1. Sự cần thiết của việc giữ nước
Tất cả các loại nền móng cần vữa để xây dựng đều có một mức độ hút nước nhất định. Sau khi lớp nền hấp thụ nước trong vữa, khả năng thi công của vữa sẽ bị suy giảm, và trong trường hợp nghiêm trọng, vật liệu xi măng trong vữa sẽ không được hydrat hóa hoàn toàn, dẫn đến cường độ thấp, đặc biệt là cường độ liên kết giữa vữa đã đông cứng và lớp nền, gây ra hiện tượng nứt và bong tróc vữa. Nếu vữa trát có khả năng giữ nước phù hợp, nó không chỉ có thể cải thiện hiệu quả khả năng thi công của vữa mà còn làm cho nước trong vữa khó bị lớp nền hấp thụ và đảm bảo quá trình hydrat hóa đầy đủ của xi măng.
2. Những vấn đề với các phương pháp giữ nước truyền thống
Giải pháp truyền thống là tưới nước lên nền, nhưng không thể đảm bảo nền được làm ẩm đều. Mục tiêu lý tưởng của quá trình hydrat hóa vữa xi măng trên nền là sản phẩm hydrat hóa xi măng hấp thụ nước cùng với nền, thấm vào nền và tạo thành “liên kết then chốt” hiệu quả với nền, để đạt được cường độ liên kết cần thiết. Tưới nước trực tiếp lên bề mặt nền sẽ gây ra sự phân tán nghiêm trọng trong khả năng hấp thụ nước của nền do sự khác biệt về nhiệt độ, thời gian tưới và độ đồng đều của nước. Nền có khả năng hấp thụ nước thấp hơn và sẽ tiếp tục hấp thụ nước trong vữa. Trước khi quá trình hydrat hóa xi măng diễn ra, nước đã được hấp thụ, điều này ảnh hưởng đến quá trình hydrat hóa xi măng và sự thấm của sản phẩm hydrat hóa vào ma trận; nền có khả năng hấp thụ nước lớn, và nước trong vữa chảy về nền. Tốc độ di chuyển của môi trường chậm, thậm chí hình thành một lớp giàu nước giữa vữa và ma trận, điều này cũng ảnh hưởng đến cường độ liên kết. Do đó, việc sử dụng phương pháp tưới nước chân tường thông thường không những không giải quyết hiệu quả vấn đề hút nước cao của chân tường mà còn ảnh hưởng đến độ bám dính giữa vữa và chân tường, dẫn đến hiện tượng rỗng và nứt.
3. Yêu cầu về khả năng giữ nước của các loại vữa khác nhau
Các mục tiêu về tỷ lệ giữ nước cho các sản phẩm vữa trát tường được sử dụng trong một khu vực nhất định và trong các khu vực có điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tương tự được đề xuất dưới đây.
①Vữa trát nền có độ hút nước cao
Các chất nền có khả năng hút nước cao, điển hình là bê tông có chứa bọt khí, bao gồm các loại vách ngăn nhẹ, khối xây, v.v., có đặc điểm là khả năng hút nước lớn và thời gian giữ nước lâu. Vữa trát dùng cho lớp nền này cần có tỷ lệ giữ nước không dưới 88%.
②Vữa trát nền có độ hút nước thấp
Các bề mặt có độ hút nước thấp, điển hình là bê tông đổ tại chỗ, bao gồm cả các tấm polystyrene dùng để cách nhiệt tường ngoài, v.v., có độ hút nước tương đối nhỏ. Vữa trát dùng cho các bề mặt này cần có tỷ lệ giữ nước không dưới 88%.
③Vữa trát lớp mỏng
Trát vữa mỏng là kiểu trát có lớp vữa dày từ 3 đến 8 mm. Kiểu trát này dễ bị mất nước do lớp vữa mỏng, ảnh hưởng đến khả năng thi công và độ bền. Vữa dùng cho kiểu trát này có khả năng giữ nước không dưới 99%.
④Vữa trát lớp dày
Trát vữa lớp dày là kiểu trát tường có độ dày mỗi lớp từ 8mm đến 20mm. Kiểu trát này khó bị mất nước do lớp vữa dày, vì vậy tỷ lệ giữ nước của vữa trát không được thấp hơn 88%.
