Omówiono rodzaje domieszek powszechnie stosowanych w zaprawach budowlanych na sucho, ich właściwości użytkowe, mechanizm działania oraz wpływ na właściwości użytkowe zapraw na sucho. Szczegółowo omówiono wpływ środków zatrzymujących wodę, takich jak eter celulozy i eter skrobiowy, redyspergowalny proszek lateksowy oraz materiały włókniste, na właściwości użytkowe zapraw na sucho.
Domieszki odgrywają kluczową rolę w poprawie właściwości zapraw budowlanych mieszanych na sucho, ale dodatek zaprawy mieszanej na sucho powoduje, że koszt materiałów zapraw mieszanych na sucho jest znacznie wyższy niż koszt zaprawy tradycyjnej, która stanowi ponad 40% kosztu materiałów w zaprawach mieszanych na sucho. Obecnie znaczną część domieszek dostarczają producenci zagraniczni, a referencyjne dawkowanie produktu jest również podawane przez dostawcę. W rezultacie koszt zapraw mieszanych na sucho pozostaje wysoki, a popularyzacja zwykłych zapraw murarskich i tynkarskich w dużych ilościach i na dużych powierzchniach jest trudna; produkty z najwyższej półki są kontrolowane przez firmy zagraniczne, a producenci zapraw mieszanych na sucho mają niskie zyski i słabą tolerancję cenową; Brakuje systematycznych i ukierunkowanych badań nad zastosowaniem produktów farmaceutycznych, a zagraniczne receptury są ślepo naśladowane.
Biorąc pod uwagę powyższe, w artykule tym przeanalizowano i porównano podstawowe właściwości powszechnie stosowanych domieszek, a na tej podstawie zbadano właściwości zapraw murarskich mieszanych na sucho z zastosowaniem domieszek.
1 środek zatrzymujący wodę
Środek zatrzymujący wodę jest kluczowym dodatkiem poprawiającym właściwości zatrzymywania wody w suchych zaprawach murarskich. Jest to również jeden z kluczowych dodatków decydujących o koszcie suchych zapraw murarskich.
1. Eter hydroksypropylometylocelulozy (HPMC)
Hydroksypropylometyloceluloza to ogólne określenie serii produktów powstających w wyniku reakcji alkalicelulozy i środka eteryfikującego w określonych warunkach. Alkaliceluloza jest zastępowana różnymi środkami eteryfikującymi w celu uzyskania różnych eterów celulozy. Ze względu na właściwości jonizacyjne podstawników, etery celulozy można podzielić na dwie kategorie: jonowe (takie jak karboksymetyloceluloza) i niejonowe (takie jak metyloceluloza). Ze względu na rodzaj podstawnika, etery celulozy można podzielić na monoetery (takie jak metyloceluloza) i etery mieszane (takie jak hydroksypropylometyloceluloza). Ze względu na różną rozpuszczalność, można je podzielić na rozpuszczalne w wodzie (takie jak hydroksyetyloceluloza) i rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych (takie jak etyloceluloza) itp. Zaprawy suche składają się głównie z celulozy rozpuszczalnej w wodzie, a celuloza rozpuszczalna w wodzie dzieli się na instantyzowaną i o opóźnionym rozpuszczaniu powierzchniowym.
Mechanizm działania eteru celulozy w zaprawie jest następujący:
(1) Hydroksypropylometyloceluloza jest łatwo rozpuszczalna w zimnej wodzie, ale trudno ją rozpuścić w gorącej. Jednak jej temperatura żelowania w gorącej wodzie jest znacznie wyższa niż metylocelulozy. Rozpuszczalność w zimnej wodzie jest również znacznie lepsza w porównaniu z metylocelulozą.
(2) Lepkość hydroksypropylometylocelulozy jest związana z jej masą cząsteczkową, a im większa masa cząsteczkowa, tym wyższa lepkość. Temperatura również wpływa na lepkość – wraz ze wzrostem temperatury lepkość maleje. Jednak jej wysoka lepkość ma mniejszy wpływ na temperaturę niż metylocelulozy. Jej roztwór jest stabilny w temperaturze pokojowej.
