De soorten hulpstoffen die gewoonlijk worden gebruikt bij de bouw van droogmortel, hun prestatiekenmerken, werkingsmechanisme en hun invloed op de prestaties van droogmortelproducten worden besproken. Het verbeterende effect van waterbindende middelen zoals cellulose-ether en zetmeel-ether, herdispergeerbaar latexpoeder en vezelmaterialen op de prestaties van droogmortel wordt nadrukkelijk besproken.
Toevoegingen spelen een cruciale rol bij het verbeteren van de prestaties van droogmortel, maar de toevoeging ervan maakt de materiaalkosten van droogmortelproducten aanzienlijk hoger dan die van traditionele mortel. Meer dan 40% van de materiaalkosten van droogmortel wordt hieraan toegevoegd. Momenteel wordt een aanzienlijk deel van de toevoegingen geleverd door buitenlandse fabrikanten, die ook de aanbevolen dosering bepalen. Hierdoor blijven de kosten van droogmortelproducten hoog en is het moeilijk om gewone metsel- en pleistermortels op grote schaal en in grote hoeveelheden te verkopen. Producten in het hogere segment worden gedomineerd door buitenlandse bedrijven, waardoor fabrikanten van droogmortel lage winstmarges en een beperkte prijstolerantie hebben. Er is een gebrek aan systematisch en gericht onderzoek naar de toepassing van farmaceutische middelen, waardoor buitenlandse formules klakkeloos worden overgenomen.
Op basis van bovenstaande redenen analyseert en vergelijkt dit artikel enkele basiseigenschappen van veelgebruikte hulpstoffen en onderzoekt het op basis hiervan de prestaties van drooggemengde mortelproducten met toevoeging van deze hulpstoffen.
1 waterbindend middel
Een waterbindend middel is een essentieel additief om de waterretentiecapaciteit van drooggemengde mortel te verbeteren, en het is tevens een van de belangrijkste additieve factoren die de kosten van drooggemengde mortelmaterialen bepalen.
1. Hydroxypropylmethylcellulose-ether (HPMC)
Hydroxypropylmethylcellulose is een algemene term voor een reeks producten die ontstaan door de reactie van alkalicellulose met een etherificatiemiddel onder bepaalde omstandigheden. Alkalicellulose wordt vervangen door verschillende etherificatiemiddelen om verschillende cellulose-ethers te verkrijgen. Afhankelijk van de ionisatie-eigenschappen van de substituenten kunnen cellulose-ethers worden onderverdeeld in twee categorieën: ionisch (zoals carboxymethylcellulose) en niet-ionisch (zoals methylcellulose). Afhankelijk van het type substituent kan cellulose-ether worden onderverdeeld in mono-ether (zoals methylcellulose) en gemengde ether (zoals hydroxypropylmethylcellulose). Afhankelijk van de oplosbaarheid kan het worden onderverdeeld in wateroplosbaar (zoals hydroxyethylcellulose) en in organische oplosmiddelen oplosbaar (zoals ethylcellulose), enzovoort. Droogmortel bestaat voornamelijk uit wateroplosbare cellulose, en wateroplosbare cellulose wordt onderverdeeld in een snel oplossende en een oppervlaktebehandelde, vertraagd oplossende variant.
Het werkingsmechanisme van cellulose-ether in mortel is als volgt:
(1) Hydroxypropylmethylcellulose is gemakkelijk oplosbaar in koud water en lost moeilijk op in heet water. De geleertemperatuur in heet water is echter aanzienlijk hoger dan die van methylcellulose. De oplosbaarheid in koud water is ook veel beter dan die van methylcellulose.
(2) De viscositeit van hydroxypropylmethylcellulose is gerelateerd aan het molecuulgewicht, en hoe hoger het molecuulgewicht, hoe hoger de viscositeit. Temperatuur heeft ook invloed op de viscositeit; naarmate de temperatuur stijgt, neemt de viscositeit af. De hoge viscositeit heeft echter een minder sterk temperatuureffect dan methylcellulose. De oplossing is stabiel bij opslag op kamertemperatuur.
(3) Het waterretentievermogen van hydroxypropylmethylcellulose hangt af van de toegevoegde hoeveelheid, de viscositeit, enz., en de waterretentiesnelheid bij dezelfde toegevoegde hoeveelheid is hoger dan die van methylcellulose.
(4) Hydroxypropylmethylcellulose is stabiel in zuren en basen, en de waterige oplossing ervan is zeer stabiel in het pH-bereik van 2 tot 12. Natronloog en kalkwater hebben weinig invloed op de eigenschappen ervan, maar alkali kan de oplossing versnellen en de viscositeit verhogen. Hydroxypropylmethylcellulose is stabiel in gewone zouten, maar bij een hoge zoutconcentratie neemt de viscositeit van de hydroxypropylmethylcellulose-oplossing toe.
(5) Hydroxypropylmethylcellulose kan worden gemengd met wateroplosbare polymeerverbindingen om een uniforme oplossing met een hogere viscositeit te vormen. Zoals polyvinylalcohol, zetmeelether, plantaardige gom, enz.
