Additivi comunemente utilizzati per la malta premiscelata a secco per l'edilizia

etere di cellulosa

Il termine "etere di cellulosa" si riferisce genericamente a una serie di prodotti ottenuti dalla reazione tra cellulosa alcalina e un agente eterificante in determinate condizioni. La cellulosa alcalina viene sostituita con diversi agenti eterificanti per ottenere diversi eteri di cellulosa. In base alle proprietà di ionizzazione dei sostituenti, gli eteri di cellulosa possono essere suddivisi in due categorie: ionici (come la carbossimetilcellulosa) e non ionici (come la metilcellulosa). In base al tipo di sostituente, gli eteri di cellulosa possono essere suddivisi in monoeteri (come la metilcellulosa) ed eteri misti (come l'idrossipropilmetilcellulosa). In base alla diversa solubilità, possono essere suddivisi in solubili in acqua (come l'idrossietilcellulosa) e solubili in solventi organici (come l'etilcellulosa), ecc. La malta premiscelata a secco è principalmente composta da cellulosa solubile in acqua, che a sua volta si suddivide in solubile istantanea e solubile a dissoluzione ritardata con trattamento superficiale.

Il meccanismo d'azione dell'etere di cellulosa nella malta è il seguente:
(1) Dopo che l'etere di cellulosa nella malta si è disciolto in acqua, la distribuzione efficace e uniforme del materiale cementizio nel sistema è garantita dall'attività superficiale, e l'etere di cellulosa, come colloide protettivo, "avvolge" le particelle solide e si forma uno strato di pellicola lubrificante sulla sua superficie esterna, che rende il sistema di malta più stabile e migliora anche la fluidità della malta durante il processo di miscelazione e la regolarità della costruzione.
(2) Grazie alla sua struttura molecolare, la soluzione di etere di cellulosa fa sì che l'acqua nella malta non si disperda facilmente e la rilasci gradualmente per un lungo periodo di tempo, conferendo alla malta una buona ritenzione idrica e lavorabilità.

1. Metilcellulosa (MC)
Dopo il trattamento del cotone raffinato con alcali, l'etere di cellulosa viene prodotto attraverso una serie di reazioni con cloruro di metano come agente di eterificazione. Generalmente, il grado di sostituzione è compreso tra 1,6 e 2,0, e anche la solubilità varia in base al grado di sostituzione. Appartiene alla categoria degli eteri di cellulosa non ionici.
(1) La metilcellulosa è solubile in acqua fredda e sarà difficile da sciogliere in acqua calda. La sua soluzione acquosa è molto stabile nell'intervallo di pH=3~12. Ha una buona compatibilità con amido, gomma di guar, ecc. e molti tensioattivi. Quando la temperatura raggiunge la temperatura di gelificazione, si verifica la gelificazione.
(2) La ritenzione idrica della metilcellulosa dipende dalla quantità aggiunta, dalla viscosità, dalla finezza delle particelle e dalla velocità di dissoluzione. In generale, se la quantità aggiunta è elevata, la finezza è bassa e la viscosità è alta, la velocità di ritenzione idrica è elevata. Tra questi, la quantità aggiunta ha il maggiore impatto sulla velocità di ritenzione idrica, mentre il livello di viscosità non è direttamente proporzionale al livello di velocità di ritenzione idrica. La velocità di dissoluzione dipende principalmente dal grado di modificazione superficiale delle particelle di cellulosa e dalla finezza delle particelle. Tra gli eteri di cellulosa sopra menzionati, la metilcellulosa e l'idrossipropilmetilcellulosa hanno velocità di ritenzione idrica più elevate.
(3) Le variazioni di temperatura influiranno seriamente sul tasso di ritenzione idrica della metilcellulosa. In generale, maggiore è la temperatura, peggiore è la ritenzione idrica. Se la temperatura della malta supera i 40 °C, la ritenzione idrica della metilcellulosa si ridurrà significativamente, compromettendo seriamente la costruzione della malta.
(4) La metilcellulosa ha un effetto significativo sulla costruzione e sull'adesione della malta. L'“adesione” qui si riferisce alla forza adesiva avvertita tra l'utensile applicatore dell'operaio e il substrato della parete, ovvero la resistenza al taglio della malta. L'adesività è elevata, la resistenza al taglio della malta è grande e anche la forza richiesta agli operai durante l'utilizzo è elevata, e le prestazioni costruttive della malta sono scarse. L'adesione della metilcellulosa è a un livello moderato nei prodotti a base di etere di cellulosa.

