การวิจัยและความก้าวหน้าของเซลลูโลสดัดแปลงในมอร์ตาร์

ปูนผสมแห้ง เช่น ปูนผสมแห้งธรรมดา ปูนฉนวนผนังภายนอก ปูนปรับระดับตัวเอง และปูนกันน้ำ ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของวัสดุก่อสร้างที่ทำจากซีเมนต์ เซลลูโลสอีเทอร์เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ธรรมชาติ และเป็นสารเติมแต่งที่สำคัญสำหรับปูนผสมแห้งประเภทต่างๆ โดยมีหน้าที่ในการหน่วง การกักเก็บน้ำ การทำให้หนาขึ้น การกักเก็บอากาศ และการยึดเกาะ

บทบาทของเซลลูโลสในมอร์ตาร์ส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในการปรับปรุงความสามารถในการใช้งานของมอร์ตาร์ และรับประกันความชื้นของซีเมนต์ในมอร์ตาร์ การปรับปรุงความสามารถในการใช้งานของปูนสะท้อนให้เห็นเป็นหลักในด้านต่างๆ เช่น การกักเก็บน้ำ ความต้านทานการยุบตัว และเวลาเปิด มีประโยชน์ทางสังคมและเศรษฐกิจที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการรับประกันการสางปูนชั้นบาง การปูปูนฉาบ และเพิ่มความเร็วในการก่อสร้างปูนประสานพิเศษ

แม้ว่ามีงานวิจัยจำนวนมากเกี่ยวกับเซลลูโลสในมอร์ตาร์ และได้ผลลัพธ์ที่สำคัญในมอร์ตาร์ดัดแปลงเซลลูโลส แต่ก็ยังมีข้อบกพร่องบางประการในอันตรกิริยาระหว่างเซลลูโลสอีเทอร์กับซีเมนต์ มวลรวม และเมทริกซ์ในสภาพแวดล้อมพิเศษ ด้วยเหตุนี้ บทความนี้จึงได้ศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุณหภูมิและความเข้ากันได้ของอีเทอร์เซลลูโลสดัดแปลงกับสารเติมแต่งอื่นๆ บนพื้นฐานของการสรุปการวิจัยที่เกี่ยวข้อง

Types of cellulose ethers

เซลลูโลสอีเทอร์มีหลายประเภท และมีอยู่เกือบทั้งหมด โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: ไอออนิกและไม่ใช่ไอออนิกตามคุณสมบัติไอออไนซ์ ในวัสดุที่ทำจากซีเมนต์ ไอออนิกเซลลูโลสอีเทอร์ เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) จะตกตะกอนด้วย Ca2+ และไม่เสถียร ดังนั้นจึงไม่ค่อยมีการใช้ อีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่มีประจุสามารถจำแนกได้ตาม (1) ความหนืดของสารละลายมาตรฐาน (2) ประเภทของสารทดแทน (3) ระดับของการทดแทน (4) โครงสร้างทางกายภาพ (5) คุณสมบัติการละลาย ฯลฯ

คุณสมบัติของเซลลูโลสอีเทอร์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับชนิด จำนวน และการกระจายตัวขององค์ประกอบทดแทน ดังนั้น เซลลูโลสอีเทอร์จึงมักถูกแบ่งตามประเภทขององค์ประกอบทดแทน ตัวอย่างเช่น เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (MC) เป็นผลิตภัณฑ์ที่กลุ่มไฮดรอกซิลในหน่วยกลูโคสของเซลลูโลสธรรมชาติถูกแทนที่ด้วยกลุ่มเมทอกซี และไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC) เป็นผลิตภัณฑ์ที่กลุ่มไฮดรอกซิลถูกแทนที่ด้วยกลุ่มเมทอกซีและกลุ่มไฮดรอกซีโพรพิลตามลำดับ มากกว่า 90% ของเซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้ในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นเมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC) และเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (MHEC)

บทบาทของเซลลูโลสในปูน

บทบาทของเซลลูโลสในมอร์ตาร์ส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในสามด้านต่อไปนี้: ความสามารถในการกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยม อิทธิพลต่อความสม่ำเสมอของมอร์ตาร์และทิโซโทรปี และการปรับรีรีโอโลยี