⑤ Bột trét chống thấm nước
Bột trét chống thấm được sử dụng như một loại vật liệu trát siêu mỏng, với độ dày thi công thông thường từ 1 đến 2mm. Loại vật liệu này đòi hỏi khả năng giữ nước cực cao để đảm bảo tính dễ thi công và độ bám dính. Đối với bột trét, tỷ lệ giữ nước không được thấp hơn 99%, và tỷ lệ giữ nước của bột trét dùng cho tường ngoài phải cao hơn so với bột trét dùng cho tường trong.
4. Các loại vật liệu giữ nước
Ete xenluloza
1) Methyl cellulose ether (MC)
2) Hydroxypropyl Methyl Cellulose Ether (HPMC)
3) Hydroxyethyl cellulose ether (HEC)
4) Ete carboxymethyl cellulose (CMC)
5) Hydroxyethyl Methyl Cellulose Ether (HEMC)
Tinh bột ete
1) Ete tinh bột biến tính
2) Guar ether
Chất làm đặc giữ nước khoáng đã được biến tính (montmorillonite, bentonite, v.v.)
Thứ năm, phần tiếp theo tập trung vào hiệu năng của các vật liệu khác nhau.
1. Ete xenluloza
1.1 Tổng quan về Cellulose Ether
Ete xenluloza là thuật ngữ chung dùng để chỉ một loạt các sản phẩm được tạo thành từ phản ứng giữa xenluloza kiềm và chất ete hóa trong những điều kiện nhất định. Các loại ete xenluloza khác nhau được tạo ra do chất xơ kiềm được thay thế bằng các chất ete hóa khác nhau. Dựa trên tính chất ion hóa của các nhóm thế, ete xenluloza có thể được chia thành hai loại: ion, chẳng hạn như carboxymethyl xenluloza (CMC), và không ion, chẳng hạn như methyl xenluloza (MC).
Theo loại nhóm thế, ete xenluloza có thể được chia thành monoete, ví dụ như metyl xenluloza ete (MC), và ete hỗn hợp, ví dụ như hydroxyethyl carboxymethyl xenluloza ete (HECMC). Theo các dung môi khác nhau mà nó hòa tan, nó có thể được chia thành hai loại: tan trong nước và tan trong dung môi hữu cơ.
1.2 Các loại cellulose chính
Carboxymethylcellulose (CMC), mức độ thế thực tế: 0,4-1,4; chất ete hóa, axit monooxyacetic; dung môi hòa tan, nước;
Carboxymethyl hydroxyethyl cellulose (CMHEC), mức độ thế thực tế: 0,7-1,0; chất ete hóa, axit monooxyacetic, etylen oxit; dung môi hòa tan, nước;
Methylcellulose (MC), mức độ thế thực tế: 1,5-2,4; chất ete hóa, metyl clorua; dung môi hòa tan, nước;
Hydroxyethyl cellulose (HEC), mức độ thế thực tế: 1,3-3,0; chất ete hóa: etylen oxit; dung môi hòa tan: nước;
Hydroxyethyl methylcellulose (HEMC), mức độ thế thực tế: 1,5-2,0; chất ete hóa: etylen oxit, metyl clorua; dung môi hòa tan: nước;
Hydroxypropyl cellulose (HPC), mức độ thế thực tế: 2,5-3,5; chất ete hóa: propylene oxide; dung môi hòa tan: nước;
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), mức độ thế thực tế: 1,5-2,0; chất ete hóa: propylene oxide, methyl chloride; dung môi hòa tan: nước;
Ethyl cellulose (EC), mức độ thế thực tế: 2,3-2,6; chất ete hóa, monochloroethane; dung môi hòa tan, dung môi hữu cơ;
Ethyl hydroxyethyl cellulose (EHEC), mức độ thế thực tế: 2,4-2,8; chất ete hóa: monochloroethane, ethylene oxide; dung môi hòa tan: dung môi hữu cơ;
1.3 Tính chất của cellulose
1.3.1 Methyl cellulose ether (MC)
① Methylcellulose tan được trong nước lạnh, nhưng khó 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 khả năng giữ nước cao. Trong đó, lượng thêm vào có ảnh hưởng lớn nhất đến khả năng giữ nước, và độ nhớt thấp nhất không tỷ lệ thuận trực tiếp với mức độ 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, metyl cellulose có tỷ lệ giữ nước cao hơn.
