومولکولی HEMC از نظر جسمی مهاجرت آب را مسدود می کند. مطالعات نشان داده است که حتی اگر 0.1 ٪ -0.3 ٪ HEMC (با وزن پودر خشک) اضافه شود ، می توان میزان احتباس آب ملات را از 70 ٪ به بیش از 95 ٪ افزایش داد ، که تضمین می کند که سیمان می تواند به طور کامل بر روی بسترهای خشک یا متخلخل آبرسانی شود تا از دست دادن استحکام به دلیل کمبود آب جلوگیری شود. اثر احتباس آب HEMC تحت تأثیر عوامل بسیاری قرار می گیرد: در همان دوز ، هرچه ویسکوزیته HEMC بیشتر باشد ، حفظ آب نیز بهتر می شود. افزایش دمای محیط باعث کاهش اثر آب می شود. و دوز مناسب (معمولاً 0.1 ٪ -0.5 ٪) می تواند به میزان نگهداری آب ایده آل برسد. اگرچه افزایش بیشتر دوز می تواند باعث حفظ آب شود ، عملکرد هزینه کاهش می یابد.

اثرات ضخیم و تیکسوتروپیک HEMC خصوصیات رئولوژیکی مصالح ساختمانی را تغییر می دهد. محلول HEMC از ویژگی های نازک شدن برشی برخوردار است - ویسکوزیته با میزان برشی بالا از هم زدن یا استفاده از آن کاهش می یابد ، که برای عملیات ساخت و ساز مناسب است. در حالی که ویسکوزیته بالایی را در حالت برشی استاتیک یا کم بازیابی می کند تا از SAG یا رسوبات جلوگیری شود. این ویژگی پاسخ هوشمند باعث می شود HEMC به ویژه برای ملات گچ و چسب کاشی برای ساخت سطح عمودی مناسب باشد. اثر ضخیم شدن عمدتاً به وزن مولکولی و غلظت HEMC بستگی دارد - هرچه وزن مولکولی بزرگتر باشد و غلظت بیشتر باشد ، اثر ضخیم کننده قابل توجه تر است. با این حال ، ویسکوزیته بسیار زیاد بر عملکرد ساخت و ساز تأثیر می گذارد ، بنابراین لازم است محصولات HEMC را با ویسکوزیته مناسب با توجه به کاربردهای مختلف انتخاب کنید.

به عنوان یک سورفاکتانت ، HEMC ویژگی های دوگانه در مواد مبتنی بر سیمان را نشان می دهد: گروه های آبگریز (گروه های هیدروکسیل و پیوندهای اتر) و گروه های آبگریز (گروه های متیل و حلقه های گلوکز) در مولکولها باعث فعال شدن سطح آن می شوند که می تواند تنش سطح آب را کاهش داده و حباب های ریز را معرفی کند. این حباب ها به عنوان "یاطاقان توپ" در ملات عمل می کنند و باعث بهبود صافی ساخت و ساز و افزایش عملکرد دوغاب مواد می شوند (افزایش حجم). با این حال ، حباب های بیش از حد قدرت بدن سخت شده را کاهش می دهد ، بنابراین اغلب برای دستیابی به بهترین ساختار منافذ ، استفاده از آن در رابطه با یک defoamer لازم است. ورود هوای HEMC معمولاً بین 5 تا 15 ٪ است که تحت تأثیر دوز ، روش اختلاط و سایر مواد افزودنی قرار دارد.

HEMC تأثیر مهمی در فرآیند هیدراتاسیون سیمان دارد ، که هم از مزایا و هم معایب برخوردار است. مولکول های HEMC بر روی سطح ذرات سیمان جذب می شوند ، مانع تماس بین آب و مواد معدنی ، کاهش سرعت واکنش هیدراتاسیون و طولانی شدن زمان تنظیم می شوند. این ملک عقب مانده در ساخت و ساز با دمای بالا در تابستان یا زمان کار طولانی بسیار ارزشمند است. اما ممکن است در زمستان هنگامی که دمای پایین است یا به تنظیم سریع نیاز دارد ، در زمستان به یک نقطه ضعف تبدیل شود. با تنظیم دوز HEMC (معمولاً 0.05 ٪ -0.2 ٪ می تواند زمان تنظیم را تا 1-4 ساعت تمدید کند) یا استفاده از آن با یک انعقاد دهنده ، می توان زمان تنظیم را دقیقاً کنترل کرد تا نیازهای مهندسی را برآورده سازد.

مکانیسم تقویت پیوند HEMC شامل اثرات فیزیکی و شیمیایی است. از نظر جسمی ، HEMC ویسکوزیته ملات را افزایش می دهد و ناحیه تماس را با بستر افزایش می دهد. از نظر شیمیایی ، گروه های قطبی در مولکولهای HEMC پیوندهای هیدروژن و نیروهای ون در والس را با سطح مواد معدنی تشکیل می دهند. در برنامه هایی مانند چسب کاشی و خمپاره گچ ، HEMC می تواند استحکام پیوند (معمولاً 20 ٪ -50 ٪) را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد و خطر توخالی و سقوط را کاهش دهد. این اثر تقویت پیوند به ویژه در سطوح صاف یا بسترهای جذب آب کم (مانند کاشی های گلدان) مشهود است.

3.

