Die Qualität der Zellulose bestimmt die Qualität des Mörtels, was meinen Sie?

In Transportmörtel ist die zugesetzte Menge an Celluloseether sehr gering, kann jedoch die Leistung von Nassmörtel deutlich verbessern und ist ein Hauptzusatzstoff, der die Konstruktionsleistung von Mörtel beeinflusst. Eine sinnvolle Auswahl von Celluloseethern unterschiedlicher Art, Viskosität, Partikelgröße, Viskositätsgrade und Zugabemengen wirkt sich positiv auf die Leistungsverbesserung von Trockenmörtel aus. Derzeit haben viele Mauer- und Putzmörtel eine schlechte Wasserspeicherfähigkeit, und der wässrige Brei trennt sich nach einigen Minuten Standzeit. Die Wasserspeicherfähigkeit ist eine wichtige Eigenschaft von Methylcelluloseether und wird von vielen inländischen Trockenmörtelherstellern, insbesondere in südlichen Regionen mit hohen Temperaturen, sehr geschätzt. Zu den Faktoren, die die Wasserspeicherwirkung von Trockenmörtel beeinflussen, gehören die zugesetzte MC-Menge, die Viskosität des MC, die Feinheit der Partikel und die Temperatur der Anwendungsumgebung.

1. Konzept

Celluloseetherist ein synthetisches Polymer, das durch chemische Modifikation aus natürlicher Cellulose hergestellt wird. Celluloseether ist ein Derivat natürlicher Cellulose. Die Herstellung von Celluloseether unterscheidet sich von der Herstellung synthetischer Polymere. Sein Grundstoff ist Cellulose, eine natürliche Polymerverbindung. Aufgrund der besonderen Struktur natürlicher Cellulose reagiert die Cellulose selbst nicht mit Veretherungsmitteln. Nach der Behandlung mit einem Quellmittel werden jedoch die starken Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülketten zerstört, und durch die aktive Freisetzung der Hydroxylgruppe entsteht eine reaktive Alkalicellulose. Celluloseether wird gewonnen.

Die Eigenschaften von Celluloseethern hängen von der Art, Anzahl und Verteilung der Substituenten ab. Die Klassifizierung von Celluloseethern basiert auch auf der Art der Substituenten, dem Veretherungsgrad, der Löslichkeit und den damit verbundenen Anwendungseigenschaften. Je nach Art der Substituenten an der Molekülkette kann in Monoether und Mischether unterschieden werden. Das üblicherweise verwendete MC ist ein Monoether, und HPMC ist ein Mischether. Methylcelluloseether MC ist das Produkt, das entsteht, wenn die Hydroxylgruppe an der Glucoseeinheit natürlicher Cellulose durch Methoxy ersetzt wird. Das Produkt wird erhalten, indem ein Teil der Hydroxylgruppe an der Einheit durch eine Methoxygruppe und ein anderer Teil durch eine Hydroxypropylgruppe ersetzt wird. Die Strukturformel lautet [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x. Hydroxyethylmethylcelluloseether HEMC sind die wichtigsten Sorten, die auf dem Markt weit verbreitet sind und verkauft werden.

Hinsichtlich der Löslichkeit kann man zwischen ionischen und nichtionischen Celluloseethern unterscheiden. Wasserlösliche nichtionische Celluloseether bestehen hauptsächlich aus zwei Reihen von Alkylethern und Hydroxyalkylethern. Ionische CMC wird hauptsächlich in synthetischen Waschmitteln, im Textildruck und -färben sowie in der Lebensmittel- und Ölförderung eingesetzt. Nichtionische MC, HPMC, HEMC usw. werden hauptsächlich in Baumaterialien, Latexbeschichtungen, Medikamenten und Alltagschemikalien verwendet. Sie dienen als Verdickungsmittel, Wasserrückhaltemittel, Stabilisator, Dispergiermittel und Filmbildner.

2. Wasserretention von Celluloseether

Wasserrückhaltevermögen von Celluloseether: Bei der Herstellung von Baustoffen, insbesondere von Trockenmörtel, spielt Celluloseether eine unersetzliche Rolle, insbesondere bei der Herstellung von Spezialmörtel (modifiziertem Mörtel) ist er ein unverzichtbarer und wichtiger Bestandteil.