(3) Retencja wody przez hydroksypropylometylocelulozę zależy od jej dodanej ilości, lepkości itp., a szybkość retencji wody przez hydroksypropylometylocelulozę przy tej samej dodanej ilości jest wyższa niż w przypadku metylocelulozy.
(4) Hydroksypropylometyloceluloza jest odporna na działanie kwasów i zasad, a jej wodny roztwór jest bardzo stabilny w zakresie pH 2–12. Soda kaustyczna i woda wapienna mają niewielki wpływ na jej działanie, ale zasady mogą przyspieszyć jej rozpuszczanie i zwiększyć lepkość. Hydroksypropylometyloceluloza jest odporna na działanie soli, ale przy wysokim stężeniu roztworu soli lepkość roztworu hydroksypropylometylocelulozy ma tendencję do wzrostu.
(5) Hydroksypropylometylocelulozę można mieszać z rozpuszczalnymi w wodzie związkami polimerowymi, aby uzyskać jednorodny roztwór o wyższej lepkości, np. z alkoholem poliwinylowym, eterem skrobiowym, gumą roślinną itp.
(6) Hydroksypropylometyloceluloza ma lepszą odporność na enzymy niż metyloceluloza i jest mniej podatna na degradację jej roztworu przez enzymy niż metyloceluloza.
(7) Przyczepność hydroksypropylometylocelulozy do zaprawy murarskiej jest większa niż metylocelulozy.
2. Metyloceluloza (MC)
Po obróbce rafinowanej bawełny alkaliami, eter celulozy powstaje w wyniku szeregu reakcji z chlorkiem metanu jako czynnikiem eteryfikującym. Zazwyczaj stopień podstawienia wynosi 1,6–2,0, a rozpuszczalność jest różna w zależności od stopnia podstawienia. Należy on do niejonowych eterów celulozy.
(1) Metyloceluloza rozpuszcza się w zimnej wodzie, a w gorącej będzie trudna do rozpuszczenia. Jej wodny roztwór jest bardzo stabilny w zakresie pH 3–12. Wykazuje dobrą kompatybilność ze skrobią, gumą guar itp. oraz wieloma surfaktantami. Żelowanie następuje po osiągnięciu temperatury żelowania.
(2) Retencja wody w metylocelulozie zależy od jej ilości dodanej, lepkości, stopnia rozdrobnienia cząstek i szybkości rozpuszczania. Ogólnie rzecz biorąc, im większa ilość dodanej substancji, tym mniejsze rozdrobnienie i większa lepkość, tym wyższy stopień retencji wody. Spośród nich, największy wpływ na stopień retencji wody ma ilość dodanej substancji, a poziom lepkości nie jest wprost proporcjonalny do stopnia retencji wody. Szybkość rozpuszczania zależy głównie od stopnia modyfikacji powierzchni cząstek celulozy i stopnia rozdrobnienia cząstek. Spośród powyższych eterów celulozy, metyloceluloza i hydroksypropylometyloceluloza charakteryzują się wyższymi wskaźnikami retencji wody.
(3) Zmiany temperatury mają poważny wpływ na szybkość retencji wody przez metylocelulozę. Generalnie, im wyższa temperatura, tym gorsza retencja wody. Jeśli temperatura zaprawy przekroczy 40°C, retencja wody przez metylocelulozę ulegnie znacznemu zmniejszeniu, co poważnie wpłynie na konstrukcję zaprawy.
