การประยุกต์ใช้มัลติฟังก์ชั่นของไฮดรอกซีเอธิลเมทิลเซลลูโลส (HEMC) ในสนามก่อสร้าง

1. ลักษณะและการบังคับใช้การก่อสร้างของ HEMC

Hydroxyethyl Methyl Cellulose (HEMC) I S A อนุพันธ์เซลลูโลสที่ได้จากปฏิกิริยาอีเทอร์ไฟของเซลลูโลสธรรมชาติกับเอทิลีนออกไซด์และเมธิลคลอไรด์หลังการรักษาด้วยอัลคาไลซ์ โครงสร้างโมเลกุลของมันประกอบด้วยกลุ่มอีเทอร์ไฟสองกลุ่มคือไฮดรอกซีเอธิลและเมธิล โครงสร้างทางเคมีพิเศษนี้ช่วยให้ HEMC มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานการก่อสร้าง HEMC เป็นโพลีเมอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิกซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพของมันไม่ได้รับผลกระทบจากค่า pH และสามารถคงอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและอัลคาไลน์ คุณลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่ใช้ซีเมนต์เนื่องจากกระบวนการให้ความชุ่มชื้นของซีเมนต์จะได้สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนจากอัลคาไลน์ที่แข็งแกร่งเป็นเป็นกลาง

ความสามารถในการละลายน้ำของ HEMC เป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลัก เมื่อเทียบกับเมทิลเซลลูโลส (MC) ทั่วไปเนื่องจากการเปิดตัวของไฮดรอกซีเอธิล HEMC มีช่วงการปรับอุณหภูมิที่กว้างขึ้นจะละลายได้ทั้งในน้ำเย็นและน้ำร้อนและสารละลายจะไม่ผลิตเจลหรือการตกตะกอนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ คุณลักษณะนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความมั่นคงของประสิทธิภาพของวัสดุก่อสร้างภายใต้สภาพภูมิอากาศที่แตกต่างกัน โซลูชั่น HEMC มีความหนืดหลากหลายตั้งแต่ความหนืดต่ำไปจนถึงความหนืดสูงเป็นพิเศษซึ่งให้ตัวเลือกที่ยืดหยุ่นสำหรับการใช้งานการก่อสร้างที่แตกต่างกัน-ครกระดับตนเองต้องการ HEMC ที่มีความหนืดต่ำเพื่อปรับปรุงการไหล

จากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม HEMC ตรงตามข้อกำหนดของอุตสาหกรรมการก่อสร้างที่ทันสมัยสำหรับวัสดุสีเขียว มันใช้เซลลูโลสธรรมชาติเป็นวัตถุดิบไม่มีผลพลอยได้ที่เป็นพิษในกระบวนการผลิตและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปสามารถย่อยสลายได้และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม คุณลักษณะนี้ช่วยให้สามารถรักษาความสามารถในการแข่งขันของตลาดภายใต้กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้นและช่วยให้อุตสาหกรรมการก่อสร้างบรรลุเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน ความเข้ากันได้ทางชีวภาพของ HEMC ยังช่วยลดความเสี่ยงต่อสุขภาพสำหรับคนงานก่อสร้างและปัญหาด้านความปลอดภัยในการใช้งานการก่อสร้างในภายหลังซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สารเติมแต่งพอลิเมอร์สังเคราะห์จำนวนมากไม่สามารถจับคู่ได้

ความเก่งกาจของ HEMC สะท้อนให้เห็นในความจริงที่ว่าสารเติมแต่งเดียวสามารถบรรลุการปรับปรุงประสิทธิภาพหลายอย่างในเวลาเดียวกัน ในวัสดุก่อสร้าง HEMC ไม่เพียง แต่จะข้นและเก็บน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอากาศการตั้งค่าที่ช้าและเพิ่มพันธะ คุณลักษณะ "หนึ่งขนาด, เอฟเฟกต์หลายอย่าง" นี้ทำให้การออกแบบสูตรง่ายขึ้นและลดต้นทุนการผลิต ตัวอย่างเช่นในกาวกระเบื้อง HEMC ให้ฟังก์ชั่นสำคัญสามประการ: การกักเก็บน้ำ (ทำให้มั่นใจได้ว่าการให้ความชุ่มชื้นเต็มของซีเมนต์), ความหนา (ป้องกันกระเบื้องจากการเลื่อนลง) และขยายเวลาเปิด (ขยายตำแหน่งการปรับตำแหน่ง)

HEMC มีความเข้ากันได้ดีกับสารเคมีอาคารอื่น ๆ และสามารถใช้ร่วมกับส่วนผสมที่หลากหลายเช่นตัวลดน้ำ defoamers ผงน้ำยาง ฯลฯ โดยไม่มีผลเป็นปฏิปักษ์ ผลเสริมฤทธิ์กันนี้ช่วยให้สูตรวัสดุก่อสร้างสามารถควบคุมคุณสมบัติของวัสดุได้อย่างแม่นยำเพื่อตอบสนองความต้องการทางวิศวกรรมที่แตกต่างกัน

