1. Die Notwendigkeit der Wasserretention
Alle Arten von Mörteluntergründen weisen eine gewisse Wasseraufnahme auf. Sobald die Unterschicht das Wasser im Mörtel absorbiert, verschlechtert sich die Baubarkeit des Mörtels. In schweren Fällen wird das zementartige Material im Mörtel nicht vollständig hydratisiert, was zu geringer Festigkeit, insbesondere der Grenzflächenfestigkeit zwischen dem ausgehärteten Mörtel und der Unterschicht, führt, was zu Rissen und Abblättern des Mörtels führen kann. Ein geeigneter Putzmörtel mit geeigneter Wasserrückhaltefähigkeit kann nicht nur die Baueigenschaften des Mörtels effektiv verbessern, sondern auch die Wasseraufnahme im Mörtel durch die Unterschicht erschweren und eine ausreichende Hydratisierung des Zements gewährleisten.
2. Probleme mit herkömmlichen Wasserrückhaltemethoden
Die traditionelle Lösung besteht darin, den Untergrund zu bewässern. Dabei ist jedoch eine gleichmäßige Befeuchtung des Untergrunds nicht gewährleistet. Die ideale Hydratationswirkung von Zementmörtel auf dem Untergrund besteht darin, dass der Zementhydratationsstoff Wasser mit dem Untergrund aufnimmt, in den Untergrund eindringt und eine wirksame „Schlüsselverbindung“ mit dem Untergrund bildet, um die erforderliche Haftfestigkeit zu erreichen. Direktes Bewässern auf der Untergrundoberfläche führt aufgrund von Temperaturunterschieden, Bewässerungszeit und Bewässerungsgleichmäßigkeit zu einer starken Streuung der Wasseraufnahme des Untergrunds. Der Untergrund hat eine geringere Wasseraufnahme und nimmt weiterhin Wasser im Mörtel auf. Bevor die Zementhydratation fortschreitet, wird das Wasser absorbiert, was die Zementhydratation und das Eindringen der Hydratationsstoffe in die Matrix beeinträchtigt. Der Untergrund hat eine hohe Wasseraufnahme, und das Wasser im Mörtel fließt zum Untergrund. Die mittlere Migrationsgeschwindigkeit ist gering, und zwischen Mörtel und Matrix bildet sich eine wasserreiche Schicht, die ebenfalls die Haftfestigkeit beeinträchtigt. Daher kann die Verwendung der üblichen Methode zum Wässern des Untergrunds nicht nur das Problem der hohen Wasseraufnahme des Wandsockels nicht wirksam lösen, sondern beeinträchtigt auch die Bindungsstärke zwischen Mörtel und Untergrund, was zu Hohlräumen und Rissen führt.
3. Anforderungen verschiedener Mörtel an die Wasserrückhaltung
Nachfolgend werden die Zielwerte für die Wasserrückhalterate von Putzmörtelprodukten vorgeschlagen, die in einem bestimmten Gebiet und in Gebieten mit ähnlichen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen verwendet werden.
① Putzmörtel mit hoher Wasseraufnahme
Untergründe mit hoher Wasseraufnahme, wie Luftporenbeton, wie z. B. verschiedene leichte Trennwände, Blöcke usw., zeichnen sich durch hohe Wasseraufnahme und lange Lebensdauer aus. Der für diese Art von Grundschicht verwendete Putzmörtel sollte eine Wasserrückhalterate von mindestens 88 % aufweisen.
②Untergrundputzmörtel mit geringer Wasseraufnahme
Untergründe mit geringer Wasseraufnahme, wie z. B. Ortbeton, einschließlich Polystyrolplatten für die Außenwanddämmung usw., weisen eine relativ geringe Wasseraufnahme auf. Der für solche Untergründe verwendete Putzmörtel sollte eine Wasserrückhalterate von mindestens 88 % aufweisen.
③Dünnschichtiger Putzmörtel
Dünnschichtputz bezeichnet Putzkonstruktionen mit einer Putzschichtdicke zwischen 3 und 8 mm. Diese Putzkonstruktion verliert aufgrund der dünnen Putzschicht leicht Feuchtigkeit, was die Verarbeitbarkeit und Festigkeit beeinträchtigt. Die Wasserrückhalterate des für diese Putzart verwendeten Mörtels beträgt mindestens 99 %.
