1. Nutnost zadržování vody
Všechny druhy podkladů, které vyžadují maltu pro stavbu, mají určitý stupeň nasákavosti vody. Poté, co základní vrstva absorbuje vodu z malty, se zhorší její konstrukční vlastnosti a v závažných případech se cementový materiál v maltě plně nehydratuje, což má za následek nízkou pevnost, zejména pevnost rozhraní mezi vytvrzenou maltou a základní vrstvou, což způsobuje praskání a odlupování malty. Pokud má omítková malta vhodnou schopnost zadržovat vodu, může nejen účinně zlepšit konstrukční vlastnosti malty, ale také ztížit absorpci vody z malty základní vrstvou a zajistit dostatečnou hydrataci cementu.
2. Problémy s tradičními metodami zadržování vody
Tradičním řešením je zalévání podkladu vodou, ale není možné zajistit, aby byl podklad rovnoměrně navlhčen. Ideálním cílem hydratace cementové malty na podkladu je, aby produkt hydratace cementu absorboval vodu spolu s podkladem, pronikl do podkladu a vytvořil s ním účinné „klíčové spojení“, aby se dosáhlo požadované pevnosti spoje. Zalévání přímo na povrch podkladu způsobí značné rozptyly absorpce vody podkladem v důsledku rozdílů v teplotě, době zalévání a rovnoměrnosti zalévání. Podklad má menší absorpci vody a bude i nadále absorbovat vodu z malty. Než proběhne hydratace cementu, voda se absorbuje, což ovlivňuje hydrataci cementu a pronikání hydratačních produktů do matrice; podklad má velkou absorpci vody a voda z malty proudí k podkladu. Rychlost migrace média je pomalá a mezi maltou a matricí se dokonce vytvoří vrstva bohatá na vodu, což také ovlivňuje pevnost spoje. Použití běžné metody zalévání podkladu proto nejenže efektivně nevyřeší problém vysoké absorpce vody podkladem zdi, ale také ovlivní pevnost spojení mezi maltou a podkladem, což povede k prohlubním a praskání.
3. Požadavky různých malt na zadržování vody
Níže jsou navrženy cílové hodnoty míry zadržování vody pro omítkové malty používané v určité oblasti a v oblastech s podobnými teplotními a vlhkostními podmínkami.
①Vysoce nasákavá omítací malta pro podklad
Vysoce nasákavé podklady, které představuje provzdušněný beton, včetně různých lehkých příček, tvárnic atd., se vyznačují vysokou nasákavostí a dlouhou životností. Omítací malta použitá pro tento druh základní vrstvy by měla mít míru zadržování vody nejméně 88 %.
②Malta pro omítání podkladu s nízkou nasákavostí vody
Podklady s nízkou nasákavostí, které představují monolitický beton, včetně polystyrenových desek pro izolaci vnějších stěn atd., mají relativně malou nasákavost. Omítací malta použitá pro takové podklady by měla mít míru zadržování vody nejméně 88 %.
③Tenkovrstvá omítací malta
Tenkovrstvá omítání označuje omítací konstrukci s tloušťkou vrstvy omítky mezi 3 a 8 mm. Tento druh omítací konstrukce snadno ztrácí vlhkost kvůli tenké vrstvě omítky, což ovlivňuje zpracovatelnost a pevnost. Malta použitá pro tento typ omítky má míru zadržování vody nejméně 99 %.
④Silnovrstvá omítací malta
Silnovrstvá omítání označuje omítací konstrukci, kde tloušťka jedné vrstvy omítky je mezi 8 mm a 20 mm. U tohoto typu omítací konstrukce se kvůli silné vrstvě omítky snadno neztrácí voda, takže míra zadržování vody v omítkové maltě by neměla být nižší než 88 %.
⑤Voděodolný tmel
Voděodolný tmel se používá jako ultratenký omítací materiál a jeho obecná tloušťka se pohybuje mezi 1 a 2 mm. Takové materiály vyžadují extrémně vysoké vlastnosti zadržování vody, aby byla zajištěna jejich zpracovatelnost a pevnost v tahu. U tmelů by míra zadržování vody neměla být nižší než 99 % a míra zadržování vody u tmelu pro vnější stěny by měla být vyšší než u tmelu pro vnitřní stěny.
4. Druhy materiálů zadržujících vodu
éter celulózy
1) Methylcelulózový éter (MC)
2) Hydroxypropylmethylcelulózový ether (HPMC)
3) Hydroxyethylcelulózový éter (HEC)
4) Ether karboxymethylcelulózy (CMC)
5) Hydroxyethylmethylcelulózový ether (HEMC)
Škrobový éter
1) Modifikovaný ether škrobu
2) Guarový éter
Modifikované zahušťovadlo zadržující minerální vodu (montmorillonit, bentonit atd.)
