En el mortero premezclado, la cantidad de adición deéter de celulosaSu concentración es muy baja, pero puede mejorar significativamente el rendimiento del mortero húmedo, y es un aditivo clave que influye en el desempeño constructivo del mortero. Una selección adecuada de éteres de celulosa de diferentes variedades, viscosidades, tamaños de partícula, grados de viscosidad y cantidades añadidas tendrá un impacto positivo en la mejora del rendimiento del mortero en polvo seco.
Actualmente, muchos morteros para mampostería y enlucido presentan una baja retención de agua, y la lechada se separa tras unos minutos de reposo. La retención de agua es una propiedad importante del éter de metilcelulosa, y muchos fabricantes nacionales de mortero seco, especialmente los de regiones del sur con altas temperaturas, le prestan especial atención. Entre los factores que influyen en la retención de agua del mortero seco se incluyen la cantidad de MC añadida, su viscosidad, la finura de las partículas y la temperatura ambiente.
1. Concepto
El éter de celulosa es un polímero sintético obtenido a partir de celulosa natural mediante modificación química. Es un derivado de la celulosa natural. Su producción difiere de la de otros polímeros sintéticos. Su materia prima básica es la celulosa, un compuesto polimérico natural. Debido a la particularidad de su estructura, la celulosa natural no reacciona con agentes de eterificación. Sin embargo, tras el tratamiento con un agente de hinchamiento, se rompen los fuertes enlaces de hidrógeno entre las cadenas moleculares, liberando grupos hidroxilo que se convierten en celulosa alcalina reactiva. Así se obtiene el éter de celulosa.
Las propiedades de los éteres de celulosa dependen del tipo, número y distribución de los sustituyentes. La clasificación de los éteres de celulosa también se basa en el tipo de sustituyentes, el grado de eterificación, la solubilidad y las propiedades de aplicación relacionadas. Según el tipo de sustituyentes en la cadena molecular, se pueden dividir en monoéteres y éteres mixtos. Generalmente usamos MC como monoéter y PMC como éter mixto. El éter de metilcelulosa (MC) es el producto después de que el grupo hidroxilo en la unidad de glucosa de la celulosa natural se sustituye por un grupo metoxi. Es un producto obtenido al sustituir una parte del grupo hidroxilo en la unidad con un grupo metoxi y otra parte con un grupo hidroxipropilo. La fórmula estructural es [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x. El éter de hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) son las principales variedades ampliamente utilizadas y vendidas en el mercado.
En cuanto a su solubilidad, se pueden dividir en iónicos y no iónicos. Los éteres de celulosa no iónicos solubles en agua se componen principalmente de dos series: éteres alquílicos e hidroxialquiléteres. La CMC iónica se utiliza principalmente en detergentes sintéticos, impresión y teñido de textiles, alimentos y exploración petrolera. Los éteres no iónicos MC, PMC, HEMC, etc., se utilizan principalmente en materiales de construcción, recubrimientos de látex, medicina, productos químicos de uso diario, etc., como espesantes, agentes de retención de agua, estabilizadores, dispersantes y agentes formadores de película.
2. Retención de agua del éter de celulosa
Retención de agua del éter de celulosa: En la producción de materiales de construcción, especialmente mortero en polvo seco, el éter de celulosa desempeña un papel insustituible, especialmente en la producción de mortero especial (mortero modificado), siendo un componente indispensable e importante.
El papel importante del éter de celulosa soluble en agua en el mortero tiene principalmente tres aspectos: uno es su excelente capacidad de retención de agua, otro es su influencia en la consistencia y tixotropía del mortero, y el tercero es su interacción con el cemento. El efecto de retención de agua del éter de celulosa depende de la absorción de agua de la capa base, la composición del mortero, el espesor de la capa de mortero, la demanda de agua del mortero y el tiempo de fraguado del material de fraguado. La retención de agua del propio éter de celulosa proviene de su solubilidad y deshidratación. Como es sabido, aunque la cadena molecular de la celulosa contiene una gran cantidad de grupos OH altamente hidratables, no es soluble en agua debido a que la estructura de la celulosa tiene un alto grado de cristalinidad.
La capacidad de hidratación de los grupos hidroxilo por sí sola no es suficiente para cubrir los fuertes enlaces de hidrógeno y las fuerzas de van der Waals entre las moléculas. Por lo tanto, solo se hincha pero no se disuelve en agua. Cuando se introduce un sustituyente en la cadena molecular, no solo el sustituyente destruye la cadena de hidrógeno, sino que también se destruye el enlace de hidrógeno intercatenario debido a la inserción del sustituyente entre cadenas adyacentes. Cuanto mayor sea el sustituyente, mayor será la distancia entre las moléculas. Cuanto mayor sea la distancia, mayor será el efecto de destrucción de los enlaces de hidrógeno, el éter de celulosa se vuelve soluble en agua después de que la red de celulosa se expande y la solución entra, formando una solución de alta viscosidad. Cuando la temperatura aumenta, la hidratación del polímero se debilita y el agua entre las cadenas es expulsada. Cuando el efecto de deshidratación es suficiente, las moléculas comienzan a agregarse, formando un gel con estructura de red tridimensional que se despliega. Los factores que afectan la retención de agua del mortero incluyen la viscosidad del éter de celulosa, la cantidad añadida, la finura de las partículas y la temperatura de uso.