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ไม่เพียงแต่สามารถปรับเวลาเปิดและกระบวนการแข็งตัวของระบบปูนได้ ซึ่งจะเป็นการปรับเวลาการทำงานของระบบ แต่ยังป้องกันไม่ให้วัสดุฐานดูดซับน้ำมากเกินไปเร็วเกินไปและขัดขวางการระเหยของน้ำ เพื่อให้มั่นใจว่ามีการปล่อยน้ำอย่างค่อยเป็นค่อยไปเมื่อซีเมนต์ชุ่มชื้น การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับปริมาณเซลลูโลสที่เติม ความหนืด ความละเอียด และอุณหภูมิโดยรอบในการใช้งาน ผลการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสดัดแปลงขึ้นอยู่กับการดูดซึมน้ำของชั้นฐาน ความหนาของชั้นองค์ประกอบของปูน ความต้องการน้ำ และเวลาในการแข็งตัวของวัสดุประสาน

ความต้องการน้ำของระบบปูนเป็นตัวแปรที่สำคัญ ความต้องการน้ำขั้นพื้นฐานและผลผลิตปูนที่เกี่ยวข้องขึ้นอยู่กับสูตรปูนขาว และการรวมเซลลูโลสเข้าด้วยกันจะสามารถปรับความต้องการน้ำและผลผลิตปูนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในระบบวัสดุก่อสร้างหลายชนิด เซลลูโลสถูกใช้เป็นตัวทำให้ข้นเพื่อปรับความสม่ำเสมอของระบบ ผลการทำให้เซลลูโลสหนาขึ้นขึ้นอยู่กับระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลส ความเข้มข้นของสารละลาย อัตราเฉือน อุณหภูมิ และสภาวะอื่นๆ สารละลายน้ำเซลลูโลสที่มีความหนืดสูงมีไทโซโทรปีสูง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จะเกิดเจลที่มีโครงสร้างและมีการไหลแบบทิโซโทรปิกสูง

การเติมเซลลูโลสสามารถปรับการไหลของระบบวัสดุก่อสร้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานและทำให้ปูนมีความสามารถในการทำงานดีขึ้นและมีคุณสมบัติป้องกันการยุบตัวดีขึ้น คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้ปูนปรับระดับได้ง่ายขึ้นและช่วยให้การบ่มง่ายขึ้น

นอกเหนือจากการให้ประสิทธิภาพการทำงานที่ดีแก่ปูนแล้ว เซลลูโลสที่ผ่านการดัดแปลงยังสามารถลดความร้อนในการให้ความชุ่มชื้นในช่วงต้นของซีเมนต์ และชะลอกระบวนการไดนามิกของความชุ่มชื้นของซีเมนต์ ขึ้นอยู่กับโอกาสการใช้งานที่แตกต่างกันของปูน วิธีการประเมินประสิทธิภาพก็มีความแตกต่างกันเช่นกัน

ความเข้ากันได้ของเซลลูโลสดัดแปลงกับสารเติมแต่งอื่นๆ ในปูน

เซลลูโลสมักจะใช้ร่วมกับสารผสมอื่นๆ ในปูนผสมแห้ง เช่น สารลดฟอง สารลดน้ำ ผงยาง ฯลฯ แต่ละส่วนประกอบเหล่านี้มีบทบาทที่แตกต่างกันในปูน การศึกษาความเข้ากันได้ของเซลลูโลสดัดแปลงกับสารเติมแต่งอื่นๆ ถือเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการใช้ส่วนประกอบเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ

สารลดน้ำหลักที่ใช้ในปูนผสมแห้ง ได้แก่ เคซีน สารลดน้ำที่มีลิกนิน สารลดน้ำที่มีแนฟทาลีน เมลามีนฟอร์มาลดีไฮด์คอนเดนเสท และสารลดน้ำกรดโพลีคาร์บอกซิลิก Polycarboxylate superplasticizer (PCE) เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นล่าสุด มีประสิทธิภาพสูงและไม่มีการปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์ เนื่องจากเซลลูโลสอีเทอร์จะจับตัวเป็นก้อนเมื่อรวมกับสารลดน้ำที่มีแนฟทาลีนที่ใช้กันทั่วไป ส่งผลให้ส่วนผสมคอนกรีตสูญเสียความสามารถในการทำงาน จึงจำเป็นต้องใช้สารลดน้ำประสิทธิภาพสูงที่ไม่ใช่แนพทาลีนในงานวิศวกรรม แม้ว่าจะมีการศึกษาเกี่ยวกับผลรวมของเซลลูโลสดัดแปลงและสารเติมแต่งต่างๆ เนื่องจากมีสารเติมแต่งและเซลลูโลสหลายประเภทจำนวนมาก และยังไม่มีการวิจัยเกี่ยวกับกลไกการทำงานร่วมกันมากนัก แต่ยังมีความเข้าใจผิดมากมายในระหว่างการใช้งาน และจำเป็นต้องมีการทดลองจำนวนมากเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