(6) Hydroxypropylmethylcellulose heeft een betere enzymresistentie dan methylcellulose, en de oplossing ervan wordt minder snel door enzymen afgebroken dan methylcellulose.
(7) De hechting van hydroxypropylmethylcellulose aan mortelconstructies is hoger dan die van methylcellulose.
2. Methylcellulose (MC)
Nadat het geraffineerde katoen met alkali is behandeld, wordt cellulose-ether geproduceerd door een reeks reacties met methaanchloride als veretheringsmiddel. Over het algemeen ligt de substitutiegraad tussen 1,6 en 2,0, en de oplosbaarheid verschilt ook afhankelijk van de substitutiegraad. Het behoort tot de niet-ionische cellulose-ethers.
(1) Methylcellulose is oplosbaar in koud water en lost moeilijk op in heet water. De waterige oplossing is zeer stabiel in het pH-bereik van 3 tot 12. Het is goed verenigbaar met zetmeel, guargom, enz. en veel oppervlakteactieve stoffen. Gelering treedt op wanneer de temperatuur de geleertemperatuur bereikt.
(2) Het waterretentievermogen van methylcellulose hangt af van de toegevoegde hoeveelheid, de viscositeit, de fijnheid van de deeltjes en de oplossnelheid. Over het algemeen geldt dat een grote toegevoegde hoeveelheid, een kleine fijnheid en een hoge viscositeit leiden tot een hoog waterretentievermogen. De toegevoegde hoeveelheid heeft de grootste invloed op het waterretentievermogen, terwijl de viscositeit niet rechtstreeks evenredig is met het waterretentievermogen. De oplossnelheid hangt voornamelijk af van de mate van oppervlaktemodificatie van de cellulosedeeltjes en de fijnheid van de deeltjes. Van de bovengenoemde cellulose-ethers hebben methylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose een hoger waterretentievermogen.
(3) Temperatuurschommelingen hebben een grote invloed op het waterretentievermogen van methylcellulose. Over het algemeen geldt: hoe hoger de temperatuur, hoe slechter het waterretentievermogen. Als de temperatuur van de mortel boven de 40 °C komt, zal het waterretentievermogen van methylcellulose aanzienlijk afnemen, wat de verwerking van de mortel ernstig beïnvloedt.
(4) Methylcellulose heeft een significant effect op de constructie en hechting van mortel. Met "hechting" wordt hier de hechtkracht bedoeld die wordt ondervonden tussen het gereedschap van de gebruiker en de muurondergrond, oftewel de schuifweerstand van de mortel. Een hoge hechting, een grote schuifweerstand van de mortel en een grote krachtsinspanning tijdens het gebruik leiden tot slechte constructieprestaties van de mortel. De hechting van methylcellulose is matig in vergelijking met andere cellulose-etherproducten.
3. Hydroxyethylcellulose (HEC)
Het wordt gemaakt van geraffineerd katoen dat met alkali is behandeld en vervolgens met ethyleenoxide als veretheringsmiddel in aanwezigheid van aceton is gereageerd. De substitutiegraad is over het algemeen 1,5 tot 2,0. Het heeft een sterke hydrofiliteit en neemt gemakkelijk vocht op.
(1) Hydroxyethylcellulose is oplosbaar in koud water, maar moeilijk oplosbaar in heet water. De oplossing ervan is stabiel bij hoge temperaturen zonder te geleren. Het kan langdurig bij hoge temperaturen in mortel worden gebruikt, maar het waterbindend vermogen is lager dan dat van methylcellulose.
(2) Hydroxyethylcellulose is stabiel in de meeste zuren en basen. Alkali kan de oplossing ervan versnellen en de viscositeit enigszins verhogen. De dispergeerbaarheid in water is iets slechter dan die van methylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose.
(3) Hydroxyethylcellulose heeft goede anti-doorzakeigenschappen voor mortel, maar heeft een langere vertragingstijd voor cement.
(4) De prestaties van hydroxyethylcellulose geproduceerd door sommige binnenlandse bedrijven zijn duidelijk lager dan die van methylcellulose vanwege het hoge watergehalte en het hoge asgehalte.
Zetmeelether
Zetmeelethers die in mortels worden gebruikt, zijn gemodificeerde natuurlijke polymeren van bepaalde polysacchariden, zoals die in aardappelen, maïs, cassave, guarbonen, enzovoort.
1. Gemodificeerd zetmeel
Zetmeelether, gemodificeerd uit aardappel, maïs, cassave, enz., heeft een aanzienlijk lager waterbindend vermogen dan cellulose-ether. Door de verschillende mate van modificatie is de zuur- en alkalibestendigheid verschillend. Sommige producten zijn geschikt voor gebruik in gipsmortels, terwijl andere in cementmortels gebruikt kunnen worden. Zetmeelether wordt in mortel voornamelijk gebruikt als verdikkingsmiddel om de anti-doorzakeigenschappen van de mortel te verbeteren, de hechting van natte mortel te verminderen en de verwerkingstijd te verlengen.
