Bài viết này đề cập đến các loại phụ gia thường được sử dụng trong xây dựng vữa khô trộn sẵn, đặc tính hiệu suất, cơ chế hoạt động và ảnh hưởng của chúng đến hiệu suất của sản phẩm vữa khô trộn sẵn. Đặc biệt, bài viết nhấn mạnh tác dụng cải thiện hiệu suất của vữa khô trộn sẵn nhờ các chất giữ nước như ete xenluloza và ete tinh bột, bột latex phân tán lại và vật liệu sợi.
Phụ gia đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất của vữa khô xây dựng, nhưng việc thêm phụ gia làm tăng chi phí vật liệu của sản phẩm vữa khô cao hơn đáng kể so với vữa truyền thống, chiếm hơn 40% chi phí vật liệu. Hiện nay, phần lớn phụ gia được cung cấp bởi các nhà sản xuất nước ngoài, và liều lượng tham khảo của sản phẩm cũng do nhà cung cấp đưa ra. Kết quả là, chi phí sản phẩm vữa khô vẫn ở mức cao, và khó phổ biến loại vữa xây và trát tường thông thường với số lượng lớn và phạm vi rộng; các sản phẩm thị trường cao cấp bị kiểm soát bởi các công ty nước ngoài, khiến các nhà sản xuất vữa khô có lợi nhuận thấp và khả năng chịu giá kém; thiếu nghiên cứu có hệ thống và mục tiêu về ứng dụng dược phẩm, và người ta thường áp dụng công thức nước ngoài một cách mù quáng.
Dựa trên những lý do nêu trên, bài báo này phân tích và so sánh một số đặc tính cơ bản của các chất phụ gia thường dùng, và trên cơ sở đó, nghiên cứu hiệu suất của các sản phẩm vữa khô trộn sẵn sử dụng chất phụ gia.
1 chất giữ nước
Chất giữ nước là một phụ gia quan trọng để cải thiện khả năng giữ nước của vữa khô trộn sẵn, và nó cũng là một trong những phụ gia quyết định giá thành vật liệu vữa khô trộn sẵn.
1. Hydroxypropyl Methyl Cellulose Ether (HPMC)
Hydroxypropyl methylcellulose là thuật ngữ chung cho một loạt các sản phẩm được tạo thành từ phản ứng giữa cellulose kiềm và chất ete hóa trong những điều kiện nhất định. Cellulose kiềm được thay thế bằng các chất ete hóa khác nhau để thu được các ete cellulose khác nhau. Theo tính chất ion hóa của các nhóm thế, ete cellulose có thể được chia thành hai loại: ion (như carboxymethyl cellulose) và không ion (như methyl cellulose). Theo loại nhóm thế, ete cellulose có thể được chia thành monoete (như methyl cellulose) và ete hỗn hợp (như hydroxypropyl methyl cellulose). Theo độ hòa tan khác nhau, nó có thể được chia thành tan trong nước (như hydroxyethyl cellulose) và tan trong dung môi hữu cơ (như ethyl cellulose), v.v. Vữa trộn khô chủ yếu là cellulose tan trong nước, và cellulose tan trong nước được chia thành loại hòa tan tức thì và loại hòa tan chậm được xử lý bề mặt.
Cơ chế hoạt động của ete xenluloza trong vữa như sau:
(1) Hydroxypropyl methylcellulose dễ tan trong nước lạnh và sẽ gặp khó khăn khi tan trong nước nóng. Tuy nhiên, nhiệt độ tạo gel của nó trong nước nóng cao hơn đáng kể so với methyl cellulose. Độ hòa tan trong nước lạnh cũng được cải thiện đáng kể so với methyl cellulose.
(2) Độ nhớt của hydroxypropyl methylcellulose có liên quan đến trọng lượng phân tử của nó, và trọng lượng phân tử càng lớn thì độ nhớt càng cao. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của nó, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm. Tuy nhiên, độ nhớt cao của nó có ảnh hưởng của nhiệt độ thấp hơn so với methyl cellulose. Dung dịch của nó ổn định khi được bảo quản ở nhiệt độ phòng.