Cuanto mayor sea la viscosidad del éter de celulosa, mejor será su capacidad de retención de agua. La viscosidad es un parámetro importante del rendimiento de la MC. Actualmente, los distintos fabricantes de MC utilizan diferentes métodos e instrumentos para medir su viscosidad. Los principales métodos son Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde y Brookfield. Para un mismo producto, los resultados de viscosidad medidos con diferentes métodos varían considerablemente, llegando incluso a duplicarse en algunos casos. Por lo tanto, al comparar la viscosidad, es fundamental utilizar el mismo método de prueba, incluyendo la temperatura, el rotor, etc.
En general, cuanto mayor sea la viscosidad, mejor será la retención de agua. Sin embargo, cuanto mayor sea la viscosidad y el peso molecular de la MC, menor será la solubilidad, lo que repercutirá negativamente en la resistencia y el rendimiento constructivo del mortero. A mayor viscosidad, más evidente será el efecto espesante del mortero, aunque no de forma directamente proporcional. Una mayor viscosidad se traduce en un mortero húmedo más viscoso, lo que se manifiesta durante la construcción como adherencia a la espátula y alta adherencia al sustrato. Sin embargo, esto no contribuye a aumentar la resistencia estructural del mortero húmedo. Durante la construcción, su resistencia al descuelgue no es evidente. Por el contrario, algunos éteres de metilcelulosa modificados, de viscosidad media y baja, presentan un excelente rendimiento en la mejora de la resistencia estructural del mortero húmedo.
Cuanto mayor sea la cantidad de éter de celulosa añadida al mortero, mejor será su capacidad de retención de agua, y cuanto mayor sea la viscosidad, mejor será su capacidad de retención de agua.
En cuanto al tamaño de partícula, cuanto más fina sea, 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, impidiendo que las moléculas de agua sigan filtrándose. En ocasiones, no se dispersa ni se disuelve uniformemente incluso tras una agitación prolongada, lo que da lugar a una solución floculenta turbia o aglomeración. Esto afecta considerablemente a la retención de agua del éter de celulosa, y la solubilidad es uno de los factores a tener en cuenta al elegir este compuesto.
La finura también es un índice de rendimiento importante del éter de metilcelulosa. El MC utilizado para mortero en polvo seco debe ser en polvo, con bajo contenido de agua, y la finura también requiere que entre el 20 % y el 60 % del tamaño de partícula sea inferior a 63 µm. La finura afecta la solubilidad del éter de metilcelulosa. El MC grueso suele ser granular y se disuelve fácilmente en agua sin aglomerarse, pero la velocidad de disolución es muy lenta, por lo que no es adecuado para su uso en mortero en polvo seco. En el mortero en polvo seco, el MC se dispersa entre los materiales cementantes como el agregado, el relleno fino y el cemento, y solo un polvo suficientemente fino puede evitar la aglomeración del éter de metilcelulosa al mezclarse con agua. Cuando se agrega MC con agua para disolver los aglomerados, es muy difícil dispersarlo y disolverlo.
La granulometría gruesa del MC no solo supone un desperdicio, sino que también reduce la resistencia local del mortero. Al aplicar este tipo de mortero en polvo seco en una superficie extensa, la velocidad de curado local se reduce significativamente, y pueden aparecer fisuras debido a los diferentes tiempos de curado. En el caso del mortero proyectado mediante construcción mecánica, la granulometría requerida es mayor debido al menor tiempo de mezclado. La granulometría del MC también influye en su capacidad de retención de agua. En general, para éteres de metilcelulosa con la misma viscosidad pero diferente granulometría, con la misma cantidad de adición, cuanto más fino sea el polvo, mejor será la retención de agua.
La retención de agua del MC también está relacionada con la temperatura utilizada, y la retención de agua del éter de metilcelulosa disminuye con el aumento de la temperatura. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, el mortero en polvo seco se aplica con frecuencia sobre sustratos calientes a altas temperaturas (superiores a 40 grados) en diversos entornos, como el enlucido de paredes exteriores bajo el sol en verano, lo que suele acelerar el curado del cemento y el endurecimiento del mortero en polvo seco. La disminución de la tasa de retención de agua provoca que tanto la trabajabilidad como la resistencia al agrietamiento se vean afectadas, por lo que resulta fundamental reducir la influencia de la temperatura en estas condiciones.
A pesar deéter de metilhidroxietilcelulosaSi bien los aditivos se consideran actualmente a la vanguardia del desarrollo tecnológico, su dependencia de la temperatura sigue provocando un debilitamiento del rendimiento del mortero en polvo seco. Aunque se incremente la cantidad de metilhidroxietilcelulosa (fórmula de verano), la trabajabilidad y la resistencia al agrietamiento aún no satisfacen las necesidades de uso. Mediante un tratamiento especial del MC, como el aumento del grado de eterificación, se puede mantener el efecto de retención de agua a temperaturas más elevadas, lo que permite un mejor rendimiento en condiciones adversas.
Fecha de publicación: 28 de abril de 2024