Za pět, následující se zaměřuje na výkon různých materiálů
1. Éter celulózy
1.1 Přehled celulózového éteru
Ether celulózy je obecný termín pro řadu produktů vzniklých reakcí alkalické celulózy a etherifikačního činidla za určitých podmínek. Různé ethery celulózy vznikají nahrazením alkalických vláken různými etherifikačními činidly. Podle ionizačních vlastností jejich substituentů lze ethery celulózy rozdělit do dvou kategorií: iontové, jako je karboxymethylcelulóza (CMC), a neiontové, jako je methylcelulóza (MC).
Podle typu substituentů lze ethery celulózy rozdělit na monoethery, jako je ether methylcelulózy (MC), a směsné ethery, jako je ether hydroxyethylkarboxymethylcelulózy (HECMC). Podle různých rozpouštědel, ve kterých se rozpouštějí, je lze rozdělit na dva typy: rozpustné ve vodě a rozpustné v organických rozpouštědlech.
1.2 Hlavní druhy celulózy
Karboxymethylcelulóza (CMC), praktický stupeň substituce: 0,4–1,4; etherifikační činidlo, kyselina monooxyoctová; rozpouštědlo, voda;
Karboxymethylhydroxyethylcelulóza (CMHEC), praktický stupeň substituce: 0,7–1,0; etherifikační činidlo, kyselina monooxyoctová, ethylenoxid; rozpouštědlo, voda;
Methylcelulóza (MC), praktický stupeň substituce: 1,5-2,4; éterifikační činidlo, methylchlorid; rozpouštědlo, voda;
Hydroxyethylcelulóza (HEC), praktický stupeň substituce: 1,3–3,0; éterifikační činidlo, ethylenoxid; rozpouštědlo, voda;
Hydroxyethylmethylcelulóza (HEMC), praktický stupeň substituce: 1,5-2,0; éterifikační činidlo, ethylenoxid, methylchlorid; rozpouštědlo, voda;
Hydroxypropylcelulóza (HPC), praktický stupeň substituce: 2,5–3,5; éterifikační činidlo, propylenoxid; rozpouštědlo, voda;
Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC), praktický stupeň substituce: 1,5-2,0; éterifikační činidlo, propylenoxid, methylchlorid; rozpouštědlo, voda;
Ethylcelulóza (EC), praktický stupeň substituce: 2,3–2,6; éterifikační činidlo, monochlorethan; rozpouštědlo, organické rozpouštědlo;
Ethylhydroxyethylcelulóza (EHEC), praktický stupeň substituce: 2,4-2,8; etherifikační činidlo, monochlorethan, ethylenoxid; rozpouštědlo, organické rozpouštědlo;
1.3 Vlastnosti celulózy
1.3.1 Methylcelulózový ether (MC)
①Methylcelulóza je rozpustná ve studené vodě, v horké vodě se rozpouští jen těžko. Její vodný roztok je velmi stabilní v rozmezí pH 3–12. Má dobrou snášenlivost se škrobem, guarovou gumou atd. a mnoha povrchově aktivními látkami. Když teplota dosáhne teploty gelace, dochází k gelaci.
②Retence vody methylcelulózou závisí na jejím přidaném množství, viskozitě, jemnosti částic a rychlosti rozpouštění. Obecně platí, že pokud je přidané množství velké, jemnost malá a viskozita vysoká, je retence vody vysoká. Z nich má přidané množství největší vliv na retenci vody a nejnižší viskozita není přímo úměrná úrovni retence vody. Rychlost rozpouštění závisí hlavně na stupni modifikace povrchu celulózových částic a jemnosti částic. Z etherů celulózy má methylcelulóza vyšší rychlost retence vody.
③Změna teploty vážně ovlivní rychlost zadržování vody v methylcelulóze. Obecně platí, že čím vyšší teplota, tím horší je zadržování vody. Pokud teplota malty překročí 40 °C, zadržování vody v methylcelulóze bude velmi špatné, což vážně ovlivní konstrukci malty.
④ Methylcelulóza má významný vliv na konstrukci a přilnavost malty. „Přilnavost“ se zde vztahuje na adhezní sílu mezi aplikačním nástrojem pracovníka a podkladem stěny, tj. na smykovou odolnost malty. Přilnavost je vysoká, smyková odolnost malty je velká a pracovníci potřebují během používání větší pevnost, což vede ke zhoršení konstrukčních vlastností malty. Přilnavost methylcelulózy je u produktů z éteru celulózy na střední úrovni.
1.3.2 Hydroxypropylmethylcelulózový ether (HPMC)
Hydroxypropylmethylcelulóza je vláknitý produkt, jehož produkce a spotřeba v posledních letech prudce rostou.