(3) Khả năng giữ nước của hydroxypropyl methylcellulose phụ thuộc vào lượng bổ sung, độ nhớt, v.v., và tỷ lệ giữ nước của nó dưới cùng một lượng bổ sung cao hơn so với methyl cellulose.
(4) Hydroxypropyl methylcellulose ổn định với axit và kiềm, và dung dịch nước của nó rất ổn định trong phạm vi pH=2~12. Natri hydroxit và nước vôi ít ảnh hưởng đến hiệu suất của nó, nhưng kiềm có thể đẩy nhanh quá trình hòa tan và tăng độ nhớt của nó. Hydroxypropyl methylcellulose ổn định với các muối thông thường, nhưng khi nồng độ dung dịch muối cao, độ nhớt của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose có xu hướng tăng lên.
(5) Hydroxypropyl methylcellulose có thể được trộn với các hợp chất polyme hòa tan trong nước để tạo thành dung dịch đồng nhất và có độ nhớt cao hơn. Ví dụ như polyvinyl alcohol, ete tinh bột, gôm thực vật, v.v.
(6) Hydroxypropyl methylcellulose có khả năng kháng enzyme tốt hơn methylcellulose và dung dịch của nó ít có khả năng bị phân hủy bởi enzyme hơn methylcellulose.
(7) Độ bám dính của hydroxypropyl methylcellulose với cấu trúc vữa cao hơn so với methylcellulose.
2. Methylcellulose (MC)
Sau khi bông tinh chế được xử lý bằng kiềm, ete xenluloza được tạo ra thông qua một loạt các phản ứng với metan clorua làm chất ete hóa. Nói chung, mức độ thế là 1,6~2,0, và độ hòa tan cũng khác nhau tùy thuộc vào mức độ thế. Nó thuộc loại ete xenluloza không ion.
(1) Methylcellulose hòa tan trong nước lạnh và khó hòa tan trong nước nóng. Dung dịch nước của nó rất ổn định trong khoảng pH=3~12. Nó có khả năng tương thích tốt với tinh bột, guar gum, v.v. và nhiều chất hoạt động bề mặt. Khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ tạo gel, quá trình tạo gel sẽ xảy ra.
(2) Khả năng giữ nước của metyl cellulose phụ thuộc vào lượng thêm vào, độ nhớt, độ mịn của hạt và tốc độ hòa tan. Nói chung, nếu lượng thêm vào lớn, độ mịn nhỏ và độ nhớt lớn thì tỷ lệ giữ nước cao. Trong đó, lượng thêm vào có tác động lớn nhất đến tỷ lệ giữ nước, và độ nhớt không tỷ lệ thuận trực tiếp với tỷ lệ giữ nước. Tốc độ hòa tan chủ yếu phụ thuộc vào mức độ biến đổi bề mặt của các hạt cellulose và độ mịn của hạt. Trong số các ete cellulose nêu trên, metyl cellulose và hydroxypropyl metyl cellulose có tỷ lệ giữ nước cao hơn.
(3) Sự thay đổi nhiệt độ sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến tỷ lệ giữ nước của metyl cellulose. Nói chung, nhiệt độ càng cao thì khả năng giữ nước càng kém. Nếu nhiệt độ vữa vượt quá 40°C, khả năng giữ nước của metyl cellulose sẽ giảm đáng kể, ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc thi công vữa.
(4) Methyl cellulose có tác dụng đáng kể đến việc xây dựng và độ bám dính của vữa. “Độ bám dính” ở đây đề cập đến lực bám dính mà dụng cụ thi công của công nhân cảm nhận được và bề mặt tường, tức là sức kháng cắt của vữa. Độ bám dính cao, sức kháng cắt của vữa lớn, và cường độ mà công nhân yêu cầu trong quá trình sử dụng cũng lớn, và hiệu suất xây dựng của vữa kém. Độ bám dính của methyl cellulose ở mức trung bình trong các sản phẩm ete cellulose.