④Dickschichtiger Putzmörtel
Dickschichtputz bezeichnet eine Putzkonstruktion, bei der die Dicke einer Putzschicht zwischen 8 mm und 20 mm liegt. Aufgrund der dicken Putzschicht verliert diese Putzkonstruktion nicht so leicht Wasser, daher sollte die Wasserrückhalterate des Putzmörtels mindestens 88 % betragen.
⑤Wasserfester Kitt
Wasserfester Kitt wird als ultradünnes Putzmaterial verwendet. Die übliche Baudicke liegt zwischen 1 und 2 mm. Solche Materialien erfordern ein extrem hohes Wasserrückhaltevermögen, um ihre Verarbeitbarkeit und Haftfestigkeit zu gewährleisten. Bei Kittmaterialien sollte die Wasserrückhalterate mindestens 99 % betragen. Die Wasserrückhalterate von Kitt für Außenwände sollte höher sein als die von Kitt für Innenwände.
4. Arten von wasserspeichernden Materialien
Celluloseether
1) Methylcelluloseether (MC)
2) Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC)
3) Hydroxyethylcelluloseether (HEC)
4) Carboxymethylcelluloseether (CMC)
5) Hydroxyethylmethylcelluloseether (HEMC)
Stärkeether
1) Modifizierter Stärkeether
2) Guar-Ether
Modifiziertes mineralisches wasserspeicherndes Verdickungsmittel (Montmorillonit, Bentonit usw.)
Fünftens konzentriert sich das Folgende auf die Leistung verschiedener Materialien
1. Celluloseether
1.1 Übersicht über Celluloseether
Celluloseether ist ein allgemeiner Begriff für eine Reihe von Produkten, die durch die Reaktion von Alkalicellulose und Veretherungsmitteln unter bestimmten Bedingungen entstehen. Durch den Ersatz von Alkalifasern durch unterschiedliche Veretherungsmittel entstehen unterschiedliche Celluloseether. Entsprechend den Ionisierungseigenschaften ihrer Substituenten lassen sich Celluloseether in zwei Kategorien einteilen: ionische, wie Carboxymethylcellulose (CMC), und nichtionische, wie Methylcellulose (MC).
Je nach Substituententyp können Celluloseether in Monoether wie Methylcelluloseether (MC) und Mischether wie Hydroxyethylcarboxymethylcelluloseether (HECMC) unterteilt werden. Je nach den verschiedenen Lösungsmitteln, in denen sie gelöst werden, können sie in zwei Typen unterteilt werden: wasserlöslich und in organischen Lösungsmitteln löslich.
1.2 Wichtigste Zellulosesorten
Carboxymethylcellulose (CMC), praktischer Substitutionsgrad: 0,4–1,4; Veretherungsmittel: Monooxyessigsäure; Lösungsmittel: Wasser;
Carboxymethylhydroxyethylcellulose (CMHEC), praktischer Substitutionsgrad: 0,7–1,0; Veretherungsmittel: Monooxyessigsäure, Ethylenoxid; Lösungsmittel: Wasser;
Methylcellulose (MC), praktischer Substitutionsgrad: 1,5–2,4; Veretherungsmittel: Methylchlorid; Lösungsmittel: Wasser;
Hydroxyethylcellulose (HEC), praktischer Substitutionsgrad: 1,3–3,0; Veretherungsmittel: Ethylenoxid; Lösungsmittel: Wasser;
Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), praktischer Substitutionsgrad: 1,5–2,0; Veretherungsmittel: Ethylenoxid, Methylchlorid; Lösungsmittel: Wasser;
Hydroxypropylcellulose (HPC), praktischer Substitutionsgrad: 2,5–3,5; Veretherungsmittel: Propylenoxid; Lösungsmittel: Wasser;
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), praktischer Substitutionsgrad: 1,5–2,0; Veretherungsmittel: Propylenoxid, Methylchlorid; Lösungsmittel: Wasser;
Ethylcellulose (EC), praktischer Substitutionsgrad: 2,3–2,6; Veretherungsmittel: Monochlorethan; Lösungsmittel: organisches Lösungsmittel;
Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), praktischer Substitutionsgrad: 2,4–2,8; Veretherungsmittel: Monochlorethan, Ethylenoxid; Lösungsmittel: organisches Lösungsmittel;
1.3 Eigenschaften von Zellulose
1.3.1 Methylcelluloseether (MC)
①Methylcellulose ist in kaltem Wasser löslich, in heißem Wasser hingegen nur schwer. Ihre wässrige Lösung ist im pH-Bereich von 3–12 sehr stabil. Sie ist gut verträglich mit Stärke, Guarkernmehl usw. und vielen Tensiden. Sobald die Temperatur die Gelierungstemperatur erreicht, erfolgt die Gelierung.
