วัสดุขนาดเล็กมีผลใหญ่! ความสำคัญของเซลลูโลสอีเทอร์ในปูนซีเมนต์

ในปูนผสมเสร็จ เซลลูโลสอีเทอร์เพียงเล็กน้อยก็สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนเปียกได้อย่างมาก จะเห็นได้ว่าเซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารเติมแต่งหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการก่อสร้างปูน การเลือกเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดต่างๆ ความหนืดต่างกัน ขนาดอนุภาคต่างกัน องศาความหนืดต่างกัน และปริมาณที่เพิ่มเข้าไป ยังส่งผลต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนแห้งต่างกันออกไป ปัจจุบันปูนก่ออิฐและฉาบปูนหลายชนิดมีคุณสมบัติกักเก็บน้ำได้ไม่ดี สารละลายน้ำจะแยกตัวออกหลังจากปล่อยทิ้งไว้สักครู่ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องเติมเซลลูโลสอีเทอร์ลงในปูนซีเมนต์ เรามาดูรายละเอียดเกี่ยวกับหน้าที่ของเซลลูโลสอีเทอร์ในปูนซีเมนต์กันดีกว่า!

1.การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ 

การกักเก็บน้ำเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของเซลลูโลสอีเทอร์ และเป็นคุณสมบัติที่ผู้ผลิตปูนผสมแห้งในประเทศหลายราย โดยเฉพาะในภาคใต้ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าให้ความสนใจ ในการผลิตวัสดุก่อสร้าง โดยเฉพาะปูนผสมแห้ง เซลลูโลสอีเทอร์มีบทบาทที่ไม่สามารถทดแทนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตปูนพิเศษ (ปูนดัดแปลง) ถือเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้และสำคัญ

ความหนืด ปริมาณ อุณหภูมิโดยรอบ และโครงสร้างโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำ ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์มากเท่าไร การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ยิ่งปริมาณมากเท่าไรก็ยิ่งกักเก็บน้ำได้ดีขึ้นเท่านั้น โดยปกติแล้ว เซลลูโลสอีเทอร์จำนวนเล็กน้อยสามารถปรับปรุงอัตราการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมาก เมื่อปริมาณถึงระดับหนึ่ง แนวโน้มการเพิ่มอัตราการกักเก็บน้ำจะช้าลง การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์มักจะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโดยรอบ แต่เซลลูโลสอีเทอร์ที่ผ่านการดัดแปลงบางชนิดก็มีการกักเก็บน้ำได้ดีภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีระดับการทดแทนต่ำกว่าจะมีประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำได้ดีกว่า

หมู่ไฮดรอกซิลบนโมเลกุลเซลลูโลสอีเทอร์และอะตอมออกซิเจนบนพันธะอีเทอร์จะสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำ เปลี่ยนน้ำอิสระให้กลายเป็นน้ำที่จับตัวกัน จึงมีบทบาทสำคัญในการกักเก็บน้ำ การแพร่กระจายร่วมกันระหว่างโมเลกุลของน้ำและสายโซ่โมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ทำให้โมเลกุลของน้ำเข้าสู่ภายในของสายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเทอร์และอยู่ภายใต้ข้อจำกัดที่รุนแรง จึงสร้างน้ำอิสระและน้ำที่พันกัน ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการกักเก็บน้ำของสารละลายซีเมนต์ เซลลูโลสอีเทอร์ปรับปรุงคุณสมบัติทางรีโอโลยี โครงสร้างเครือข่ายที่มีรูพรุน และแรงดันออสโมติกของสารละลายซีเมนต์สด หรือคุณสมบัติการสร้างฟิล์มของเซลลูโลสอีเทอร์ขัดขวางการแพร่กระจายของน้ำ

2.เซลลูโลสอีเทอร์หนาและ thixotropy

เซลลูโลสอีเทอร์ทำให้ปูนเปียกมีความหนืดดีเยี่ยม ซึ่งสามารถเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะระหว่างปูนเปียกกับชั้นฐานได้อย่างมาก และปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกันการยุบตัวของปูน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในปูนฉาบ ปูนประสานกระเบื้อง และระบบฉนวนผนังภายนอก ผลของเซลลูโลสอีเทอร์ที่หนาขึ้นยังช่วยเพิ่มความต้านทานการกระจายตัวและความสม่ำเสมอของวัสดุสด ป้องกันการหลุดล่อนของวัสดุ การแยกตัวและการตกเลือด และสามารถใช้ในคอนกรีตไฟเบอร์ คอนกรีตใต้น้ำ และคอนกรีตอัดตัวเองได้

ผลกระทบของเซลลูโลสอีเทอร์ที่หนาขึ้นต่อวัสดุที่เป็นซีเมนต์นั้นมาจากความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูงเท่าใด ความหนืดของวัสดุที่ใช้ซีเมนต์ดัดแปลงก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตามหากความหนืดสูงเกินไปจะส่งผลต่อความลื่นไหลและการทำงานของวัสดุ (เช่น การติดมีดฉาบปูน) มอร์ตาร์ปรับระดับได้เองและคอนกรีตอัดเองที่ต้องการการไหลสูงต้องใช้เซลลูโลสอีเทอร์ความหนืดต่ำ นอกจากนี้ ผลของเซลลูโลสอีเทอร์ที่หนาขึ้นจะเพิ่มความต้องการน้ำของวัสดุที่เป็นซีเมนต์และเพิ่มผลผลิตของปูน