3. Hydroxyethylcellulose (HEC)
Nó được làm từ bông tinh chế xử lý bằng kiềm, và phản ứng với etylen oxit làm chất ete hóa trong sự có mặt của axeton. Mức độ thế thường là 1,5~2,0. Nó có tính ưa nước mạnh và dễ dàng hấp thụ độ ẩm.
(1) Hydroxyethyl cellulose hòa tan trong nước lạnh nhưng khó hòa tan trong nước nóng. Dung dịch của nó ổn định ở nhiệt độ cao mà không bị đông đặc. Nó có thể được sử dụng trong thời gian dài ở nhiệt độ cao trong vữa, nhưng khả năng giữ nước của nó thấp hơn so với methyl cellulose.
(2) Hydroxyethyl cellulose ổn định với axit và kiềm thông thường. Kiềm có thể đẩy nhanh quá trình hòa tan và làm tăng nhẹ độ nhớt của nó. Khả năng phân tán của nó trong nước kém hơn một chút so với methyl cellulose và hydroxypropyl methyl cellulose. .
(3) Hydroxyethyl cellulose có hiệu quả chống chảy xệ tốt cho vữa nhưng có thời gian làm chậm quá trình đông kết xi măng lâu hơn.
(4) Hiệu suất của hydroxyethyl cellulose do một số doanh nghiệp trong nước sản xuất rõ ràng thấp hơn so với methyl cellulose do hàm lượng nước và hàm lượng tro cao.
Tinh bột ete
Các ete tinh bột được sử dụng trong vữa được điều chế từ các polyme tự nhiên của một số polysaccharid. Ví dụ như khoai tây, ngô, sắn, đậu guar, v.v.
1. Tinh bột biến tính
Ete tinh bột biến tính từ khoai tây, ngô, sắn, v.v. có khả năng giữ nước thấp hơn đáng kể so với ete xenluloza. Do mức độ biến tính khác nhau, độ ổn định với axit và kiềm cũng khác nhau. Một số sản phẩm thích hợp để sử dụng trong vữa thạch cao, trong khi một số khác có thể được sử dụng trong vữa xi măng. Ứng dụng của ete tinh bột trong vữa chủ yếu được sử dụng như chất làm đặc để cải thiện khả năng chống chảy xệ của vữa, giảm độ bám dính của vữa ướt và kéo dài thời gian thi công.
Ete tinh bột thường được sử dụng cùng với cellulose, để các đặc tính và ưu điểm của hai sản phẩm này bổ sung cho nhau. Vì các sản phẩm ete tinh bột rẻ hơn nhiều so với ete cellulose, việc ứng dụng ete tinh bột trong vữa sẽ giúp giảm đáng kể chi phí trong công thức vữa.
2. Ete gôm guar
Ete gôm guar là một loại ete tinh bột có tính chất đặc biệt, được điều chế từ hạt guar tự nhiên. Chủ yếu bằng phản ứng ete hóa giữa gôm guar và nhóm chức acrylic, tạo thành cấu trúc chứa nhóm chức 2-hydroxypropyl, đó là cấu trúc polygalactomannose.
(1) So với ete xenluloza, ete guar gum tan trong nước nhiều hơn. Tính chất pH của ete guar về cơ bản không bị ảnh hưởng.
(2) Trong điều kiện độ nhớt thấp và liều lượng thấp, gôm guar có thể thay thế ete xenluloza với lượng tương đương và có khả năng giữ nước tương tự. Nhưng độ đặc, khả năng chống chảy xệ, tính chất thixotropy, v.v. được cải thiện rõ rệt.