2. Idrossipropilmetilcellulosa (HPMC)
L'idrossipropilmetilcellulosa è una varietà di cellulosa la cui produzione e il cui consumo sono aumentati rapidamente negli ultimi anni. Si tratta di un etere misto di cellulosa non ionico ottenuto da cotone raffinato dopo alcalinizzazione, utilizzando ossido di propilene e cloruro di metile come agenti eterificanti, attraverso una serie di reazioni. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 1,2 e 2,0. Le sue proprietà variano a seconda del rapporto tra il contenuto di metossile e quello di idrossipropile.
(1) L'idrossipropilmetilcellulosa è facilmente solubile in acqua fredda e incontrerà difficoltà a sciogliersi in acqua calda. Tuttavia, la sua temperatura di gelificazione in acqua calda è significativamente più alta di quella della metilcellulosa. La solubilità in acqua fredda è inoltre notevolmente migliorata rispetto alla metilcellulosa.
(2) La viscosità dell'idrossipropilmetilcellulosa è correlata al suo peso molecolare, e maggiore è il peso molecolare, maggiore è la viscosità. Anche la temperatura influisce sulla sua viscosità: all'aumentare della temperatura, la viscosità diminuisce. Tuttavia, la sua elevata viscosità ha un effetto della temperatura inferiore rispetto alla metilcellulosa. La sua soluzione è stabile se conservata a temperatura ambiente.
(3) La ritenzione idrica dell'idrossipropilmetilcellulosa dipende dalla quantità aggiunta, dalla viscosità, ecc., e il suo tasso di ritenzione idrica a parità di quantità aggiunta è superiore a quello della metilcellulosa.
(4) L'idrossipropilmetilcellulosa è stabile agli acidi e agli alcali, e la sua soluzione acquosa è molto stabile nell'intervallo di pH=2~12. La soda caustica e l'acqua di calce hanno scarso effetto sulle sue prestazioni, ma gli alcali possono accelerarne la dissoluzione e aumentarne la viscosità. L'idrossipropilmetilcellulosa è stabile ai sali comuni, ma quando la concentrazione della soluzione salina è elevata, la viscosità della soluzione di idrossipropilmetilcellulosa tende ad aumentare.
(5) L'idrossipropilmetilcellulosa può essere miscelata con composti polimerici idrosolubili per formare una soluzione uniforme e ad alta viscosità. Come alcol polivinilico, etere di amido, gomma vegetale, ecc.
(6) L'idrossipropilmetilcellulosa ha una migliore resistenza agli enzimi rispetto alla metilcellulosa e la sua soluzione ha meno probabilità di essere degradata dagli enzimi rispetto alla metilcellulosa.
(7) L'adesione dell'idrossipropilmetilcellulosa alla costruzione della malta è superiore a quella della metilcellulosa.

3. Idrossietilcellulosa (HEC)
È prodotto a partire da cotone raffinato trattato con alcali e fatto reagire con ossido di etilene come agente eterificante in presenza di acetone. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 1,5 e 2,0. Presenta una forte idrofilia e assorbe facilmente l'umidità.
(1) L'idrossietilcellulosa è solubile in acqua fredda, ma è difficile da sciogliere in acqua calda. La sua soluzione è stabile ad alta temperatura senza gelificare. Può essere utilizzata a lungo ad alta temperatura nella malta, ma la sua ritenzione idrica è inferiore a quella della metilcellulosa.
(2) L'idrossietilcellulosa è stabile agli acidi e agli alcali in generale. Gli alcali possono accelerarne la dissoluzione e aumentarne leggermente la viscosità. La sua disperdibilità in acqua è leggermente inferiore a quella della metilcellulosa e dell'idrossipropilmetilcellulosa.
(3) L'idrossietilcellulosa ha buone prestazioni anti-cedimento per la malta, ma ha un tempo di ritardo più lungo per il cemento.
(4) Le prestazioni dell'idrossietilcellulosa prodotta da alcune imprese nazionali sono ovviamente inferiori a quelle della metilcellulosa a causa del suo elevato contenuto di acqua e dell'elevato contenuto di ceneri.

