Grupy hydroksylowe naeter celulozyCząsteczki i atomy tlenu na wiązaniach eterowych utworzą wiązania wodorowe z cząsteczkami wody, zamieniając wolną wodę w wodę związaną, odgrywając w ten sposób istotną rolę w retencji wody; wzajemna dyfuzja między cząsteczkami wody i łańcuchami cząsteczkowymi eteru celulozy pozwala cząsteczkom wody wnikać do wnętrza łańcucha makrocząsteczkowego eteru celulozy i podlegać silnym ograniczeniom, tworząc w ten sposób wolną i splątaną wodę, co poprawia retencję wody w zawiesinie cementowej; eter celulozy poprawia właściwości reologiczne, porowatą strukturę sieciową i ciśnienie osmotyczne świeżej zawiesiny cementowej, a właściwości błonotwórcze eteru celulozy utrudniają dyfuzję wody.
Retencja wody przez sam eter celulozy wynika z rozpuszczalności i dehydratacji samego eteru celulozy. Sama zdolność hydratacji grup hydroksylowych nie wystarcza do pokrycia silnych wiązań wodorowych i sił van der Waalsa między cząsteczkami, dlatego eter jedynie pęcznieje, ale nie rozpuszcza się w wodzie. Wprowadzenie podstawników do łańcucha cząsteczkowego nie tylko niszczy łańcuchy wodorowe, ale również niszczy wiązania wodorowe między łańcuchami z powodu klinowania podstawników między sąsiednimi łańcuchami. Im większa liczba podstawników, tym większa odległość między cząsteczkami i tym silniejszy efekt niszczenia wiązań wodorowych. Po pęcznieniu sieci celulozy roztwór wnika do środka, a eter celulozy staje się rozpuszczalny w wodzie, tworząc roztwór o wysokiej lepkości, który następnie odgrywa rolę w retencji wody.
Czynniki wpływające na zdolność zatrzymywania wody:
Lepkość: Im wyższa lepkość eteru celulozy, tym lepsza retencja wody, ale im wyższa lepkość, tym wyższa względna masa cząsteczkowa eteru celulozy, a jego rozpuszczalność odpowiednio spada, co negatywnie wpływa na stężenie i właściwości konstrukcyjne zaprawy. Ogólnie rzecz biorąc, dla tego samego produktu wyniki pomiaru lepkości mierzone różnymi metodami są bardzo różne, dlatego porównując lepkość, należy przeprowadzać pomiary tymi samymi metodami (w tym temperaturą, wirnikiem itp.).
Ilość dodatku: Im większa ilość eteru celulozowego dodana do zaprawy, tym lepsze właściwości retencji wody. Zazwyczaj niewielka ilość eteru celulozowego może znacznie poprawić wskaźnik retencji wody w zaprawie. Po osiągnięciu określonego poziomu, tendencja wzrostu wskaźnika retencji wody wyhamowuje.
Stopień rozdrobnienia: Im drobniejsze cząstki, tym lepsza retencja wody. Gdy duże cząstki eteru celulozy zetkną się z wodą, powierzchnia natychmiast rozpuszcza się i tworzy żel, który otacza materiał, zapobiegając dalszemu wnikaniu cząsteczek wody. Czasami nawet długotrwałe mieszanie nie pozwala na uzyskanie równomiernej dyspersji i rozpuszczenia, tworząc mętny, kłaczkowaty roztwór lub aglomerację, co znacząco wpływa na retencję wody przez eter celulozy. Rozpuszczalność jest jednym z czynników decydujących o wyborze eteru celulozy. Stopień rozdrobnienia jest również ważnym wskaźnikiem wydajności eteru metylocelulozy. Stopień rozdrobnienia wpływa na rozpuszczalność eteru metylocelulozy. Grubsze MC są zazwyczaj ziarniste i łatwo rozpuszczają się w wodzie bez tworzenia aglomeratów, ale szybkość rozpuszczania jest bardzo niska i nie nadają się do stosowania w suchej zaprawie.
Temperatura: Wraz ze wzrostem temperatury otoczenia retencja wody przez etery celulozy zazwyczaj maleje, ale niektóre modyfikowane etery celulozy charakteryzują się również dobrą retencją wody w warunkach wysokiej temperatury; wraz ze wzrostem temperatury hydratacja polimerów słabnie, a woda spomiędzy łańcuchów zostaje usunięta. Gdy dehydratacja jest wystarczająca, cząsteczki zaczynają się agregować, tworząc trójwymiarową strukturę sieciową – żel.
Struktura molekularna: Etery celulozy o niższym stopniu podstawienia lepiej zatrzymują wodę.
