Aditivii joacă un rol cheie în îmbunătățirea performanței mortarului uscat pentru construcții, însă adăugarea de mortar uscat face ca costul materialelor pentru mortarul uscat să fie semnificativ mai mare decât cel al mortarului tradițional, care reprezintă peste 40% din costul materialelor pentru mortarul uscat. În prezent, o parte considerabilă a aditivului este furnizată de producători străini, iar dozajul de referință al produsului este, de asemenea, furnizat de furnizor. Drept urmare, costul produselor de mortar uscat rămâne ridicat și este dificil să se popularizeze mortarele obișnuite pentru zidărie și tencuială în cantități mari și pe suprafețe largi; produsele de pe piața de lux sunt controlate de companii străine, iar producătorii de mortar uscat au profituri mici și o toleranță slabă la prețuri; Există o lipsă de cercetare sistematică și țintită privind aplicarea produselor farmaceutice, iar formulele străine sunt urmate orbește.
Pe baza motivelor menționate mai sus, această lucrare analizează și compară câteva proprietăți de bază ale aditivilor utilizați în mod obișnuit și, pe această bază, studiază performanța mortarelor uscate care utilizează aditivi.
1. Agent de reținere a apei
Agentul de reținere a apei este un aditiv cheie pentru îmbunătățirea performanței de retenție a apei în mortarul uscat și este, de asemenea, unul dintre aditivii cheie pentru determinarea costului materialelor de mortar uscat.
1.1 Eter de celuloză
Eterul de celuloză este un termen general pentru o serie de produse obținute prin reacția celulozei alcaline cu un agent de eterificare în anumite condiții. Celuloza alcalină este înlocuită cu diferiți agenți de eterificare pentru a obține diferiți eteri de celuloză. Conform proprietăților de ionizare ale substituenților, eterii de celuloză pot fi împărțiți în două categorii: ionici (cum ar fi carboximetilceluloza) și neionici (cum ar fi metilceluloza). În funcție de tipul de substituent, eterul de celuloză poate fi împărțit în monoeter (cum ar fi metilceluloza) și eter mixt (cum ar fi hidroxipropilmetilceluloza). În funcție de solubilitatea diferită, poate fi împărțit în solubil în apă (cum ar fi hidroxietilceluloza) și solubil în solvent organic (cum ar fi etilceluloza) etc. Mortarul uscat este în principal celuloză solubilă în apă, iar celuloza solubilă în apă este împărțită în celuloză instant și celuloză cu dizolvare întârziată tratată la suprafață.
Mecanismul de acțiune al eterului de celuloză în mortar este următorul:
(1) După dizolvarea în apă a eterului de celuloză din mortar, se asigură o distribuție eficientă și uniformă a materialului cimentos în sistem datorită activității de suprafață, iar eterul de celuloză, ca un coloid protector, „învelește” particulele solide și formează un strat de peliculă lubrifiantă pe suprafața sa exterioară, ceea ce face ca sistemul de mortar să fie mai stabil și îmbunătățește fluiditatea mortarului în timpul procesului de amestecare și netezimea construcției.
(2) Datorită propriei structuri moleculare, soluția de eter de celuloză face ca apa din mortar să nu se piardă ușor și o eliberează treptat pe o perioadă lungă de timp, conferind mortarului o bună retenție a apei și o lucrabilitate.
1.1.1 Formula moleculară a metilcelulozei (MC) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
După ce bumbacul rafinat este tratat cu alcali, eterul de celuloză este produs printr-o serie de reacții cu clorură de metan ca agent de eterificare. În general, gradul de substituție este de 1,6~2,0, iar solubilitatea este, de asemenea, diferită în funcție de grade de substituție. Acesta aparține eterilor de celuloză neionici.
(1) Metilceluloza este solubilă în apă rece și se dizolvă dificil în apă fierbinte. Soluția sa apoasă este foarte stabilă în intervalul de pH = 3 ~ 12. Are o bună compatibilitate cu amidonul, guma de guar etc. și cu mulți surfactanți. Gelificarea are loc atunci când temperatura atinge temperatura de gelificare.
(2) Retenția de apă a metilcelulozei depinde de cantitatea adăugată, vâscozitatea, finețea particulelor și rata de dizolvare. În general, dacă cantitatea adăugată este mare, finețea este mică, iar vâscozitatea este mare, rata de retenție a apei este mare. Dintre acestea, cantitatea adăugată are cel mai mare impact asupra ratei de retenție a apei, iar nivelul vâscozității nu este direct proporțional cu nivelul ratei de retenție a apei. Rata de dizolvare depinde în principal de gradul de modificare a suprafeței particulelor de celuloză și de finețea particulelor. Printre eterii de celuloză menționați mai sus, metilceluloza și hidroxipropilmetilceluloza au rate de retenție a apei mai mari.
(3) Schimbările de temperatură vor afecta serios rata de retenție a apei din metilceluloză. În general, cu cât temperatura este mai mare, cu atât retenția de apă este mai mare. Dacă temperatura mortarului depășește 40°C, retenția de apă din metilceluloză va fi redusă semnificativ, afectând serios construcția mortarului.
(4) Metilceluloza are un efect semnificativ asupra construcției și aderenței mortarului. „Aderența” aici se referă la forța de aderență resimțită între unealta de aplicare a lucrătorului și substratul peretelui, adică rezistența la forfecare a mortarului. Aderența este ridicată, rezistența la forfecare a mortarului este mare, iar rezistența necesară lucrătorilor în procesul de utilizare este, de asemenea, mare, iar performanța de construcție a mortarului este slabă. Aderența metilcelulozei este la un nivel moderat în produsele pe bază de eter de celuloză.