(4) Metyloceluloza ma znaczący wpływ na konstrukcję i przyczepność zaprawy. „Przyczepność” odnosi się tutaj do siły przyczepności odczuwalnej między narzędziem aplikatora a podłożem ściany, czyli wytrzymałości zaprawy na ścinanie. Przyczepność jest wysoka, wytrzymałość zaprawy na ścinanie jest duża, a wytrzymałość wymagana przez pracowników w procesie użytkowania jest również duża, a parametry konstrukcyjne zaprawy są słabe. Adhezja metylocelulozy w produktach na bazie eteru celulozy jest na umiarkowanym poziomie.
3. Hydroksyetyloceluloza (HEC)
Jest wytwarzany z rafinowanej bawełny, traktowanej alkaliami i poddawanej reakcji z tlenkiem etylenu jako czynnikiem eteryfikującym w obecności acetonu. Stopień podstawienia wynosi zazwyczaj 1,5–2,0. Charakteryzuje się silną hydrofilowością i łatwo absorbuje wilgoć.
(1) Hydroksyetyloceluloza jest rozpuszczalna w zimnej wodzie, ale trudno ją rozpuścić w gorącej. Jej roztwór jest stabilny w wysokiej temperaturze bez żelowania. Można ją stosować przez długi czas w wysokiej temperaturze w zaprawie, ale jej retencja wody jest niższa niż metylocelulozy.
(2) Hydroksyetyloceluloza jest odporna na działanie kwasów i zasad. Zasady mogą przyspieszyć jej rozpuszczanie i nieznacznie zwiększyć lepkość. Jej dyspergowalność w wodzie jest nieco gorsza niż metylocelulozy i hydroksypropylometylocelulozy.
(3) Hydroksyetyloceluloza ma dobre właściwości zapobiegające spływaniu zaprawy, ale ma dłuższy czas opóźnienia wiązania w przypadku cementu.
(4) Wydajność hydroksyetylocelulozy produkowanej przez niektóre przedsiębiorstwa krajowe jest ewidentnie niższa od wydajności metylocelulozy ze względu na wysoką zawartość wody i wysoką zawartość popiołu.
Eter skrobiowy
Etery skrobiowe stosowane w zaprawach są modyfikowane z naturalnych polimerów niektórych polisacharydów, takich jak ziemniaki, kukurydza, maniok, fasola guar i tak dalej.
1. Skrobia modyfikowana
Eter skrobiowy modyfikowany ziemniakami, kukurydzą, maniokiem itp. charakteryzuje się znacznie niższą retencją wody niż eter celulozy. Ze względu na różny stopień modyfikacji, różni się on odpornością na działanie kwasów i zasad. Niektóre produkty nadają się do stosowania w zaprawach gipsowych, a inne do zapraw cementowych. Eter skrobiowy w zaprawie jest stosowany głównie jako zagęszczacz w celu poprawy właściwości przeciwspływowych zaprawy, zmniejszenia przyczepności mokrej zaprawy i wydłużenia czasu otwarcia.
Etery skrobi są często stosowane łącznie z celulozą, dzięki czemu właściwości i zalety tych dwóch produktów wzajemnie się uzupełniają. Ponieważ produkty na bazie eterów skrobi są znacznie tańsze niż etery celulozy, zastosowanie eterów skrobi w zaprawie murarskiej pozwoli znacząco obniżyć koszty jej składu.
2. Eter gumy guar
Eter gumy guar to rodzaj eteru skrobiowego o szczególnych właściwościach, modyfikowany z naturalnych ziaren guar. Głównie poprzez reakcję eteryfikacji gumy guar i akrylowej grupy funkcyjnej, powstaje struktura zawierająca grupę funkcyjną 2-hydroksypropylową, która jest strukturą poligalaktomannozy.
(1) W porównaniu z eterem celulozy, eter gumy guar jest bardziej rozpuszczalny w wodzie. Właściwości eterów guar o niskim pH pozostają zasadniczo niezmienione.
(2) W warunkach niskiej lepkości i niskiego dawkowania guma guar może zastąpić eter celulozy w równej ilości i ma podobną retencję wody. Jednakże konsystencja, odporność na spływanie, tiksotropia itp. ulegają wyraźnej poprawie.