Jedná se o neiontový směsný ether celulózy vyrobený z rafinované bavlny po alkalizaci za použití propylenoxidu a methylchloridu jako etherifikačních činidel a prostřednictvím série reakcí. Stupeň substituce je obecně 1,5-2,0. Jeho vlastnosti se liší v důsledku různých poměrů obsahu methoxylových skupin a hydroxypropylových skupin. Vysoký obsah methoxylových skupin a nízký obsah hydroxypropylových skupin se svými vlastnostmi blíží methylcelulóze; nízký obsah methoxylových skupin a vysoký obsah hydroxypropylových skupin se svými vlastnostmi blíží hydroxypropylcelulóze.
①Hydroxypropylmethylcelulóza je snadno rozpustná ve studené vodě, ale obtížně se rozpouští v horké vodě. Její teplota želatinizace v horké vodě je však výrazně vyšší než u methylcelulózy. Rozpustnost ve studené vodě je také výrazně lepší ve srovnání s methylcelulózou.
② Viskozita hydroxypropylmethylcelulózy souvisí s její molekulovou hmotností a čím vyšší je molekulová hmotnost, tím vyšší je viskozita. Teplota také ovlivňuje její viskozitu, s rostoucí teplotou viskozita klesá. Její viskozita je však teplotou ovlivněna méně než viskozita methylcelulózy. Její roztok je stabilní při skladování při pokojové teplotě.
③Retence vody hydroxypropylmethylcelulózy závisí na jejím přidaném množství, viskozitě atd. a její míra retence vody při stejném přidaném množství je vyšší než u methylcelulózy.
④Hydroxypropylmethylcelulóza je stabilní vůči kyselinám a zásadám a její vodný roztok je velmi stabilní v rozmezí pH = 2-12. Louh sodný a vápenná voda mají malý vliv na její vlastnosti, ale zásady mohou urychlit její rozpouštění a mírně zvýšit její viskozitu. Hydroxypropylmethylcelulóza je stabilní vůči běžným solím, ale při vysoké koncentraci solného roztoku má viskozita roztoku hydroxypropylmethylcelulózy tendenci se zvyšovat.
⑤Hydroxypropylmethylcelulózu lze smíchat s ve vodě rozpustnými polymery za vzniku jednotného a transparentního roztoku s vyšší viskozitou. Například s polyvinylalkoholem, etherem škrobu, rostlinnou gumou atd.
⑥ Hydroxypropylmethylcelulóza má lepší odolnost vůči enzymům než methylcelulóza a její roztok je méně náchylný k degradaci enzymy než methylcelulóza.
Adheze hydroxypropylmethylcelulózy k maltové konstrukci je vyšší než u methylcelulózy.
1.3.3 Hydroxyethylcelulózový ether (HEC)
Vyrábí se z rafinované bavlny ošetřené alkálií a reaguje s ethylenoxidem jako éterifikačním činidlem za přítomnosti acetonu. Stupeň substituce je obecně 1,5-2,0. Má silnou hydrofilnost a snadno absorbuje vlhkost.
①Hydroxyethylcelulóza je rozpustná ve studené vodě, ale obtížně se rozpouští v horké vodě. Její roztok je stabilní při vysoké teplotě bez želírování. Lze ji dlouhodobě používat v maltě za vysokých teplot, ale její zadržování vody je nižší než u methylcelulózy.
②Hydroxyethylcelulóza je stabilní vůči běžným kyselinám a zásadám. Alkálie mohou urychlit její rozpouštění a mírně zvýšit její viskozitu. Její dispergovatelnost ve vodě je o něco horší než u methylcelulózy a hydroxypropylmethylcelulózy.
③Hydroxyethylcelulóza má dobrý protiskluzový účinek pro maltu, ale pro cement má delší dobu zpomalení tuhnutí.
④Výkon hydroxyethylcelulózy vyráběné některými domácími podniky je zjevně nižší než u methylcelulózy kvůli jejímu vysokému obsahu vody a vysokému obsahu popela.
1.3.4 Karboxymethylcelulózový éter (CMC) se vyrábí z přírodních vláken (bavlna, konopí atd.) po alkalickém zpracování za použití monochloroacetátu sodného jako éterifikačního činidla a následné sérii reakčních zpracování za vzniku iontového celulózového éteru. Stupeň substituce je obecně 0,4–1,4 a jeho výkon je tímto stupněm výrazně ovlivněn.
①Karboxymethylcelulóza je vysoce hygroskopická a při skladování za běžných podmínek obsahuje velké množství vody.
②Vodný roztok hydroxymethylcelulózy netvoří gel a viskozita se snižuje se zvyšující se teplotou. Pokud teplota překročí 50 °C, je viskozita nevratná.