②Die Wasserretention von Methylcellulose hängt von der Zugabemenge, der Viskosität, der Partikelfeinheit und der Auflösungsrate ab. Generell gilt: Je höher die Zugabemenge, desto geringer die Partikelfeinheit und desto höher die Viskosität, desto höher ist die Wasserretention. Die Zugabemenge hat den größten Einfluss auf die Wasserretention, und eine niedrige Viskosität ist nicht direkt proportional zur Wasserretention. Die Auflösungsrate hängt hauptsächlich vom Grad der Oberflächenmodifizierung der Cellulosepartikel und der Partikelfeinheit ab. Methylcellulose weist unter den Celluloseethern eine höhere Wasserretentionsrate auf.
③ Temperaturschwankungen beeinträchtigen die Wasserrückhalterate von Methylcellulose erheblich. Generell gilt: Je höher die Temperatur, desto schlechter die Wasserrückhalterate. Übersteigt die Mörteltemperatur 40 °C, ist die Wasserrückhalterate von Methylcellulose sehr gering, was die Mörtelkonstruktion erheblich beeinträchtigt.
④ Methylcellulose hat einen erheblichen Einfluss auf die Konstruktion und Haftung von Mörtel. Die „Haftung“ bezieht sich hier auf die zwischen dem Auftragswerkzeug des Arbeiters und dem Wanduntergrund spürbare Haftkraft, d. h. die Scherfestigkeit des Mörtels. Die Haftkraft ist hoch, die Scherfestigkeit des Mörtels groß, und die Arbeiter benötigen während der Anwendung mehr Kraft, was die Konstruktionsleistung des Mörtels beeinträchtigt. Die Methylcellulosehaftung ist in Celluloseetherprodukten moderat.
1.3.2 Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC)
Hydroxypropylmethylcellulose ist ein Faserprodukt, dessen Produktion und Verbrauch in den letzten Jahren stark zugenommen haben.
Es handelt sich um einen nichtionischen Cellulosemischether, der aus raffinierter Baumwolle nach Alkalisierung unter Verwendung von Propylenoxid und Methylchlorid als Veretherungsmittel und durch eine Reihe von Reaktionen hergestellt wird. Der Substitutionsgrad beträgt in der Regel 1,5–2,0. Seine Eigenschaften unterscheiden sich aufgrund der unterschiedlichen Verhältnisse von Methoxyl- und Hydroxypropylgehalt. Bei hohem Methoxyl- und niedrigem Hydroxypropylgehalt liegt die Leistung nahe an der von Methylcellulose; bei niedrigem Methoxyl- und hohem Hydroxypropylgehalt liegt die Leistung nahe an der von Hydroxypropylcellulose.
①Hydroxypropylmethylcellulose ist in kaltem Wasser leicht löslich, in heißem Wasser hingegen nur schwer. Ihre Gelierungstemperatur in heißem Wasser ist jedoch deutlich höher als die von Methylcellulose. Auch die Löslichkeit in kaltem Wasser ist im Vergleich zu Methylcellulose deutlich verbessert.
② Die Viskosität von Hydroxypropylmethylcellulose hängt von ihrem Molekulargewicht ab. Je höher das Molekulargewicht, desto höher die Viskosität. Auch die Temperatur beeinflusst die Viskosität. Mit steigender Temperatur sinkt die Viskosität. Die Viskosität wird jedoch weniger stark von der Temperatur beeinflusst als die von Methylcellulose. Die Lösung ist bei Raumtemperatur stabil.
3. Die Wasserretention von Hydroxypropylmethylcellulose hängt von der Zugabemenge, Viskosität usw. ab und ihre Wasserretentionsrate ist bei gleicher Zugabemenge höher als die von Methylcellulose.
④Hydroxypropylmethylcellulose ist säure- und alkalibeständig, und ihre wässrige Lösung ist im pH-Bereich von 2–12 sehr stabil. Natronlauge und Kalkwasser haben wenig Einfluss auf die Leistung, Alkali kann jedoch die Auflösung beschleunigen und die Viskosität leicht erhöhen. Hydroxypropylmethylcellulose ist gegenüber gängigen Salzen stabil, jedoch steigt die Viskosität der Hydroxypropylmethylcelluloselösung bei hoher Salzkonzentration tendenziell an.
