1. De noodzaak van waterretentie
Alle soorten ondergronden die voor de bouw met mortel worden gebruikt, hebben een zekere mate van waterabsorptie. Nadat de ondergrond het water in de mortel heeft geabsorbeerd, zal de verwerkbaarheid van de mortel afnemen. In ernstige gevallen zal het cement in de mortel niet volledig hydrateren, wat resulteert in een lage sterkte, met name de hechtsterkte tussen de uitgeharde mortel en de ondergrond, waardoor de mortel kan barsten en afbrokkelen. Als de pleistermortel een geschikte waterretentie heeft, kan dit niet alleen de verwerkbaarheid van de mortel aanzienlijk verbeteren, maar er ook voor zorgen dat het water in de mortel moeilijk door de ondergrond wordt geabsorbeerd en dat het cement voldoende kan hydrateren.
2. Problemen met traditionele methoden voor waterberging
De traditionele oplossing is om de ondergrond te bevochtigen, maar het is onmogelijk om te garanderen dat de ondergrond gelijkmatig bevochtigd wordt. Het ideale hydratatiedoel van cementmortel op de ondergrond is dat het cementhydratatieproduct water absorbeert samen met de ondergrond, in de ondergrond doordringt en een effectieve "sleutelverbinding" met de ondergrond vormt, om zo de vereiste hechtsterkte te bereiken. Direct bevochtigen van het oppervlak van de ondergrond zal leiden tot een ernstige spreiding in de waterabsorptie van de ondergrond als gevolg van verschillen in temperatuur, bevochtigingstijd en bevochtigingsniveau. De ondergrond heeft een lagere waterabsorptie en zal het water in de mortel blijven absorberen voordat de cementhydratatie kan plaatsvinden. Dit beïnvloedt de cementhydratatie en de penetratie van hydratatieproducten in de matrix. De ondergrond heeft een hoge waterabsorptie en het water in de mortel stroomt naar de ondergrond. De migratiesnelheid van het medium is laag en er kan zelfs een waterrijke laag tussen de mortel en de matrix ontstaan, wat ook de hechtsterkte beïnvloedt. Het gebruik van de gebruikelijke methode voor het bevochtigen van de fundering zal daarom niet alleen het probleem van de hoge waterabsorptie van de muurfundering niet effectief oplossen, maar zal ook de hechtsterkte tussen de mortel en de fundering aantasten, wat resulteert in holtes en scheuren.
3. Eisen aan verschillende mortels met betrekking tot waterretentie.
Hieronder worden de streefwaarden voor het waterretentiepercentage van pleistermortelproducten die in een bepaald gebied en in gebieden met vergelijkbare temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden worden gebruikt, voorgesteld.
① Pleistermortel voor ondergronden met hoge waterabsorptie
Substraten met een hoge waterabsorptie, zoals luchtbelbeton, waaronder diverse lichtgewicht scheidingswanden, blokken, enz., kenmerken zich door een hoge wateropname en een lange levensduur. De pleistermortel die voor dit soort ondergrond wordt gebruikt, moet een waterretentiepercentage van minimaal 88% hebben.
② Pleistermortel voor ondergronden met lage waterabsorptie
Ondergronden met een lage waterabsorptie, zoals ter plaatse gestort beton en polystyreenplaten voor gevelisolatie, hebben een relatief lage wateropname. De pleistermortel die voor dergelijke ondergronden wordt gebruikt, moet een waterretentiepercentage van minimaal 88% hebben.
③ Dunne laag pleistermortel
Dunlaags pleisterwerk verwijst naar pleisterwerk met een pleisterlaagdikte tussen 3 en 8 mm. Dit type pleisterwerk verliest gemakkelijk vocht door de dunne pleisterlaag, wat de verwerkbaarheid en sterkte beïnvloedt. Voor de mortel die voor dit type pleisterwerk wordt gebruikt, is het waterretentiepercentage minimaal 99%.
④ Dikke laag pleistermortel
Bij diklaags pleisterwerk wordt een pleisterconstructie gebruikt waarbij de dikte van één pleisterlaag tussen de 8 mm en 20 mm ligt. Door de dikke pleisterlaag is het vochtverlies bij dit type pleisterwerk beperkt, waardoor het waterretentiepercentage van de pleistermortel minimaal 88% moet zijn.