③ Jeho stabilita je silně ovlivněna pH. Obecně jej lze použít v maltách na bázi sádry, ale ne v maltách na bázi cementu. Při vysoké alkalické reakci ztrácí viskozitu.
④ Jeho schopnost zadržovat vodu je mnohem nižší než u methylcelulózy. Má zpomalovací účinek na maltu na bázi sádry a snižuje její pevnost. Cena karboxymethylcelulózy je však výrazně nižší než cena methylcelulózy.
2. Modifikovaný ether škrobu
Ethery škrobu obecně používané v maltách jsou modifikovány z přírodních polymerů některých polysacharidů. Například brambory, kukuřice, maniok, guarové boby atd. se modifikují na různé modifikované ethery škrobu. Ethery škrobu běžně používané v maltách jsou hydroxypropylether škrobu, hydroxymethylether škrobu atd.
Obecně platí, že modifikované ethery škrobu z brambor, kukuřice a manioku mají výrazně nižší retenci vody než ethery celulózy. Vzhledem k odlišnému stupni modifikace vykazují odlišnou stabilitu vůči kyselinám a zásadám. Některé produkty jsou vhodné pro použití v maltách na bázi sádry, zatímco jiné nelze použít v maltách na bázi cementu. Aplikace etheru škrobu v maltách se používá hlavně jako zahušťovadlo pro zlepšení protiskluzových vlastností malty, snížení přilnavosti mokré malty a prodloužení doby zrání.
Ethery škrobu se často používají společně s celulózou, což vede k doplňkovým vlastnostem a výhodám obou produktů. Vzhledem k tomu, že produkty na bázi etherů škrobu jsou mnohem levnější než ethery celulózy, aplikace etheru škrobu v maltách povede k významnému snížení nákladů na maltové směsi.
3. Éter guarové gumy
Éter guarové gumy je druh etherifikovaného polysacharidu se speciálními vlastnostmi, který se získává z přírodních guarových bobů. Především etherifikační reakcí mezi guarovou gumou a akrylovými funkčními skupinami vzniká struktura obsahující 2-hydroxypropylové funkční skupiny, což je polygalaktomanózová struktura.
①Ve srovnání s etherem celulózy se ether guarové gumy snáze rozpouští ve vodě. Hodnota pH v podstatě nemá žádný vliv na vlastnosti etheru guarové gumy.
②Za podmínek nízké viskozity a nízkého dávkování může guarová guma nahradit éter celulózy ve stejném množství a má podobnou retenci vody. Konzistence, odolnost proti stékání, tixotropie atd. se však evidentně zlepšují.
③Za podmínek vysoké viskozity a velkého dávkování nemůže guarová guma nahradit éter celulózy a jejich společné použití povede k lepšímu výkonu.
④Použití guarové gumy v maltě na bázi sádry může výrazně snížit přilnavost během stavby a zjemnit konstrukci. Nemá to žádný nepříznivý vliv na dobu tuhnutí a pevnost sádrové malty.
⑤ Pokud se guarová guma aplikuje na cementovou zdicí a omítkovou maltu, může ve stejném množství nahradit éter celulózy a dodat maltě lepší odolnost proti stékání, tixotropii a hladkost konstrukce.
⑥V maltě s vysokou viskozitou a vysokým obsahem vodotěsného činidla bude guarová guma a éter celulózy spolupracovat a dosáhnout vynikajících výsledků.
⑦ Guarová guma se může také použít v produktech, jako jsou lepidla na dlaždice, samonivelační hmoty, voděodolné tmely a polymerní malty pro izolaci stěn.
4. Modifikované zahušťovadlo zadržující minerální vodu
V Číně se používá zahušťovadlo zadržující vodu vyrobené z přírodních minerálů modifikací a mícháním. Hlavní minerály používané k přípravě zahušťovadel zadržujících vodu jsou: sepiolit, bentonit, montmorillonit, kaolin atd. Tyto minerály mají určité vlastnosti zadržující vodu a zahušťující vodu, které vznikají modifikací, například pomocí spojovacího činidla. Tento druh zahušťovadla zadržujícího vodu aplikovaného do malty má následující vlastnosti.
① Může výrazně zlepšit vlastnosti běžné malty a vyřešit problémy se špatnou zpracovatelností cementové malty, nízkou pevností směsi malty a špatnou odolností vůči vodě.
② Pro všeobecné průmyslové a občanské stavby lze vyrábět maltové výrobky s různými stupni pevnosti.
③Náklady na materiál jsou nízké.
④ Retence vody je nižší než u organických retenčních prostředků a hodnota smrštění za sucha připravené malty je relativně vysoká a soudržnost je snížena.
Čas zveřejnění: 3. března 2023