Die wichtige Rolle wasserlöslicher Celluloseether in Mörtel hat hauptsächlich drei Aspekte: Erstens ihr ausgezeichnetes Wasserrückhaltevermögen, zweitens ihren Einfluss auf die Konsistenz und Thixotropie des Mörtels und drittens ihre Wechselwirkung mit Zement. Die wasserrückhaltende Wirkung von Celluloseether hängt von der Wasseraufnahme der Grundschicht, der Zusammensetzung des Mörtels, der Schichtdicke, dem Wasserbedarf des Mörtels und der Abbindezeit des Bindemittels ab. Die Wasserrückhaltefähigkeit von Celluloseether selbst beruht auf seiner Löslichkeit und Dehydratation. Wie wir alle wissen, enthält die Molekülkette der Cellulose zwar eine große Anzahl hochhydratisierbarer OH-Gruppen, ist aber aufgrund der hochkristallinen Cellulosestruktur nicht wasserlöslich.

Die Hydratisierungsfähigkeit von Hydroxygruppen allein reicht nicht aus, um die starken Wasserstoffbrücken und Van-der-Waals-Kräfte zwischen Molekülen zu überbrücken. Daher quillt es nur auf, löst sich aber nicht in Wasser auf. Wird ein Substituent in die Molekülkette eingeführt, zerstört dieser nicht nur die Wasserstoffkette, sondern auch die Wasserstoffbrücken zwischen den Ketten werden zerstört, da der Substituent zwischen benachbarten Ketten eingeklemmt wird. Je größer der Substituent, desto größer der Abstand zwischen den Molekülen. Je größer der Abstand. Je stärker die Zerstörung der Wasserstoffbrücken, desto wasserlöslicher wird der Celluloseether, nachdem sich das Cellulosegitter ausgedehnt hat und die Lösung eindringt, wodurch eine hochviskose Lösung entsteht. Steigende Temperaturen schwächen die Hydratisierung des Polymers ab und das Wasser zwischen den Ketten wird verdrängt. Wenn die Dehydratisierungswirkung ausreichend ist, beginnen die Moleküle zu aggregieren und bilden ein dreidimensionales, gelartiges und aufgefaltetes Netzwerk.

Zu den Faktoren, die die Wasserrückhaltefähigkeit von Mörtel beeinflussen, zählen die Viskosität des Celluloseethers, die zugesetzte Menge, die Feinheit der Partikel und die Verwendungstemperatur.

Je höher die Viskosität von Celluloseether, desto besser ist die Wasserrückhalteleistung. Die Viskosität ist ein wichtiger Parameter für die MC-Leistung. Verschiedene MC-Hersteller verwenden derzeit unterschiedliche Methoden und Instrumente zur Messung der Viskosität von MC. Die wichtigsten Methoden sind Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde und Brookfield usw. Für dasselbe Produkt sind die mit verschiedenen Methoden gemessenen Viskositätsergebnisse sehr unterschiedlich, und einige weisen sogar doppelt so große Unterschiede auf. Daher muss beim Viskositätsvergleich ein Vergleich zwischen denselben Prüfmethoden durchgeführt werden, einschließlich Temperatur, Rotor usw.

Im Allgemeinen gilt: Je höher die Viskosität, desto besser die Wasserrückhaltewirkung. Je höher jedoch die Viskosität und je höher das Molekulargewicht von MC ist, desto geringer ist die Löslichkeit, was sich negativ auf die Festigkeit und die Konstruktionseigenschaften des Mörtels auswirkt. Je höher die Viskosität, desto deutlicher ist die verdickende Wirkung auf den Mörtel, sie ist jedoch nicht direkt proportional. Je höher die Viskosität, desto zähflüssiger ist der Nassmörtel, d. h. während der Bauphase klebt er am Schaber und haftet stark am Untergrund. Dies trägt jedoch nicht zur Verbesserung der strukturellen Festigkeit des Nassmörtels selbst bei. Während der Bauphase ist die Standfestigkeit nicht erkennbar. Im Gegenteil, einige modifizierte Methylcelluloseether mit mittlerer und niedriger Viskosität verbessern die strukturelle Festigkeit von Nassmörtel hervorragend.

