Los grupos hidroxilo enéter de celulosaLas moléculas y los átomos de oxígeno en los enlaces éter formarán enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua, convirtiendo el agua libre en agua ligada, desempeñando así un buen papel en la retención de agua; la difusión mutua entre las moléculas de agua y las cadenas moleculares de éter de celulosa permite que las moléculas de agua entren en el interior de la cadena macromolecular de éter de celulosa y estén sujetas a fuertes restricciones, formando así agua libre y agua enredada, lo que mejora la retención de agua de la lechada de cemento; el éter de celulosa mejora las propiedades reológicas, la estructura de red porosa y la presión osmótica de la lechada de cemento fresca o las propiedades formadoras de película del éter de celulosa dificultan la difusión del agua.
La retención de agua del éter de celulosa se debe a su solubilidad y deshidratación. La capacidad de hidratación de los grupos hidroxilo por sí sola no es suficiente para compensar los fuertes enlaces de hidrógeno y las fuerzas de van der Waals entre las moléculas, por lo que solo se hincha, pero no se disuelve en agua. Al introducir sustituyentes en la cadena molecular, estos no solo destruyen las cadenas de hidrógeno, sino también los enlaces de hidrógeno intermoleculares debido a su efecto de cuña entre cadenas adyacentes. Cuanto mayor sea el tamaño de los sustituyentes, mayor será la distancia entre las moléculas y mayor el efecto de destrucción de los enlaces de hidrógeno. Tras la hinchazón de la red de celulosa, la solución penetra en ella y el éter de celulosa se vuelve soluble en agua, formando una solución de alta viscosidad que, a su vez, contribuye a la retención de agua.
Factores que afectan al rendimiento de retención de agua:
Viscosidad: Cuanto mayor sea la viscosidad del éter de celulosa, mejor será su capacidad de retención de agua. Sin embargo, a mayor viscosidad, mayor será el peso molecular relativo del éter de celulosa, y su solubilidad disminuirá en consecuencia, lo que repercute negativamente en la concentración y el rendimiento constructivo del mortero. En general, para un mismo producto, los resultados de viscosidad medidos con diferentes métodos varían considerablemente. Por lo tanto, al comparar la viscosidad, es necesario utilizar los mismos métodos de ensayo (incluyendo temperatura, rotor, etc.).
Cantidad a añadir: Cuanto mayor sea la cantidad de éter de celulosa añadida al mortero, mejor será su capacidad de retención de agua. Generalmente, una pequeña cantidad de éter de celulosa puede mejorar notablemente la retención de agua del mortero. Al alcanzar un cierto nivel, la tendencia a aumentar la retención de agua se ralentiza.
Finura de las partículas: Cuanto más finas sean las partículas, mejor será la retención de agua. Cuando las partículas grandes de éter de celulosa entran en contacto con el agua, la superficie se disuelve inmediatamente y forma un gel que envuelve el material para evitar que las moléculas de agua sigan penetrando. A veces, incluso una agitación prolongada no logra una dispersión y disolución uniformes, formando una solución floculenta turbia o aglomeración, lo que afecta en gran medida la retención de agua del éter de celulosa. La solubilidad es uno de los factores para seleccionar el éter de celulosa. La finura también es un indicador importante del rendimiento del éter de metilcelulosa. La finura afecta la solubilidad del éter de metilcelulosa. El MC más grueso suele ser granular y se puede disolver fácilmente en agua sin aglomeración, pero la velocidad de disolución es muy lenta y no es adecuado para su uso en mortero seco.
Temperatura: A medida que aumenta la temperatura ambiente, la retención de agua de los éteres de celulosa suele disminuir, pero algunos éteres de celulosa modificados también presentan una buena retención de agua en condiciones de alta temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la hidratación de los polímeros se debilita y el agua entre las cadenas se expulsa. Cuando la deshidratación es suficiente, las moléculas comienzan a agregarse para formar un gel con estructura de red tridimensional.
Estructura molecular: Los éteres de celulosa con menor sustitución presentan una mejor retención de agua.
