Los aditivos desempeñan un papel fundamental en la mejora del rendimiento del mortero seco para la construcción, pero su adición incrementa significativamente el costo de los materiales en comparación con el mortero tradicional, representando más del 40% del costo total. Actualmente, una parte considerable de los aditivos es suministrada por fabricantes extranjeros, quienes también proporcionan la dosificación de referencia. Como resultado, el costo del mortero seco se mantiene elevado, dificultando su comercialización en grandes cantidades y en amplias superficies. Los productos de alta gama están controlados por empresas extranjeras, lo que genera bajos márgenes de ganancia y poca tolerancia al precio para los fabricantes. Además, existe una falta de investigación sistemática y específica sobre la aplicación de aditivos, y se siguen ciegamente las fórmulas extranjeras.
Basándose en las razones expuestas anteriormente, este artículo analiza y compara algunas propiedades básicas de los aditivos de uso común y, sobre esta base, estudia el rendimiento de los productos de mortero seco mezclado que utilizan aditivos.
1. Agente retenedor de agua
El agente retenedor de agua es un aditivo clave para mejorar el rendimiento de retención de agua del mortero seco, y también es uno de los aditivos clave para determinar el costo de los materiales de mortero seco.
1.1 Éter de celulosa
El éter de celulosa es un término general para una serie de productos obtenidos mediante la reacción de celulosa alcalina con un agente eterificante bajo ciertas condiciones. La celulosa alcalina se sustituye por diferentes agentes eterificantes para obtener distintos éteres de celulosa. Según las propiedades de ionización de los sustituyentes, los éteres de celulosa se pueden dividir en dos categorías: iónicos (como la carboximetilcelulosa) y no iónicos (como la metilcelulosa). Según el tipo de sustituyente, el éter de celulosa se puede dividir en monoéter (como la metilcelulosa) y éter mixto (como la hidroxipropilmetilcelulosa). Según su solubilidad, se puede dividir en soluble en agua (como la hidroxietilcelulosa) y soluble en disolventes orgánicos (como la etilcelulosa), etc. El mortero seco mezclado contiene principalmente celulosa soluble en agua, que se divide en celulosa de disolución instantánea y celulosa de disolución retardada con tratamiento superficial.
El mecanismo de acción del éter de celulosa en el mortero es el siguiente:
(1) Después de que el éter de celulosa en el mortero se disuelve en agua, se asegura la distribución efectiva y uniforme del material cementante en el sistema debido a la actividad superficial, y el éter de celulosa, como coloide protector, “envuelve” las partículas sólidas y se forma una capa de película lubricante en su superficie exterior, lo que hace que el sistema de mortero sea más estable, y también mejora la fluidez del mortero durante el proceso de mezcla y la suavidad de la construcción.
(2) Debido a su propia estructura molecular, la solución de éter de celulosa hace que el agua en el mortero no se pierda fácilmente y la libera gradualmente durante un período prolongado, dotando al mortero de una buena retención de agua y trabajabilidad.
1.1.1 Fórmula molecular de la metilcelulosa (MC) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
Tras el tratamiento alcalino del algodón refinado, se obtiene éter de celulosa mediante una serie de reacciones con cloruro de metano como agente de eterificación. Generalmente, el grado de sustitución oscila entre 1,6 y 2,0, y la solubilidad varía según dicho grado. Se trata de un éter de celulosa no iónico.
(1) La metilcelulosa es soluble en agua fría y difícil de disolver en agua caliente. Su solución acuosa es muy estable en el rango de pH de 3 a 12. Presenta buena compatibilidad con almidón, goma guar, etc., y con muchos tensioactivos. La gelificación se produce cuando la temperatura alcanza el punto de gelificación.
(2) La retención de agua de la metilcelulosa depende de su cantidad añadida, viscosidad, finura de partícula y velocidad de disolución. Generalmente, si la cantidad añadida es grande, la finura es pequeña y la viscosidad es alta, la tasa de retención de agua es alta. Entre estos factores, la cantidad añadida tiene el mayor impacto en la tasa de retención de agua, y el nivel de viscosidad no es directamente proporcional a la tasa de retención de agua. La velocidad de disolución depende principalmente del grado de modificación superficial de las partículas de celulosa y de la finura de partícula. Entre los éteres de celulosa mencionados, la metilcelulosa y la hidroxipropilmetilcelulosa presentan tasas de retención de agua más altas.
(3) Los cambios de temperatura afectarán seriamente la capacidad de retención de agua de la metilcelulosa. Generalmente, a mayor temperatura, menor retención de agua. Si la temperatura del mortero supera los 40 °C, la capacidad de retención de agua de la metilcelulosa se reducirá significativamente, lo que afectará seriamente la construcción del mortero.
(4) La metilcelulosa tiene un efecto significativo en la construcción y la adherencia del mortero. La “adherencia” se refiere a la fuerza adhesiva que se siente entre la herramienta aplicadora del trabajador y el sustrato de la pared, es decir, la resistencia al corte del mortero. Una alta adhesividad conlleva una gran resistencia al corte, lo que exige una gran fuerza por parte de los trabajadores durante su aplicación y, por consiguiente, un rendimiento deficiente del mortero. La adherencia de la metilcelulosa en los productos de éter de celulosa es moderada.
