Os grupos hidroxila eméter de celuloseAs moléculas e os átomos de oxigênio nas ligações éter formarão ligações de hidrogênio com as moléculas de água, transformando a água livre em água ligada, desempenhando assim um papel importante na retenção de água; a difusão mútua entre as moléculas de água e as cadeias moleculares do éter de celulose permite que as moléculas de água entrem no interior da cadeia macromolecular do éter de celulose e fiquem sujeitas a fortes restrições, formando assim água livre e água emaranhada, o que melhora a retenção de água da pasta de cimento; o éter de celulose melhora as propriedades reológicas, a estrutura da rede porosa e a pressão osmótica da pasta de cimento fresca, ou as propriedades formadoras de filme do éter de celulose dificultam a difusão da água.
A retenção de água do éter de celulose provém da sua solubilidade e desidratação. A capacidade de hidratação dos grupos hidroxila, por si só, não é suficiente para compensar as fortes ligações de hidrogênio e forças de van der Waals entre as moléculas; portanto, o éter apenas incha, mas não se dissolve em água. Quando substituintes são introduzidos na cadeia molecular, estes não apenas rompem as ligações de hidrogênio, mas também as ligações de hidrogênio intercadeias, devido ao efeito de cunha dos substituintes entre as cadeias adjacentes. Quanto maiores os substituintes, maior a distância entre as moléculas e maior o efeito de rompimento das ligações de hidrogênio. Após a inchar da estrutura da celulose, a solução penetra e o éter de celulose torna-se solúvel em água, formando uma solução de alta viscosidade, que então desempenha um papel na retenção de água.
Fatores que afetam o desempenho da retenção de água:
Viscosidade: Quanto maior a viscosidade do éter de celulose, melhor o desempenho de retenção de água. No entanto, quanto maior a viscosidade, maior o peso molecular relativo do éter de celulose e, consequentemente, menor a sua solubilidade, o que impacta negativamente a concentração e o desempenho da argamassa. De modo geral, para o mesmo produto, os resultados de viscosidade medidos por diferentes métodos são muito diferentes; portanto, ao comparar a viscosidade, é necessário realizar os testes utilizando os mesmos métodos (incluindo temperatura, rotor, etc.).
Quantidade adicionada: Quanto maior a quantidade de éter de celulose adicionada à argamassa, melhor será o desempenho de retenção de água. Normalmente, uma pequena quantidade de éter de celulose já melhora significativamente a taxa de retenção de água da argamassa. Quando a quantidade atinge um determinado nível, a tendência de aumento da taxa de retenção de água diminui.
Granulometria: Quanto mais finas as partículas, melhor a retenção de água. Quando partículas grandes de éter de celulose entram em contato com a água, a superfície se dissolve imediatamente e forma um gel que envolve o material, impedindo a penetração de moléculas de água. Às vezes, mesmo com agitação prolongada, não se consegue uma dispersão e dissolução uniformes, formando uma solução floculenta turva ou aglomerados, o que afeta significativamente a retenção de água do éter de celulose. A solubilidade é um dos fatores a serem considerados na seleção do éter de celulose. A granulometria também é um importante indicador de desempenho do éter de metilcelulose. A granulometria influencia a solubilidade do éter de metilcelulose. O éter de metilcelulose mais grosso geralmente é granular e se dissolve facilmente em água sem aglomeração, mas a taxa de dissolução é muito lenta e não é adequado para uso em argamassa seca.
Temperatura: Com o aumento da temperatura ambiente, a retenção de água dos éteres de celulose geralmente diminui, mas alguns éteres de celulose modificados também apresentam boa retenção de água em condições de alta temperatura; quando a temperatura aumenta, a hidratação dos polímeros enfraquece e a água entre as cadeias é expelida. Quando a desidratação é suficiente, as moléculas começam a se agregar para formar um gel com estrutura de rede tridimensional.
Estrutura molecular: Éteres de celulose com menor grau de substituição apresentam melhor retenção de água.
