Retención de agua del mortero de polvo seco

1. La necesidad de retención de agua

Todo tipo de bases que requieren mortero para su construcción presentan cierto grado de absorción de agua. Una vez que la capa base absorbe el agua del mortero, la capacidad constructiva de este se deteriora y, en casos graves, el material cementante no se hidrata completamente, lo que resulta en una baja resistencia, especialmente en la interfaz entre el mortero endurecido y la capa base, provocando que el mortero se agriete y se desprenda. Si el mortero de enlucido posee una retención de agua adecuada, no solo mejora eficazmente su rendimiento constructivo, sino que también dificulta la absorción del agua por la capa base y garantiza una hidratación suficiente del cemento.

2. Problemas con los métodos tradicionales de retención de agua.

La solución tradicional consiste en regar la base, pero es imposible asegurar una hidratación uniforme. El objetivo ideal de hidratación del mortero de cemento sobre la base es que el producto de hidratación del cemento absorba el agua junto con la base, penetre en ella y forme una unión efectiva, logrando así la resistencia de adherencia requerida. Regar directamente sobre la superficie de la base provoca una dispersión significativa en la absorción de agua debido a las diferencias de temperatura, tiempo y uniformidad de riego. Si la base tiene menor absorción de agua, seguirá absorbiéndola en el mortero. Antes de que se complete la hidratación del cemento, el agua se absorbe, lo que afecta la hidratación del cemento y la penetración de los productos de hidratación en la matriz. Si la base tiene una alta absorción de agua, el agua del mortero fluye hacia la base a una velocidad de migración lenta, e incluso se forma una capa rica en agua entre el mortero y la matriz, lo que también afecta la resistencia de adherencia. Por lo tanto, utilizar el método común de riego de la base no solo no resolverá eficazmente el problema de la alta absorción de agua de la base del muro, sino que afectará la resistencia de la unión entre el mortero y la base, lo que provocará huecos y grietas.

3. Requisitos de diferentes morteros para la retención de agua.

A continuación se proponen los valores objetivo de retención de agua para los morteros de enlucido utilizados en una zona determinada y en zonas con condiciones similares de temperatura y humedad.

①Mortero de enlucido sobre sustrato de alta absorción de agua

Los sustratos con alta absorción de agua, como el hormigón aireado (incluidos diversos paneles divisorios ligeros, bloques, etc.), presentan una elevada capacidad de absorción y una larga duración. El mortero de enlucido utilizado para este tipo de base debe tener una retención de agua no inferior al 88 %.

②Mortero de enlucido de sustrato de baja absorción de agua

Los sustratos de baja absorción de agua, como el hormigón vertido in situ, incluyendo los paneles de poliestireno para el aislamiento de paredes exteriores, etc., presentan una absorción de agua relativamente baja. El mortero de enlucido utilizado para estos sustratos debe tener una capacidad de retención de agua no inferior al 88%.

③Mortero de enlucido de capa fina

El enlucido de capa fina se refiere a la construcción con una capa de yeso de entre 3 y 8 mm de espesor. Este tipo de construcción es propensa a la pérdida de humedad debido a la delgadez de la capa, lo que afecta su trabajabilidad y resistencia. Para este tipo de enlucido, el mortero utilizado debe tener una retención de agua de al menos el 99 %.

④ Capa gruesa de mortero de enlucido

El enlucido de capa gruesa se refiere a la construcción en la que el espesor de cada capa oscila entre 8 mm y 20 mm. Este tipo de construcción no permite la pérdida de agua debido al grosor de la capa, por lo que la capacidad de retención de agua del mortero no debe ser inferior al 88 %.

⑤ Masilla resistente al agua

La masilla resistente al agua se utiliza como material de enlucido ultrafino, con un espesor de aplicación de entre 1 y 2 mm. Estos materiales requieren una alta capacidad de retención de agua para garantizar su trabajabilidad y adherencia. La tasa de retención de agua de la masilla debe ser superior al 99%, y la de la masilla para exteriores debe ser mayor que la de la masilla para interiores.

4. Tipos de materiales que retienen agua

éter de celulosa

1) Éter de metilcelulosa (MC)

2) Éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC)

3) Éter de hidroxietilcelulosa (HEC)

4) Éter de carboximetilcelulosa (CMC)

5) Éter de hidroxietilmetilcelulosa (HEMC)

Éter de almidón

1) Éter de almidón modificado

2) Éter guar

Espesante mineral modificado que retiene agua (montmorillonita, bentonita, etc.)

En quinto lugar, lo siguiente se centra en el rendimiento de varios materiales.

1. Éter de celulosa

1.1 Descripción general del éter de celulosa

El éter de celulosa es un término general que engloba una serie de productos formados por la reacción de celulosa alcalina con un agente de eterificación bajo ciertas condiciones. Se obtienen diferentes éteres de celulosa debido a la sustitución de la fibra alcalina por distintos agentes de eterificación. Según las propiedades de ionización de sus sustituyentes, los éteres de celulosa se pueden clasificar en dos categorías: iónicos, como la carboximetilcelulosa (CMC), y no iónicos, como la metilcelulosa (MC).

