Retención de agua del mortero de polvo seco

1. La necesidad de retención de agua

Todos los tipos de bases que requieren mortero para la construcción presentan cierto grado de absorción de agua. Una vez que la capa base absorbe el agua del mortero, su constructibilidad se ve afectada y, en casos graves, el material cementante del mortero no se hidrata completamente, lo que resulta en una baja resistencia, especialmente en la interfaz entre el mortero endurecido y la capa base, lo que provoca grietas y desprendimientos. Un mortero de enlucido con una adecuada capacidad de retención de agua no solo mejora eficazmente su rendimiento constructivo, sino que también dificulta la absorción del agua del mortero por la capa base y garantiza una hidratación adecuada del cemento.

2. Problemas con los métodos tradicionales de retención de agua

La solución tradicional consiste en humedecer la base, pero es imposible garantizar una humectación uniforme. El objetivo ideal de hidratación del mortero de cemento sobre la base es que el producto de hidratación del cemento absorba agua junto con la base, penetre en ella y forme una unión clave eficaz con ella, logrando así la resistencia de adherencia requerida. Humedecer directamente sobre la superficie de la base provocará una importante dispersión en la absorción de agua debido a las diferencias de temperatura, tiempo y uniformidad de riego. La base tiene menor absorción de agua y continuará absorbiendo el agua del mortero. Antes de que se hidrate el cemento, se absorbe el agua, lo que afecta la hidratación del cemento y la penetración de los productos de hidratación en la matriz; la base tiene una alta absorción de agua, y el agua del mortero fluye hacia ella. La velocidad de migración del mortero es lenta, e incluso se forma una capa rica en agua entre el mortero y la matriz, lo que también afecta la resistencia de adherencia. Por lo tanto, el uso del método de riego de base común no solo no resolverá de manera efectiva el problema de la alta absorción de agua de la base de la pared, sino que afectará la resistencia de unión entre el mortero y la base, lo que provocará ahuecamientos y grietas.

3. Requisitos de diferentes morteros para la retención de agua

A continuación se proponen los objetivos de tasa de retención de agua para productos de mortero de yeso utilizados en un área determinada y en áreas con condiciones de temperatura y humedad similares.

①Mortero de enlucido de sustrato de alta absorción de agua

Los sustratos con alta absorción de agua, como el hormigón aireado, incluyendo diversos tableros divisorios ligeros, bloques, etc., se caracterizan por su alta absorción de agua y larga duración. El mortero de enlucido utilizado para este tipo de capa base debe tener una tasa de retención de agua no inferior al 88%.

② Mortero de enlucido de sustrato de baja absorción de agua

Los sustratos con baja absorción de agua, como el hormigón colado in situ, incluyendo placas de poliestireno para aislamiento de paredes exteriores, presentan una absorción de agua relativamente baja. El mortero de enlucido utilizado para estos sustratos debe tener una tasa de retención de agua no inferior al 88%.

③Mortero de enlucido de capa fina

El enlucido de capa fina se refiere a la construcción con un espesor de capa de entre 3 y 8 mm. Este tipo de construcción pierde humedad con facilidad debido a la finura de la capa, lo que afecta su trabajabilidad y resistencia. El mortero utilizado para este tipo de enlucido tiene una tasa de retención de agua de al menos el 99 %.

4. Mortero de yeso de capa gruesa

El enlucido de capa gruesa se refiere a una construcción con un espesor de capa de entre 8 mm y 20 mm. Este tipo de construcción no pierde agua fácilmente gracias a su espesor, por lo que la tasa de retención de agua del mortero no debe ser inferior al 88 %.

5Masilla resistente al agua

La masilla resistente al agua se utiliza como material de enlucido ultrafino, con un espesor de construcción general de entre 1 y 2 mm. Estos materiales requieren una alta retención de agua para garantizar su trabajabilidad y resistencia a la adherencia. En el caso de las masillas, su tasa de retención de agua no debe ser inferior al 99 %, y la de las masillas para paredes exteriores debe ser mayor que la de las masillas para paredes interiores.

4. Tipos de materiales que retienen agua

Éter de celulosa

1) Éter de metilcelulosa (MC)

2) Éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC)

3) Éter de hidroxietilcelulosa (HEC)

4) Éter de carboximetilcelulosa (CMC)

5) Éter de hidroxietilmetilcelulosa (HEMC)

Éter de almidón

1) Éter de almidón modificado

2) Éter guar

Espesante retenedor de agua mineral modificado (montmorillonita, bentonita, etc.)