③Sự thay đổi nhiệt độ sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng 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 rất kém, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc thi công vữa.
④ Methyl cellulose có tác động đáng kể đến tính chất và độ bám dính của vữa. “Độ bám dính” ở đây đề cập đến lực bám dính giữa dụng cụ thi công và bề mặt tường, tức là khả năng chịu cắt của vữa. Độ bám dính cao, khả năng chịu cắt của vữa lớn, và người thi công cần nhiều sức hơn trong quá trình sử dụng, dẫn đến hiệu suất thi công của vữa kém. Độ bám dính của methyl cellulose ở mức trung bình trong các sản phẩm ete cellulose.
1.3.2 Hydroxypropyl Methyl Cellulose Ether (HPMC)
Hydroxypropyl methylcellulose là một sản phẩm dạng sợi có sản lượng và tiêu thụ đang tăng nhanh trong những năm gần đây.
Đây là một loại ete hỗn hợp cellulose không ion được sản xuất từ bông tinh chế sau quá trình kiềm hóa, sử dụng propylene oxide và methyl chloride làm chất ete hóa, thông qua một loạt các phản ứng. Mức độ thế thường là 1,5-2,0. Tính chất của nó khác nhau do tỷ lệ hàm lượng methoxyl và hydroxypropyl khác nhau. Hàm lượng methoxyl cao và hàm lượng hydroxypropyl thấp, hiệu suất gần giống với methyl cellulose; hàm lượng methoxyl thấp và hàm lượng hydroxypropyl cao, hiệu suất gần giống với hydroxypropyl cellulose.
① Hydroxypropyl methylcellulose dễ tan trong nước lạnh và khó 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 khối lượng phân tử của nó, khối lượng phân tử càng cao thì độ nhớt càng cao. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của nó, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm. Tuy nhiên, độ nhớt của nó ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn so với methyl cellulose. Dung dịch của nó ổn định khi được bảo quản ở nhiệt độ phòng.
③Khả năng giữ nước của hydroxypropyl methylcellulose phụ thuộc vào lượng thêm vào, độ nhớt, v.v., và tỷ lệ giữ nước của nó ở cùng một lượng thêm vào 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 khoảng pH=2-12. Natri hydroxit và nước vôi ít ảnh hưởng đến tính chất của nó, nhưng kiềm có thể đẩy nhanh quá trình hòa tan và làm tăng nhẹ độ nhớt. 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 polyme tan trong nước để tạo thành dung dịch đồng nhất, trong suốt 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 bị phân hủy bởi enzyme hơn methylcellulose.
⑦ Độ bám dính của hydroxypropyl methylcellulose với vữa xây dựng cao hơn so với methylcellulose.
1.3.3 Hydroxyethyl cellulose ether (HEC)
Nó được làm từ bông tinh chế được 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 tan được trong nước lạnh, nhưng khó 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 trong nước của nó kém hơn một chút so với methyl cellulose và hydroxypropyl methyl cellulose.
③ Hydroxyethyl cellulose có khả năng chống chảy xệ tốt cho vữa, nhưng lại có thời gian làm chậm đông kết lâu hơn đối với xi măng.
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.
1.3.4 Ete cellulose carboxymethyl (CMC) được làm từ các sợi tự nhiên (bông, gai dầu, v.v.) sau khi xử lý kiềm, sử dụng natri monocloroaxetat làm chất ete hóa, và trải qua một loạt các phản ứng xử lý để tạo ra ete cellulose ion. Mức độ thế thường là 0,4-1,4, và hiệu suất của nó bị ảnh hưởng rất nhiều bởi mức độ thế.
①Carboxymethyl cellulose có tính hút ẩm cao, và nó sẽ chứa một lượng lớn nước khi được bảo quản trong điều kiện thông thường.