⑤Hydroxypropylmethylcellulose kann mit wasserlöslichen Polymeren gemischt werden, um eine gleichmäßige und transparente Lösung mit höherer Viskosität zu bilden. Wie Polyvinylalkohol, Stärkeether, Pflanzengummi usw.
⑥ Hydroxypropylmethylcellulose hat eine bessere Enzymresistenz als Methylcellulose und ihre Lösung wird weniger wahrscheinlich durch Enzyme abgebaut als Methylcellulose.
⑦Die Haftung von Hydroxypropylmethylcellulose an Mörtelkonstruktionen ist höher als die von Methylcellulose.
1.3.3 Hydroxyethylcelluloseether (HEC)
Es wird aus alkalisch behandelter, raffinierter Baumwolle hergestellt und in Gegenwart von Aceton mit Ethylenoxid als Veretherungsmittel umgesetzt. Der Substitutionsgrad beträgt in der Regel 1,5–2,0. Es ist stark hydrophil und nimmt leicht Feuchtigkeit auf.
①Hydroxyethylcellulose ist in kaltem Wasser löslich, in heißem Wasser jedoch schwer löslich. Ihre Lösung ist bei hohen Temperaturen stabil, ohne zu gelieren. Sie kann lange Zeit bei hohen Temperaturen in Mörtel verwendet werden, hat jedoch eine geringere Wasserretention als Methylcellulose.
②Hydroxyethylcellulose ist gegenüber allgemeinen Säuren und Laugen stabil. Alkali kann ihre Auflösung beschleunigen und ihre Viskosität leicht erhöhen. Ihre Dispergierbarkeit in Wasser ist etwas schlechter als die von Methylcellulose und Hydroxypropylmethylcellulose.
③Hydroxyethylcellulose weist bei Mörtel eine gute Standfestigkeit auf, bei Zement hat sie jedoch eine längere Verzögerungszeit.
④Die Leistung der von einigen inländischen Unternehmen hergestellten Hydroxyethylcellulose ist aufgrund ihres hohen Wasser- und Aschegehalts offensichtlich geringer als die von Methylcellulose.
1.3.4 Carboxymethylcelluloseether (CMC) wird aus Naturfasern (Baumwolle, Hanf usw.) nach einer Alkalibehandlung unter Verwendung von Natriummonochloracetat als Veretherungsmittel hergestellt und durchläuft eine Reihe von Reaktionsbehandlungen, um ionischen Celluloseether herzustellen. Der Substitutionsgrad beträgt in der Regel 0,4–1,4, und die Leistung wird stark vom Substitutionsgrad beeinflusst.
①Carboxymethylcellulose ist stark hygroskopisch und enthält bei Lagerung unter allgemeinen Bedingungen eine große Menge Wasser.
② Eine wässrige Hydroxymethylcelluloselösung bildet kein Gel und die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab. Bei Temperaturen über 50 °C ist die Viskosität irreversibel.
3 Seine Stabilität wird stark vom pH-Wert beeinflusst. Im Allgemeinen kann es in Mörtel auf Gipsbasis verwendet werden, jedoch nicht in Mörtel auf Zementbasis. Bei starker Alkalisierung verliert es an Viskosität.
④ Die Wasserretention ist deutlich geringer als bei Methylcellulose. Sie wirkt verzögernd auf Gipsmörtel und verringert dessen Festigkeit. Der Preis von Carboxymethylcellulose ist jedoch deutlich niedriger als der von Methylcellulose.
2. Modifizierter Stärkeether
Die üblicherweise in Mörtel verwendeten Stärkeether werden aus natürlichen Polymeren einiger Polysaccharide modifiziert. Kartoffeln, Mais, Maniok, Guarbohnen usw. werden beispielsweise zu verschiedenen modifizierten Stärkeethern verarbeitet. Die üblicherweise in Mörtel verwendeten Stärkeether sind Hydroxypropylstärkeether, Hydroxymethylstärkeether usw.