Según el tipo de sustituyentes, los éteres de celulosa se pueden dividir en monoéteres, como el éter de metilcelulosa (MC), y éteres mixtos, como el éter de hidroxietil carboximetilcelulosa (HECMC). Según los diferentes disolventes en los que se disuelven, se pueden dividir en dos tipos: solubles en agua y solubles en disolventes orgánicos.

1.2 Principales variedades de celulosa

Carboximetilcelulosa (CMC), grado práctico de sustitución: 0,4-1,4; agente de eterificación, ácido monooxiacético; disolvente, agua;

Carboximetilhidroxietilcelulosa (CMHEC), grado práctico de sustitución: 0,7-1,0; agente de eterificación, ácido monooxiacético, óxido de etileno; disolvente, agua;

Metilcelulosa (MC), grado práctico de sustitución: 1,5-2,4; agente de eterificación, cloruro de metilo; disolvente, agua;

Hidroxietilcelulosa (HEC), grado práctico de sustitución: 1,3-3,0; agente de eterificación, óxido de etileno; disolvente, agua;

Hidroxietilmetilcelulosa (HEMC), grado práctico de sustitución: 1,5-2,0; agente de eterificación, óxido de etileno, cloruro de metilo; disolvente, agua;

Hidroxipropilcelulosa (HPC), grado de sustitución práctico: 2,5-3,5; agente de eterificación, óxido de propileno; disolvente, agua;

Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), grado práctico de sustitución: 1,5-2,0; agente de eterificación, óxido de propileno, cloruro de metilo; disolvente, agua;

Etilcelulosa (EC), grado práctico de sustitución: 2,3-2,6; agente de eterificación, monocloroetano; disolvente, disolvente orgánico;

Etilhidroxietilcelulosa (EHEC), grado práctico de sustitución: 2,4-2,8; agente de eterificación, monocloroetano, óxido de etileno; disolvente, disolvente orgánico;

1.3 Propiedades de la celulosa

1.3.1 Éter de metilcelulosa (MC)

① La metilcelulosa es soluble en agua fría y difícil de disolver en agua caliente. Su solución acuosa es muy estable en un 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.

②La 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 retención de agua es alta. Entre estos factores, la cantidad añadida tiene el mayor impacto en la retención de agua, y la viscosidad más baja no es directamente proporcional al nivel 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, la metilcelulosa tiene una mayor tasa de retención de agua.

③El cambio de temperatura afectará 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 será muy baja, lo que afectará seriamente la construcción del mortero.

④ La metilcelulosa tiene un impacto significativo en la construcción y la adherencia del mortero. La "adherencia" se refiere a la fuerza de contacto entre la herramienta de aplicación y el sustrato de la pared, es decir, la resistencia al corte del mortero. Una alta adhesividad implica una mayor resistencia al corte, lo que requiere mayor fuerza por parte de los trabajadores durante su aplicación y, en consecuencia, un rendimiento deficiente del mortero. La adherencia de la metilcelulosa en los productos de éter de celulosa es moderada.

1.3.2 Éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC)

La hidroxipropilmetilcelulosa es un producto fibroso 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 la alcalinización, utilizando óxido de propileno y cloruro de metilo como agentes de eterificación, mediante una serie de reacciones. El grado de sustitución suele ser de 1,5 a 2,0. Sus propiedades varían según la proporción de grupos metoxilo e hidroxipropilo. Con un alto contenido de metoxilo y un bajo contenido de hidroxipropilo, su rendimiento es similar al de la metilcelulosa; con un bajo contenido de metoxilo y un alto contenido de hidroxipropilo, su rendimiento es similar al de la hidroxipropilcelulosa.

① La hidroxipropilmetilcelulosa se disuelve fácilmente en agua fría y le cuesta disolverse en agua caliente. Sin embargo, su temperatura de gelificación en agua caliente es significativamente mayor que la de la metilcelulosa. Además, su solubilidad en agua fría es mucho mayor que la de la metilcelulosa.

② La viscosidad de la hidroxipropilmetilcelulosa está relacionada con su peso molecular: a mayor peso molecular, mayor viscosidad. La temperatura también afecta su viscosidad; a medida que aumenta la temperatura, disminuye. Sin embargo, su viscosidad se ve menos afectada por la temperatura que la de la metilcelulosa. Su solución es estable cuando se almacena a temperatura ambiente.

③La 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 ligeramente 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.

⑤La hidroxipropilmetilcelulosa se puede mezclar con polímeros solubles en agua para formar una solución uniforme y transparente con mayor viscosidad. Por ejemplo, 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.

⑦La adhesión de la hidroxipropilmetilcelulosa a la construcción de mortero es mayor que la de la metilcelulosa.

1.3.3 Éter de 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 morteros, pero su retención de agua es menor que la de la metilcelulosa.

②La 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 inferior a la de la metilcelulosa y la hidroxipropilmetilcelulosa.

