Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)ist ein häufig verwendeter wasserlöslicher Celluloseether, der in Baumaterialien, Beschichtungen, Medikamenten und Lebensmitteln weit verbreitet ist. In zementbasierten Baumaterialien wird HPMC häufig als Modifikator dem Zementmörtel zugesetzt, um dessen Leistung zu verbessern, insbesondere während des Bau- und Nutzungsprozesses. Es hat einen erheblichen Einfluss auf die Fließfähigkeit, das Wasserrückhaltevermögen, die Funktionsfähigkeit und die Rissbeständigkeit des Mörtels.

 

1. Einfluss von HPMC auf die Fließfähigkeit von Zementmörtel
Die Fließfähigkeit von Zementmörtel ist ein wichtiger Indikator für dessen Bauleistung, die sich direkt auf die Baueffizienz und -qualität auswirkt. Als Polymermaterial weist HPMC eine gute Wasserlöslichkeit und Oberflächenaktivität auf. Nach der Zugabe zu Zementmörtel kann es durch intermolekulare Wechselwirkungen einen dünnen Film bilden, die Viskosität des Mörtels erhöhen und so dessen Fließfähigkeit und Verarbeitbarkeit verbessern. Insbesondere kann HPMC die Konsistenz des Mörtels effektiv anpassen, was das Auftragen und gleichmäßige Verteilen während des Bauprozesses erleichtert und Bauprobleme durch Übertrocknung des Mörtels vermeidet.

HPMC kann außerdem die offene Zeit des Mörtels verlängern, d. h. die Nutzungsdauer des Mörtels während der Bauarbeiten erhöhen und verhindern, dass die Bauwirkung durch zu schnelles Verdunsten des Wassers beeinträchtigt wird, insbesondere bei hohen Temperaturen und in trockener Umgebung.

 

2. Die Wirkung von HPMC auf die Wasserretention von Zementmörtel
Die Wasserspeicherfähigkeit von Zementmörtel ist entscheidend für dessen Aushärtung und Festigkeitsentwicklung. Da der Zementhydratationsprozess ausreichend Wasser benötigt, wirkt sich ein zu schneller Wasserverlust des Mörtels und eine unvollständige Zementhydratation direkt auf dessen endgültige Festigkeit und Haltbarkeit aus. HPMC kann die Wasserspeicherfähigkeit von Mörtel effektiv verbessern. Die in seiner Molekülstruktur enthaltenen Hydroxypropyl- und Methylgruppen weisen eine starke Hydrophilie auf, die eine gleichmäßige Wasserspeicherschicht im Mörtel bilden und die Wasserverdunstungsrate reduzieren kann.

Insbesondere in Umgebungen mit hohen Temperaturen und niedriger Luftfeuchtigkeit kann die Zugabe von HPMC den Trocknungsprozess von Zementmörtel deutlich verzögern, die vollständige Hydratisierung des Zements sicherstellen und so die Endfestigkeit und Rissbeständigkeit des Mörtels verbessern. Studien haben gezeigt, dass die Druckfestigkeit und Haltbarkeit von Mörtel mit einer angemessenen Menge an HPMC im Langzeithärtungsprozess im Allgemeinen besser sind als bei Mörtel ohne HPMC.

 

3. Einfluss von HPMC auf die Rissbeständigkeit von Zementmörtel
Risse sind ein häufiges Problem, das die Qualität von Zementmörtel beeinträchtigt. Insbesondere unter dem Einfluss von Faktoren wie Trocknungsschrumpfung, Temperaturschwankungen und äußeren Kräften neigt Mörtel zu Rissen. Die Zugabe von HPMC kann die Rissbeständigkeit von Mörtel effektiv verbessern, hauptsächlich durch die folgenden Aspekte:

Verbessern Sie die Elastizität und Plastizität des Mörtels: HPMC verfügt über eine gewisse Elastizität und Plastizität, die die durch Trocknungsschrumpfung während des Aushärtungsprozesses des Mörtels verursachte Spannung abbauen und so das Auftreten von Rissen verringern kann.
Erhöhung der Haftung und Zugfestigkeit von Mörtel: HPMC kann die Haftung und Zugfestigkeit von Mörtel verbessern, insbesondere wenn die Untergrundoberfläche uneben oder die Untergrundhaftung schlecht ist.
Kontrolle der Zementhydratationsrate: Durch die Kontrolle der Zementhydratationsrate kann HPMC den übermäßigen Wasserverlust im Zementmörtel verzögern und die durch die schnelle Verdunstung von Wasser verursachte Schrumpfspannung reduzieren und so die Entstehung von Rissen wirksam verhindern.

 

4. Einfluss von HPMC auf die Festigkeit und Haltbarkeit von Zementmörtel
HPMC verbessert nicht nur die Verarbeitbarkeit und Rissbeständigkeit von Zementmörtel, sondern hat auch einen gewissen Einfluss auf dessen Festigkeit und Haltbarkeit. Obwohl die Zugabe von HPMC die Anfangsfestigkeit des Mörtels leicht verringert, da seine Molekularstruktur einen Teil des für die Zementhydratation benötigten Wassers einnimmt, trägt HPMC langfristig zur vollständigen Hydratisierung des Zements bei und verbessert so die Endfestigkeit des Mörtels.

Darüber hinaus kann HPMC die Durchlässigkeit von Zementmörtel verbessern, die Erosion des Mörtels durch Wasser oder Chemikalien verringern und seine Haltbarkeit erhöhen. Dadurch weist Mörtel mit HPMC-Zusatz eine bessere Langzeitleistung in feuchten oder korrosiven Umgebungen auf und eignet sich besonders für Außenwanddekorationen, Bodenbeläge und andere Bereiche.

 

5. Anwendungsaussichten von HPMC in zementbasierten Baustoffen
Mit der steigenden Nachfrage nach Hochleistungsmörtel in der Bauindustrie bietet HPMC als wichtiger Zusatzstoff breite Anwendungsmöglichkeiten in zementbasierten Baustoffen. Neben traditionellen Anwendungen wie Wandputz und Bodenmörtel kann HPMC auch zur Herstellung von selbstnivellierendem Mörtel, Reparaturmörtel, Trockenmörtel und anderen Produkten eingesetzt werden, um die Gesamtleistung von Mörtel weiter zu verbessern.

Mit den gestiegenen Anforderungen an Umweltschutz und Nachhaltigkeit im Bauwesen bietet HPMC aufgrund seiner geringen Schadstoffbelastung und seines geringen VOC-Gehalts (flüchtige organische Verbindungen) großes Potenzial für den Einsatz in umweltfreundlichen Baustoffen. Gleichzeitig werden die Modifikations- und Anwendungsformen von HPMC durch die kontinuierliche Weiterentwicklung verwandter Technologien vielfältiger und bieten mehr Möglichkeiten für die Innovation und Entwicklung zementbasierter Baustoffe.

 

Als wichtiger Zementmörtelmodifizierer verbessert Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) die Konstruktions- und Gebrauchseigenschaften zementbasierter Baustoffe deutlich, indem sie die Fließfähigkeit, Wasserrückhaltefähigkeit, Rissbeständigkeit und Festigkeit des Mörtels verbessert. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Anforderungen an Baustoffe wird sich der Anwendungsbereich von HPMC weiter erweitern und zu einem der Schlüsselfaktoren für die Entwicklung moderner Baustoffe werden.