Modifizierte Stärkeether aus Kartoffeln, Mais und Maniok weisen im Allgemeinen eine deutlich geringere Wasserretention auf als Celluloseether. Aufgrund ihres unterschiedlichen Modifizierungsgrades weisen sie eine unterschiedliche Stabilität gegenüber Säuren und Laugen auf. Einige Produkte eignen sich für den Einsatz in Gipsmörteln, andere nicht für den Einsatz in Zementmörteln. Stärkeether werden hauptsächlich als Verdickungsmittel in Mörtel eingesetzt, um die Standfestigkeit des Mörtels zu verbessern, die Haftung von Nassmörtel zu verringern und die Öffnungszeit zu verlängern.
Stärkeether werden häufig zusammen mit Cellulose eingesetzt, wodurch sich die Eigenschaften und Vorteile beider Produkte ergänzen. Da Stärkeetherprodukte deutlich günstiger sind als Celluloseether, führt der Einsatz von Stärkeether in Mörtel zu einer deutlichen Kostensenkung bei der Mörtelherstellung.
3. Guarkernmehlether
Guarkernmehlether ist eine Art verethertes Polysaccharid mit besonderen Eigenschaften, das aus natürlichen Guarbohnen gewonnen wird. Hauptsächlich durch die Veretherungsreaktion zwischen Guarkernmehl und Acryl-Funktionsgruppen entsteht eine Struktur mit 2-Hydroxypropyl-Funktionsgruppen, eine Polygalactomannose-Struktur.
① Im Vergleich zu Celluloseether ist Guarkernmehlether leichter in Wasser löslich. Der pH-Wert hat grundsätzlich keinen Einfluss auf die Leistung von Guarkernmehlether.
② Unter Bedingungen niedriger Viskosität und niedriger Dosierung kann Guarkernmehl Celluloseether in gleicher Menge ersetzen und weist eine ähnliche Wasserretention auf. Konsistenz, Standfestigkeit, Thixotropie usw. werden jedoch deutlich verbessert.
3. Unter den Bedingungen hoher Viskosität und großer Dosierung kann Guarkernmehl Celluloseether nicht ersetzen, und die gemischte Verwendung der beiden führt zu einer besseren Leistung.
④Die Verwendung von Guarkernmehl in Gipsmörtel kann die Haftung während der Bauphase deutlich reduzieren und die Konstruktion glatter machen. Es hat keinen negativen Einfluss auf die Abbindezeit und Festigkeit des Gipsmörtels.
⑤ Wenn Guarkernmehl auf Mauerwerk und Putzmörtel auf Zementbasis aufgetragen wird, kann es Celluloseether in gleicher Menge ersetzen und dem Mörtel eine bessere Standfestigkeit, Thixotropie und Glätte verleihen.
⑥ Im Mörtel mit hoher Viskosität und hohem Gehalt an Wasserrückhaltemitteln wirken Guarkernmehl und Celluloseether zusammen, um hervorragende Ergebnisse zu erzielen.
⑦ Guarkernmehl kann auch in Produkten wie Fliesenklebern, selbstnivellierenden Bodenausgleichsmitteln, wasserfestem Kitt und Polymermörtel zur Wandisolierung verwendet werden.
4. Modifiziertes mineralisches wasserspeicherndes Verdickungsmittel
In China wird das wasserspeichernde Verdickungsmittel aus natürlichen Mineralien durch Modifizierung und Compoundierung eingesetzt. Die wichtigsten Mineralien zur Herstellung wasserspeichernder Verdickungsmittel sind: Sepiolith, Bentonit, Montmorillonit, Kaolin usw. Diese Mineralien besitzen durch Modifizierungen, beispielsweise durch Haftvermittler, bestimmte wasserspeichernde und verdickende Eigenschaften. Dieses wasserspeichernde Verdickungsmittel für Mörtel weist die folgenden Eigenschaften auf.
① Es kann die Leistung von gewöhnlichem Mörtel deutlich verbessern und die Probleme der schlechten Verarbeitbarkeit von Zementmörtel, der geringen Festigkeit von Mischmörtel und der schlechten Wasserbeständigkeit lösen.
2. Es können Mörtelprodukte mit unterschiedlichen Festigkeitsstufen für allgemeine Industrie- und Zivilgebäude formuliert werden.
③Die Materialkosten sind niedrig.
④ Die Wasserretention ist geringer als bei organischen Wasserretentionsmitteln, und der Trockenschrumpfwert des hergestellten Mörtels ist relativ groß und die Kohäsion ist verringert.
Beitragszeit: 03.03.2023