Espessamento e tixotropia
Espessamento:
Efeito na aderência e no desempenho anti-escorrimento: Os éteres de celulose conferem à argamassa úmida excelente viscosidade, o que pode aumentar significativamente a aderência da argamassa úmida com a camada de base e melhorar o desempenho anti-escorrimento da argamassa. É amplamente utilizado em argamassas de reboco, argamassas de assentamento de azulejos e sistemas de isolamento de paredes externas.
Efeito na homogeneidade do material: O efeito espessante dos éteres de celulose também pode aumentar a capacidade antidispersiva e a homogeneidade de materiais recém-misturados, prevenir a estratificação, segregação e infiltração de água, podendo ser utilizado em concreto com fibras, concreto subaquático e concreto autoadensável.
Origem e influência do efeito espessante: O efeito espessante do éter de celulose em materiais à base de cimento provém da viscosidade da solução de éter de celulose. Em condições iguais, quanto maior a viscosidade do éter de celulose, melhor a viscosidade dos materiais à base de cimento modificados. No entanto, se a viscosidade for muito alta, afetará a fluidez e a trabalhabilidade do material (por exemplo, dificultando a aderência à espátula). Argamassas autonivelantes e concretos autoadensáveis, que exigem alta fluidez, requerem éter de celulose com viscosidade muito baixa. Além disso, o efeito espessante do éter de celulose também aumentará a demanda de água dos materiais à base de cimento e, consequentemente, o rendimento da argamassa.
Tixotropia:
A solução aquosa de éter de celulose de alta viscosidade apresenta alta tixotropia, que também é uma característica importante do éter de celulose. A solução aquosa de metilcelulose geralmente apresenta pseudoplasticidade e fluidez não tixotrópica abaixo de sua temperatura de gelificação, mas exibe propriedades de fluxo newtoniano em baixas taxas de cisalhamento. A pseudoplasticidade aumenta com o aumento da massa molecular ou da concentração do éter de celulose e não está relacionada ao tipo ou grau de substituição. Portanto, éteres de celulose do mesmo grau de viscosidade, sejam eles MC, HPMC ou HEMC, sempre apresentam as mesmas propriedades reológicas, desde que a concentração e a temperatura permaneçam constantes. Quando a temperatura aumenta, forma-se um gel estrutural e ocorre um fluxo altamente tixotrópico. Éteres de celulose com alta concentração e baixa viscosidade apresentam tixotropia mesmo abaixo da temperatura de gelificação. Essa propriedade é muito benéfica para o ajuste do nivelamento e da fluidez da argamassa durante a construção.
Arraste de ar
Princípio e efeito no desempenho do trabalho: O éter de celulose tem um efeito significativo de incorporação de ar em materiais à base de cimento fresco. O éter de celulose possui grupos hidrofílicos (grupos hidroxila, grupos éter) e grupos hidrofóbicos (grupos metil, anéis de glicose). É um surfactante com atividade superficial, apresentando, portanto, um efeito de incorporação de ar. Esse efeito de incorporação de ar produz um efeito esférico, que pode melhorar o desempenho do trabalho de materiais recém-misturados, como aumentar a plasticidade e a suavidade da argamassa durante a operação, o que é benéfico para o espalhamento da argamassa; também aumentará o rendimento da argamassa e reduzirá o custo de produção.
Efeito nas propriedades mecânicas: O efeito de incorporação de ar aumentará a porosidade do material endurecido e reduzirá suas propriedades mecânicas, como resistência e módulo de elasticidade.
Efeito na fluidez: Como surfactante, o éter de celulose também possui efeito umectante ou lubrificante sobre as partículas de cimento, o que, juntamente com seu efeito de incorporação de ar, aumenta a fluidez de materiais à base de cimento. No entanto, seu efeito espessante reduz a fluidez. O efeito do éter de celulose na fluidez de materiais à base de cimento é uma combinação de efeitos plastificantes e espessantes. De modo geral, quando a dosagem de éter de celulose é muito baixa, manifesta-se principalmente como efeito plastificante ou redutor de água; quando a dosagem é alta, o efeito espessante do éter de celulose aumenta rapidamente e seu efeito de incorporação de ar tende à saturação, manifestando-se como espessamento ou aumento da demanda de água.
Data da publicação: 23/12/2024