תכונות בסיסיות של תערובות נפוצות בבניית טיט מעורב יבש

לתערובות תפקיד מרכזי בשיפור הביצועים של בניית טיט מעורב יבש, אך תוספת של טיט מעורב יבש גורמת לעלות החומרית של מוצרי טיט מעורב יבש גבוהה משמעותית מזו של טיט מסורתי, המהווה יותר מ-40% עלות החומר בטיט מעורב יבש.

בהתבסס על הסיבות לעיל, מאמר זה מנתח ומשווה כמה מאפיינים בסיסיים של תערובות נפוצות, ועל בסיס זה, בוחן את הביצועים של מוצרי טיט מעורבב יבש באמצעות תערובות.

1. חומר שומר מים
חומר שומר מים הוא תערובת מרכזית לשיפור ביצועי החזקת המים של טיט מעורב יבש, והוא גם אחד התערובות העיקריות לקביעת העלות של חומרי טיט מעורבב יבש.

1.1 אתר תאית
אתר תאית הוא כינוי כללי לסדרה של מוצרים המיוצרים על ידי תגובה של תאית אלקלית וחומר מאתר בתנאים מסוימים. תאית אלקלית מוחלפת בחומרים מאתרים שונים כדי להשיג אתרים תאית שונים. על פי תכונות היינון של תחליפים, ניתן לחלק את אתרי תאית לשתי קטגוריות: יונית (כגון תאית קרבוקסימטיל) ולא יונית (כגון מתיל תאית). על פי סוג התחליף, ניתן לחלק את אתר תאית למונו-אתר (כגון מתיל תאית) ולאתר מעורב (כגון הידרוקסיפרופיל מתיל תאית). על פי מסיסות שונה, ניתן לחלק אותו למסיס במים (כגון תאית הידרוקסיאתיל) ומסיס בממס אורגני (כגון אתיל תאית), וכו'. טיט מעורב יבש הוא בעיקר תאית מסיס במים, ותאית מסיס במים הוא תאית מסיסת במים. מחולק לסוג מיידי וסוג פירוק מושהה שטופל על פני השטח.

מנגנון הפעולה של אתר תאית במרגמה הוא כדלקמן:
(1) לאחר המסת אתר התאית שבטיט במים, מובטחת פיזור יעיל ואחיד של החומר הצמנטי במערכת עקב פעילות פני השטח, ואתר התאית, כקולואיד מגן, "עוטף" את המוצק. חלקיקים ושכבת סרט סיכה נוצרת על פני השטח החיצוניים שלו, מה שהופך את מערכת המרגמה ליציבה יותר, וגם משפר את נזילות המרגמה במהלך תהליך הערבוב וה חלקות הבנייה.
(2) בשל המבנה המולקולרי שלה, תמיסת האתר תאית הופכת את המים בטיט לא קלים לאיבוד, ומשחררת אותם בהדרגה לאורך תקופה ארוכה, מה שמקנה למרגמה אחזקת מים ויכולת עבודה טובה.

1.1.1 נוסחה מולקולרית של מתיל תאית (MC) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
לאחר שהכותנה המעודנת מטופלת באלקלי, אתר תאית מיוצר באמצעות סדרה של תגובות עם מתאן כלוריד כחומר האתרה. בדרך כלל, מידת ההחלפה היא 1.6~2.0, והמסיסות שונה גם עם דרגות החלפה שונות. הוא שייך לאתר תאית לא-יוני.

(1) מתילצלולוזה מסיס במים קרים, ויהיה קשה להמיס אותו במים חמים. התמיסה המימית שלו יציבה מאוד בטווח של pH=3~12. יש לו תאימות טובה עם עמילן, גואר גאם וכו' וחומרי שטח רבים. כאשר הטמפרטורה מגיעה לטמפרטורת הג'ל, מתרחשת ג'לציה.
(2) החזקת המים של מתיל תאית תלויה בכמות התוספת שלו, בצמיגות, בעדינות החלקיקים ובקצב הפירוק. בדרך כלל, אם כמות התוספת גדולה, העדינות קטנה והצמיגות גדולה, קצב החזקת המים גבוה. ביניהם, לכמות התוספת יש את ההשפעה הגדולה ביותר על קצב אצירת המים, ורמת הצמיגות אינה פרופורציונלית ישירה לרמת אצירת המים. קצב הפירוק תלוי בעיקר במידת שינוי פני השטח של חלקיקי תאית ובעדינות החלקיקים. בין אתרי התאית הנ"ל, מתיל תאית ותאית הידרוקסיפרופיל מתיל יש שיעורי אחזקת מים גבוהים יותר.
(3) שינויים בטמפרטורה ישפיעו ברצינות על קצב החזקת המים של מתיל תאית. ככלל, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, החזקת המים גרועה יותר. אם טמפרטורת המרגמה עולה על 40 מעלות צלזיוס, אחזקת המים של תאית מתיל תפחת משמעותית, דבר שישפיע באופן רציני על בניית המרגמה.
(4) לתאית מתיל השפעה משמעותית על הבנייה וההידבקות של טיט. ה"הדבקה" כאן מתייחסת לכוח ההדבקה המורגש בין כלי המוליך של העובד לבין מצע הקיר, כלומר, התנגדות הגזירה של המרגמה. כושר ההדבקה גבוה, התנגדות הגזירה של המרגמה גדולה וגם החוזק הנדרש לעובדים בתהליך השימוש גדול וביצועי הבנייה של המרגמה גרועים. הידבקות מתיל תאית היא ברמה מתונה במוצרי אתר תאית.