สารละลายน้ำเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดสูงมีไทโซโทรปีสูง ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของเซลลูโลสอีเทอร์ด้วย โดยทั่วไปสารละลายที่เป็นน้ำของเมทิลเซลลูโลสจะมีคุณสมบัติการไหลแบบเทียมและไม่ใช่ไทโซโทรปิกที่ต่ำกว่าอุณหภูมิเจล แต่แสดงคุณสมบัติการไหลของนิวตันที่อัตราเฉือนต่ำ ความเป็นพลาสติกเทียมเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักโมเลกุลหรือความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเทอร์ โดยไม่คำนึงถึงชนิดและระดับของการทดแทนของสารทดแทน ดังนั้น เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีเกรดความหนืดเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็น MC, HPMC หรือ HEMC จะแสดงคุณสมบัติทางรีโอโลยีเดียวกันเสมอตราบใดที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิคงที่ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จะเกิดเจลที่มีโครงสร้างและมีการไหลแบบทิโซโทรปิกสูง

เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความเข้มข้นสูงและความหนืดต่ำจะแสดงไทโซโทรปีแม้จะต่ำกว่าอุณหภูมิเจลก็ตาม คุณสมบัตินี้มีประโยชน์อย่างมากในการปรับระดับและความหย่อนคล้อยของปูนฉาบในระหว่างการก่อสร้าง ควรสังเกตที่นี่ว่ายิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูงขึ้น การกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้น แต่ยิ่งความหนืดสูง น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้น และความสามารถในการละลายก็จะลดลงตามไปด้วย ซึ่งส่งผลเสียต่อ ความเข้มข้นของปูนและประสิทธิภาพการก่อสร้าง

3.ผลการกักเก็บเซลลูโลสอีเธอร์-อากาศ

เซลลูโลสอีเทอร์มีผลต่อการกักเก็บอากาศอย่างมีนัยสำคัญกับวัสดุที่ทำจากซีเมนต์สด เซลลูโลสอีเทอร์มีทั้งกลุ่มที่ชอบน้ำ (กลุ่มไฮดรอกซิล, กลุ่มอีเธอร์) และกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ (กลุ่มเมทิล, วงแหวนกลูโคส) เป็นสารลดแรงตึงผิวที่มีฤทธิ์บนพื้นผิวจึงมีผลต่อการกักเก็บอากาศ ผลการกักเก็บอากาศของเซลลูโลสอีเทอร์จะทำให้เกิดเอฟเฟกต์ "ลูกบอล" ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของวัสดุที่ผสมใหม่ เช่น การเพิ่มความเป็นพลาสติกและความเรียบของปูนในระหว่างการใช้งาน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการปูปูน นอกจากนี้ยังจะเพิ่มผลผลิตของปูนและลดต้นทุนการผลิตปูน แต่จะเพิ่มความพรุนของวัสดุชุบแข็งและลดคุณสมบัติทางกล เช่น ความแข็งแรงและโมดูลัสยืดหยุ่น

ในฐานะสารลดแรงตึงผิว เซลลูโลสอีเทอร์ยังมีผลต่อการเปียกหรือการหล่อลื่นต่ออนุภาคของซีเมนต์ ซึ่งเมื่อรวมกับผลกระทบในการกักอากาศแล้ว จะเพิ่มการไหลลื่นของวัสดุที่เป็นซีเมนต์ แต่ผลการทำให้หนาขึ้นจะลดความเป็นของเหลวลง ผลของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อความลื่นไหลของวัสดุที่เป็นซีเมนต์คือการผสมผสานระหว่างการทำให้เป็นพลาสติกและการทำให้หนาขึ้น โดยทั่วไป เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ต่ำมาก ส่วนใหญ่จะปรากฏเป็นพลาสติกหรือผลการลดน้ำ เมื่อปริมาณสูง ผลของเซลลูโลสอีเทอร์ที่หนาขึ้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และผลการกักเก็บอากาศมีแนวโน้มที่จะอิ่มตัว ดังนั้นจึงปรากฏว่าเป็นผลที่หนาขึ้นหรือความต้องการน้ำเพิ่มขึ้น

4.ผลการชะลออีเทอร์ของเซลลูโลส

เซลลูโลสอีเทอร์จะยืดเวลาการแข็งตัวของปูนซีเมนต์เพสต์หรือปูนขาว และชะลอการเปลี่ยนแปลงความชุ่มชื้นของซีเมนต์ ซึ่งเป็นประโยชน์ในการเพิ่มเวลาการดำเนินงานของวัสดุผสมใหม่ และปรับปรุงการสูญเสียความสม่ำเสมอของปูนและการตกตะกอนของคอนกรีตขึ้นอยู่กับเวลา แต่อาจยังอาจ ทำให้ความคืบหน้าการก่อสร้างล่าช้าออกไป