Je mehr Celluloseether dem Mörtel zugesetzt wird, desto besser ist die Wasserrückhalteleistung, und je höher die Viskosität, desto besser ist die Wasserrückhalteleistung.

Bei der Partikelgröße gilt: Je feiner die Partikel, desto besser die Wasserretention. Bei Kontakt mit Wasser lösen sich die großen Celluloseether-Partikel sofort auf und bilden ein Gel, das das Material umhüllt und so das weitere Eindringen von Wassermolekülen verhindert. Manchmal lässt sich das Material auch nach längerem Rühren nicht gleichmäßig verteilen und auflösen, sodass eine trübe, flockige Lösung oder Agglomeration entsteht. Dies beeinflusst die Wasserretention des Celluloseethers erheblich, und die Löslichkeit ist einer der Faktoren für die Wahl des Celluloseethers.

Die Feinheit ist auch ein wichtiger Leistungsindex von Methylcelluloseether. Das für Trockenmörtel verwendete MC muss Pulver mit geringem Wassergehalt sein und die Feinheit erfordert außerdem, dass 20–60 % der Partikelgröße weniger als 63 µm betragen. Die Feinheit beeinflusst die Löslichkeit von Methylcelluloseether. Grobes MC ist normalerweise körnig und löst sich leicht in Wasser auf, ohne zu verklumpen. Die Lösungsgeschwindigkeit ist jedoch sehr langsam und daher nicht für die Verwendung in Trockenmörtel geeignet. In Trockenmörtel wird MC zwischen Zuschlagstoffen, feinen Füllstoffen und Zement und anderen Bindemitteln dispergiert. Nur wenn das Pulver fein genug ist, kann eine Agglomeration des Methylcelluloseethers beim Mischen mit Wasser vermieden werden. Wenn MC mit Wasser vermischt wird, um die Agglomerate aufzulösen, ist es sehr schwierig, es zu dispergieren und aufzulösen.

Grobgranulat ist nicht nur verschwenderisch, sondern verringert auch die lokale Festigkeit des Mörtels. Bei großflächigem Auftragen eines solchen Trockenpulvermörtels verringert sich die Aushärtungsgeschwindigkeit des lokalen Trockenpulvermörtels erheblich, und aufgrund unterschiedlicher Aushärtungszeiten treten Risse auf. Bei Spritzmörtel mit mechanischer Konstruktion sind die Anforderungen an die Feinheit aufgrund der kürzeren Mischzeit höher.

Auch die Feinheit von MC hat einen gewissen Einfluss auf die Wasserretention. Generell gilt bei Methylcelluloseethern mit gleicher Viskosität, aber unterschiedlicher Feinheit, bei gleicher Zugabemenge: Je feiner, desto besser die Wasserretention.

Die Wasserretention von MC hängt auch von der Temperatur ab, und die Wasserretention von Methylcelluloseether nimmt mit steigender Temperatur ab. In der Praxis wird Trockenmörtel jedoch häufig auf heißen Untergründen bei hohen Temperaturen (über 40 Grad Celsius) in vielen Umgebungen verarbeitet, beispielsweise beim Verputzen von Außenwänden in der Sommersonne. Dies beschleunigt häufig die Zementaushärtung und das Aushärten des Trockenmörtels. Die Abnahme der Wasserretention führt zu einer deutlichen Beeinträchtigung der Verarbeitbarkeit und der Rissbeständigkeit. Unter diesen Bedingungen ist es besonders wichtig, den Einfluss von Temperaturfaktoren zu reduzieren.

Obwohl Methylhydroxyethylcelluloseether-Additive derzeit als technologisch führend gelten, führt ihre Temperaturabhängigkeit dennoch zu einer Leistungsminderung des Trockenmörtels. Selbst bei erhöhter Methylhydroxyethylcellulosemenge (Sommerformel) genügen Verarbeitbarkeit und Rissbeständigkeit nicht den Anforderungen. Durch spezielle Behandlungen der MC, wie z. B. eine Erhöhung des Veretherungsgrades, kann die Wasserrückhaltewirkung bei höheren Temperaturen aufrechterhalten werden, sodass eine bessere Leistung unter rauen Bedingungen erzielt wird.

