Momenteel hebben veel metsel- en pleistermortels slechte waterretentie-eigenschappen, waardoor de waterbrij na enkele minuten stilstand scheidt. Daarom is het erg belangrijk om een geschikte hoeveelheid cellulose-ether aan de cementmortel toe te voegen.
1. Waterretentie van cellulose-ether
Het waterretentievermogen is een belangrijke eigenschap van cellulose-ether en tevens een eigenschap waar veel binnenlandse fabrikanten van droge mortel, met name in zuidelijke regio's met hoge temperaturen, veel aandacht aan besteden.
Bij de productie van bouwmaterialen, met name droge mortel, speelt cellulose-ether een onvervangbare rol. Vooral bij de productie van speciale mortel (gemodificeerde mortel) is het een onmisbaar en belangrijk bestanddeel. De viscositeit, dosering, omgevingstemperatuur en moleculaire structuur van cellulose-ether hebben een grote invloed op het waterretentievermogen. Onder dezelfde omstandigheden geldt: hoe hoger de viscositeit van de cellulose-ether, hoe beter het waterretentievermogen; hoe hoger de dosering, hoe beter het waterretentievermogen. Over het algemeen kan een kleine hoeveelheid cellulose-ether het waterretentievermogen van mortel aanzienlijk verbeteren. Wanneer de dosering een bepaald niveau bereikt, neemt de toename van het waterretentievermogen af. Bij een stijgende omgevingstemperatuur neemt het waterretentievermogen van cellulose-ether doorgaans af, hoewel sommige gemodificeerde cellulose-ethers ook bij hoge temperaturen een beter waterretentievermogen hebben. Vezels met een lagere substitutiegraad van veganistische ether vertonen een beter waterretentievermogen.
De hydroxylgroep op het cellulose-ethermolecuul en het zuurstofatoom in de etherbinding vormen een waterstofbrug met het watermolecuul, waardoor vrij water wordt omgezet in gebonden water. Dit draagt bij aan de waterretentie. Door interdiffusie tussen het watermolecuul en de cellulose-ethermolecuulketen kunnen watermoleculen de macromoleculaire keten van cellulose-ether binnendringen en sterke bindingskrachten ondervinden. Hierdoor ontstaat vrij water, gebonden water en verbetert de waterretentie van cementmortel. De reologische eigenschappen, de poreuze netwerkstructuur en de osmotische druk, of de filmvormende eigenschappen van cellulose-ether, verbeteren de diffusie van water in verse cementmortel.
2. Verdikking en thixotropie van cellulose-ether
Cellulose-ether geeft de natte mortel een uitstekende viscositeit, wat de hechting tussen de natte mortel en de ondergrond aanzienlijk verbetert en de anti-doorzakeigenschappen van de mortel versterkt. Het wordt veel gebruikt in pleistermortel, metselmortel en gevelisolatiesystemen. Het verdikkende effect van cellulose-ether verbetert ook de anti-dispersie en homogeniteit van vers gemengde materialen, voorkomt delaminatie, segregatie en bleeding en kan worden toegepast in vezelbeton, onderwaterbeton en zelfverdichtend beton.
Het verdikkende effect van cellulose-ether op cementgebonden materialen is te danken aan de viscositeit van de cellulose-etheroplossing. Onder dezelfde omstandigheden geldt: hoe hoger de viscositeit van de cellulose-ether, hoe beter de viscositeit van het gemodificeerde cementgebonden materiaal. Een te hoge viscositeit kan echter de vloeibaarheid en verwerkbaarheid van het materiaal beïnvloeden (bijvoorbeeld het vastlopen van een pleistermes). Zelfnivellerende mortel en zelfverdichtend beton, die een hoge vloeibaarheid vereisen, hebben een lage viscositeit van de cellulose-ether nodig. Bovendien verhoogt het verdikkende effect van cellulose-ether de waterbehoefte van cementgebonden materialen en daarmee de mortelopbrengst.
Een waterige oplossing van cellulose-ether met een hoge viscositeit heeft een hoge thixotropie, wat tevens een belangrijk kenmerk is van cellulose-ether. Waterige oplossingen van methylcellulose vertonen doorgaans pseudoplastische en niet-thixotrope vloeibaarheid onder de geltemperatuur, maar vertonen Newtoniaanse stromingseigenschappen bij lage schuifsnelheden. De pseudoplasticiteit neemt toe met het molecuulgewicht of de concentratie van cellulose-ether, ongeacht het type substituent en de substitutiegraad. Daarom zullen cellulose-ethers van dezelfde viscositeitsklasse, of het nu MC, HPMC of HEMC betreft, altijd dezelfde reologische eigenschappen vertonen zolang de concentratie en temperatuur constant worden gehouden. Bij verhoging van de temperatuur worden structurele gels gevormd en treedt een sterk thixotrope stroming op.
