1. Konieczność zatrzymywania wody
Wszystkie rodzaje podłoży budowlanych wymagających zaprawy charakteryzują się pewnym stopniem absorpcji wody. Po wchłonięciu wody przez warstwę bazową, jej wykonalność ulega pogorszeniu, a w skrajnych przypadkach materiał cementowy w zaprawie nie jest w pełni uwodniony, co skutkuje niską wytrzymałością, zwłaszcza na styku stwardniałej zaprawy z warstwą bazową, co powoduje pękanie i odpadanie zaprawy. Odpowiednia retencja wody przez zaprawę tynkarską może nie tylko skutecznie poprawić jej właściwości konstrukcyjne, ale także utrudnić wchłanianie wody przez warstwę bazową i zapewnić odpowiednią hydratację cementu.
2. Problemy z tradycyjnymi metodami zatrzymywania wody
Tradycyjnym rozwiązaniem jest podlewanie podłoża, ale nie jest możliwe zapewnienie jego równomiernego nawilżenia. Idealnym celem hydratacji zaprawy cementowej na podłożu jest to, aby produkt hydratacji cementu wchłaniał wodę wraz z podłożem, wnikał w podłoże i tworzył skuteczne „połączenie kluczowe” z podłożem, aby osiągnąć wymaganą wytrzymałość wiązania. Bezpośrednie podlewanie powierzchni podłoża spowoduje znaczne rozproszenie chłonności wody przez podłoże ze względu na różnice w temperaturze, czasie nawadniania i równomierności nawadniania. Podłoże ma mniejszą chłonność wody i będzie nadal wchłaniać wodę z zaprawy. Zanim nastąpi hydratacja cementu, woda jest wchłaniana, co wpływa na hydratację cementu i przenikanie produktów hydratacji do matrycy; podłoże ma dużą chłonność wody, a woda z zaprawy spływa do podłoża. Średnia prędkość migracji jest niska, a nawet między zaprawą a matrycą tworzy się warstwa bogata w wodę, co również wpływa na wytrzymałość wiązania. W związku z tym stosowanie typowej metody nawadniania podłoża nie tylko nie rozwiąże skutecznie problemu wysokiej absorpcji wody przez cokół ściany, ale także wpłynie na wytrzymałość wiązania zaprawy z podłożem, powodując powstawanie wgłębień i pęknięć.
3. Wymagania różnych zapraw w zakresie retencji wody
Poniżej zaproponowano docelowe wartości retencji wody dla zapraw tynkarskich stosowanych na danym obszarze oraz na obszarach o podobnych warunkach temperatury i wilgotności.
①Zaprawa tynkarska do podłoża o dużej absorpcji wody
Podłoża o wysokiej absorpcji wody, takie jak beton napowietrzony, w tym różnego rodzaju lekkie płyty działowe, bloczki itp., charakteryzują się dużą absorpcją wody i długą żywotnością. Zaprawa tynkarska stosowana do tego rodzaju warstwy bazowej powinna mieć wskaźnik retencji wody nie mniejszy niż 88%.
② Zaprawa tynkarska o niskiej absorpcji wody
Podłoża o niskiej nasiąkliwości, takie jak beton wylewany na miejscu, w tym płyty styropianowe do ocieplania ścian zewnętrznych itp., charakteryzują się stosunkowo niską nasiąkliwością. Zaprawa tynkarska stosowana do takich podłoży powinna mieć wskaźnik retencji wody nie mniejszy niż 88%.
③Cienkowarstwowa zaprawa tynkarska
Tynkowanie cienkowarstwowe odnosi się do konstrukcji tynkarskich o grubości warstwy od 3 do 8 mm. Ten rodzaj tynku charakteryzuje się łatwą utratą wilgoci ze względu na cienką warstwę tynku, co wpływa na jego urabialność i wytrzymałość. Zaprawa stosowana do tego rodzaju tynkowania charakteryzuje się wskaźnikiem retencji wody nie mniejszym niż 99%.
④Gruba warstwa zaprawy tynkarskiej
Tynkowanie grubowarstwowe odnosi się do konstrukcji tynkarskich, w których grubość jednej warstwy wynosi od 8 mm do 20 mm. Ten rodzaj tynku nie jest łatwy do utraty wody ze względu na grubą warstwę tynku, dlatego wskaźnik retencji wody zaprawy tynkarskiej nie powinien być mniejszy niż 88%.