Cinco, lo siguiente se centra en el rendimiento de varios materiales.

1. Éter de celulosa

1.1 Descripción general del éter de celulosa

El término éter de celulosa se refiere a una serie de productos formados por la reacción de celulosa alcalina y un agente de eterificación en ciertas condiciones. Se obtienen diferentes éteres de celulosa al sustituir la fibra alcalina por diferentes agentes de eterificación. Según las propiedades de ionización de sus sustituyentes, los éteres de celulosa se dividen en dos categorías: iónicos, como la carboximetilcelulosa (CMC), y no iónicos, como la metilcelulosa (MC).

Según los tipos de sustituyentes, los éteres de celulosa se dividen en monoéteres, como el éter de metilcelulosa (MC), y éteres mixtos, como el éter de hidroxietilcarboximetilcelulosa (HECMC). Según los disolventes en los que se disuelven, se dividen en dos tipos: solubles en agua y solubles en disolventes orgánicos.

1.2 Principales variedades de celulosa

Carboximetilcelulosa (CMC), grado práctico de sustitución: 0,4-1,4; agente de eterificación, ácido monooxiacético; disolvente de disolución, agua;

Carboximetilhidroxietilcelulosa (CMHEC), grado práctico de sustitución: 0,7-1,0; agente de eterificación, ácido monooxiacético, óxido de etileno; disolvente de disolución, agua;

Metilcelulosa (MC), grado práctico de sustitución: 1,5-2,4; agente de eterificación, cloruro de metilo; disolvente de disolución, agua;

Hidroxietilcelulosa (HEC), grado práctico de sustitución: 1,3-3,0; agente de eterificación, óxido de etileno; disolvente de disolución, agua;

Hidroxietilmetilcelulosa (HEMC), grado práctico de sustitución: 1,5-2,0; agente de eterificación, óxido de etileno, cloruro de metilo; disolvente de disolución, agua;

Hidroxipropilcelulosa (HPC), grado práctico de sustitución: 2,5-3,5; agente de eterificación, óxido de propileno; disolvente de disolución, agua;

Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), grado práctico de sustitución: 1,5-2,0; agente de eterificación, óxido de propileno, cloruro de metilo; disolvente de disolución, agua;

Etilcelulosa (EC), grado práctico de sustitución: 2,3-2,6; agente de eterificación, monocloroetano; disolvente de disolución, disolvente orgánico;

Etilhidroxietilcelulosa (EHEC), grado práctico de sustitución: 2,4-2,8; agente de eterificación, monocloroetano, óxido de etileno; disolvente de disolución, disolvente orgánico;

1.3 Propiedades de la celulosa

1.3.1 Éter de metilcelulosa (MC)

①La metilcelulosa es soluble en agua fría y difícilmente soluble en agua caliente. Su solución acuosa es muy estable en un rango de pH de 3 a 12. Presenta buena compatibilidad con almidón, goma guar, etc., y con numerosos tensioactivos. La gelificación se produce cuando la temperatura alcanza la temperatura de gelificación.

②La retención de agua de la metilcelulosa depende de la cantidad añadida, la viscosidad, la finura de las partículas y la velocidad de disolución. Generalmente, si la cantidad añadida es alta, la finura es baja y la viscosidad alta, la retención de agua es alta. Entre ellos, la cantidad añadida tiene el mayor impacto en la retención de agua, y la viscosidad más baja no es directamente proporcional a este nivel. La velocidad de disolución depende principalmente del grado de modificación superficial de las partículas de celulosa y de su finura. Entre los éteres de celulosa, la metilcelulosa presenta una mayor tasa de retención de agua.

③ Los cambios de temperatura afectarán gravemente la retención de agua de la metilcelulosa. Generalmente, a mayor temperatura, menor retención de agua. Si la temperatura del mortero supera los 40 °C, la retención de agua de la metilcelulosa será muy baja, lo que afectará gravemente su construcción.

④ La metilcelulosa tiene un impacto significativo en la construcción y la adherencia del mortero. La "adherencia" se refiere a la fuerza adhesiva que se siente entre la herramienta del trabajador y el sustrato de la pared, es decir, la resistencia al cizallamiento del mortero. La adhesividad es alta, la resistencia al cizallamiento del mortero es alta, y los trabajadores necesitan mayor fuerza durante su uso, lo que reduce el rendimiento de la construcción del mortero. La adherencia de la metilcelulosa es moderada en los productos de éter de celulosa.

1.3.2 Éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC)

La hidroxipropilmetilcelulosa es un producto fibroso cuya producción y consumo están aumentando rápidamente en los últimos años.