2. กลไกหลักของ HEMC ในวัสดุก่อสร้าง

พื้นฐานทางเคมีกายภาพสำหรับฟังก์ชั่นหลายอย่างของไฮดรอกซีเอธิลเมธิลเซลลูโลสในวัสดุก่อสร้างเกิดจากโครงสร้างโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์และพฤติกรรมความชุ่มชื้น เมื่อผง HEMC สัมผัสกับน้ำไฮดรอกซิล (-OH) และพันธะอีเธอร์ (-O-) บนโซ่โมเลกุลของมันจะสร้างพันธะไฮโดรเจนทันทีด้วยโมเลกุลของน้ำ แรงระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งนี้เป็นรากของคุณสมบัติการใช้งานทั้งหมดของ HEMC เมื่อกระบวนการสลายตัวดำเนินไปห่วงโซ่โมเลกุล HEMC ค่อยๆคลี่ออกและสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติแปลงน้ำฟรีเป็นน้ำที่ถูกผูกไว้ซึ่งจะช่วยเพิ่มความหนืดและความสามารถในการกักเก็บน้ำของระบบอย่างมีนัยสำคัญ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคนี้สะท้อนให้เห็นโดยตรงในการปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุก่อสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์

กลไกการกักเก็บน้ำเป็นหนึ่งในกลไกที่สำคัญที่สุดของการกระทำของ HEMC ในวัสดุที่ใช้ซีเมนต์ HEMC บรรลุฟังก์ชั่นการกักเก็บน้ำในสองวิธี: หนึ่งคือโมเลกุล HEMC สร้างพันธะไฮโดรเจนที่มีโมเลกุลของน้ำเพื่อแปลงน้ำฟรีเป็นน้ำที่ถูกผูกไว้ อีกอย่างคือโครงสร้างเครือข่ายที่เกิดขึ้นจากการพัวพันของโซ่ macromolecular ของ HEMC จะบล็อกการอพยพของน้ำ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าจะเพิ่ม 0.1% -0.3% HEMC (โดยน้ำหนักของผงแห้ง) อัตราการกักเก็บน้ำของปูนสามารถเพิ่มขึ้นจาก 70% เป็นมากกว่า 95% ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าซีเมนต์สามารถชุ่มชื้นได้อย่างเต็มที่บนพื้นผิวแห้งหรือรูพรุนเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียความแข็งแรงเนื่องจากขาดน้ำ ผลการกักเก็บน้ำของ HEMC ได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ: ในปริมาณเดียวกันยิ่งมีความหนืดของ HEMC มากเท่าไหร่การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโดยรอบจะช่วยลดผลกระทบการกักเก็บน้ำ และปริมาณที่เหมาะสม (โดยปกติ 0.1%-0.5%) สามารถบรรลุอัตราการกักเก็บน้ำในอุดมคติ แม้ว่าการเพิ่มขนาดยาจะสามารถปรับปรุงการกักเก็บน้ำได้ แต่ประสิทธิภาพของต้นทุนก็ลดลง

ผลกระทบที่หนาและ thixotropic ของ HEMC เปลี่ยนคุณสมบัติการไหลของวัสดุก่อสร้าง สารละลาย HEMC มีลักษณะการทำให้ผอมบางเฉือนอย่างชัดเจน - ความหนืดลดลงในอัตราการเฉือนสูงของการกวนหรือการใช้ซึ่งสะดวกสำหรับการดำเนินการก่อสร้าง ในขณะที่มันได้รับความหนืดสูงในสถานะแรงเฉือนแบบคงที่หรือต่ำเพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุลดลงหรือตกตะกอน ลักษณะการตอบสนองที่ชาญฉลาดนี้ทำให้ HEMC เหมาะอย่างยิ่งสำหรับปูนปูนและกาวกระเบื้องสำหรับการสร้างพื้นผิวแนวตั้ง ผลกระทบความหนาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลและความเข้มข้นของ HEMC - ยิ่งน้ำหนักโมเลกุลมีขนาดใหญ่ขึ้นและความเข้มข้นที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตามความหนืดที่สูงเกินไปจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการก่อสร้างดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกผลิตภัณฑ์ HEMC ที่มีความหนืดที่เหมาะสมตามการใช้งานที่แตกต่างกัน