3. Verdickung und Thixotropie von Celluloseether

Verdickung und Thixotropie von Celluloseether: Die zweite Funktion von Celluloseether – die Verdickungswirkung – hängt von folgendem ab: Polymerisationsgrad des Celluloseethers, Lösungskonzentration, Schergeschwindigkeit, Temperatur und anderen Bedingungen. Die Gelierungseigenschaft der Lösung ist einzigartig bei Alkylcellulose und ihren modifizierten Derivaten. Die Gelierungseigenschaften hängen vom Substitutionsgrad, der Lösungskonzentration und den Additiven ab. Bei hydroxyalkylmodifizierten Derivaten hängen die Geleigenschaften auch vom Modifizierungsgrad des Hydroxyalkyls ab. Für MC und HPMC mit niedriger Viskosität können 10–15 %ige Lösungen hergestellt werden, für MC und HPMC mit mittlerer Viskosität 5–10 %ige Lösungen und für MC und HPMC mit hoher Viskosität 2–3 %ige Lösungen. Normalerweise wird die Viskosität von Celluloseether auch in 1–2 %ige Lösungen unterteilt.

Hochmolekularer Celluloseether hat eine hohe Verdickungseffizienz. Polymere mit unterschiedlichem Molekulargewicht haben in der gleichen Konzentrationslösung unterschiedliche Viskositäten. Hoher Grad. Die Zielviskosität kann nur durch Zugabe einer großen Menge niedermolekularen Celluloseethers erreicht werden. Seine Viskosität hängt wenig von der Schergeschwindigkeit ab, und die hohe Viskosität erreicht die Zielviskosität, wobei weniger Zugabe erforderlich ist, und die Viskosität hängt von der Verdickungseffizienz ab. Daher muss zum Erreichen einer bestimmten Konsistenz eine bestimmte Menge Celluloseether (Konzentration der Lösung) und Lösungsviskosität gewährleistet sein. Die Geltemperatur der Lösung nimmt ebenfalls linear mit zunehmender Konzentration der Lösung ab und geliert nach Erreichen einer bestimmten Konzentration bei Raumtemperatur. Die Gelkonzentration von HPMC ist bei Raumtemperatur relativ hoch.

Die Konsistenz kann auch durch die Wahl der Partikelgröße und der Wahl von Celluloseethern mit unterschiedlichem Modifizierungsgrad angepasst werden. Die sogenannte Modifizierung besteht darin, einen bestimmten Substitutionsgrad von Hydroxyalkylgruppen in die Skelettstruktur von MC einzuführen. Durch Änderung der relativen Substitutionswerte der beiden Substituenten, d. h. der relativen Substitutionswerte DS und MS der Methoxy- und Hydroxyalkylgruppen, die wir oft nennen, können verschiedene Leistungsanforderungen an Celluloseether erfüllt werden.

Der Zusammenhang zwischen Konsistenz und Modifizierung: Die Zugabe von Celluloseether beeinflusst den Wasserverbrauch des Mörtels, die Veränderung des Wasser-Bindemittel-Verhältnisses von Wasser und Zement hat eine verdickende Wirkung, je höher die Dosierung, desto höher der Wasserverbrauch.

Celluloseether, die in pulverförmigen Baustoffen verwendet werden, müssen sich in kaltem Wasser schnell auflösen und dem System eine geeignete Konsistenz verleihen. Bei einer bestimmten Schergeschwindigkeit bilden sie dennoch flockige und kolloidale Blöcke, die ein minderwertiges Produkt darstellen.

Es besteht auch eine gute lineare Beziehung zwischen der Konsistenz von Zementleim und der Dosierung von Celluloseether. Celluloseether kann die Viskosität von Mörtel erheblich erhöhen. Je höher die Dosierung, desto deutlicher der Effekt. Hochviskose wässrige Celluloseetherlösungen haben eine hohe Thixotropie, die auch ein wichtiges Merkmal von Celluloseether ist. Wässrige Lösungen von MC-Polymeren haben unterhalb ihrer Geltemperatur üblicherweise eine pseudoplastische und nicht thixotrope Fluidität, jedoch newtonsche Fließeigenschaften bei niedrigen Schergeschwindigkeiten. Die Pseudoplastizität steigt mit dem Molekulargewicht oder der Konzentration des Celluloseethers, unabhängig von der Art und dem Grad des Substituenten. Daher weisen Celluloseether der gleichen Viskositätsklasse – egal ob MC, HPMC oder HEMC – immer die gleichen rheologischen Eigenschaften auf, solange Konzentration und Temperatur konstant gehalten werden.