1.1.2 הנוסחה המולקולרית של הידרוקסיפרופיל מתיל צלולוז (HPMC) היא [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x
Hydroxypropyl methylcellulose הוא זן תאית שתפוקתו וצריכתו גדלו במהירות בשנים האחרונות. זהו אתר מעורב תאית לא-יוני העשוי מכותנה מזוקקת לאחר אלקליזציה, תוך שימוש בפרופילן אוקסיד ומתיל כלוריד כחומר מאתריפיקציה, באמצעות סדרה של תגובות. דרגת ההחלפה היא בדרך כלל 1.2~2.0. תכונותיו שונות בשל היחסים השונים של תכולת מתוקסיל ותכולת הידרוקסיפרופיל.

(1) מתיל צלולוז הידרוקסיפרופיל מסיס בקלות במים קרים, והוא יתקל בקשיים בהמסה במים חמים. אבל טמפרטורת הג'ל שלו במים חמים גבוהה משמעותית מזו של מתיל תאית. גם המסיסות במים קרים משתפרת מאוד בהשוואה לתאית מתיל.
(2) הצמיגות של הידרוקסיפרופיל מתילצלולוזה קשורה למשקל המולקולרי שלה, וככל שהמשקל המולקולרי גדול יותר, כך הצמיגות גבוהה יותר. הטמפרטורה משפיעה גם על הצמיגות שלו, ככל שהטמפרטורה עולה, הצמיגות יורדת. עם זאת, לצמיגות הגבוהה שלו יש אפקט טמפרטורה נמוך יותר מאשר מתיל תאית. התמיסה שלו יציבה כאשר היא מאוחסנת בטמפרטורת החדר.
(3) החזקת המים של הידרוקסיפרופיל מתיל-צלולוזה תלויה בכמות ההוספה שלו, בצמיגותו וכו', וקצב החזקת המים שלו באותה כמות הוספה גבוהה מזה של מתיל-צלולוזה.
(4) מתילצלולוזה הידרוקסיפרופיל יציבה לחומצה ולאלקלי, והתמיסה המימית שלה יציבה מאוד בטווח של pH=2~12. סודה קאוסטית ומי ליים משפיעים מעט על הביצועים שלו, אבל אלקלי יכול להאיץ את פירוקו ולהגביר את הצמיגות שלו. הידרוקסיפרופיל מתילצלולוזה יציב למלחים נפוצים, אך כאשר ריכוז תמיסת המלח גבוה, הצמיגות של תמיסת מתילצלולוזה הידרוקסיפרופיל נוטה לעלות.
(5) ניתן לערבב Hydroxypropyl methylcellulose עם תרכובות פולימר מסיסות במים ליצירת תמיסה אחידה וצמיגות גבוהה יותר. כגון אלכוהול פוליוויניל, אתר עמילן, מסטיק צמחי וכו '.
(6) להידרוקסיפרופיל מתיל-צלולוזה יש עמידות לאנזימים טובה יותר מאשר מתיל-צלולוזה, ותמיסתה נוטה להתפרק על ידי אנזימים מאשר מתיל-צלולוזה.
(7) ההידבקות של מתילצלולוזה הידרוקסיפרופיל למבנה טיט גבוהה מזו של מתילצלולוזה.

1.1.3 Hydroxyethylcellulose (HEC)
הוא עשוי מכותנה מעודנת שטופלה באלקלי, והגיבה עם תחמוצת אתילן כחומר מאתר בנוכחות אצטון. דרגת ההחלפה היא בדרך כלל 1.5~2.0. יש לו הידרופיליות חזקה וקל לספוג לחות.

(1) תאית הידרוקסיאתיל מסיסה במים קרים, אך קשה להמיס אותה במים חמים. התמיסה שלו יציבה בטמפרטורה גבוהה ללא ג'ל. ניתן להשתמש בו במשך זמן רב בטמפרטורה גבוהה בטיט, אך החזקת המים שלו נמוכה מזו של מתיל תאית.
(2) תאית הידרוקסיאתיל יציבה לחומצה ולאלקלי כלליים. אלקלי יכול להאיץ את פירוקו ולהגביר מעט את צמיגותו. הפיזור שלו במים גרוע במעט מזו של מתיל תאית ו-hydroxypropyl מתיל תאית. .
(3) לתאית הידרוקסיאתיל יש ביצועים טובים נגד שקיעה עבור טיט, אך יש לה זמן עיכוב ארוך יותר עבור מלט.

1.1.4 Carboxymethylcellulose (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
אתר תאית יונית מיוצר מסיבים טבעיים (כותנה וכו') לאחר טיפול אלקלי, תוך שימוש בנתרן מונוכלורואצטט כחומר מאתר, ועובר סדרה של טיפולי תגובה. מידת ההחלפה היא בדרך כלל 0.4~1.4, והביצועים שלה מושפעים מאוד ממידת ההחלפה.

(1) תאית קרבוקסימטיל היא יותר היגרוסקופית, והיא תכיל יותר מים כאשר היא מאוחסנת בתנאים כלליים.
(2) תמיסה מימית של תאית קרבוקסימטיל לא תייצר ג'ל, והצמיגות תפחת עם עליית הטמפרטורה. כאשר הטמפרטורה עולה על 50 מעלות צלזיוס, הצמיגות היא בלתי הפיכה.
(3) היציבות שלו מושפעת מאוד מה-pH. בדרך כלל, ניתן להשתמש בו בטיט על בסיס גבס, אך לא בטיט על בסיס צמנט. כאשר הוא מאוד בסיסי, הוא מאבד צמיגות.
(4) החזקת המים שלו נמוכה בהרבה מזו של מתיל תאית. יש לו השפעה מעכבת על טיט מבוסס גבס ומפחית את חוזקו. עם זאת, המחיר של תאית קרבוקסימתיל נמוך משמעותית מזה של מתיל תאית.