⑤Waterbestendige kit
Waterbestendige plamuur wordt gebruikt als ultradun pleistermateriaal, met een algemene laagdikte van 1 tot 2 mm. Dergelijke materialen vereisen een extreem hoog waterretentievermogen om hun verwerkbaarheid en hechtsterkte te garanderen. Voor plamuurmaterialen mag het waterretentievermogen niet lager zijn dan 99%, en het waterretentievermogen van plamuur voor buitenmuren moet hoger zijn dan dat van plamuur voor binnenmuren.
4. Soorten waterkerende materialen
Cellulose-ether
1) Methylcellulose-ether (MC)
2) Hydroxypropylmethylcellulose-ether (HPMC)
3) Hydroxyethylcellulose-ether (HEC)
4) Carboxymethylcellulose-ether (CMC)
5) Hydroxyethylmethylcellulose-ether (HEMC)
Zetmeelether
1) Gemodificeerde zetmeelether
2) Guarether
Gemodificeerd mineraal waterbindend verdikkingsmiddel (montmorilloniet, bentoniet, enz.)
Ten vijfde richt het volgende zich op de prestaties van verschillende materialen.
1. Cellulose-ether
1.1 Overzicht van cellulose-ether
Cellulose-ether is een algemene term voor een reeks producten die ontstaan door de reactie van alkalicellulose met een etherificatiemiddel onder bepaalde omstandigheden. Verschillende cellulose-ethers worden verkregen doordat de alkalivezel wordt vervangen door verschillende etherificatiemiddelen. Afhankelijk van de ionisatie-eigenschappen van de substituenten kunnen cellulose-ethers worden onderverdeeld in twee categorieën: ionische, zoals carboxymethylcellulose (CMC), en niet-ionische, zoals methylcellulose (MC).
Op basis van de soorten substituenten kunnen cellulose-ethers worden onderverdeeld in mono-ethers, zoals methylcellulose-ether (MC), en gemengde ethers, zoals hydroxyethylcarboxymethylcellulose-ether (HECMC). Op basis van de verschillende oplosmiddelen waarin ze oplossen, kunnen ze worden onderverdeeld in twee typen: wateroplosbaar en in organische oplosmiddelen oplosbaar.
1.2 Belangrijkste cellulosevariëteiten
Carboxymethylcellulose (CMC), praktische substitutiegraad: 0,4-1,4; veretheringsmiddel: monooxyazijnzuur; oplosmiddel: water;
Carboxymethylhydroxyethylcellulose (CMHEC), praktische substitutiegraad: 0,7-1,0; veretheringsmiddel: monooxyazijnzuur, ethyleenoxide; oplosmiddel: water;
Methylcellulose (MC), praktische substitutiegraad: 1,5-2,4; veretheringsmiddel: methylchloride; oplosmiddel: water;
Hydroxyethylcellulose (HEC), praktische substitutiegraad: 1,3-3,0; veretheringsmiddel: ethyleenoxide; oplosmiddel: water;
Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), praktische substitutiegraad: 1,5-2,0; veretheringsmiddel: ethyleenoxide, methylchloride; oplosmiddel: water;
Hydroxypropylcellulose (HPC), praktische substitutiegraad: 2,5-3,5; veretheringsmiddel: propyleenoxide; oplosmiddel: water;
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), praktische substitutiegraad: 1,5-2,0; veretheringsmiddel: propyleenoxide, methylchloride; oplosmiddel: water;
Ethylcellulose (EC), praktische substitutiegraad: 2,3-2,6; veretheringsmiddel: monochloorethaan; oplosmiddel: organisch oplosmiddel;
Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), praktische substitutiegraad: 2,4-2,8; veretheringsmiddel: monochloorethaan, ethyleenoxide; oplosmiddel: organisch oplosmiddel;
1.3 Eigenschappen van cellulose
1.3.1 Methylcellulose-ether (MC)
①Methylcellulose is oplosbaar in koud water en lost moeilijk op in heet water. De waterige oplossing is zeer stabiel bij een pH-waarde tussen 3 en 12. Het is goed te combineren met zetmeel, guargom, enz. en veel oppervlakteactieve stoffen. Gelering treedt op wanneer de temperatuur de geleertemperatuur bereikt.
