بتن به عنوان پرکاربردترین مصالح ساختمانی، همواره نیاز به بهبود خواصی مانند کارایی، مقاومت و دوام دارد. افزودنی های بتن نقش کلیدی در دستیابی به این اهداف ایفا می کنند. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یکی از افزودنی های پلیمری مهم است که به دلیل خواص اصلاح کنندگی ویسکوزیته و نگهداری آب، در بتن های خاص مانند بتن خودترازشونده، ملات های خشک و بتن های پمپ شونده کاربرد گسترده ای دارد. در این مقاله، به بررسی تأثیرات HPMC بر بتن، درصد مصرف بهینه، مکانیسم عملکرد و شرایط استفاده می پردازیم.
HPMC چیست؟
هیدروکسی پروپیل متیل سلولز یک پلیمر سلولزی اصلاح شده است که از طریق فرآیندهای شیمیایی ساخته میشود. این فرآیند شامل واکنشهای بین سلولز (منبع طبیعی)، متیل کلرید و اکسید پروپیلن است. این واکنشها باعث ایجاد گروههای عاملی متیل و هیدروکسی پروپیل روی زنجیره سلولز میشوند که خواص شیمیایی و فیزیکی آن را تغییر میدهند.
مکانیسم عملکرد HPMC در بتن
HPMC با مکانیسم های زیر خواص بتن را بهبود می بخشد:
-
افزایش نگهداری آب (Water Retention)
هیدروکسی پروپیل متیل سلولزبا افزایش ویسکوزیته و ایجاد یک ساختار ژلمانند اطراف ذرات سیمان و پر کردن فضاهای خالی، مانع جداشدگی آب از سیستم سیمانی شده و از پدیدهی آبانداختگی (bleeding) جلوگیری میکند. این ویژگی بهویژه در ملاتهای خشک و بتنهای با کارایی بالا بسیار اهمیت دارد.
-
بهبود کارایی و چسبندگی به سطوح عمودی (Workability & Adhesion)
این ماده با افزایش ویسکوزیته مخلوط، کارایی بتن را بهبود میدهد و چسبندگی آن به سطوح عمودی را افزایش میدهد. این ویژگی در ملاتهای چسبنده و بتنهای اصلاحشده پلیمری کاربرد گستردهای دارد.
-
تأخیر در گیرش (Set Retardation)
HPMC با کاهش سرعت هیدراتاسیون سیمان، زمان گیرش بتن را به تأخیر میاندازد. این خاصیت به ویژه در شرایط آبوهوایی گرم یا در پروژههایی که نیاز به زمان کارایی بیشتر دارند، بسیار مفید است. معمولاً زمان گیرش نهایی بتن را 1 تا 3 ساعت افزایش میدهد.
-
کاهش جمع شدگی (Shrinkage Reduction)
هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) با جلوگیری از تبخیر سریع آب، جمعشدگی را کاهش میدهد. این موضوع بهبود دوام بتن را به همراه دارد و در بتنهای پیشساخته و خودترازشونده بسیار مهم است.
درصد مصرف HPMC در فرمولاسیون بتن
میزان مصرف HPMC به نوع کاربرد بتن بستگی دارد:
| نوع بتن | دوز پیشنهادی (بر وزن سیمان) | تأثیر اصلی |
| بتن با کارایی بالا (High-Performance Concrete) | %0.01- 0.05 % | بهبود روانی و کاهش آب انداختگی |
| ملات هاي پايه سيماني | 0.1% – 0.4% | افزایش چسبندگی و کارایی |
| چسب کاشي | 0.2% – 0.4% | |
| ملات خود ترازشونده | 0.1% – 0.2% | |
| ملات ترميمي | 0.2% – 0.3% |
شرایط استفاده از HPMC در بتن
- اختلاط: بهترین روش معمولاً مخلوط کردن HPMC به صورت پودر با سیمان قبل از اضافه کردن آب است. حل کردن هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در آب قبل از اضافه کردن به بتن میتواند باعث تشکیل ژل زودهنگام و ایجاد گلوله یا اختلاط نامتوازن شود.
- دمای بهینه: عملکرد HPMC در دمای 5 تا 35 درجه سانتیگراد مطلوب است.
- نسبت آب به سیمان (w/c): HPMC به دلیل خاصیت حفظ آب، میزان آب مورد نیاز برای رسیدن به کارایی مطلوب را کاهش میدهد به همين دليل نسبت آب به سيمان.ممکن است نیاز به کاهش جزئی داشته باشد تا از کاهش مقاومت جلوگیری شود.
خرید غلظت دهنده سلولزی (تیلوز) HPMC از شرکت بازرگانی ماران تجارت
شرکت بازرگانی ماران تجارت به عنوان یکی از تامین کنندگان مواد اولیه شیمیایی صنایع رنگ، رزین، پوشش، چسب و شیمی ساختمان به طور مستمر اقدام به عرضه انواع گرید های غلظت دهنده سلولزی تحت برند CELOMA با بهترین کیفیت می نماید.
