I gruppi idrossilici suetere di cellulosaLe molecole e gli atomi di ossigeno sui legami eterei formeranno legami idrogeno con le molecole d'acqua, trasformando l'acqua libera in acqua legata, svolgendo così un buon ruolo nella ritenzione idrica; la diffusione reciproca tra le molecole d'acqua e le catene molecolari dell'etere di cellulosa consente alle molecole d'acqua di entrare all'interno della catena macromolecolare dell'etere di cellulosa ed essere soggette a forti vincoli, formando così acqua libera e acqua legata, il che migliora la ritenzione idrica della malta cementizia; l'etere di cellulosa migliora le proprietà reologiche, la struttura della rete porosa e la pressione osmotica della malta cementizia fresca oppure le proprietà filmogene dell'etere di cellulosa ostacolano la diffusione dell'acqua.
La capacità di ritenzione idrica dell'etere di cellulosa deriva dalla sua stessa solubilità e disidratazione. La sola capacità di idratazione dei gruppi ossidrilici non è sufficiente a compensare i forti legami a idrogeno e le forze di van der Waals tra le molecole, pertanto l'etere si gonfia ma non si dissolve in acqua. Quando vengono introdotti dei sostituenti nella catena molecolare, questi non solo distruggono i legami a idrogeno, ma anche i legami a idrogeno intercatena, a causa dell'incastro dei sostituenti tra le catene adiacenti. Maggiore è la dimensione dei sostituenti, maggiore è la distanza tra le molecole e maggiore è l'effetto di rottura dei legami a idrogeno. Dopo il rigonfiamento del reticolo di cellulosa, la soluzione penetra al suo interno e l'etere di cellulosa diventa solubile in acqua, formando una soluzione ad alta viscosità che contribuisce alla ritenzione idrica.
Fattori che influenzano le prestazioni di ritenzione idrica:
Viscosità: maggiore è la viscosità dell'etere di cellulosa, migliori sono le sue prestazioni di ritenzione idrica, ma maggiore è la viscosità, maggiore è il peso molecolare relativo dell'etere di cellulosa e di conseguenza la sua solubilità diminuisce, il che ha un impatto negativo sulla concentrazione e sulle prestazioni costruttive della malta. In generale, per lo stesso prodotto, i risultati di viscosità misurati con metodi diversi sono molto differenti, quindi quando si confronta la viscosità, è necessario che il confronto venga effettuato utilizzando gli stessi metodi di prova (inclusi temperatura, rotore, ecc.).
Quantità di aggiunta: maggiore è la quantità di etere di cellulosa aggiunta alla malta, migliori saranno le sue prestazioni di ritenzione idrica. Solitamente, una piccola quantità di etere di cellulosa può migliorare notevolmente il tasso di ritenzione idrica della malta. Quando la quantità raggiunge un certo livello, la tendenza all'aumento del tasso di ritenzione idrica rallenta.
Finezza delle particelle: più fini sono le particelle, migliore è la ritenzione idrica. Quando le particelle più grandi di etere di cellulosa entrano in contatto con l'acqua, la superficie si dissolve immediatamente e forma un gel che avvolge il materiale, impedendo alle molecole d'acqua di continuare a penetrare. A volte, anche una miscelazione prolungata non riesce a ottenere una dispersione e una dissoluzione uniformi, formando una soluzione torbida e flocculenta o agglomerati, che influiscono notevolmente sulla ritenzione idrica dell'etere di cellulosa. La solubilità è uno dei fattori da considerare nella scelta dell'etere di cellulosa. Anche la finezza è un importante indicatore delle prestazioni dell'etere di metilcellulosa. La finezza influenza la solubilità dell'etere di metilcellulosa. L'etere di metilcellulosa più grossolano è solitamente granulare e si dissolve facilmente in acqua senza agglomerazione, ma la velocità di dissoluzione è molto lenta e non è adatto all'uso in malte secche.
Temperatura: Con l'aumento della temperatura ambiente, la ritenzione idrica degli eteri di cellulosa generalmente diminuisce, ma alcuni eteri di cellulosa modificati mantengono una buona ritenzione idrica anche ad alte temperature; quando la temperatura aumenta, l'idratazione dei polimeri si indebolisce e l'acqua tra le catene viene espulsa. Quando la disidratazione è sufficiente, le molecole iniziano ad aggregarsi per formare un gel con struttura reticolare tridimensionale.
Struttura molecolare: gli eteri di cellulosa con un grado di sostituzione inferiore presentano una migliore ritenzione idrica.