③La hidroxietilcelulosa tiene un buen rendimiento antidesgaste para el mortero, pero tiene un tiempo de retardo más prolongado para el cemento.

④El 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.

1.3.4 El éter de carboximetilcelulosa (CMC) se obtiene a partir de fibras naturales (algodón, cáñamo, etc.) tras un tratamiento alcalino, utilizando monocloroacetato de sodio como agente de eterificación, y sometiéndolas a una serie de reacciones químicas para formar éter de celulosa iónico. El grado de sustitución suele ser de 0,4 a 1,4, y su rendimiento se ve muy afectado por dicho grado.

①La carboximetilcelulosa es altamente higroscópica y contendrá una gran cantidad de agua cuando se almacene en condiciones normales.

②La solución acuosa de hidroximetilcelulosa no formará gel y su viscosidad disminuirá con el aumento de la temperatura. Cuando la temperatura supere los 50 ℃, la viscosidad será 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. En ambientes altamente alcalinos, 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.

2. Éter de almidón modificado

Los éteres de almidón que se utilizan habitualmente en morteros se obtienen a partir de polímeros naturales de algunos polisacáridos. Por ejemplo, la patata, el maíz, la yuca, las judías guar, etc., se transforman en diversos éteres de almidón modificados. Entre los éteres de almidón más comunes en morteros se encuentran el éter de hidroxipropil almidón y el éter de hidroximetil almidón.

En general, los éteres de almidón modificados a partir de papa, maíz y mandioca presentan una retención de agua significativamente menor que los éteres de celulosa. Debido a su diferente grado de modificación, muestran distinta estabilidad frente a ácidos y álcalis. Algunos productos son aptos para su uso en morteros a base de yeso, mientras que otros no pueden utilizarse en morteros a base de cemento. La aplicación de éteres de almidón en mortero se realiza principalmente como espesante para mejorar la resistencia al descuelgue, reducir la adherencia del mortero húmedo y prolongar el tiempo de fraguado.

Los éteres de almidón se suelen usar junto con la celulosa, lo que da como resultado propiedades y ventajas complementarias de ambos productos. Dado que los éteres de almidón son mucho más económicos que los éteres de celulosa, su aplicación en morteros supone una reducción significativa en el coste de las formulaciones.

3. Éter de goma guar

El éter de goma guar es un polisacárido eterificado con propiedades especiales, que se obtiene a partir de semillas de guar naturales. Principalmente mediante la reacción de eterificación entre la goma guar y grupos funcionales acrílicos, se forma una estructura que contiene grupos funcionales 2-hidroxipropilo, la cual es una estructura de poligalactomanosa.

①En comparación con el éter de celulosa, el éter de goma guar se disuelve más fácilmente en agua. El pH prácticamente no afecta el rendimiento del éter de goma guar.

②En condiciones de baja viscosidad y baja dosificación, la goma guar puede sustituir al éter de celulosa en igual cantidad y presenta una retención de agua similar. Sin embargo, la consistencia, la resistencia al descuelgue, la tixotropía, etc., mejoran notablemente.

③En condiciones de alta viscosidad y gran dosificación, la goma guar no puede reemplazar al éter de celulosa, y el uso mixto de ambos producirá un mejor rendimiento.

④ La aplicación de goma guar en morteros a base de yeso puede reducir significativamente la adherencia durante la construcción y lograr una superficie más lisa. No tiene efectos adversos sobre el tiempo de fraguado ni la resistencia del mortero de yeso.

⑤ Cuando se aplica goma guar al mortero de mampostería y enlucido a base de cemento, puede reemplazar el éter de celulosa en igual cantidad y dotar al mortero de una mejor resistencia al hundimiento, tixotropía y suavidad de construcción.

⑥En el mortero con alta viscosidad y alto contenido de agente retenedor de agua, la goma guar y el éter de celulosa trabajarán juntos para lograr excelentes resultados.

⑦ La goma guar también se puede utilizar en productos como adhesivos para azulejos, agentes autonivelantes para suelos, masilla resistente al agua y mortero polimérico para el aislamiento de paredes.

4. Espesante mineral modificado que retiene agua

El espesante retenedor de agua elaborado a partir de minerales naturales mediante modificación y composición se ha aplicado en China. Los principales minerales utilizados para preparar espesantes retenedores de agua son: sepiolita, bentonita, montmorillonita, caolín, etc. Estos minerales poseen ciertas propiedades de retención de agua y espesamiento mediante modificaciones como la adición de agentes de acoplamiento. Este tipo de espesante retenedor de agua aplicado al mortero tiene las siguientes características.

① Puede mejorar significativamente el rendimiento del mortero común y resolver los problemas de mala operabilidad del mortero de cemento, baja resistencia del mortero mixto y poca resistencia al agua.

② Se pueden formular productos de mortero con diferentes niveles de resistencia para edificios industriales y civiles en general.

③El costo del material es bajo.

④ La retención de agua es menor que la de los agentes de retención de agua orgánicos, y el valor de contracción en seco del mortero preparado es relativamente grande, y la cohesión se reduce.