شما می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت TDS محصول از طریق شماره های زیر ما در ارتباط باشید:
🔺️021-26378329
🔻021-26378327
🔺️021-26378325
🔻021-26378323
پرسش و پاسخ های تخصصی درباره HPMC در بتن (برای متخصصان شیمی ساختمان و فرمولاسیون بتن)
-
HPMC چه تفاوتی با سایر افزودنیهای سلولزی (مثل CMC یا MHEC) دارد و چرا در صنعت ساختمان استفاده ميشود؟
پاسخ:
– HPMC نسبت به MHEC پایداری حرارتی بالاتری دارد و قیمت آن نیز معمولاً پایینتر است، بنابراین در صنعت ساختمان بهعنوان افزودنی اولویت بیشتری دارد.
– CMC (کربوکسیمتیل سلولز) عمدتاً در صنایع غذایی کاربرد دارد و به دلیل خواص رئولوژیکی و پایداری محدود، برای بتن و مصالح ساختمانی مناسب نیست.
-
آیا HPMC بر مقاومت فشاری بتن تأثیر منفی می گذارد؟
پاسخ:
– بله، مصرف بالای 0.5% ممکن است مقاومت فشاری را تا 10-15% کاهش دهد. (البته اين مورد بايد با توجه به نوع کاربرد و نوع HPMC آزمايش شود)
برای جلوگيري از اين مشکل می توان نسبت آب به سیمان (w/c) را کاهش داد یا از فوق روان کننده ها استفاده کرد.
-
آیا HPMC در بتن های الیاف دار (FRC) قابل استفاده است؟
پاسخ:
– بله، HPMC با بهبود چسبندگی ماتریس بتن، از جدا شدن الیاف جلوگیری می کند.
– دوز پیشنهادی: 0.05% تا 0.2% (بسته به نوع الیاف).
-
آیا HPMC ميتواند جایگزین میکروسیلیس یا سيليکافوم در بتن شود؟
پاسخ:
– خیر، HPMC یک اصلاح کننده رئولوژی است، در حالی که میکروسیلیس یک پوزولان فعال است. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز و میکروسیلیس نقشهای کاملاً متفاوتی در بتن ایفا میکنند. HPMC برای بهبود رفتار رئولوژیکی بتن (مانند کارایی و حفظ آب) استفاده میشود، در حالی که میکروسیلیس برای بهبود خواص مکانیکی و دوام بتن به کار میرود. بنابراین، HPMC نمیتواند جایگزین میکروسیلیس شود .
-
تأثیر دما بر عملکرد HPMC در بتن چیست؟
پاسخ:
– در دمای بالاي 35 ، ویسکوزیته HPMC کاهش می یابد.
– در دمای زیر 5 ، هیدراتاسیون کند می شود و ممکن است نیاز به افزودنی های ضدیخ باشد.
-
آیا HPMC در بتن يا ملات های SCC (خودترازشونده) ضروری است؟
پاسخ:
– بله، HPMC در SCC برای:
– کاهش آب انداختگی (Bleeding) و جلوگیری از جداشدگی دانه ها (Segregation) استفاده ميشود.
– دوز معمول: 0.1% تا 0.2%.
-
بهترین روش اضافه کردن HPMC به بتن و ملات چیست؟
پاسخ:
– معمولا پیش از آب، به صورت پودر خشک با سیمان مخلوط شود. اما با توجه به نوع و کاربرد ملات ميتواند اين روش تغيير کند و ابتدا HPMC در آب حل شود و سپس مخلوط آب و HPMC به مواد خشک اضافه شود.
– از اختلاط طولانی مدت يا سرعت بسيار بالا خودداری شود تا از کف کردن جلوگیری گردد.
-
آیا HPMC برای بتن های نفوذناپذیر ضد آب (Waterproof) مناسب است؟
پاسخ:
– به تنهایی خیر، اما در ترکیب با پلیمرهای اکریلیکی مؤثر است.
-
تأثیر HPMC بر زمان گیرش نهایی بتن چقدر است؟
پاسخ:
– بسته به دوز مصرفی، ميتواند گیرش نهایی را 1 تا 3 ساعت به تأخیر اندازد.
– در هوای گرم، ممکن است نیاز به کاهش دوز باشد تا از تأخیر بیش از حد در گیرش و مشکلاتی مانند کاهش مقاومت اولیه بتن جلوگيري شود.
-
جایگزین های اقتصادی HPMC برای پروژه های کم هزینه کدامند؟
پاسخ:
– متیل سلولز (MC) – ارزانتر اما پایداری کمتری دارد.
– نشاسته اتر – برای برخی ملات های خشک قابل استفاده است.
جمع بندی و نتیجه گیری
HPMC یک افزودنی چندمنظوره است که با بهبود کارایی، کاهش جمع شدگی و افزایش چسبندگی، کیفیت بتن ها را ارتقا می دهد. با این حال، دوز مصرفی باید دقیقاً کنترل شود تا از تأثیرات منفی بر مقاومت جلوگیری گردد.
منابع معتبر
– ACI 212.3R (Report on Chemical Admixtures for Concrete)
– Journal of Materials in Civil Engineering (ASCE)
– Construction and Building Materials (Elsevier)