⑤Wodoodporna szpachlówka
Wodoodporna szpachlówka jest stosowana jako ultracienki materiał tynkarski, a jej grubość wynosi zazwyczaj od 1 do 2 mm. Takie materiały wymagają wyjątkowo wysokiej retencji wody, aby zapewnić ich urabialność i wytrzymałość wiązania. W przypadku szpachlówek, ich wskaźnik retencji wody nie powinien być niższy niż 99%, a wskaźnik retencji wody szpachli do ścian zewnętrznych powinien być wyższy niż w przypadku szpachli do ścian wewnętrznych.
4. Rodzaje materiałów zatrzymujących wodę
Eter celulozowy
1) Eter metylocelulozy (MC)
2) Eter hydroksypropylometylocelulozy (HPMC)
3) Eter hydroksyetylocelulozy (HEC)
4) Eter karboksymetylocelulozy (CMC)
5) Eter hydroksyetylometylocelulozy (HEMC)
Eter skrobiowy
1) Eter skrobi modyfikowanej
2) Eter guar
Modyfikowany zagęszczacz zatrzymujący wodę mineralną (montmorylonit, bentonit itp.)
Po piąte, poniżej skupiono się na wydajności różnych materiałów
1. Eter celulozy
1.1 Przegląd eteru celulozy
Eter celulozy to ogólne określenie serii produktów powstających w wyniku reakcji alkalicelulozy i środka eteryfikującego w określonych warunkach. Różne etery celulozy powstają w wyniku zastąpienia włókna alkalicznego różnymi środkami eteryfikującymi. Ze względu na właściwości jonizacyjne podstawników, etery celulozy można podzielić na dwie kategorie: jonowe, takie jak karboksymetyloceluloza (CMC), i niejonowe, takie jak metyloceluloza (MC).
Ze względu na rodzaj podstawników, etery celulozy można podzielić na monoetery, takie jak eter metylocelulozy (MC), oraz etery mieszane, takie jak eter hydroksyetylokarboksymetylocelulozy (HECMC). Ze względu na rodzaj rozpuszczalnych rozpuszczalników, etery celulozy można podzielić na dwa rodzaje: rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych.
1.2 Główne odmiany celulozy
Karboksymetyloceluloza (CMC), praktyczny stopień podstawienia: 0,4-1,4; środek eteryfikujący: kwas monooksyoctowy; rozpuszczalnik rozpuszczający: woda;
Karboksymetylohydroksyetyloceluloza (CMHEC), praktyczny stopień podstawienia: 0,7-1,0; środek eteryfikujący: kwas monooksyoctowy, tlenek etylenu; rozpuszczalnik, woda;
Metyloceluloza (MC), praktyczny stopień podstawienia: 1,5-2,4; środek eteryfikujący: chlorek metylu; rozpuszczalnik rozpuszczający: woda;
Hydroksyetyloceluloza (HEC), praktyczny stopień podstawienia: 1,3-3,0; środek eteryfikujący: tlenek etylenu; rozpuszczalnik rozpuszczający: woda;
Hydroksyetylometyloceluloza (HEMC), praktyczny stopień podstawienia: 1,5-2,0; środek eteryfikujący: tlenek etylenu, chlorek metylu; rozpuszczalnik rozpuszczający: woda;
Hydroksypropyloceluloza (HPC), praktyczny stopień podstawienia: 2,5-3,5; środek eteryfikujący: tlenek propylenu; rozpuszczalnik rozpuszczający: woda;
Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC), praktyczny stopień podstawienia: 1,5-2,0; środek eteryfikujący: tlenek propylenu, chlorek metylu; rozpuszczalnik rozpuszczający: woda;
Etyloceluloza (EC), praktyczny stopień podstawienia: 2,3-2,6; środek eteryfikujący: monochloroetan; rozpuszczalnik rozpuszczający: rozpuszczalnik organiczny;
Etylohydroksyetyloceluloza (EHEC), praktyczny stopień podstawienia: 2,4-2,8; środek eteryfikujący: monochloroetan, tlenek etylenu; rozpuszczalnik rozpuszczający, rozpuszczalnik organiczny;
1.3 Właściwości celulozy
1.3.1 Eter metylocelulozy (MC)
①Metyloceluloza rozpuszcza się w zimnej wodzie, a w gorącej będzie trudna do rozpuszczenia. Jej wodny roztwór jest bardzo stabilny w zakresie pH 3–12. Dobrze komponuje się ze skrobią, gumą guar itp. oraz wieloma surfaktantami. Żelowanie następuje, gdy temperatura osiągnie temperaturę żelowania.