②Het 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 een lage 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 cellulose-ethers heeft methylcellulose een hoger waterretentievermogen.
③De 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 zeer slecht zijn, wat de verwerking van de mortel ernstig zal belemmeren.
④ Methylcellulose heeft een aanzienlijke invloed op de verwerking en hechting van mortel. Met "hechting" wordt hier de hechtkracht bedoeld die wordt uitgeoefend tussen het gereedschap van de gebruiker en de muurondergrond, oftewel de schuifweerstand van de mortel. Een hoge hechting betekent een grote schuifweerstand, waardoor gebruikers meer kracht moeten zetten tijdens het aanbrengen en de verwerkingsprestaties van de mortel verslechteren. De hechting van methylcellulose is gemiddeld in vergelijking met andere cellulose-etherproducten.
1.3.2 Hydroxypropylmethylcellulose-ether (HPMC)
Hydroxypropylmethylcellulose is een vezelproduct waarvan de productie en het verbruik de laatste jaren snel toenemen.
Het is een niet-ionische cellulose-mengether, gemaakt van geraffineerd katoen na alkalisering, met behulp van propyleenoxide en methylchloride als etherificatiemiddelen, en via een reeks reacties. De substitutiegraad ligt over het algemeen tussen 1,5 en 2,0. De eigenschappen verschillen door de verschillende verhoudingen van methoxyl- en hydroxypropylgroepen. Bij een hoog methoxylgehalte en een laag hydroxypropylgehalte liggen de prestaties dicht bij die van methylcellulose; bij een laag methoxylgehalte en een hoog hydroxypropylgehalte liggen de prestaties dicht bij die van hydroxypropylcellulose.
①Hydroxypropylmethylcellulose is gemakkelijk oplosbaar in koud water en moeilijk oplosbaar in heet water. De geleertemperatuur in heet water ligt 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; hoe hoger het molecuulgewicht, hoe hoger de viscositeit. Temperatuur heeft ook invloed op de viscositeit: bij een hogere temperatuur neemt de viscositeit af. De viscositeit van hydroxypropylmethylcellulose wordt echter minder beïnvloed door temperatuur dan die van methylcellulose. De oplossing is stabiel bij opslag op kamertemperatuur.
③Het waterbindend vermogen van hydroxypropylmethylcellulose hangt af van de toegevoegde hoeveelheid, de viscositeit, enz., en het waterbindend vermogen bij dezelfde toegevoegde hoeveelheid is hoger dan dat van methylcellulose.
④Hydroxypropylmethylcellulose is stabiel in zuren en basen, en de waterige oplossing ervan is zeer stabiel in het pH-bereik van 2-12. Natriumhydroxide en kalkwater hebben weinig invloed op de eigenschappen, maar alkali kan de oplossnelheid versnellen en de viscositeit enigszins verhogen. Hydroxypropylmethylcellulose is stabiel in gewone zouten, maar bij een hoge zoutconcentratie neemt de viscositeit van de hydroxypropylmethylcellulose-oplossing toe.
⑤Hydroxypropylmethylcellulose kan worden gemengd met wateroplosbare polymeren om een uniforme en transparante oplossing met een hogere viscositeit te vormen. Voorbeelden hiervan zijn 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.
⑦De hechting van hydroxypropylmethylcellulose aan mortelconstructies is hoger dan die van methylcellulose.
1.3.3 Hydroxyethylcellulose-ether (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 1,5-2,0. Het heeft een sterke hydrofiliteit en neemt gemakkelijk vocht op.
①Hydroxyethylcellulose 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.
②Hydroxyethylcellulose 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 minder goed dan die van methylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose.
③Hydroxyethylcellulose heeft goede anti-doorzakeigenschappen voor mortel, maar het heeft een langere vertragingstijd voor cement.
④De prestaties van hydroxyethylcellulose geproduceerd door sommige binnenlandse bedrijven zijn duidelijk lager dan die van methylcellulose vanwege het hoge watergehalte en het hoge asgehalte.
1.3.4 Carboxymethylcellulose-ether (CMC) wordt gemaakt van natuurlijke vezels (katoen, hennep, enz.) na alkalische behandeling, met natriummonochlooracetaat als veretheringsmiddel, en ondergaat een reeks reactiebehandelingen om ionische cellulose-ether te produceren. De substitutiegraad ligt over het algemeen tussen 0,4 en 1,4, en de prestaties worden sterk beïnvloed door de substitutiegraad.