4. Carbossimetilcellulosa (CMC)
L'etere di cellulosa ionico si ottiene da fibre naturali (cotone, ecc.) dopo un trattamento alcalino, utilizzando monocloroacetato di sodio come agente eterificante e sottoponendole a una serie di reazioni chimiche. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 0,4 e 1,4, e le sue prestazioni sono fortemente influenzate da tale grado.
(1) La carbossimetilcellulosa è più igroscopica e conterrà più acqua se conservata in condizioni normali.
(2) La soluzione acquosa di carbossimetilcellulosa non produrrà gel e la viscosità diminuirà con l'aumento della temperatura. Quando la temperatura supera i 50 °C, la viscosità è irreversibile.
(3) La sua stabilità è fortemente influenzata dal pH. Generalmente, può essere utilizzato in malte a base di gesso, ma non in malte a base di cemento. Quando è altamente alcalino, perde viscosità.
(4) La sua ritenzione idrica è molto inferiore a quella della metilcellulosa. Ha un effetto ritardante sulla malta a base di gesso e ne riduce la resistenza. Tuttavia, il prezzo della carbossimetilcellulosa è significativamente inferiore a quello della metilcellulosa.

Polvere di gomma polimerica ridispersibile
La polvere di gomma ridisperdibile viene prodotta mediante essiccazione a spruzzo di una speciale emulsione polimerica. Nel processo di lavorazione, colloidi protettivi, agenti antiagglomeranti, ecc. diventano additivi indispensabili. La polvere di gomma essiccata è costituita da particelle sferiche di 80-100 mm aggregate tra loro. Queste particelle sono solubili in acqua e formano una dispersione stabile leggermente più grande delle particelle di emulsione originali. Questa dispersione, dopo disidratazione ed essiccazione, forma una pellicola. Questa pellicola è irreversibile come la formazione di una pellicola di emulsione comune e non si ridisperde a contatto con l'acqua.

La polvere di gomma ridisperdibile può essere suddivisa in: copolimero stirene-butadiene, copolimero di etilene-acido carbonico terziario, copolimero di etilene-acetato-acido acetico, ecc., e su questa base vengono innestati silicone, laurato di vinile, ecc. per migliorarne le prestazioni. Diverse modifiche conferiscono alla polvere di gomma ridisperdibile diverse proprietà, come resistenza all'acqua, agli alcali, agli agenti atmosferici e flessibilità. Contiene laurato di vinile e silicone, che possono conferire alla polvere di gomma una buona idrofobicità. Carbonato di vinile terziario altamente ramificato con basso valore di Tg e buona flessibilità.

Quando queste polveri di gomma vengono applicate alla malta, hanno tutte un effetto ritardante sul tempo di presa del cemento, ma tale effetto è inferiore a quello dell'applicazione diretta di emulsioni simili. In particolare, la miscela stirene-butadiene ha l'effetto ritardante maggiore, mentre la miscela etilene-vinil acetato ha l'effetto ritardante minore. Se il dosaggio è troppo basso, l'effetto di miglioramento delle prestazioni della malta non è evidente.

Fibre di polipropilene
La fibra di polipropilene è realizzata con polipropilene come materia prima e un'adeguata quantità di modificatore. Il diametro della fibra è generalmente di circa 40 micron, la resistenza alla trazione è di 300~400 MPa, il modulo elastico è ≥3500 MPa e l'allungamento a rottura è del 15~18%. Le sue caratteristiche prestazionali sono:
(1) Le fibre di polipropilene sono distribuite uniformemente in direzioni casuali tridimensionali nella malta, formando un sistema di rinforzo a rete. Se si aggiunge 1 kg di fibra di polipropilene a ogni tonnellata di malta, si possono ottenere più di 30 milioni di fibre monofilamento.
(2) L'aggiunta di fibre di polipropilene alla malta può ridurre efficacemente le fessure da ritiro della malta allo stato plastico, indipendentemente dal fatto che queste fessure siano visibili o meno. E può ridurre significativamente il trasudamento superficiale e il cedimento degli aggregati della malta fresca.
(3) Per il corpo indurito con malta, la fibra di polipropilene può ridurre significativamente il numero di crepe di deformazione. Ovvero, quando il corpo indurito con malta produce stress a causa della deformazione, può resistere e trasmettere lo stress. Quando il corpo indurito con malta si fessura, può passivare la concentrazione di stress sulla punta della fessura e limitare l'espansione della fessura.
(4) La dispersione efficiente delle fibre di polipropilene nella produzione di malta diventerà un problema difficile. L'attrezzatura di miscelazione, il tipo e il dosaggio delle fibre, il rapporto della malta e i suoi parametri di processo diventeranno tutti fattori importanti che influenzano la dispersione.