Zagęszczanie i tiksotropia
Zagęszczający:
Wpływ na zdolność wiązania i odporność na spływanie: Etery celulozy zapewniają doskonałą lepkość mokrej zaprawy, co może znacznie zwiększyć zdolność wiązania mokrej zaprawy z warstwą bazową i poprawić jej odporność na spływanie. Jest szeroko stosowany w zaprawach tynkarskich, zaprawach do klejenia płytek oraz w systemach ociepleń ścian zewnętrznych.
Wpływ na jednorodność materiału: Zagęszczające działanie eterów celulozy może również zwiększyć zdolność antydyspersji i jednorodność świeżo zmieszanych materiałów, zapobiegać rozwarstwianiu się materiału, segregacji i przesiąkaniu wody. Mogą być stosowane w betonie włóknistym, betonie podwodnym i betonie samozagęszczalnym.
Źródło i wpływ efektu zagęszczającego: Zagęszczający wpływ eteru celulozy na materiały cementowe wynika z lepkości roztworu eteru celulozy. W tych samych warunkach, im wyższa lepkość eteru celulozy, tym lepsza lepkość modyfikowanych materiałów cementowych, ale zbyt wysoka lepkość wpłynie na płynność i urabialność materiału (np. przyklejanie się do szpachelki). Zaprawy samopoziomujące i betony samozagęszczalne o wysokich wymaganiach dotyczących płynności wymagają bardzo niskiej lepkości eteru celulozy. Ponadto, zagęszczający wpływ eteru celulozy zwiększa również zapotrzebowanie na wodę materiałów cementowych i zwiększa wydajność zaprawy.
Tiksotropia:
Wodny roztwór eteru celulozy o wysokiej lepkości charakteryzuje się wysoką tiksotropią, co jest również jego główną cechą. Wodny roztwór metylocelulozy zazwyczaj wykazuje pseudoplastyczność i nietiksotropową płynność poniżej temperatury żelowania, ale wykazuje newtonowskie właściwości płynięcia przy niskich szybkościach ścinania. Pseudoplastyczność wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej lub stężenia eteru celulozy i nie ma nic wspólnego z rodzajem podstawnika ani stopniem podstawienia. Dlatego etery celulozy o tym samym stopniu lepkości, czy to MC, HPMC, czy HEMC, zawsze wykazują te same właściwości reologiczne, o ile stężenie i temperatura pozostają stałe. Wraz ze wzrostem temperatury tworzy się żel strukturalny i występuje wysoka tiksotropowość. Etery celulozy o wysokim stężeniu i niskiej lepkości wykazują tiksotropię nawet poniżej temperatury żelowania. Ta właściwość jest bardzo korzystna przy regulacji poziomowania i uginania się zaprawy budowlanej podczas budowy.
Napowietrzanie
Zasada działania i wpływ na wydajność pracy: Eter celulozy wywiera znaczący efekt napowietrzania świeżych materiałów na bazie cementu. Eter celulozy posiada zarówno grupy hydrofilowe (grupy hydroksylowe, grupy eterowe), jak i hydrofobowe (grupy metylowe, pierścienie glukozowe). Jest surfaktantem o aktywności powierzchniowej, co powoduje efekt napowietrzania. Efekt napowietrzania powoduje efekt kuli, który może poprawić wydajność pracy świeżo wymieszanych materiałów, na przykład zwiększając plastyczność i gładkość zaprawy podczas pracy, co korzystnie wpływa na jej rozprowadzanie; zwiększa również wydajność zaprawy i obniża jej koszty produkcji.
Wpływ na właściwości mechaniczne: Napowietrzenie zwiększa porowatość utwardzonego materiału i pogarsza jego właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość i moduł sprężystości.
Wpływ na płynność: Jako środek powierzchniowo czynny, eter celulozy działa również zwilżająco lub smarująco na cząstki cementu, co wraz z napowietrzaniem zwiększa płynność materiałów cementowych, ale jego działanie zagęszczające ją zmniejsza. Wpływ eteru celulozy na płynność materiałów cementowych jest połączeniem działania uplastyczniającego i zagęszczającego. Ogólnie rzecz biorąc, przy bardzo niskiej dawce eteru celulozy objawia się to głównie działaniem uplastyczniającym lub redukującym zawartość wody; przy wysokiej dawce efekt zagęszczający eteru celulozy gwałtownie wzrasta, a jego działanie napowietrzające ma tendencję do nasycania, co objawia się zagęszczaniem lub zwiększonym zapotrzebowaniem na wodę.
Czas publikacji: 23-12-2024