② Retencja wody przez metylocelulozę zależy od jej ilości dodanej, lepkości, stopnia rozdrobnienia cząstek i szybkości rozpuszczania. Generalnie, im większa ilość dodanej substancji, tym mniejsze rozdrobnienie i większa lepkość, tym wyższa retencja wody. Spośród nich, ilość dodanej substancji ma największy wpływ na retencję wody, a najniższa lepkość nie jest wprost proporcjonalna do poziomu retencji wody. Szybkość rozpuszczania zależy głównie od stopnia modyfikacji powierzchni cząstek celulozy i stopnia rozdrobnienia cząstek. Spośród eterów celulozy, metyloceluloza charakteryzuje się wyższą retencją wody.
③Zmiana temperatury poważnie wpłynie na szybkość retencji wody przez metylocelulozę. Generalnie, im wyższa temperatura, tym gorsza retencja wody. Jeśli temperatura zaprawy przekroczy 40°C, retencja wody przez metylocelulozę będzie bardzo niska, co poważnie wpłynie na jej strukturę.
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, a wytrzymałość zaprawy na ścinanie duża, co wymaga od pracowników większej siły podczas użytkowania, a właściwości konstrukcyjne zaprawy stają się słabe. W produktach na bazie eteru celulozy przyczepność metylocelulozy utrzymuje się na umiarkowanym poziomie.
1.3.2 Eter hydroksypropylometylocelulozy (HPMC)
Hydroksypropylometyloceluloza jest produktem włóknistym, którego produkcja i zużycie w ostatnich latach gwałtownie rosną.
Jest to niejonowy eter celulozowy, wytwarzany z rafinowanej bawełny po alkalizacji, z użyciem tlenku propylenu i chlorku metylu jako środków eteryfikujących, oraz w wyniku szeregu reakcji. Stopień podstawienia wynosi zazwyczaj 1,5–2,0. Jego właściwości różnią się ze względu na różny stosunek zawartości grup metoksylowych do zawartości grup hydroksypropylowych. Wysoka zawartość grup metoksylowych i niska zawartość grup hydroksypropylowych przekładają się na wydajność zbliżoną do metylocelulozy; niska zawartość grup metoksylowych i wysoka zawartość grup hydroksypropylowych przekładają się na wydajność zbliżoną do hydroksypropylocelulozy.
①Hydroksypropylometyloceluloza łatwo rozpuszcza się w zimnej wodzie, a w gorącej będzie trudniejsza. 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 wyższa masa cząsteczkowa, tym wyższa lepkość. Temperatura również wpływa na lepkość – wraz ze wzrostem temperatury lepkość maleje. Jednak lepkość jest mniej zależna od temperatury niż w przypadku metylocelulozy. Jej roztwór jest stabilny w temperaturze pokojowej.
③Retencja wody przez hydroksypropylometylocelulozę zależy od jej dodanej ilości, lepkości itp., a szybkość retencji wody przy tej samej dodanej ilości jest wyższa niż w przypadku metylocelulozy.
④Hydroksypropylometyloceluloza 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 nieznacznie zwiększyć lepkość. Hydroksypropylometyloceluloza jest stabilna w obecności soli, ale przy wysokim stężeniu roztworu soli lepkość roztworu hydroksypropylometylocelulozy ma tendencję do wzrostu.
⑤Hydroksypropylometylocelulozę można mieszać z polimerami rozpuszczalnymi w wodzie, tworząc jednorodny i przezroczysty 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.
⑦Przyczepność hydroksypropylometylocelulozy do zaprawy murarskiej jest większa niż metylocelulozy.
1.3.3 Eter hydroksyetylocelulozy (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.
①Hydroksyetyloceluloza jest rozpuszczalna w zimnej wodzie, ale trudno ją rozpuścić w gorącej. Jej roztwór jest stabilny w wysokiej temperaturze i nie ulega żelowaniu. Można ją stosować przez długi czas w wysokiej temperaturze w zaprawie, ale jej retencja wody jest niższa niż metylocelulozy.
②Hydroksyetyloceluloza 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.
③Hydroksyetyloceluloza ma dobre właściwości zapobiegające spływaniu zaprawy, ale ma dłuższy czas opóźnienia wiązania w przypadku cementu.
④Wydajność hydroksyetylocelulozy produkowanej przez niektóre krajowe przedsiębiorstwa jest oczywiście niższa od wydajności metylocelulozy ze względu na wysoką zawartość wody i wysoką zawartość popiołu.
1.3.4 Eter karboksymetylocelulozy (CMC) jest wytwarzany z włókien naturalnych (bawełny, konopi itp.) po obróbce alkalicznej, z użyciem monochlorooctanu sodu jako czynnika eteryfikującego, a następnie poddawany szeregowi reakcji w celu uzyskania jonowego eteru celulozy. Stopień podstawienia wynosi zazwyczaj 0,4–1,4, a jego wydajność w dużym stopniu zależy od stopnia podstawienia.
