1. A necessidade de retenção de água
Todos os tipos de bases que requerem argamassa para construção apresentam certo grau de absorção de água. Após a camada de base absorver a água da argamassa, a sua trabalhabilidade fica comprometida e, em casos graves, o material cimentício da argamassa não hidrata completamente, resultando em baixa resistência, especialmente na interface entre a argamassa endurecida e a camada de base, o que pode causar fissuras e desprendimento. Se a argamassa de reboco apresentar um desempenho adequado de retenção de água, ela não só melhora efetivamente o desempenho da construção, como também dificulta a absorção da água pela camada de base, garantindo a hidratação suficiente do cimento.
2. Problemas com os métodos tradicionais de retenção de água
A solução tradicional é umedecer a base, mas é impossível garantir uma umidificação uniforme. O ideal é que a hidratação da argamassa de cimento sobre a base resulte na absorção de água pelos produtos da hidratação, que penetram na base e formam uma ligação eficaz, garantindo a aderência necessária. A umidificação direta na superfície da base causa dispersão na absorção de água devido a diferenças de temperatura, tempo e uniformidade da umidificação. Uma base com menor capacidade de absorção pode absorver água da argamassa, impedindo a hidratação completa do cimento e a penetração dos produtos da hidratação na matriz. Por outro lado, uma base com alta capacidade de absorção pode levar à migração lenta da água da argamassa para a base, podendo até mesmo formar uma camada saturada de água entre a argamassa e a matriz, o que também compromete a aderência. Portanto, o uso do método comum de irrigação da base não só não resolverá eficazmente o problema da elevada absorção de água na base da parede, como também afetará a resistência da ligação entre a argamassa e a base, resultando em fissuras e depressões.
3. Requisitos de diferentes argamassas para retenção de água
As metas de taxa de retenção de água para argamassas de reboco utilizadas em uma determinada área e em áreas com condições semelhantes de temperatura e umidade são propostas abaixo.
①Argamassa de reboco para substrato com alta absorção de água
Substratos com alta absorção de água, como o concreto com ar incorporado, incluindo diversos tipos de placas divisórias leves, blocos, etc., caracterizam-se por grande absorção de água e longa durabilidade. A argamassa de reboco utilizada para esse tipo de camada base deve ter uma taxa de retenção de água de, no mínimo, 88%.
②Argamassa de reboco com substrato de baixa absorção de água
Substratos com baixa absorção de água, como o concreto moldado in loco, incluindo placas de poliestireno para isolamento de paredes externas, etc., apresentam absorção de água relativamente baixa. A argamassa de reboco utilizada para esses substratos deve ter uma taxa de retenção de água de, no mínimo, 88%.
③Argamassa de reboco de camada fina
O reboco de camada fina refere-se à construção com uma camada de reboco de espessura entre 3 e 8 mm. Esse tipo de reboco perde umidade facilmente devido à fina camada, o que afeta a trabalhabilidade e a resistência. A argamassa utilizada nesse tipo de reboco deve ter uma taxa de retenção de água de, no mínimo, 99%.
④Argamassa de reboco de camada espessa
O reboco de camada espessa refere-se à construção em que a espessura de uma camada de reboco varia entre 8 mm e 20 mm. Devido à espessura da camada, esse tipo de reboco não permite a perda de água com facilidade, portanto, a taxa de retenção de água da argamassa de reboco não deve ser inferior a 88%.
⑤ Massa de vidraceiro resistente à água
A massa corrida resistente à água é utilizada como um material de reboco ultrafino, com uma espessura geralmente entre 1 e 2 mm. Esses materiais exigem propriedades de retenção de água extremamente altas para garantir sua trabalhabilidade e resistência de aderência. Para materiais de massa corrida, a taxa de retenção de água não deve ser inferior a 99%, sendo que a taxa de retenção de água da massa para paredes externas deve ser maior do que a da massa para paredes internas.
4. Tipos de materiais retentores de água
Éter de celulose
1) Éter de metilcelulose (MC)
2) Éter de Hidroxipropilmetilcelulose (HPMC)
3) Éter de hidroxietilcelulose (HEC)
4) Éter carboximetilcelulose (CMC)
5) Éter de hidroxietilmetilcelulose (HEMC)
Éter de amido
1) Éter de amido modificado
2) Éter guar
Espessante modificado para retenção de água mineral (montmorilonita, bentonita, etc.)
Cinco, o que se segue centra-se no desempenho de vários materiais.