Cellulose-ethers met een hoge concentratie en lage viscositeit vertonen thixotropie, zelfs onder de geleertemperatuur. Deze eigenschap is zeer gunstig voor het aanpassen van de egalisatie en het voorkomen van doorzakking bij de aanleg van bouwmortel. Het is belangrijk om hier te vermelden dat hoe hoger de viscositeit van de cellulose-ether, hoe beter het waterbindend vermogen. Echter, hoe hoger de viscositeit, hoe hoger het relatieve molecuulgewicht van de cellulose-ether en hoe lager de oplosbaarheid, wat een negatieve invloed heeft op de mortelconcentratie en de bouwprestaties.
De viscositeit, dosering, omgevingstemperatuur en moleculaire structuur van cellulose-ether hebben een grote invloed op het waterretentievermogen. Onder dezelfde omstandigheden geldt: hoe hoger de viscositeit van de cellulose-ether, hoe beter het waterretentievermogen; hoe hoger de dosering, hoe beter het waterretentievermogen. Over het algemeen kan een kleine hoeveelheid cellulose-ether het waterretentievermogen van mortel aanzienlijk verbeteren. Wanneer de dosering een bepaald niveau bereikt, neemt het waterretentievermogen af. Bij een stijgende omgevingstemperatuur neemt het waterretentievermogen van cellulose-ether doorgaans af, hoewel sommige gemodificeerde cellulose-ethers ook bij hoge temperaturen een beter waterretentievermogen hebben. Vezels met een lagere substitutiegraad van veganistische ether vertonen een beter waterretentievermogen.
De hydroxylgroep op het cellulose-ethermolecuul en het zuurstofatoom in de etherbinding vormen een waterstofbrug met het watermolecuul, waardoor vrij water wordt omgezet in gebonden water. Dit draagt bij aan de waterretentie. Door interdiffusie tussen het watermolecuul en de cellulose-ethermolecuulketen kunnen watermoleculen de macromoleculaire keten van cellulose-ether binnendringen en sterke bindingskrachten ondervinden. Hierdoor ontstaat vrij water, gebonden water en verbetert de waterretentie van cementmortel. De reologische eigenschappen, de poreuze netwerkstructuur en de osmotische druk, of de filmvormende eigenschappen van cellulose-ether, verbeteren de diffusie van water in verse cementmortel.
3. Het luchtinsluitende effect van cellulose-ether
Cellulose-ether heeft een duidelijk luchtinsluitend effect op verse cementgebonden materialen. Cellulose-ether bevat zowel hydrofiele groepen (hydroxylgroepen, ethergroepen) als hydrofobe groepen (methylgroepen, glucoseringen) en is een oppervlakteactieve stof, waardoor het een luchtinsluitend effect heeft. Dit luchtinsluitende effect zorgt voor een "bal"-effect, wat de verwerkbaarheid van de vers gemengde materialen kan verbeteren. Zo verhoogt het de plasticiteit en gladheid van de mortel tijdens de verwerking, wat de verspreiding ervan bevordert. Het verhoogt ook de mortelopbrengst en verlaagt de productiekosten. Echter, het verhoogt de porositeit van het uitgeharde materiaal en vermindert de mechanische eigenschappen, zoals sterkte en elasticiteitsmodulus.
Als oppervlakteactieve stof heeft cellulose-ether ook een bevochtigend of smerend effect op cementdeeltjes, waardoor de vloeibaarheid van cementgebonden materialen toeneemt, samen met het luchtinsluitende effect. Het verdikkende effect ervan zal de vloeibaarheid echter juist verminderen. De invloed op de vloeibaarheid van cementgebonden materialen is een combinatie van plastificerende en verdikkende effecten. Over het algemeen geldt dat bij een zeer laag gehalte aan cellulose-ether de belangrijkste werking plastificatie of waterreductie is; bij een hoog gehalte neemt het verdikkende effect van cellulose-ether snel toe en neigt het luchtinsluitende effect tot verzadiging. Dit uit zich in een verdikkend effect of een verhoogde waterbehoefte.
4. Vertragend effect van cellulose-ether
Cellulose-ether verlengt de uithardingstijd van cementpasta of mortel en vertraagt de hydratatiekinetiek van cement. Dit is gunstig voor het verbeteren van de verwerkbaarheid van vers gemengde materialen, het verbeteren van de consistentie van de mortel en het verminderen van de betonslump na verloop van tijd, maar kan ook de bouwvoortgang vertragen.
Geplaatst op: 3 februari 2023