agente di aspirazione dell'aria
Gli agenti aeranti sono tensioattivi in ​​grado di formare bolle d'aria stabili nel calcestruzzo o nella malta fresca mediante metodi fisici. Tra questi si annoverano principalmente: colofonia e i suoi polimeri termici, tensioattivi non ionici, alchilbenzensolfonati, lignosolfonati, acidi carbossilici e i loro sali, ecc.
Gli agenti aeranti sono spesso utilizzati nella preparazione di malte per intonaci e malte per muratura. L'aggiunta di agenti aeranti può comportare alcune modifiche nelle prestazioni della malta.
(1) Grazie all'introduzione di bolle d'aria, la facilità e la costruzione della malta appena miscelata possono essere aumentate e il sanguinamento può essere ridotto.
(2) Il semplice utilizzo dell'agente aerante ridurrà la resistenza e l'elasticità dello stampo nella malta. Se l'agente aerante e l'agente riduttore d'acqua vengono utilizzati insieme, e il rapporto è appropriato, il valore di resistenza non diminuirà.
(3) Può migliorare significativamente la resistenza al gelo della malta indurita, migliorare l'impermeabilità della malta e migliorare la resistenza all'erosione della malta indurita.
(4) L'agente aerante aumenterà il contenuto d'aria della malta, il che aumenterà il ritiro della malta, e il valore del ritiro può essere opportunamente ridotto aggiungendo un agente riduttore d'acqua.

Poiché la quantità di agente aerante aggiunta è molto piccola, generalmente pari a pochi decimillesimi della quantità totale di materiali cementizi, è fondamentale assicurarsi che venga dosata e miscelata con precisione durante la produzione della malta; fattori come i metodi e i tempi di miscelazione influiscono notevolmente sulla quantità di agente aerante incorporato. Pertanto, nelle attuali condizioni di produzione e costruzione a livello nazionale, l'aggiunta di agenti aeranti alla malta richiede un'ampia attività sperimentale.

agente di forza precoce
Utilizzati per migliorare la resistenza iniziale del calcestruzzo e della malta, gli agenti di resistenza iniziale a base di solfati sono comunemente impiegati, e comprendono principalmente solfato di sodio, tiosolfato di sodio, solfato di alluminio e solfato di potassio e alluminio.
Generalmente, si utilizza ampiamente il solfato di sodio anidro, il cui dosaggio è basso e garantisce una buona resistenza iniziale. Tuttavia, un dosaggio eccessivo può causare espansione e fessurazioni nella fase successiva, oltre al ritorno dell'alcali, compromettendo l'aspetto e l'efficacia dello strato di finitura superficiale.
Il formiato di calcio è anche un buon agente antigelo. Ha un buon effetto di rafforzamento iniziale, meno effetti collaterali, una buona compatibilità con altri additivi e molte proprietà sono migliori degli agenti di rafforzamento iniziale a base di solfati, ma il prezzo è più elevato.

antigelo
Se la malta viene utilizzata a temperature negative, in assenza di misure antigelo, si verificheranno danni da gelo e la resistenza del corpo indurito verrà compromessa. L'antigelo previene i danni da gelo in due modi: impedendo il congelamento e migliorando la resistenza iniziale della malta.
Tra gli agenti antigelo comunemente utilizzati, il nitrito di calcio e il nitrito di sodio presentano i migliori effetti antigelo. Poiché il nitrito di calcio non contiene ioni di potassio e sodio, può ridurre la formazione di aggregati alcalini quando utilizzato nel calcestruzzo, ma la sua lavorabilità è leggermente inferiore se utilizzato nella malta, mentre il nitrito di sodio ha una lavorabilità migliore. L'antigelo viene utilizzato in combinazione con un agente di resistenza iniziale e un riduttore d'acqua per ottenere risultati soddisfacenti. Quando la malta premiscelata a secco con antigelo viene utilizzata a temperature estremamente negative, la temperatura della miscela deve essere opportunamente aumentata, ad esempio mescolando con acqua calda.
Se la quantità di antigelo è eccessiva, la resistenza della malta si ridurrà nella fase successiva e la superficie della malta indurita presenterà problemi come il ritorno degli alcali, che comprometteranno l'aspetto e l'effetto dello strato decorativo superficiale.