1. Éter de celulose
1.1 Visão geral do éter de celulose
Éter de celulose é um termo geral para uma série de produtos formados pela reação da celulose alcalina com um agente de eterificação sob certas condições. Diferentes éteres de celulose são obtidos pela substituição da fibra alcalina por diferentes agentes de eterificação. De acordo com as propriedades de ionização de seus substituintes, os éteres de celulose podem ser divididos em duas categorias: iônicos, como a carboximetilcelulose (CMC), e não iônicos, como a metilcelulose (MC).
De acordo com os tipos de substituintes, os éteres de celulose podem ser divididos em monoéteres, como o éter de metilcelulose (MC), e éteres mistos, como o éter de hidroxietilcarboximetilcelulose (HECMC). De acordo com os diferentes solventes em que se dissolvem, podem ser divididos em dois tipos: solúveis em água e solúveis em solventes orgânicos.
1.2 Principais variedades de celulose
Carboximetilcelulose (CMC), grau prático de substituição: 0,4-1,4; agente de eterificação, ácido monooxiacético; solvente de dissolução, água;
Carboximetilhidroxietilcelulose (CMHEC), grau prático de substituição: 0,7-1,0; agente de eterificação, ácido monooxiacético, óxido de etileno; solvente de dissolução, água;
Metilcelulose (MC), grau prático de substituição: 1,5-2,4; agente de eterificação, cloreto de metila; solvente de dissolução, água;
Hidroxietilcelulose (HEC), grau prático de substituição: 1,3-3,0; agente de eterificação, óxido de etileno; solvente de dissolução, água;
Hidroxietilmetilcelulose (HEMC), grau prático de substituição: 1,5-2,0; agente de eterificação, óxido de etileno, cloreto de metila; solvente de dissolução, água;
Hidroxipropilcelulose (HPC), grau prático de substituição: 2,5-3,5; agente de eterificação, óxido de propileno; solvente de dissolução, água;
Hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), grau prático de substituição: 1,5-2,0; agente de eterificação, óxido de propileno, cloreto de metila; solvente de dissolução, água;
Etilcelulose (EC), grau prático de substituição: 2,3-2,6; agente de eterificação, monocloroetano; solvente de dissolução, solvente orgânico;
Etil hidroxietilcelulose (EHEC), grau prático de substituição: 2,4-2,8; agente de eterificação, monocloroetano, óxido de etileno; solvente de dissolução, solvente orgânico;
1.3 Propriedades da celulose
1.3.1 Éter de metilcelulose (MC)
①A metilcelulose é solúvel em água fria e apresenta baixa solubilidade em água quente. Sua solução aquosa é muito estável na faixa de pH 3-12. Possui boa compatibilidade com amido, goma guar, etc., e com diversos surfactantes. Quando a temperatura atinge o ponto de gelificação, ocorre a gelificação.
②A retenção de água da metilcelulose depende da quantidade adicionada, da viscosidade, da finura das partículas e da taxa de dissolução. Geralmente, quanto maior a quantidade adicionada, menor a finura e maior a viscosidade, maior será a retenção de água. Dentre esses fatores, a quantidade adicionada é o que mais impacta na retenção de água, e a viscosidade mais baixa não é diretamente proporcional ao nível de retenção de água. A taxa de dissolução depende principalmente do grau de modificação da superfície das partículas de celulose e da finura das partículas. Dentre os éteres de celulose, a metilcelulose apresenta a maior taxa de retenção de água.
③ A variação de temperatura afetará seriamente a taxa de retenção de água da metilcelulose. Geralmente, quanto maior a temperatura, pior a retenção de água. Se a temperatura da argamassa ultrapassar 40 °C, a retenção de água da metilcelulose será muito baixa, o que afetará seriamente a aplicação da argamassa.
④ A metilcelulose tem um impacto significativo na construção e aderência da argamassa. A "aderência" aqui se refere à força adesiva sentida entre a ferramenta aplicadora do trabalhador e o substrato da parede, ou seja, a resistência ao cisalhamento da argamassa. Quanto maior a adesividade, maior a resistência ao cisalhamento da argamassa, exigindo mais força do trabalhador durante o uso, o que prejudica o desempenho da argamassa na construção. A adesão da metilcelulose em produtos à base de éter de celulose é moderada.
1.3.2 Éter de Hidroxipropilmetilcelulose (HPMC)
A hidroxipropilmetilcelulose é um produto fibroso cuja produção e consumo têm aumentado rapidamente nos últimos anos.