Espesamiento y tixotropía
Espesamiento:
Efecto sobre la capacidad de adherencia y el rendimiento antidesgaste: Los éteres de celulosa proporcionan al mortero húmedo una excelente viscosidad, lo que puede aumentar significativamente la capacidad de adherencia del mortero húmedo con la capa base y mejorar el rendimiento antidesgaste del mortero. Se utiliza ampliamente en morteros de enlucido, morteros de unión de baldosas y sistemas de aislamiento de paredes exteriores 3.
Efecto sobre la homogeneidad del material: El efecto espesante de los éteres de celulosa también puede aumentar la capacidad antidispersión y la homogeneidad de los materiales recién mezclados, prevenir la estratificación, la segregación y la filtración de agua, y puede utilizarse en hormigón reforzado con fibras, hormigón subacuático y hormigón autocompactante.
Origen e influencia del efecto espesante: El efecto espesante del éter de celulosa en materiales a base de cemento proviene de la viscosidad de la solución de éter de celulosa. En las mismas condiciones, cuanto mayor sea la viscosidad del éter de celulosa, mejor será la viscosidad de los materiales a base de cemento modificados; sin embargo, si la viscosidad es demasiado alta, afectará la fluidez y la manejabilidad del material (por ejemplo, se adherirá a la espátula). El mortero autonivelante y el hormigón autocompactante, que requieren alta fluidez, necesitan una viscosidad muy baja de éter de celulosa. Además, el efecto espesante del éter de celulosa también aumentará la demanda de agua de los materiales a base de cemento y aumentará el rendimiento del mortero.
Tixotropía:
La solución acuosa de éter de celulosa de alta viscosidad presenta una elevada tixotropía, característica principal del éter de celulosa. La solución acuosa de metilcelulosa suele tener pseudoplasticidad y fluidez no tixotrópica por debajo de su temperatura de gelificación, pero exhibe propiedades de flujo newtoniano a bajas velocidades de cizallamiento. La pseudoplasticidad aumenta con el incremento del peso molecular o la concentración del éter de celulosa, y no guarda relación con el tipo de sustituyente ni con el grado de sustitución. Por lo tanto, los éteres de celulosa del mismo grado de viscosidad, ya sean MC, HPMC o HEMC, siempre muestran las mismas propiedades reológicas mientras la concentración y la temperatura se mantengan constantes. Al aumentar la temperatura, se forma un gel estructural y se produce un flujo tixotrópico elevado. Los éteres de celulosa de alta concentración y baja viscosidad presentan tixotropía incluso por debajo de la temperatura de gelificación. Esta propiedad resulta muy beneficiosa para ajustar la nivelación y el hundimiento del mortero de construcción durante la obra.
Arrastre de aire
Principio y efecto en el rendimiento: El éter de celulosa tiene un importante efecto de incorporación de aire en materiales frescos a base de cemento. El éter de celulosa posee grupos hidrófilos (grupos hidroxilo, grupos éter) e hidrófobos (grupos metilo, anillos de glucosa). Es un tensioactivo con actividad superficial, lo que le confiere un efecto de incorporación de aire. Este efecto produce una formación de burbujas que mejora el rendimiento de los materiales recién mezclados, como el aumento de la plasticidad y la suavidad del mortero durante su aplicación, lo cual facilita su aplicación. Además, incrementa el rendimiento del mortero y reduce su coste de producción.
Efecto sobre las propiedades mecánicas: El efecto de incorporación de aire aumentará la porosidad del material endurecido y reducirá sus propiedades mecánicas, como la resistencia y el módulo elástico.
Efecto sobre la fluidez: Como surfactante, el éter de celulosa también tiene un efecto humectante o lubricante sobre las partículas de cemento, lo que, junto con su efecto aireante, aumenta la fluidez de los materiales a base de cemento, pero su efecto espesante la reduce. El efecto del éter de celulosa sobre la fluidez de los materiales a base de cemento es una combinación de efectos plastificantes y espesantes. En general, cuando la dosis de éter de celulosa es muy baja, se manifiesta principalmente como un efecto plastificante o reductor de agua; cuando la dosis es alta, el efecto espesante del éter de celulosa aumenta rápidamente y su efecto aireante tiende a saturarse, por lo que se manifiesta como un espesamiento o un aumento de la demanda de agua.
Fecha de publicación: 23 de diciembre de 2024