Ispessimento e tissotropia
Addensamento:
Effetto sulla capacità di adesione e sulle prestazioni anti-cedimento: gli eteri di cellulosa conferiscono alla malta umida un'eccellente viscosità, che può aumentare significativamente la capacità di adesione della malta umida con lo strato di base e migliorare le prestazioni anti-cedimento della malta. È ampiamente utilizzato nelle malte per intonaco, nelle malte per la posa di piastrelle e nei sistemi di isolamento per pareti esterne.
Effetto sull'omogeneità del materiale: l'effetto addensante degli eteri di cellulosa può anche aumentare la capacità antidisperdente e l'omogeneità dei materiali appena miscelati, prevenire la stratificazione, la segregazione e l'infiltrazione d'acqua del materiale, e può essere utilizzato nel calcestruzzo fibrorinforzato, nel calcestruzzo subacqueo e nel calcestruzzo autocompattante.
Origine e influenza dell'effetto addensante: L'effetto addensante dell'etere di cellulosa sui materiali a base di cemento deriva dalla viscosità della soluzione di etere di cellulosa. A parità di condizioni, maggiore è la viscosità dell'etere di cellulosa, migliore sarà la viscosità dei materiali a base di cemento modificati, ma se la viscosità è troppo elevata, influirà sulla fluidità e sulla lavorabilità del materiale (ad esempio, l'adesione alla spatola). La malta autolivellante e il calcestruzzo autocompattante, che richiedono elevata fluidità, necessitano di una viscosità molto bassa di etere di cellulosa. Inoltre, l'effetto addensante dell'etere di cellulosa aumenterà anche il fabbisogno di acqua dei materiali a base di cemento e la resa della malta.
Tissotropia:
Le soluzioni acquose di etere di cellulosa ad alta viscosità presentano un'elevata tissotropia, che è anche una caratteristica principale dell'etere di cellulosa. La soluzione acquosa di metilcellulosa ha solitamente pseudoplasticità e fluidità non tissotropica al di sotto della sua temperatura di gelificazione, ma mostra proprietà di flusso newtoniano a bassi tassi di taglio. La pseudoplasticità aumenta con l'aumento del peso molecolare o della concentrazione dell'etere di cellulosa e non ha nulla a che vedere con il tipo di sostituente e il grado di sostituzione. Pertanto, gli eteri di cellulosa dello stesso grado di viscosità, siano essi MC, HPMC o HEMC, mostrano sempre le stesse proprietà reologiche finché la concentrazione e la temperatura rimangono costanti. Quando la temperatura aumenta, si forma un gel strutturale e si verifica un flusso ad alta tissotropia. Gli eteri di cellulosa ad alta concentrazione e bassa viscosità mostrano tissotropia anche al di sotto della temperatura di gelificazione. Questa proprietà è molto vantaggiosa per regolare il livellamento e l'abbassamento della malta da costruzione.
Intrappolamento dell'aria
Principio e effetto sulle prestazioni di lavorazione: L'etere di cellulosa ha un significativo effetto di aerazione sui materiali cementizi freschi. L'etere di cellulosa possiede sia gruppi idrofili (gruppi idrossilici, gruppi eterei) che idrofobi (gruppi metilici, anelli di glucosio). È un tensioattivo con attività superficiale, pertanto ha un effetto di aerazione. L'effetto di aerazione produce un effetto "palla", che può migliorare le prestazioni di lavorazione dei materiali appena miscelati, come ad esempio aumentare la plasticità e la levigatezza della malta durante la lavorazione, il che è vantaggioso per la stesura della malta; inoltre, aumenta la resa della malta e riduce i costi di produzione.
Effetto sulle proprietà meccaniche: l'effetto di inglobamento dell'aria aumenterà la porosità del materiale indurito e ridurrà le sue proprietà meccaniche, come la resistenza e il modulo elastico.
Effetto sulla fluidità: Come tensioattivo, l'etere di cellulosa ha anche un effetto bagnante o lubrificante sulle particelle di cemento, che, insieme al suo effetto aerante, aumenta la fluidità dei materiali a base di cemento, ma il suo effetto addensante la riduce. L'effetto dell'etere di cellulosa sulla fluidità dei materiali a base di cemento è una combinazione di effetti plastificanti e addensanti. In generale, quando il dosaggio di etere di cellulosa è molto basso, si manifesta principalmente come effetto plastificante o di riduzione dell'acqua; quando il dosaggio è elevato, l'effetto addensante dell'etere di cellulosa aumenta rapidamente e il suo effetto aerante tende a saturarsi, quindi si manifesta come addensamento o aumento del fabbisogno di acqua.
Data di pubblicazione: 23 dicembre 2024