Bei steigender Temperatur bilden sich Strukturgele, die ein stark thixotropes Fließen bewirken. Celluloseether mit hoher Konzentration und niedriger Viskosität zeigen sogar unterhalb der Geltemperatur eine Thixotropie. Diese Eigenschaft ist für die Regulierung von Verlauf und Absacken bei Baumörtel von großem Nutzen. Hierbei ist zu beachten, dass die Wasserspeicherung umso besser ist, je höher die Viskosität des Celluloseethers ist. Allerdings steigt mit zunehmender Viskosität auch das relative Molekulargewicht des Celluloseethers und damit seine Löslichkeit, was sich negativ auf die Mörtelkonzentration und die Bauleistung auswirkt. Je höher die Viskosität, desto deutlicher wird der Verdickungseffekt des Mörtels, dieser ist jedoch nicht vollständig proportional. Einige Celluloseether mit mittlerer oder niedriger Viskosität verbessern die Strukturfestigkeit von Nassmörtel besser, und modifizierte Celluloseether verbessern die Wasserspeicherung mit zunehmender Viskosität.

4. Retardierung von Celluloseether

Verzögerung von Celluloseether: Die dritte Funktion von Celluloseether ist die Verzögerung des Hydratationsprozesses von Zement. Celluloseether verleiht Mörtel verschiedene vorteilhafte Eigenschaften, reduziert die frühe Hydratationswärme des Zements und verzögert dessen Hydratationsdynamik. Dies ist ungünstig für den Einsatz von Mörtel in kalten Regionen. Dieser Verzögerungseffekt entsteht durch die Adsorption von Celluloseethermolekülen an Hydratationsprodukten wie CSH und Ca(OH)2. Durch die Erhöhung der Viskosität der Porenlösung verringert der Celluloseether die Ionenbeweglichkeit in der Lösung und verzögert so den Hydratationsprozess.

Je höher die Konzentration von Celluloseether im Mineralgelmaterial, desto ausgeprägter ist der Effekt der Hydratationsverzögerung. Celluloseether verzögert nicht nur das Abbinden, sondern auch den Aushärtungsprozess des Zementmörtelsystems. Die verzögernde Wirkung von Celluloseether hängt nicht nur von seiner Konzentration im Mineralgelsystem, sondern auch von der chemischen Struktur ab. Je höher der Methylierungsgrad von HEMC, desto besser ist die verzögernde Wirkung von Celluloseether. Je stärker das Verhältnis von hydrophiler zu wassererhöhender Substitution, desto stärker ist der verzögernde Effekt. Die Viskosität von Celluloseether hat jedoch wenig Einfluss auf die Hydratationskinetik des Zements.

Mit steigendem Celluloseethergehalt erhöht sich die Abbindezeit des Mörtels deutlich. Es besteht eine gute nichtlineare Korrelation zwischen der anfänglichen Abbindezeit des Mörtels und dem Celluloseethergehalt sowie eine gute lineare Korrelation zwischen der endgültigen Abbindezeit und dem Celluloseethergehalt. Die Verarbeitungszeit des Mörtels lässt sich durch Veränderung der Celluloseethermenge steuern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im FertigmörtelCelluloseetherspielt eine Rolle bei der Wasserretention, Verdickung, Verzögerung der Zementhydratation und der Verbesserung der Bauleistung. Ein gutes Wasserrückhaltevermögen verbessert die Zementhydratation, kann die Nassviskosität von Nassmörtel verbessern, die Haftfestigkeit des Mörtels erhöhen und die Zeit anpassen. Die Zugabe von Celluloseether zu mechanischem Spritzmörtel kann die Spritz- oder Pumpleistung sowie die strukturelle Festigkeit des Mörtels verbessern. Daher wird Celluloseether häufig als wichtiger Zusatzstoff in Fertigmörtel verwendet.