Trata-se de um éter misto de celulose não iônico, produzido a partir de algodão refinado após alcalinização, utilizando óxido de propileno e cloreto de metila como agentes eterificantes, e através de uma série de reações. O grau de substituição geralmente varia de 1,5 a 2,0. Suas propriedades diferem devido às diferentes proporções de conteúdo de metoxila e hidroxipropil. Alto teor de metoxila e baixo teor de hidroxipropil apresentam desempenho semelhante ao da metilcelulose; baixo teor de metoxila e alto teor de hidroxipropil apresentam desempenho semelhante ao da hidroxipropilcelulose.
①A hidroxipropilmetilcelulose é facilmente solúvel em água fria, mas apresenta dificuldades de dissolução em água quente. No entanto, sua temperatura de gelificação em água quente é significativamente superior à da metilcelulose. A solubilidade em água fria também é consideravelmente maior em comparação com a metilcelulose.
② A viscosidade da hidroxipropilmetilcelulose está relacionada ao seu peso molecular, sendo que quanto maior o peso molecular, maior a viscosidade. A temperatura também afeta sua viscosidade; com o aumento da temperatura, a viscosidade diminui. No entanto, sua viscosidade é menos afetada pela temperatura do que a da metilcelulose. Sua solução é estável quando armazenada à temperatura ambiente.
③A retenção de água da hidroxipropilmetilcelulose depende da quantidade adicionada, da viscosidade, etc., e sua taxa de retenção de água, com a mesma quantidade adicionada, é maior do que a da metilcelulose.
④A hidroxipropilmetilcelulose é estável em meio ácido e alcalino, e sua solução aquosa é muito estável na faixa de pH 2-12. A soda cáustica e a água de cal têm pouco efeito sobre seu desempenho, mas os álcalis podem acelerar sua dissolução e aumentar ligeiramente sua viscosidade. A hidroxipropilmetilcelulose é estável em sais comuns, mas quando a concentração da solução salina é alta, a viscosidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose tende a aumentar.
⑤A hidroxipropilmetilcelulose pode ser misturada com polímeros solúveis em água para formar uma solução uniforme e transparente com maior viscosidade. Exemplos incluem álcool polivinílico, éter de amido, goma vegetal, etc.
⑥ A hidroxipropilmetilcelulose apresenta melhor resistência enzimática do que a metilcelulose, e sua solução tem menor probabilidade de ser degradada por enzimas do que a metilcelulose.
⑦A adesão da hidroxipropilmetilcelulose à argamassa é maior do que a da metilcelulose.
1.3.3 Éter de hidroxietilcelulose (HEC)
É produzido a partir de algodão refinado tratado com álcali e reagido com óxido de etileno como agente de eterificação na presença de acetona. O grau de substituição é geralmente de 1,5 a 2,0. Possui forte hidrofilicidade e absorve umidade com facilidade.
①A hidroxietilcelulose é solúvel em água fria, mas tem dificuldade em se dissolver em água quente. Sua solução é estável em altas temperaturas sem gelificar. Pode ser usada por longos períodos em argamassa sob altas temperaturas, porém sua retenção de água é menor que a da metilcelulose.
②A hidroxietilcelulose é estável em ácidos e álcalis em geral. Os álcalis podem acelerar sua dissolução e aumentar ligeiramente sua viscosidade. Sua dispersibilidade em água é um pouco pior do que a da metilcelulose e da hidroxipropilmetilcelulose.
③A hidroxietilcelulose apresenta bom desempenho antiaderente para argamassa, mas tem um tempo de retardamento mais longo para cimento.
④O desempenho da hidroxietilcelulose produzida por algumas empresas nacionais é obviamente inferior ao da metilcelulose devido ao seu alto teor de água e alto teor de cinzas.
1.3.4 O éter de carboximetilcelulose (CMC) é produzido a partir de fibras naturais (algodão, cânhamo, etc.) após tratamento alcalino, utilizando monocloroacetato de sódio como agente de eterificação, e submetido a uma série de reações para produzir éter de celulose iônico. O grau de substituição geralmente varia de 0,4 a 1,4, e seu desempenho é fortemente influenciado por esse grau.
①A carboximetilcelulose é altamente higroscópica e, quando armazenada em condições normais, conterá uma grande quantidade de água.
②A solução aquosa de hidroximetilcelulose não forma gel e sua viscosidade diminui com o aumento da temperatura. Quando a temperatura ultrapassa 50 ℃, a viscosidade torna-se irreversível.