1.1.2 La fórmula molecular de la hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x
La hidroxipropilmetilcelulosa es una variedad de celulosa cuya producción y consumo han aumentado rápidamente en los últimos años. Se trata de un éter mixto de celulosa no iónico obtenido a partir de algodón refinado tras un proceso de alcalinización, utilizando óxido de propileno y cloruro de metilo como agentes de eterificación, mediante una serie de reacciones. Su grado de sustitución suele ser de 1,2 a 2,0. Sus propiedades varían según la proporción de grupos metoxilo e hidroxipropilo.
(1) La hidroxipropilmetilcelulosa es fácilmente soluble en agua fría y presenta dificultades para disolverse en agua caliente. Sin embargo, su temperatura de gelificación en agua caliente es significativamente mayor que la de la metilcelulosa. Su solubilidad en agua fría también mejora notablemente en comparación con la metilcelulosa.
(2) La viscosidad de la hidroxipropilmetilcelulosa está relacionada con su peso molecular; cuanto mayor sea el peso molecular, mayor será la viscosidad. La temperatura también afecta su viscosidad: a medida que aumenta la temperatura, disminuye. Sin embargo, su alta viscosidad se ve menos afectada por la temperatura que la metilcelulosa. Su solución es estable cuando se almacena a temperatura ambiente.
(3) La retención de agua de la hidroxipropilmetilcelulosa depende de la cantidad añadida, la viscosidad, etc., y su tasa de retención de agua con la misma cantidad añadida es mayor que la de la metilcelulosa.
(4) La hidroxipropilmetilcelulosa es estable frente a ácidos y álcalis, y su solución acuosa es muy estable en el rango de pH de 2 a 12. La sosa cáustica y el agua de cal tienen poco efecto sobre su rendimiento, pero los álcalis pueden acelerar su disolución y aumentar su viscosidad. La hidroxipropilmetilcelulosa es estable frente a sales comunes, pero cuando la concentración de la solución salina es alta, la viscosidad de la solución de hidroxipropilmetilcelulosa tiende a aumentar.
(5) La hidroxipropilmetilcelulosa se puede mezclar con compuestos poliméricos solubles en agua para formar una solución uniforme y de mayor viscosidad. Tales como alcohol polivinílico, éter de almidón, goma vegetal, etc.
(6) La hidroxipropilmetilcelulosa tiene mejor resistencia a las enzimas que la metilcelulosa, y su solución es menos propensa a ser degradada por las enzimas que la metilcelulosa.
(7) La adhesión de la hidroxipropilmetilcelulosa a la construcción de mortero es mayor que la de la metilcelulosa.
1.1.3 Hidroxietilcelulosa (HEC)
Se elabora a partir de algodón refinado tratado con álcali y reaccionado con óxido de etileno como agente de eterificación en presencia de acetona. El grado de sustitución suele ser de 1,5 a 2,0. Posee una fuerte hidrofilicidad y absorbe fácilmente la humedad.
(1) La hidroxietilcelulosa es soluble en agua fría, pero difícil de disolver en agua caliente. Su solución es estable a altas temperaturas sin gelificarse. Puede utilizarse durante mucho tiempo a altas temperaturas en mortero, pero su retención de agua es menor que la de la metilcelulosa.
(2) La hidroxietilcelulosa es estable frente a ácidos y álcalis comunes. Los álcalis pueden acelerar su disolución y aumentar ligeramente su viscosidad. Su dispersibilidad en agua es ligeramente peor que la de la metilcelulosa y la hidroxipropilmetilcelulosa.
(3) La hidroxietilcelulosa tiene un buen rendimiento antidesgaste para el mortero, pero tiene un tiempo de retardo más prolongado para el cemento.
(4) El rendimiento de la hidroxietilcelulosa producida por algunas empresas nacionales es obviamente inferior al de la metilcelulosa debido a su alto contenido de agua y alto contenido de cenizas.
1.1.4 Carboximetilcelulosa (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
El éter de celulosa iónico se obtiene a partir de fibras naturales (algodón, etc.) tras un tratamiento alcalino, utilizando monocloroacetato de sodio como agente de eterificación y sometiéndolo a una serie de reacciones químicas. El grado de sustitución suele oscilar entre 0,4 y 1,4, y su rendimiento se ve muy afectado por dicho grado.
(1) La carboximetilcelulosa es más higroscópica y contendrá más agua cuando se almacene en condiciones generales.
(2) La solución acuosa de carboximetilcelulosa no producirá gel y la viscosidad disminuirá con el aumento de la temperatura. Cuando la temperatura supera los 50 °C, la viscosidad es irreversible.
(3) Su estabilidad se ve muy afectada por el pH. Generalmente, se puede utilizar en morteros a base de yeso, pero no en morteros a base de cemento. Cuando es muy alcalino, pierde viscosidad.
(4) Su capacidad de retención de agua es mucho menor que la de la metilcelulosa. Tiene un efecto retardante sobre el mortero a base de yeso y reduce su resistencia. Sin embargo, el precio de la carboximetilcelulosa es significativamente menor que el de la metilcelulosa.
Fecha de publicación: 30 de marzo de 2023