①Carboxymethylcellulose is sterk hygroscopisch en zal bij opslag onder normale omstandigheden een grote hoeveelheid water bevatten.
②Een waterige oplossing van hydroxymethylcellulose vormt geen gel en de viscositeit neemt af naarmate de temperatuur stijgt. Boven de 50 ℃ verandert de viscositeit niet meer.
③ De stabiliteit ervan wordt sterk beïnvloed door de pH-waarde. Over het algemeen kan het worden gebruikt in mortel op gipsbasis, maar niet in mortel op cementbasis. Bij een sterk alkalische omgeving verliest het zijn viscositeit.
④ Het waterbindend vermogen is veel lager dan dat van methylcellulose. Het heeft een vertragend effect op gipsmortel en vermindert de sterkte ervan. De prijs van carboxymethylcellulose is echter aanzienlijk lager dan die van methylcellulose.
2. Gemodificeerde zetmeelether
Zetmeelethers die over het algemeen in mortels worden gebruikt, zijn gemodificeerde natuurlijke polymeren van bepaalde polysacchariden. Zo worden bijvoorbeeld aardappel, maïs, cassave, guarbonen, enz. gemodificeerd tot verschillende gemodificeerde zetmeelethers. De meest gebruikte zetmeelethers in mortel zijn hydroxypropylzetmeelether, hydroxymethylzetmeelether, enz.
Over het algemeen hebben zetmeelethers, gemodificeerd uit aardappelen, maïs en cassave, een aanzienlijk lager waterbindend vermogen dan celluloseethers. Door de verschillende mate van modificatie vertonen ze een verschillende stabiliteit ten opzichte van zuren en basen. Sommige producten zijn geschikt voor gebruik in gipsmortels, terwijl andere niet geschikt zijn voor cementmortels. De toepassing van zetmeelether in mortel is voornamelijk 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, waardoor de eigenschappen en voordelen van beide 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.
3. Guargomether
Guargomether is een geëtherificeerd polysaccharide met bijzondere eigenschappen, dat wordt verkregen door modificatie van natuurlijke guarbonen. Voornamelijk door de etherificatiereactie tussen guargom en acrylfunctionele groepen wordt een structuur gevormd die 2-hydroxypropylfunctionele groepen bevat, een polygalactomannose-structuur.
①Vergeleken met cellulose-ether lost guargom-ether gemakkelijker op in water. De pH-waarde heeft in principe geen invloed op de eigenschappen van guargom-ether.
②Bij een lage viscositeit en lage dosering kan guargom cellulose-ether in gelijke hoeveelheden vervangen en heeft het een vergelijkbaar waterbindend vermogen. De consistentie, anti-doorzakeigenschappen, thixotropie, enzovoort, zijn echter duidelijk verbeterd.
③Bij een hoge viscositeit en een hoge dosering kan guargom cellulose-ether niet vervangen; het gebruik van een combinatie van beide levert betere resultaten op.
④De toepassing van guargom in gipsmortel kan de hechting tijdens de bouw aanzienlijk verminderen en de constructie gladder maken. Het heeft geen nadelig effect op de uithardingstijd en de sterkte van de gipsmortel.
⑤ Wanneer guargom wordt toegevoegd aan cementgebonden metselwerk- en pleistermortel, kan het cellulose-ether in gelijke hoeveelheden vervangen en de mortel een betere weerstand tegen doorzakken, thixotropie en een gladder oppervlak geven.
⑥In mortel met een hoge viscositeit en een hoog gehalte aan waterbindend middel, zullen guargom en cellulose-ether samenwerken om uitstekende resultaten te bereiken.
⑦ Guargom kan ook worden gebruikt in producten zoals tegellijm, egalisatiemiddelen voor de grond, waterbestendige plamuur en polymeermortel voor wandisolatie.
4. 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 Er kunnen mortelproducten met verschillende sterkteniveaus worden samengesteld voor algemene industriële en civiele gebouwen.
③De materiaalkosten zijn laag.
④ Het waterbindend vermogen is lager dan dat van organische waterbindende middelen, de droogkrimp van de bereide mortel is relatief groot en de cohesie is verminderd.
Geplaatst op: 3 maart 2023