Es un éter mixto de celulosa no iónico elaborado a partir de algodón refinado tras la alcalinización, utilizando óxido de propileno y cloruro de metilo como agentes de eterificación, mediante una serie de reacciones. El grado de sustitución es generalmente de 1,5 a 2,0. Sus propiedades difieren debido a las diferentes proporciones de metoxilo e hidroxipropilo. Con un alto contenido de metoxilo y un bajo contenido de hidroxipropilo, su rendimiento es similar al de la metilcelulosa; con un bajo contenido de metoxilo y un alto contenido de hidroxipropilo, su rendimiento es similar al de la hidroxipropilcelulosa.

①La hidroxipropilmetilcelulosa es fácilmente soluble en agua fría, pero difícil de disolver en agua caliente. Sin embargo, su temperatura de gelificación en agua caliente es significativamente mayor que la de la metilcelulosa. Su solubilidad en agua fría también es mucho mejor que la de la metilcelulosa.

② La viscosidad de la hidroxipropilmetilcelulosa está relacionada con su peso molecular, y a mayor peso molecular, mayor viscosidad. La temperatura también afecta su viscosidad; al aumentarla, disminuye. Sin embargo, su viscosidad se ve menos afectada por la temperatura que la de la metilcelulosa. Su solución es estable cuando se almacena a temperatura ambiente.

③La retención de agua de la hidroxipropilmetilcelulosa depende de la cantidad agregada, la viscosidad, etc., y su tasa de retención de agua bajo la misma cantidad agregada es mayor que la de la metilcelulosa.

④La hidroxipropilmetilcelulosa es estable a ácidos y álcalis, y su solución acuosa es muy estable en un rango de pH de 2 a 12. La sosa cáustica y el agua de cal tienen poco efecto en su rendimiento, pero los álcalis pueden acelerar su disolución y aumentar ligeramente su viscosidad. La hidroxipropilmetilcelulosa es estable a las sales comunes, pero cuando la concentración de la solución salina es alta, su viscosidad tiende a aumentar.

⑤La hidroxipropilmetilcelulosa puede mezclarse con polímeros solubles en agua para formar una solución uniforme y transparente con mayor viscosidad. Por ejemplo, alcohol polivinílico, éter de almidón, goma vegetal, etc.

⑥ La hidroxipropilmetilcelulosa tiene una mejor resistencia a las enzimas que la metilcelulosa y es menos probable que su solución sea degradada por enzimas que la metilcelulosa.

⑦La adhesión de la hidroxipropilmetilcelulosa a la construcción de mortero es mayor que la de la metilcelulosa.

1.3.3 Éter de hidroxietilcelulosa (HEC)

Se fabrica a partir de algodón refinado tratado con álcali y reaccionado con óxido de etileno como agente de eterificación en presencia de acetona. El grado de sustitución suele ser de 1,5 a 2,0. Presenta una alta hidrofilicidad y absorbe fácilmente la humedad.

①La hidroxietilcelulosa es soluble en agua fría, pero difícil de disolver en agua caliente. Su solución es estable a altas temperaturas sin gelificarse. Puede utilizarse durante largos periodos a altas temperaturas en morteros, pero su retención de agua es menor que la de la metilcelulosa.

②La hidroxietilcelulosa es estable a ácidos y álcalis en general. Los álcalis pueden acelerar su disolución y aumentar ligeramente su viscosidad. Su dispersabilidad en agua es ligeramente inferior a la de la metilcelulosa y la hidroxipropilmetilcelulosa.

③La hidroxietilcelulosa tiene un buen rendimiento anti-pandeo para el mortero, pero tiene un tiempo de retardo más largo para el cemento.

④El rendimiento de la hidroxietilcelulosa producida por algunas empresas nacionales es obviamente inferior al de la metilcelulosa debido a su alto contenido de agua y alto contenido de cenizas.

1.3.4 El éter de carboximetilcelulosa (CMC) se fabrica a partir de fibras naturales (algodón, cáñamo, etc.) tras un tratamiento alcalino, utilizando monocloroacetato de sodio como agente de eterificación, y se somete a una serie de tratamientos de reacción para obtener éter de celulosa iónico. El grado de sustitución suele estar entre 0,4 y 1,4, y su rendimiento se ve afectado en gran medida por este.

①La carboximetilcelulosa es altamente higroscópica y contendrá una gran cantidad de agua cuando se almacena en condiciones generales.