ในฐานะที่เป็นสารลดแรงตึงผิว HEMC แสดงลักษณะคู่ในวัสดุที่ใช้ซีเมนต์: กลุ่มที่ชอบน้ำ (กลุ่มไฮดรอกซิลและพันธะอีเธอร์) และกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ (กลุ่มเมทิลและวงแหวนกลูโคส) ในโมเลกุล ฟองเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น "ตลับลูกปืน" ในครกปรับปรุงความเรียบของการก่อสร้างและเพิ่มผลผลิตสารละลายของวัสดุ (เพิ่มปริมาณ) อย่างไรก็ตามฟองอากาศมากเกินไปจะลดความแข็งแรงของร่างกายที่แข็งตัวดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ร่วมกับ defoamer เพื่อให้ได้โครงสร้างรูขุมขนที่ดีที่สุด ทางรถไฟของ HEMC มักจะอยู่ระหว่าง 5% ถึง 15% ซึ่งได้รับผลกระทบอย่างมากจากปริมาณวิธีการผสมและสารเติมแต่งอื่น ๆ

HEMC มีผลต่อการชะลออย่างมีนัยสำคัญต่อกระบวนการชุ่มชื้นซีเมนต์ซึ่งมีทั้งข้อดีและข้อเสีย โมเลกุล HEMC ถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์ขัดขวางการสัมผัสระหว่างน้ำและแร่ธาตุทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นช้าลงและยืดเวลาการตั้งค่า สถานที่ให้บริการหน่วงนี้มีค่ามากในการก่อสร้างที่มีอุณหภูมิสูงในช่วงฤดูร้อนหรือเวลาดำเนินการนาน แต่มันอาจกลายเป็นข้อเสียในฤดูหนาวเมื่อมีอุณหภูมิต่ำหรือต้องการการตั้งค่าอย่างรวดเร็ว โดยการปรับปริมาณ HEMC (โดยปกติ 0.05% -0.2% สามารถขยายเวลาการตั้งค่าได้ 1-4 ชั่วโมง) หรือใช้กับ coagulant เวลาการตั้งค่าสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำเพื่อตอบสนองความต้องการทางวิศวกรรม

กลไกการเสริมสร้างพันธะของ HEMC เกี่ยวข้องกับผลกระทบทั้งทางกายภาพและทางเคมี ทางร่างกาย HEMC เพิ่มความหนืดของครกและเพิ่มพื้นที่สัมผัสด้วยสารตั้งต้น ทางเคมีกลุ่มขั้วโลกในโมเลกุล HEMC จะสร้างพันธะไฮโดรเจนและกองกำลังแวนเดอร์เวลกับพื้นผิวของวัสดุอนินทรีย์ ในการใช้งานเช่นกาวกระเบื้องและครกพลาสเตอร์ HEMC สามารถปรับปรุงความแข็งแรงของพันธบัตรได้อย่างมีนัยสำคัญ (โดยปกติ 20%-50%) และลดความเสี่ยงของการโพรงและหลุด เอฟเฟกต์การเพิ่มประสิทธิภาพพันธบัตรนี้เห็นได้ชัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นผิวที่เรียบหรือพื้นผิวการดูดซับน้ำต่ำ (เช่นกระเบื้อง vitrified)

3. ประสิทธิภาพการใช้งานของ HEMC ในครกผสมแห้ง

ครกแบบผสมแห้งเป็นส่วนสำคัญของอุตสาหกรรมการก่อสร้างที่ทันสมัยและประสิทธิภาพของมันเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพการก่อสร้างและคุณภาพของโครงการ Hydroxyethyl methylcellulose เป็นสารเติมแต่งที่สำคัญในครกที่มีการผสมแบบแห้งมีอยู่ในสูตรปูนเกือบทั้งหมดและมีบทบาทที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้

กระเบื้องกาวเป็นหนึ่งในพื้นที่ทั่วไปของแอปพลิเคชัน HEMC ในกระบวนการของกระเบื้องปูนปูนซีเมนต์แบบดั้งเดิมปัญหาเช่นการโพรงและการตกเป็นเรื่องธรรมดาและกาวกระเบื้องที่มี 0.3% -0.7% HEMC สามารถแก้ปัญหาเหล่านี้ได้อย่างสมบูรณ์ HEMC สร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติในกาวกระเบื้องทำให้มีคุณสมบัติต่อต้านการลื่นปูนที่ยอดเยี่ยม แม้แต่กระเบื้องขนาดใหญ่ก็จะไม่เลื่อนลงบนผนังเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการก่อสร้างและความปลอดภัยอย่างมาก ในเวลาเดียวกัน HEMC ทำให้มั่นใจได้ว่าซีเมนต์จะชุ่มชื้นผ่านการกักเก็บน้ำ แม้ว่ามันจะถูกสร้างขึ้นในอุณหภูมิสูงสภาพแวดล้อมที่มีลมแรงหรือบนพื้นผิวที่ดูดซับได้สูง แต่ก็สามารถสร้างโครงสร้างหินซีเมนต์ที่มีความแข็งแรงสูงเพื่อหลีกเลี่ยงการลดลงของแรงพันธะเนื่องจากความชุ่มชื้นไม่เพียงพอ HEMC ยังสามารถขยายเวลาที่เปิดโล่งของกาวกระเบื้อง (โดยปกติจะเกิน 30 นาที) ทำให้คนงานก่อสร้างมีเวลาเพียงพอที่จะปรับตำแหน่งของกระเบื้องซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในโครงการขนาดใหญ่

ระบบฉนวนกันความร้อนจากภายนอก (ETICS) เป็นอีกหนึ่งพื้นที่การใช้งานที่สำคัญสำหรับ HEMC ในระบบเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ HEMC สำหรับการยึดติดปูนและครกฉาบปูนและจำนวนการเพิ่มมักจะเป็น 0.2%-0.5% ฟังก์ชั่นการกักเก็บน้ำของ HEMC นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งที่นี่เนื่องจากวัสดุฉนวน (เช่นบอร์ด EPS หรือผ้าขนสัตว์หิน) มักจะมีการดูดซึมน้ำต่ำมาก น้ำในครกแบบดั้งเดิมจะระเหยหรืออพยพอย่างรวดเร็วส่งผลให้เกิดความชุ่มชื้นไม่เพียงพอของซีเมนต์ หลังจากเพิ่ม HEMC แล้วปูนยังสามารถเก็บน้ำไว้ได้เพียงพอบนพื้นผิวการดูดซับน้ำต่ำเพื่อให้ปฏิกิริยาความชุ่มชื้นเสร็จสมบูรณ์และให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรงของพันธะ ในเวลาเดียวกันความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นที่เกิดจากการขึ้นรถไฟของ HEMC จะช่วยบัฟเฟอร์ความเครียดจากความร้อนของระบบฉนวนและลดความเสี่ยงของการแตกร้าว

ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของ HEMC สำหรับปูนระดับตนเองนั้นแตกต่างจากแอปพลิเคชันข้างต้นมาก วัสดุระดับตัวเองต้องการความลื่นไหลและความสามารถในการระดับตนเองที่ยอดเยี่ยม แต่พวกเขาไม่สามารถแยกแยะและมีเลือดออกซึ่งต้องใช้ความหนืดต่ำ ในแอปพลิเคชันนี้ปริมาณของ HEMC มักจะต่ำ (0.02%-0.1%) และส่วนใหญ่จะมีบทบาทในการรักษาเสถียรภาพของระบบเพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคของแข็งจากการตกตะกอนและน้ำจากการลอย ผลเสริมฤทธิ์กันของ HEMC และตัวลดน้ำมีความโดดเด่นเป็นพิเศษที่นี่ - ตัวลดน้ำให้ความไหลและ HEMC ช่วยให้ระบบมีความสม่ำเสมอและมีเสถียรภาพ การรวมกันของทั้งสองสามารถได้รับวัสดุระดับสูงประสิทธิภาพสูงด้วยการไหลมากกว่า 130 มม. และกำลังรับแรงอัด 28 วันมากกว่า 30MPa

ซ่อมแซมปูนเป็นพื้นที่แอปพลิเคชันอื่นของ HEMC ที่ไม่สามารถเพิกเฉยได้ โครงการซ่อมแซมมักจะเผชิญกับความท้าทายเช่นการอบแห้งของสารตั้งต้นรูปร่างที่ซับซ้อนและการพัฒนาความแข็งแรงอย่างรวดเร็วและความสามารถรอบตัวของ HEMC สะท้อนให้เห็นอย่างเต็มที่ที่นี่ ในการซ่อมแซมความเสียหายคอนกรีตการเพิ่ม 0.3%-0.8%HEMC สามารถปรับปรุงความแข็งแรงของพันธะระหว่างครกและคอนกรีตเก่าได้อย่างมีนัยสำคัญ (เพิ่ม 40-100%) และลดข้อบกพร่องของอินเทอร์เฟซ การกักเก็บน้ำของ HEMC ทำให้มั่นใจได้ว่าน้ำจะไม่หายไปเร็วเกินไปในระหว่างการก่อสร้างบนพื้นผิวแนวตั้งและด้านบนและเอฟเฟกต์การตั้งค่าที่ช้าจะทำให้วัสดุซ่อมแซมเวลาทำงานเพียงพอ สำหรับการซ่อมแซมอย่างรวดเร็วเวลาการตั้งค่าสามารถสั้นลงได้โดยการปรับปริมาณ HEMC (ลงไปที่ 0.05%-0.1%) หรือใช้กับ coagulant การปฏิบัติด้านการบำรุงรักษาอาคารแสดงให้เห็นว่าชีวิตของการซ่อมแซมครกที่ดัดแปลงด้วย HEMC นั้นยาวกว่าวัสดุดั้งเดิม 3-5 เท่าลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอย่างมาก