①Karboksymetyloceluloza jest silnie higroskopijna i zawiera dużą ilość wody podczas przechowywania w standardowych warunkach.
② Wodny roztwór hydroksymetylocelulozy nie tworzy żelu, a jego lepkość spada wraz ze wzrostem temperatury. Po przekroczeniu 50°C lepkość staje się nieodwracalna.
③ Jego stabilność jest silnie uzależniona od pH. Zasadniczo można go stosować w zaprawach gipsowych, ale nie w zaprawach cementowych. W środowisku silnie zasadowym traci lepkość.
④ Jej retencja wody jest znacznie niższa niż metylocelulozy. Działa opóźniająco na zaprawy gipsowe i obniża ich wytrzymałość. Jednak cena karboksymetylocelulozy jest znacznie niższa niż metylocelulozy.
2. Eter skrobi modyfikowanej
Etery skrobiowe, powszechnie stosowane w zaprawach, są modyfikowane z naturalnych polimerów niektórych polisacharydów. Takie jak ziemniaki, kukurydza, maniok, fasola guar itp., są modyfikowane w różne modyfikowane etery skrobiowe. Etery skrobiowe powszechnie stosowane w zaprawach to eter hydroksypropyloskrobiowy, eter hydroksymetyloskrobiowy itp.
Generalnie, etery skrobiowe modyfikowane ziemniakami, kukurydzą i maniokiem charakteryzują się znacznie niższą retencją wody niż etery celulozy. Ze względu na różny stopień modyfikacji, wykazują one różną odporność na kwasy i zasady. Niektóre produkty nadają się do stosowania w zaprawach gipsowych, podczas gdy inne nie nadają się do stosowania w zaprawach cementowych. Zastosowanie eteru skrobiowego w zaprawie służy 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, co zapewnia komplementarne właściwości i zalety obu produktów. Ponieważ produkty na bazie eterów skrobi są znacznie tańsze niż etery celulozy, zastosowanie eterów skrobi w zaprawie murarskiej pozwoli znacząco obniżyć koszty jej składu.
3. Eter gumy guar
Eter gumy guar to rodzaj eteryfikowanego polisacharydu o szczególnych właściwościach, modyfikowanego z naturalnych ziaren guar. Głównie poprzez reakcję eteryfikacji pomiędzy gumą guar a akrylowymi grupami funkcyjnymi, powstaje struktura zawierająca 2-hydroksypropylowe grupy funkcyjne, będąca strukturą poligalaktomannozy.
①W porównaniu z eterem celulozy, eter gumy guar rozpuszcza się w wodzie łatwiej. PH zasadniczo nie ma wpływu na działanie eteru gumy guar.
② W warunkach niskiej lepkości i niskiego dawkowania guma guar może zastąpić eter celulozy w takiej samej ilości i ma podobną retencję wody. Jednakże konsystencja, odporność na spływanie, tiksotropia itp. ulegają wyraźnej poprawie.
③W warunkach dużej lepkości i dużych dawek guma guar nie może zastąpić eteru celulozy, a mieszanie obu substancji zapewni lepszą wydajność.
④Dodanie gumy guar do zaprawy gipsowej może znacząco zmniejszyć przyczepność podczas budowy i sprawić, że konstrukcja będzie gładsza. Nie ma to negatywnego wpływu na czas wiązania ani wytrzymałość zaprawy gipsowej.
⑤ Guma guar zastosowana w zaprawie murarskiej i tynkarskiej na bazie cementu może zastąpić eter celulozy w równej ilości i nadać zaprawie lepszą odporność na uginanie, tiksotropię i gładkość konstrukcji.
⑥W zaprawie o dużej lepkości i dużej zawartości środka zatrzymującego wodę, guma guar i eter celulozy będą działać razem, aby osiągnąć doskonałe rezultaty.
⑦ Gumę guar można również stosować w produktach takich jak kleje do płytek, samopoziomujące masy gruntowe, wodoodporne masy szpachlowe i zaprawy polimerowe do izolacji ścian.
4. 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 funkcjonalności zaprawy cementowej, niskiej wytrzymałości zaprawy mieszanej i słabej odporności na wodę.
② Można produkować zaprawy o różnych poziomach wytrzymałości do zastosowań w przemyśle ogólnym i budownictwie cywilnym.
③Koszt materiału jest niski.
④ Retencja wody jest niższa niż w przypadku organicznych środków retencyjnych, a skurcz suchy przygotowanej zaprawy jest stosunkowo duży, a spoistość jest zmniejszona.
Czas publikacji: 03-03-2023