③ Sua estabilidade é bastante afetada pelo pH. Geralmente, pode ser usado em argamassa à base de gesso, mas não em argamassa à base de cimento. Quando altamente alcalino, perde viscosidade.
1. Sua retenção de água é muito menor do que a da metilcelulose. Ela tem um efeito retardador na argamassa à base de gesso e reduz sua resistência. No entanto, o preço da carboximetilcelulose é significativamente menor do que o da metilcelulose.
2. Éter de amido modificado
Os éteres de amido geralmente usados em argamassas são modificados a partir de polímeros naturais de alguns polissacarídeos. Polissacarídeos como batata, milho, mandioca, feijão guar, etc., são modificados para produzir diversos éteres de amido modificados. Os éteres de amido comumente usados em argamassas são o éter de amido hidroxipropílico, o éter de amido hidroximetilado, etc.
De modo geral, os éteres de amido modificados a partir de batata, milho e mandioca apresentam retenção de água significativamente menor do que os éteres de celulose. Devido ao seu diferente grau de modificação, apresentam estabilidade variável em relação a ácidos e álcalis. Alguns produtos são adequados para uso em argamassas à base de gesso, enquanto outros não podem ser utilizados em argamassas à base de cimento. A aplicação de éter de amido em argamassa se dá principalmente como espessante para melhorar a resistência ao escorrimento da argamassa, reduzir a aderência da argamassa úmida e prolongar o tempo de trabalho.
Os éteres de amido são frequentemente usados em conjunto com a celulose, resultando em propriedades e vantagens complementares dos dois produtos. Como os produtos à base de éter de amido são muito mais baratos do que os de éter de celulose, a aplicação de éter de amido em argamassa acarretará uma redução significativa no custo das formulações de argamassa.
3. Éter de goma guar
O éter de goma guar é um tipo de polissacarídeo eterificado com propriedades especiais, modificado a partir de grãos de guar naturais. Principalmente através da reação de eterificação entre a goma guar e grupos funcionais acrílicos, forma-se uma estrutura contendo grupos funcionais 2-hidroxipropil, que é uma estrutura de poligalactomanose.
①Comparado ao éter de celulose, o éter de goma guar é mais fácil de dissolver em água. O pH praticamente não afeta o desempenho do éter de goma guar.
②Em condições de baixa viscosidade e baixa dosagem, a goma guar pode substituir o éter de celulose em quantidades equivalentes, apresentando retenção de água semelhante. No entanto, a consistência, a resistência à escorrimento, a tixotropia e outras propriedades são visivelmente superiores.
③Em condições de alta viscosidade e grande dosagem, a goma guar não pode substituir o éter de celulose, sendo que o uso misto dos dois produzirá melhor desempenho.
④A aplicação de goma guar em argamassa à base de gesso pode reduzir significativamente a aderência durante a construção e tornar a obra mais lisa. Não tem efeito adverso no tempo de pega e na resistência da argamassa de gesso.
⑤ Quando a goma guar é aplicada em argamassas de alvenaria e reboco à base de cimento, ela pode substituir o éter de celulose em quantidades iguais, conferindo à argamassa melhor resistência ao escorrimento, tixotropia e lisura na execução.
⑥Em argamassas com alta viscosidade e alto teor de agente retentor de água, a goma guar e o éter de celulose atuam em conjunto para alcançar excelentes resultados.
⑦ A goma guar também pode ser usada em produtos como adesivos para azulejos, autonivelantes para pisos, massa impermeabilizante e argamassa polimérica para isolamento de paredes.
4. Espessante modificado para retenção de água mineral
O espessante retentor de água, feito de minerais naturais através de modificação e composição, tem sido aplicado na China. Os principais minerais utilizados para preparar espessantes retentores de água são: sepiolita, bentonita, montmorilonita, caulim, etc. Esses minerais possuem certas propriedades de retenção de água e espessamento através de modificações, como agentes de acoplamento. Esse tipo de espessante retentor de água aplicado à argamassa apresenta as seguintes características.
① Pode melhorar significativamente o desempenho da argamassa comum e resolver os problemas de má trabalhabilidade da argamassa de cimento, baixa resistência da argamassa misturada e baixa resistência à água.
② Podem ser formulados produtos de argamassa com diferentes níveis de resistência para construções industriais e civis em geral.
③O custo do material é baixo.
④ A retenção de água é menor do que a de agentes orgânicos de retenção de água, e o valor de retração por secagem da argamassa preparada é relativamente grande, além de reduzir a coesão.
Data da publicação: 03/03/2023