1.1.2 Formula moleculară a hidroxipropilmetilcelulozei (HPMC) este [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x
Hidroxipropilmetilceluloza este o varietate de celuloză a cărei producție și consum au crescut rapid în ultimii ani. Este un eter mixt de celuloză neionic, obținut din bumbac rafinat după alcalinizare, utilizând oxid de propilenă și clorură de metil ca agent de eterificare, printr-o serie de reacții. Gradul de substituție este în general de 1,2~2,0. Proprietățile sale sunt diferite datorită raporturilor diferite dintre conținutul de metoxil și conținutul de hidroxipropil.
(1) Hidroxipropilmetilceluloza este ușor solubilă în apă rece și va întâmpina dificultăți la dizolvarea în apă fierbinte. Cu toate acestea, temperatura sa de gelificare în apă fierbinte este semnificativ mai mare decât cea a metilcelulozei. Solubilitatea în apă rece este, de asemenea, mult îmbunătățită în comparație cu metilceluloza.
(2) Vâscozitatea hidroxipropilmetilcelulozei este legată de greutatea sa moleculară, iar cu cât greutatea moleculară este mai mare, cu atât vâscozitatea este mai mare. Temperatura îi afectează, de asemenea, vâscozitatea, pe măsură ce temperatura crește, vâscozitatea scade. Cu toate acestea, vâscozitatea sa ridicată are un efect de temperatură mai mic decât metilceluloza. Soluția sa este stabilă atunci când este depozitată la temperatura camerei.
(3) Retenția de apă a hidroxipropilmetilcelulozei depinde de cantitatea adăugată, de vâscozitate etc., iar rata de retenție a apei sub aceeași cantitate adăugată este mai mare decât cea a metilcelulozei.
(4) Hidroxipropilmetilceluloza este stabilă în fața acizilor și a bazelor, iar soluția sa apoasă este foarte stabilă în intervalul pH=2~12. Soda caustică și apa de var au un efect redus asupra performanței sale, dar bazele îi pot accelera dizolvarea și îi pot crește vâscozitatea. Hidroxipropilmetilceluloza este stabilă în fața sărurilor comune, dar atunci când concentrația soluției saline este mare, vâscozitatea soluției de hidroxipropilmetilceluloză tinde să crească.
(5) Hidroxipropilmetilceluloza poate fi amestecată cu compuși polimerici solubili în apă pentru a forma o soluție uniformă și cu vâscozitate mai mare. Cum ar fi alcoolul polivinilic, eterul de amidon, guma vegetală etc.
(6) Hidroxipropilmetilceluloza are o rezistență enzimatică mai bună decât metilceluloza, iar soluția sa este mai puțin probabil să fie degradată de enzime decât metilceluloza.
(7) Aderența hidroxipropilmetilcelulozei la mortarul de construcție este mai mare decât cea a metilcelulozei.
1.1.3 Hidroxietilceluloză (HEC)
Este fabricat din bumbac rafinat, tratat cu alcali și reacționat cu oxid de etilenă ca agent de eterificare în prezența acetonei. Gradul de substituție este în general de 1,5~2,0. Are o hidrofilicitate puternică și absoarbe ușor umezeala.
(1) Hidroxietilceluloza este solubilă în apă rece, dar este dificil de dizolvat în apă fierbinte. Soluția sa este stabilă la temperaturi ridicate, fără a forma gel. Poate fi utilizată mult timp la temperaturi ridicate în mortar, dar retenția de apă este mai mică decât cea a metilcelulozei.
(2) Hidroxietilceluloza este stabilă în general față de acizi și alcali. Alcalii îi pot accelera dizolvarea și îi pot crește ușor vâscozitatea. Dispersabilitatea sa în apă este puțin mai slabă decât cea a metilcelulozei și hidroxipropilmetilcelulozei.
(3) Hidroxietilceluloza are o bună performanță anti-curgere pentru mortar, dar are un timp de întârziere mai lung pentru ciment.
(4) Performanța hidroxietilcelulozei produse de unele întreprinderi autohtone este evident mai mică decât cea a metilcelulozei din cauza conținutului ridicat de apă și a conținutului ridicat de cenușă.
1.1.4 Carboximetilceluloză (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
Eterul ionic de celuloză este fabricat din fibre naturale (bumbac etc.) după tratament alcalin, folosind monocloroacetat de sodiu ca agent de eterificare și supus unei serii de tratamente de reacție. Gradul de substituție este în general de 0,4~1,4, iar performanța sa este influențată în mare măsură de gradul de substituție.
(1) Carboximetilceluloza este mai higroscopică și va conține mai multă apă atunci când este depozitată în condiții generale.
(2) Soluția apoasă de carboximetilceluloză nu va produce gel, iar vâscozitatea va scădea odată cu creșterea temperaturii. Când temperatura depășește 50°C, vâscozitatea este ireversibilă.
(3) Stabilitatea sa este influențată în mare măsură de pH. În general, poate fi utilizat în mortare pe bază de gips, dar nu și în mortare pe bază de ciment. Când este foarte alcalin, își pierde vâscozitatea.
(4) Retenția sa de apă este mult mai mică decât cea a metilcelulozei. Are un efect retardant asupra mortarului pe bază de gips și îi reduce rezistența. Cu toate acestea, prețul carboximetilcelulozei este semnificativ mai mic decât cel al metilcelulozei.
Data publicării: 30 martie 2023