(3) W warunkach dużej lepkości i dużej dawki guma guar nie może zastąpić eteru celulozy, a mieszanie obu substancji zapewni lepszą wydajność.
(4) Zastosowanie gumy guar w zaprawie gipsowej może znacząco zmniejszyć przyczepność podczas budowy i sprawić, że konstrukcja będzie gładsza. Nie ma to negatywnego wpływu na czas wiązania i wytrzymałość zaprawy gipsowej.
3. Modyfikowany zagęszczacz zatrzymujący wodę mineralną
Zagęszczacz zatrzymujący wodę, wytwarzany z naturalnych minerałów poprzez modyfikację i mieszanie, został zastosowany w Chinach. Głównymi minerałami używanymi do produkcji zagęszczaczy zatrzymujących wodę są: sepiolit, bentonit, montmorylonit, kaolin itp. Minerały te posiadają pewne właściwości zatrzymujące wodę i zagęszczające dzięki modyfikacji, takiej jak środki sprzęgające. Ten rodzaj zagęszczacza zatrzymującego wodę, stosowanego do zaprawy, ma następujące właściwości.
(1) Może znacząco poprawić wydajność zwykłej zaprawy i rozwiązać problemy słabej operacyjności zaprawy cementowej, niskiej wytrzymałości zaprawy mieszanej i słabej odporności na wodę.
(2) Produkty zaprawowe o różnym poziomie wytrzymałości mogą być przeznaczone do ogólnego budownictwa przemysłowego i cywilnego.
(3) Koszt materiału jest znacznie niższy niż w przypadku eteru celulozy i eteru skrobi.
(4) Retencja wody jest niższa niż w przypadku organicznego środka retencyjnego, wartość skurczu suchego przygotowanej zaprawy jest większa, a spoistość jest zmniejszona.
Proszek gumowy polimerowy redyspergowalny
Redyspergowalny proszek gumowy jest przetwarzany poprzez suszenie rozpyłowe specjalnej emulsji polimerowej. W procesie przetwarzania niezbędne stają się koloidy ochronne, środki przeciwzbrylające itp. Wysuszony proszek gumowy to kilka kulistych cząstek o średnicy 80–100 mm, zebranych razem. Cząsteczki te rozpuszczają się w wodzie i tworzą stabilną dyspersję, nieco większą niż cząstki pierwotnej emulsji. Po odwodnieniu i wysuszeniu dyspersja ta utworzy film. Film ten jest tak samo nieodwracalny, jak tworzenie się filmu emulsyjnego i nie ulega redyspersji w kontakcie z wodą. Dyspersje.
Redyspergowalny proszek gumowy można podzielić na: kopolimer styrenu i butadienu, kopolimer etylenu i kwasu węglowego trzeciorzędowego, kopolimer etylenu i octanu kwasu octowego itp. Na ich bazie szczepione są silikony, lauryniany winylu itp. w celu poprawy wydajności. Różne metody modyfikacji sprawiają, że redyspergowalny proszek gumowy charakteryzuje się różnymi właściwościami, takimi jak wodoodporność, odporność na alkalia, odporność na warunki atmosferyczne i elastyczność. Zawiera laurynian winylu i silikon, co zapewnia dobrą hydrofobowość proszku gumowego. Silnie rozgałęziony węglan winylu trzeciorzędowego o niskiej wartości temperatury zeszklenia (Tg) i dobrej elastyczności.
Zastosowanie tych rodzajów proszków gumowych do zaprawy murarskiej opóźnia wiązanie cementu, ale efekt ten jest mniejszy niż w przypadku bezpośredniego zastosowania podobnych emulsji. Dla porównania, styren-butadien wykazuje największe działanie opóźniające, a octan etylenowo-winylowy najmniejsze. Zbyt mała dawka może nie przynieść zauważalnego efektu poprawy właściwości zaprawy.
Czas publikacji: 03-04-2023