② Dung dịch hydroxymethyl cellulose trong nước sẽ không tạo gel, và độ nhớt sẽ giảm khi nhiệt độ tăng. Khi nhiệt độ vượt quá 50 ℃, độ nhớt sẽ không thể phục hồi.
③ Độ ổn định của nó bị ảnh hưởng rất nhiều bởi độ pH. Nói chung, nó có thể được sử dụng trong vữa thạch cao, nhưng không thể sử dụng trong vữa xi măng. Khi có tính kiềm cao, nó sẽ mất độ nhớt.
④ Khả năng giữ nước của nó thấp hơn nhiều so với metyl cellulose. Nó có tác dụng làm chậm quá trình đông kết vữa thạch cao và làm giảm cường độ của vữa. Tuy nhiên, giá thành của carboxymethyl cellulose thấp hơn đáng kể so với metyl cellulose.
2. Ete tinh bột biến tính
Các ete tinh bột thường 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. được biến tính thành nhiều loại ete tinh bột biến tính khác nhau. Các ete tinh bột thường được sử dụng trong vữa là ete tinh bột hydroxypropyl, ete tinh bột hydroxymethyl, v.v.
Nhìn chung, các ete tinh bột được biến tính từ khoai tây, ngô và sắn có khả năng giữ nước thấp hơn đáng kể so với ete xenluloza. Do mức độ biến tính khác nhau, chúng thể hiện độ ổn định khác nhau đối với axit và kiềm. Một số sản phẩm thích hợp để sử dụng trong vữa thạch cao, trong khi một số khác không thể 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, tạo ra các đặc tính và ưu điểm bổ sung cho nhau của hai sản phẩm. 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.
3. Ete gôm guar
Guar gum ether là một loại polysaccharid ete hóa có đặc tính đặc biệt, được điều chế từ hạt guar tự nhiên. Chủ yếu thông qua phản ứng ete hóa giữa guar gum và các nhóm chức acrylic, tạo thành cấu trúc chứa 2 nhóm chức hydroxypropyl, đó là cấu trúc polygalactomannose.
①So với ete xenluloza, ete guar gum dễ tan hơn trong nước. Độ pH về cơ bản không ảnh hưởng đến hiệu suất của ete guar gum.
②Trong 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. Tuy nhiên, độ đặc, khả năng chống chảy xệ, tính chất thixotropy, v.v. được cải thiện rõ rệt.
③Trong điều kiện độ nhớt cao và liều lượng lớn, gôm guar không thể thay thế ete xenluloza, và việc sử dụng hỗn hợp cả hai sẽ cho hiệu quả tốt hơn.
④ Việc sử dụng gôm guar trong vữa thạch cao có thể làm giảm đáng kể hiện tượng bám dính trong quá trình thi công và giúp bề mặt thi công được mịn hơn. Nó không ảnh hưởng xấu đến thời gian đông kết và cường độ của vữa thạch cao.
⑤ Khi sử dụng gôm guar trong vữa xây và vữa trát tường gốc xi măng, nó có thể thay thế ete xenluloza với lượng tương đương, giúp vữa có khả năng chống chảy xệ, độ nhớt và độ mịn tốt hơn trong quá trình thi công.
⑥Trong vữa có độ nhớt cao và hàm lượng chất giữ nước cao, gôm guar và ete xenluloza sẽ phối hợp với nhau để đạt được kết quả tuyệt vời.
⑦ Gum guar cũng có thể được sử dụng trong các sản phẩm như keo dán gạch, chất tự san phẳng, bột trét chống thấm nước và vữa polymer dùng để cách nhiệt tường.
4. 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 tính khó thi công của vữa xi măng, cường độ thấp của vữa hỗn hợp và khả năng chống thấm nước kém.
② Có thể pha chế các sản phẩm vữa với các mức cường độ khác nhau dành cho các công trình công nghiệp và dân dụng nói chung.
③Chi phí nguyên vật liệu thấp.
④ Khả năng giữ nước thấp hơn so với các chất giữ nước hữu cơ, giá trị co ngót khô của vữa đã pha chế tương đối lớn và độ kết dính bị giảm.
Thời gian đăng bài: 03/03/2023