(3) Trong điều kiện độ nhớt cao và liều lượng lớn, gôm guar không thể thay thế ete xenluloza, và việc sử dụng hỗn hợp hai loại sẽ mang lại hiệu quả tốt hơn.
(4) Việc sử dụng gôm guar trong vữa thạch cao có thể làm giảm đáng kể độ bám dính trong quá trình thi công và làm cho quá trình thi công diễn ra suôn sẻ hơn. Nó không có tác động bất lợi đến thời gian đông kết và cường độ của vữa thạch cao.
3. Chất làm đặc giữ nước khoáng cải tiến
Chất làm đặc giữ nước được làm từ khoáng chất tự nhiên thông qua quá trình biến tính và phối trộn đã được ứng dụng rộng rãi ở Trung Quốc. Các khoáng chất chính được sử dụng để chế tạo chất làm đặc giữ nước là: sepiolite, bentonite, montmorillonite, kaolin, v.v. Các khoáng chất này có đặc tính giữ nước và làm đặc nhất định thông qua quá trình biến tính, chẳng hạn như sử dụng chất liên kết. Loại chất làm đặc giữ nước này khi được ứng dụng vào vữa có các đặc điểm sau.
(1) Nó có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của vữa thông thường và giải quyết các vấn đề về khả năng thi công kém của vữa xi măng, cường độ thấp của vữa hỗn hợp và khả năng chống nước kém.
(2) Có thể xây dựng các sản phẩm vữa với các mức độ cường độ khác nhau cho các công trình công nghiệp và dân dụng nói chung.
(3) Chi phí nguyên liệu thấp hơn đáng kể so với ete xenluloza và ete tinh bột.
(4) Khả năng giữ nước thấp hơn so với chất giữ nước hữu cơ, giá trị co ngót khô của vữa đã chuẩn bị lớn hơn và độ kết dính giảm.
Bột cao su polyme có thể phân tán lại
Bột cao su phân tán lại được chế biến bằng phương pháp sấy phun nhũ tương polymer đặc biệt. Trong quá trình chế biến, các chất phụ gia như keo bảo vệ, chất chống vón cục, v.v. trở thành những chất không thể thiếu. Bột cao su khô thu được là các hạt hình cầu có kích thước 80-100mm tập hợp lại với nhau. Các hạt này tan trong nước và tạo thành một dung dịch phân tán ổn định, có kích thước lớn hơn một chút so với các hạt nhũ tương ban đầu. Dung dịch phân tán này sẽ tạo thành một lớp màng sau khi khử nước và sấy khô. Lớp màng này không thể đảo ngược giống như sự hình thành màng nhũ tương thông thường và sẽ không phân tán lại khi tiếp xúc với nước.
Bột cao su phân tán lại có thể được chia thành: copolyme styren-butadien, copolyme etylen axit cacbonic bậc ba, copolyme etylen-axetat axit axetic, v.v., và dựa trên đó, silicon, vinyl laurat, v.v. được ghép nối để cải thiện hiệu suất. Các biện pháp biến đổi khác nhau làm cho bột cao su phân tán lại có các đặc tính khác nhau như khả năng chống nước, chống kiềm, chống chịu thời tiết và độ dẻo. Chứa vinyl laurat và silicon, có thể làm cho bột cao su có khả năng kỵ nước tốt. Cacbonat bậc ba vinyl phân nhánh cao với giá trị Tg thấp và độ dẻo tốt.
Khi các loại bột cao su này được trộn vào vữa, chúng đều có tác dụng làm chậm thời gian đông kết của xi măng, nhưng tác dụng này nhỏ hơn so với việc sử dụng trực tiếp các nhũ tương tương tự. So sánh thì styren-butadien có tác dụng làm chậm lớn nhất, còn etylen-vinyl axetat có tác dụng làm chậm nhỏ nhất. Nếu liều lượng quá nhỏ, hiệu quả cải thiện tính chất của vữa sẽ không rõ rệt.
Thời gian đăng bài: 03/04/2023