②La solución acuosa de hidroximetilcelulosa no forma gel y su viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura. Si la temperatura supera los 50 °C, la viscosidad es irreversible.

③ Su estabilidad se ve muy afectada por el pH. Generalmente, se puede utilizar en morteros a base de yeso, pero no en morteros a base de cemento. En condiciones muy alcalinas, pierde viscosidad.

④ Su retención de agua es mucho menor que la de la metilcelulosa. Tiene un efecto retardante sobre el mortero a base de yeso y reduce su resistencia. Sin embargo, el precio de la carboximetilcelulosa es significativamente menor que el de la metilcelulosa.

2. Éter de almidón modificado

Los éteres de almidón que se utilizan generalmente en morteros se modifican a partir de polímeros naturales de algunos polisacáridos. Por ejemplo, los de la papa, el maíz, la yuca, el guar, etc., se transforman en diversos éteres de almidón modificados. Los éteres de almidón más utilizados en morteros son el hidroxipropil éter de almidón, el hidroximetil éter de almidón, etc.

Generalmente, los éteres de almidón modificados de papa, maíz y yuca presentan una retención de agua significativamente menor que los éteres de celulosa. Debido a su diferente grado de modificación, presentan distinta estabilidad a ácidos y álcalis. Algunos productos son aptos para su uso en morteros a base de yeso, mientras que otros no lo son para morteros a base de cemento. La aplicación de éter de almidón en morteros se utiliza principalmente como espesante para mejorar la resistencia al descuelgue, reducir la adherencia del mortero húmedo y prolongar el tiempo de apertura.

Los éteres de almidón se utilizan a menudo junto con la celulosa, lo que resulta en propiedades y ventajas complementarias para ambos productos. Dado que los éteres de almidón son mucho más económicos que los de celulosa, su aplicación en morteros supone una reducción significativa del coste de sus formulaciones.

3. Éter de goma guar

El éter de goma guar es un polisacárido eterificado con propiedades especiales, modificado a partir de semillas de guar natural. Mediante la reacción de eterificación entre la goma guar y los grupos funcionales acrílicos, se forma una estructura con grupos funcionales 2-hidroxipropilo, denominada poligalactomanosa.

①En comparación con el éter de celulosa, el éter de goma guar se disuelve mejor en agua. El pH prácticamente no afecta su rendimiento.

②En condiciones de baja viscosidad y baja dosificación, la goma guar puede sustituir al éter de celulosa en la misma proporción y presenta una retención de agua similar. Sin embargo, la consistencia, la resistencia al descuelgue y la tixotropía, entre otras características, se ven significativamente mejoradas.

③En condiciones de alta viscosidad y gran dosis, la goma guar no puede reemplazar al éter de celulosa, y el uso combinado de ambos producirá un mejor rendimiento.

④La aplicación de goma guar en morteros de yeso puede reducir significativamente la adherencia durante la construcción y hacerla más uniforme. No afecta el tiempo de fraguado ni la resistencia del mortero de yeso.

5. Cuando se aplica goma guar al mortero de mampostería y yeso a base de cemento, puede reemplazar al éter de celulosa en una cantidad igual y dotar al mortero de mejor resistencia al hundimiento, tixotropía y suavidad de construcción.

⑥En el mortero con alta viscosidad y alto contenido de agente de retención de agua, la goma guar y el éter de celulosa trabajarán juntos para lograr excelentes resultados.

⑦ La goma guar también se puede utilizar en productos como adhesivos para baldosas, agentes autonivelantes de suelo, masilla resistente al agua y mortero polimérico para aislamiento de paredes.

4. Espesante modificado que retiene agua mineral

El espesante retenedor de agua, elaborado a partir de minerales naturales mediante modificación y composición, se ha aplicado en China. Los principales minerales utilizados para preparar espesantes retenedores de agua son: sepiolita, bentonita, montmorillonita, caolín, etc. Estos minerales poseen ciertas propiedades retenedoras y espesantes mediante modificaciones, como agentes de acoplamiento. Este tipo de espesante retenedor de agua aplicado al mortero presenta las siguientes características.

① Puede mejorar significativamente el rendimiento del mortero común y resolver los problemas de mala operatividad del mortero de cemento, baja resistencia del mortero mezclado y poca resistencia al agua.

② Se pueden formular productos de mortero con diferentes niveles de resistencia para edificios civiles e industriales en general.

③El costo del material es bajo.

④ La retención de agua es menor que la de los agentes de retención de agua orgánicos, y el valor de contracción en seco del mortero preparado es relativamente grande y la cohesión se reduce.