Zetmeelethers worden vaak samen met cellulose gebruikt, zodat de eigenschappen en voordelen van deze twee producten elkaar aanvullen. Omdat zetmeeletherproducten veel goedkoper zijn dan celluloseether, zal het gebruik van zetmeelether in mortel leiden tot een aanzienlijke kostenbesparing bij de samenstelling van mortel.
2. Guargomether
Guargomether is een soort zetmeelether met bijzondere eigenschappen, die wordt verkregen door modificatie van natuurlijke guarbonen. Voornamelijk door de veretheringsreactie van guargom met een acrylfunctionele groep wordt een structuur gevormd die een 2-hydroxypropylfunctionele groep bevat, wat een polygalactomannose-structuur is.
(1) In vergelijking met cellulose-ether is guargom-ether beter oplosbaar in water. De pH-eigenschappen van guargom-ethers worden in wezen niet beïnvloed.
(2) Onder de omstandigheden van lage viscositeit en lage dosering kan guargom cellulose-ether in gelijke hoeveelheid vervangen en heeft het een vergelijkbaar waterbindend vermogen. Maar de consistentie, de anti-doorzakeigenschappen, de thixotropie en dergelijke zijn duidelijk verbeterd.
(3) Onder de omstandigheden van hoge viscositeit en hoge dosering kan guargom cellulose-ether niet vervangen, en het gemengde gebruik van beide zal betere resultaten opleveren.
(4) De toepassing van guargom in gipsmortel kan de hechting tijdens de constructie aanzienlijk verminderen en de constructie gladder maken. Het heeft geen nadelig effect op de uithardingstijd en de sterkte van de gipsmortel.
3. Gemodificeerd mineraal waterbindend verdikkingsmiddel
In China wordt een waterbindend verdikkingsmiddel gemaakt van natuurlijke mineralen door middel van modificatie en samenstelling toegepast. De belangrijkste mineralen die worden gebruikt voor de bereiding van waterbindende verdikkingsmiddelen zijn: sepioliet, bentoniet, montmorilloniet, kaolien, enz. Deze mineralen hebben bepaalde waterbindende en verdikkende eigenschappen door modificatie, bijvoorbeeld met behulp van koppelingsmiddelen. Dit type waterbindend verdikkingsmiddel, toegepast op mortel, heeft de volgende kenmerken.
(1) Het kan de prestaties van gewone mortel aanzienlijk verbeteren en de problemen van slechte verwerkbaarheid van cementmortel, lage sterkte van gemengde mortel en slechte waterbestendigheid oplossen.
(2) Mortelproducten met verschillende sterkteniveaus kunnen worden samengesteld voor algemene industriële en civiele gebouwen.
(3) De materiaalkosten zijn aanzienlijk lager dan die van cellulose-ether en zetmeel-ether.
(4) Het waterbindend vermogen is lager dan dat van het organische waterbindende middel, de droogkrimpwaarde van de bereide mortel is groter en de cohesie is verminderd.
Herdispergeerbaar polymeerrubberpoeder
Herdispergeerbaar rubberpoeder wordt geproduceerd door middel van sproeidrogen van een speciale polymeeremulsie. Tijdens dit proces zijn beschermende colloïden, antiklontermiddelen, enz. onmisbare additieven. Het gedroogde rubberpoeder bestaat uit samengeklonterde bolvormige deeltjes van 80-100 mm. Deze deeltjes zijn oplosbaar in water en vormen een stabiele dispersie die iets groter is dan de oorspronkelijke emulsiedeeltjes. Deze dispersie vormt na dehydratatie en droging een film. Deze filmvorming is, net als bij gewone emulsiefilms, onomkeerbaar en zal niet opnieuw dispergeren wanneer deze in contact komt met water.
Herdispergeerbaar rubberpoeder kan worden onderverdeeld in: styreen-butadieencopolymeer, tertiair carbonzuur-ethyleencopolymeer, ethyleen-acetaat-azijnzuurcopolymeer, enz. Op basis hiervan worden siliconen, vinyllauraat, enz. geënt om de eigenschappen te verbeteren. Verschillende modificatiemaatregelen zorgen ervoor dat het herdispergeerbare rubberpoeder verschillende eigenschappen heeft, zoals waterbestendigheid, alkalibestendigheid, weerbestendigheid en flexibiliteit. Bevat vinyllauraat en siliconen, wat het rubberpoeder een goede hydrofobiciteit kan geven. Sterk vertakt vinyl-tertiair carbonaat met een lage Tg-waarde en goede flexibiliteit.
Wanneer deze soorten rubberpoeders aan mortel worden toegevoegd, hebben ze allemaal een vertragend effect op de uithardingstijd van het cement, maar dit vertragende effect is kleiner dan bij directe toepassing van vergelijkbare emulsies. Ter vergelijking: styreen-butadieen heeft het grootste vertragende effect en ethyleen-vinylacetaat het kleinste. Bij een te lage dosering is het effect op de verbetering van de mortelprestaties niet显著.
Geplaatst op: 3 april 2023