Erineva viskoossusega HPMC mõju betooni toimivusele

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC)on mitteioonne tsellulooseeter, mida kasutatakse laialdaselt ehitusmaterjalides, eriti kuivmördis ja betoonis, millel on veepeetus, paksenemine ja ehitusliku toimivuse parandamine. HPMC toimivust mõjutab suuresti selle viskoossus ja HPMC rollis on betoonis erineva viskoossusega ilmseid erinevusi.

1. HPMC põhiline toimemehhanism

HPMC on vees lahustuv polümeer, mis võib vees moodustada viskoosse lahuse või kolloidi. Selle peamine toimemehhanism hõlmab järgmist:

Veepeetus: HPMC suudab tsemendi hüdratsiooni algstaadiumis vaba vett lukustada, vältida veekaotust ja tagada hüdratsioonireaktsiooni sujuva kulgemise.

Paksendav toime: HPMC võib suurendada suspensiooni viskoossust ning parandada betooni segregatsioonivastast toimet ja voolavust.

Kilet moodustav efekt: HPMC võib kuivamise ajal pinnale moodustada pideva kile, mis aitab suurendada pindadevahelist liimimistugevust.

Erineva viskoossusega HPMC-l on ülaltoodud efektide osas erinev toime, millel on mitmetahuline mõju betooni toimivusele.

2. HPMC viskoossuse spetsiifiline mõju betooni toimivusele

2.1. Mõju veepeetusele

Veepeetus on HPMC üks olulisemaid omadusi. Madala viskoossusega HPMC-l (nt alla 50 000 mPa·s) on piiratud veepeetus ja see sobib süsteemidele, mis vajavad kiiremat vee vabanemist, näiteks krohvimörtidele. Keskmise ja kõrge viskoossusega HPMC-l (nt 100 000 kuni 200 000 mPa·s) on betoonis parem veepeetus, mis aitab tõhusalt vältida vee imbumist ja vee enneaegset aurustumist, tagades seeläbi tsemendi pideva hüdratsiooni. Eelkõige võib kõrge viskoossusega HPMC kasutamine kuivas keskkonnas või väga imavatel alustes oluliselt parandada betooni kokkutõmbumiskindlust ja varajast tugevuse arengut.

2.2. Mõju töödeldavusele

HPMC võib oluliselt parandada betooni plastilisust ja töödeldavust. Tänu kiirele lahustumiskiirusele hajub madala viskoossusega HPMC süsteemis kiiresti, mis aitab parandada segu voolavust lühikese aja jooksul; kuid selle voolavuse säilimise aja paranemine ei ole nii hea kui kõrge viskoossusega toodetel. Kõrge viskoossusega HPMC-l on märkimisväärne paksendav toime. See võib tõhusalt parandada segu sidusust betoonis, vähendada imbumist ja segregatsiooni, kuid liiga kõrge viskoossus võib samuti põhjustada betooni voolavuse vähenemist ning ehituse ajal on lihtne tekitada probleeme, nagu kleepumine tünni külge ja suurenenud pumpamistakistus. Seetõttu on rakenduses vaja valida HPMC tooted sobiva viskoossusega vastavalt ehitusmeetodile (näiteks käsitsi krohvimine, pihustamine ja pumpamine).

2.3. Mõju tardumisajale

HPMC-l on ka teatav viivitusmõju betooni kõvenemisajale, eriti keskmise ja kõrge viskoossusega toodetel, mis kapseldavad tsemendiosakesi tugevamalt, pärsivad hüdratsioonisoojuse eraldumist ja viivitavad tsemendi hüdratsiooniprotsessi. Üldiselt, kui HPMC viskoossus suureneb, on selle kalduvus kõvenemist edasi lükata märkimisväärsem. Tegelikus ehituses soodustab see viivitusmõju betooni tööaja pikenemist, kuid talvel või madala temperatuuri korral tuleks annust kontrollida, et vältida liigse kõvenemisaja mõju projekti edenemisele.

2.4. Mõju tugevuse arengule

HPMC ise tsemendi hüdratsioonireaktsioonis ei osale ja selle mõju betooni tugevusele avaldub peamiselt tugevuse algstaadiumis. Kuigi suurema viskoossusega HPMC-l on hea veepeetus, lükkab see hüdratsioonireaktsiooni edasi, mis võib viia varajase tugevuse vähenemiseni. Hilisemas etapis aga, kuna HPMC parandab hüdratsioonitingimusi ja soodustab tsemendi täielikumat hüdratsiooni, kipub hilisem tugevus olema stabiilne või isegi paranema. Seetõttu saab keskmise viskoossusega HPMC sobiva valiku puhul arvestada nii varajase tugevuse kui ka hea veepeetusega, mis on ideaalsem valik.

2.5. Mõju liimainete omadustele

HPMCvõib parandada ka selle nakkuvust aluspinnaga betoonis või mördis. See on osaliselt tingitud selle kile moodustavatest omadustest ja osaliselt seotud suspensiooni viskoossuse ja kohesiooni paranemisega. Üldiselt võib kõrge viskoossusega HPMC moodustada tihedama ja pideva nakkeliidese, parandades seeläbi nakketugevust. Praktikas tuleks aga pöörata tähelepanu selle mõju tasakaalustamisele ehituslikule toimivusele, et vältida liigsest viskoossusest tingitud kraapimise raskusi.

Erineva viskoossusega HPMC-del on betoonis omad eelised ja puudused. Üldiselt:

Madala viskoossusega HPMC: kiire lahustuvus, hea töödeldavus, kuid piiratud veepeetus ja paksenemine;

Keskmise viskoossusega HPMC (näiteks 70 000–150 000 mPa·s): arvestades veepeetust, paksenemist ja töödeldavust, on see praegu kõige laialdasemalt kasutatav tüüp;

Kõrge viskoossusega HPMC (üle 200 000 mPa·s): suurepärane veepidavus, kuid suurem mõju voolavusele, sobib töötingimusteks, kus on kõrged nõuded vee imbumise kontrollile, näiteks pinnamördi ja plaadiliimi puhul kõrge temperatuuriga ehituses või kuiva kliima tingimustes.