خمپاره خشک شده بخش مهمی از صنعت ساخت و ساز مدرن است و عملکرد آن به طور مستقیم با راندمان ساخت و ساز و کیفیت پروژه مرتبط است. هیدروکسی اتیل متیل سلولز ، به عنوان یک افزودنی کلیدی در ملات مخلوط خشک ، تقریباً در تمام فرمولهای مخصوص ملات وجود دارد و نقش غیر قابل تعویض دارد.

چسب کاشی یکی از مناطق معمولی کاربرد HEMC است. در فرآیند کاشی های چسباندن ملات سیمان سنتی ، مشکلاتی مانند توخالی و سقوط رایج است و چسب کاشی با 0.3 ٪ -0.7 ٪ HEMC می تواند این مشکلات را به طور کامل حل کند. HEMC یک ساختار شبکه سه بعدی در چسب کاشی تشکیل می دهد و به ملات مرطوب خاصیت ضد لغزش عالی می دهد. حتی کاشی های بزرگ نیز بر روی دیوار پایین نمی آیند و باعث افزایش بهره وری و ایمنی ساخت و ساز می شوند. در عین حال ، HEMC تضمین می کند که سیمان از طریق احتباس آب کاملاً آبرسانی می شود. حتی اگر در دمای بالا ، محیط بادی یا روی یک بستر بسیار جاذب ساخته شود ، می تواند یک ساختار سنگی سیمانی با مقاومت بالا را تشکیل دهد تا از کاهش نیروی پیوند به دلیل هیدراتاسیون کافی جلوگیری شود. HEMC همچنین می تواند زمان باز چسب کاشی (معمولاً بیش از 30 دقیقه) را افزایش دهد ، و به کارگران ساختمانی زمان کافی برای تنظیم موقعیت کاشی ها می دهد ، که این امر در پروژه های بزرگ از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

سیستم های عایق حرارتی خارجی (ETIC) یکی دیگر از موارد مهم کاربرد برای HEMC است. در این سیستم ها ، HEMC عمدتاً برای اتصال خمپاره ها و خمپاره های گچ استفاده می شود و مقدار اضافی معمولاً 0.2 ٪ -0.5 ٪ است. عملکرد احتباس آب HEMC در اینجا به ویژه بسیار مهم است ، زیرا مواد عایق (مانند تخته های EPS یا پشم سنگ) معمولاً جذب آب بسیار کمی دارند. آب در خمپاره های سنتی به سرعت تبخیر یا مهاجرت می شود و در نتیجه هیدراتاسیون کافی سیمان ایجاد نمی شود. پس از افزودن HEMC ، ملات همچنین می تواند آب کافی را بر روی بستر جذب آب کم برای تکمیل واکنش هیدراتاسیون و اطمینان از مقاومت پیوند حفظ کند. در عین حال ، افزایش انعطاف پذیری ناشی از ورود هوا از HEMC به بافر استرس حرارتی سیستم عایق و کاهش خطر ترک خوردگی کمک می کند.

نیازهای عملکرد HEMC برای ملات خود تراز بسیار متفاوت از برنامه های فوق است. مواد خود ترازو به سیالیت عالی و توانایی خود تراز احتیاج دارند ، اما آنها نمی توانند لایه برداری و خونریزی کنند ، که این امر نیاز به استفاده از ویسکوزیته کم اما HEMC خوب برای حفظ آب دارد. در این کاربرد ، دوز HEMC معمولاً کم است (0.02 ٪ -0.1 ٪) ، و به طور عمده نقش تثبیت سیستم را برای جلوگیری از حل و فصل ذرات جامد و آب از شناور بازی می کند. اثر هم افزایی HEMC و کاهش دهنده آب به ویژه در اینجا برجسته است - کاهش دهنده آب سیالیت را فراهم می کند ، و HEMC سیستم را یکنواخت و پایدار نگه می دارد. ترکیبی از این دو می تواند یک ماده خود را با کارایی بالا با سیالیت بیش از 130 میلی متر و قدرت فشاری 28 روزه بیش از 30MPa بدست آورد.

ملات ترمیم یکی دیگر از موارد کاربردی HEMC است که نمی توان آن را نادیده گرفت. پروژه های ترمیم معمولاً با چالش هایی مانند خشک کردن بستر ، شکل های پیچیده و توسعه سریع قدرت روبرو هستند و تطبیق پذیری HEMC در اینجا کاملاً منعکس می شود. در ترمیم آسیب های بتونی ، اضافه کردن 0.3 ٪ -0.8 ٪ HEMC می تواند استحکام پیوند بین ملات و بتن قدیمی را بهبود بخشد (40-100 ٪ افزایش می یابد) و نقص رابط را کاهش می دهد. احتباس آب HEMC تضمین می کند که آب در حین ساخت و ساز روی سطوح عمودی و بالا خیلی سریع از بین نرود و اثر تنظیم آهسته آن به مواد تعمیر زمان کافی می دهد. برای تعمیرات سریع ، با تنظیم دوز HEMC (به 0.05 ٪ -0.1 ٪) یا استفاده از آن با یک انعقاد ، زمان تنظیم را می توان کوتاه کرد. روش تعمیر و نگهداری ساختمان نشان می دهد که عمر ملات تعمیر اصلاح شده با HEMC 3-5 برابر بیشتر از مواد سنتی است و هزینه های نگهداری را تا حد زیادی کاهش می دهد. $