تأثير اثير السليولوز ذو اللزوجة المختلفة على خواص الخرسانة

1. مقدمة

في الأنظمة الأسمنتية الحديثة، تلعب إيثرات السليلوز، مثل HPMC، دورًا حاسمًا في تعديل خصائص الانسياب، وتحسين احتباس الماء، وتعزيز الترابط السطحي. ومع ذلك، تؤثر لزوجة HPMC المستخدمة بشكل كبير على سلوك الخرسانة في حالتها الطازجة وأدائها على المدى الطويل. تهدف هذه الدراسة إلى تحديد وتفسير آثار اختلاف لزوجة HPMC في تركيبات الخرسانة، مع تقديم إرشادات عملية لاختيار المواد.

2. المواد والأساليب

المواد الخام 2.1

• أسمنت: 54.2 ميجا باسكال قوة ضغط لمدة 28 يومًا (PO 42.5).

• المواد الأسمنتية التكميلية (SCMs):رماد متطاير من الفئة F وخبث فرن الصهر الحبيبي المطحون (GGBFS).

• تجمعات:

  • خشن: حصى مطحون (5-31.5 ملم).

  • ناعم: رمل مصنع (معامل النعومة = 2.8).

• إيثر السليلوز (HPMC):

  • اللزوجة المنخفضة (~30,000 مللي باسكال ثانية): HPMC-3Wالموافق سيلوبرو® MK20M

  • اللزوجة المتوسطة (~100,000 مللي باسكال ثانية): HPMC-10Wالموافق سيلوبرو® MK50M

  • اللزوجة العالية (~200,000 مللي باسكال ثانية): HPMC-20Wالموافق سيلوبرو® MK70M

هذه الدرجات التجارية (سيلوبرو® MK20M، MK50M، MK70M) يتم تصنيعها بواسطة شركة سيلوتيك الكيميائية المحدودة، تم تحسينه للاستخدام في الأنظمة القائمة على الأسمنت حيث تكون هناك حاجة إلى التحكم في الروماتيزم، والاحتفاظ بالمياه، والأداء الميكانيكي.

2.2 تصميم خلطة الخرسانة

2.3 معايير الاختبار

• قابلية: GB/T 50080-2016

• القوة الميكانيكية: GB/T 50081-2002

• احتباس الماء:JGJ/T 70-2009

استبعدت اختبارات احتباس الماء الجسيمات التي يزيد حجمها عن 2.36 ملم من خلال غربلة الفتحة المربعة.

3. النتائج والمناقشة

3.1 سلوك الركود والتوسع

مع زيادة اللزوجة، تعمل HPMC على تعزيز تماسك المعجون والاحتكاك الداخلي، مما يؤدي إلى:

• HPMC-3Wعند الجرعات المنخفضة، يسود انجراف الهواء، مما يزيد من الانكماش. أما عند المستويات الأعلى، فتتغلب اللزوجة، مما يقلل من الانكماش والتمدد.

• HPMC-10W:استجابة متوازنة - التماسك المعتدل والتزامن يؤديان إلى تدفق مستقر عند جرعة منخفضة، ولكنهما يقللان من الركود عند الاستخدام العالي.

• HPMC-20W:يقلل قابلية التشغيل باستمرار، مع اللزوجة القوية التي تهيمن على تأثيرات الفقاعات.

التفسير:يُثبِّط HPMC عالي اللزوجة سيولته بشكل ملحوظ. يتم تحقيق الانكماش الأمثل من خلال موازنة الجرعة واللزوجة للحفاظ على تأثيرات السحب دون زيادة سماكة المصفوفة.

3.2 تطوير قوة الضغط

• عند جرعة تبلغ حوالي 0.0025% HPMC (حسب وزن الأسمنت)، تظهر جميع الدرجات ذروة القوة عند 3 و28 يومًا.

• جرعة زائدة يزيد من المسامية بسبب الهواء المحبوس وحركية الترطيب المضطربة.

• HPMC-3W و10W:اتبع أنماط القوة المماثلة - المكسب الأولي يتبعه ثبات القوة أو انخفاضها.

• HPMC-20W:يظهر انخفاضًا ثابتًا في القوة مع زيادة الجرعة، ويعزى ذلك إلى تكوين طبقة بوليمر أعلى وفراغات داخلية.

خاتمة:كلما زادت اللزوجة، كلما كان التحكم في الجرعة مطلوبًا بعناية أكبر للحفاظ على أهداف قوة الضغط.

3.3 كفاءة الاحتفاظ بالمياه

تعمل جميع أنواع HPMC على تقليل فقدان الماء في الخرسانة الطازجة بشكل كبير:

• HPMC-3W: تأثير محدود أقل من 0.005%؛ تحسن حاد فوق ذلك.

• HPMC-10W:يتحسن احتباس الماء بشكل مطرد مع الجرعة - مثالي للتطبيقات التي تتطلب التحكم المستقر في الرطوبة.

• HPMC-20W:يوفر أعلى كفاءة للاحتفاظ بالمياه عند جرعات منخفضة، لكنه يظهر عوائد متناقصة عند مستويات أعلى بسبب تشبع الهلام.

4. توصيات عملية لاختيار المنتج

يتطلب كل تطبيق توازنًا مختلفًا بين السيولة، وتطور القوة، والاحتفاظ بالرطوبة. غالبًا ما تُحقق درجات HPMC متوسطة اللزوجة (مثل MK50M أو MK40M FP) الحل الأمثل والأكثر فعالية.

5. اختتام

• قابلية:يعمل HPMC منخفض اللزوجة (30K) على تحسين الانحدار عند جرعة محدودة؛ وتعمل اللزوجة العالية على تقليل الانحدار بشكل أكثر أهمية.

• قوة:تتحقق قوة الضغط المثلى عند نسبة 0.0025% تقريبًا من HPMC. بعد ذلك، تنخفض القوة بسبب زيادة المسامية وتأخر الترطيب.

• احتباس الماء:يوفر HPMC عالي اللزوجة (200K) احتفاظًا فائقًا ولكنه قد يتطلب التحكم الدقيق في الجرعة.

• توصية مجاناً:اختر درجة HPMC بناءً على أولوية التطبيق - اللزوجة المنخفضة للقدرة على العمل، والمتوسطة للتوازن، والعالية للصيغ الحرجة للاحتفاظ.