I gruppi ossidrilici suetere di cellulosale molecole e gli atomi di ossigeno sui legami eterei formeranno legami idrogeno con le molecole d'acqua, trasformando l'acqua libera in acqua legata, svolgendo così un ruolo positivo nella ritenzione idrica; la diffusione reciproca tra le molecole d'acqua e le catene molecolari dell'etere di cellulosa consente alle molecole d'acqua di entrare all'interno della catena macromolecolare dell'etere di cellulosa ed essere soggette a forti vincoli, formando così acqua libera e acqua aggrovigliata, che migliora la ritenzione idrica della malta cementizia; l'etere di cellulosa migliora le proprietà reologiche, la struttura della rete porosa e la pressione osmotica della malta cementizia fresca o le proprietà filmogene dell'etere di cellulosa ostacolano la diffusione dell'acqua.
La ritenzione idrica dell'etere di cellulosa deriva dalla sua solubilità e disidratazione. La sola capacità di idratazione dei gruppi ossidrilici non è sufficiente a compensare i forti legami a idrogeno e le forze di van der Waals tra le molecole, quindi si limita a rigonfiarsi ma non si dissolve in acqua. Quando i sostituenti vengono introdotti nella catena molecolare, non solo distruggono le catene a idrogeno, ma anche i legami a idrogeno intercatena vengono distrutti a causa dell'incuneamento dei sostituenti tra catene adiacenti. Più grandi sono i sostituenti, maggiore è la distanza tra le molecole e maggiore è l'effetto di distruzione dei legami a idrogeno. Dopo il rigonfiamento del reticolo di cellulosa, la soluzione entra e l'etere di cellulosa diventa idrosolubile, formando una soluzione ad alta viscosità, che quindi svolge un ruolo nella ritenzione idrica.
Fattori che influenzano le prestazioni di ritenzione idrica:
Viscosità: Maggiore è la viscosità dell'etere di cellulosa, migliore è la capacità di ritenzione idrica, ma maggiore è la viscosità, maggiore è il peso molecolare relativo dell'etere di cellulosa e, di conseguenza, la sua solubilità diminuisce, il che influisce negativamente sulla concentrazione e sulle prestazioni costruttive della malta. In generale, per lo stesso prodotto, i risultati di viscosità misurati con metodi diversi sono molto diversi, quindi, quando si confronta la viscosità, è necessario effettuare il confronto tra gli stessi metodi di prova (inclusi temperatura, rotore, ecc.).
Quantità aggiunta: maggiore è la quantità di etere di cellulosa aggiunta alla malta, migliore sarà la capacità di ritenzione idrica. Di solito, una piccola quantità di etere di cellulosa può migliorare notevolmente la capacità di ritenzione idrica della malta. Quando la quantità raggiunge un certo livello, la tendenza ad aumentare la capacità di ritenzione idrica rallenta.
Finezza delle particelle: più fini sono le particelle, migliore è la ritenzione idrica. Quando particelle di grandi dimensioni di etere di cellulosa entrano in contatto con l'acqua, la superficie si dissolve immediatamente e forma un gel che avvolge il materiale impedendo alle molecole d'acqua di continuare a penetrare. Talvolta, anche un'agitazione prolungata non riesce a ottenere una dispersione e una dissoluzione uniformi, formando una soluzione torbida e flocculante o un'agglomerazione, che influisce notevolmente sulla ritenzione idrica dell'etere di cellulosa. La solubilità è uno dei fattori per la selezione dell'etere di cellulosa. Anche la finezza è un importante indicatore di prestazione dell'etere di metilcellulosa. La finezza influenza la solubilità dell'etere di metilcellulosa. L'etere di metilcellulosa più grossolano è solitamente granulare e può essere facilmente disciolto in acqua senza agglomerazione, ma la velocità di dissoluzione è molto lenta e non è adatto all'uso in malta secca.
Temperatura: all'aumentare della temperatura ambiente, la ritenzione idrica degli eteri di cellulosa solitamente diminuisce, ma alcuni eteri di cellulosa modificati presentano una buona ritenzione idrica anche in condizioni di alta temperatura; all'aumentare della temperatura, l'idratazione dei polimeri si indebolisce e l'acqua tra le catene viene espulsa. Quando la disidratazione è sufficiente, le molecole iniziano ad aggregarsi formando un gel con struttura reticolare tridimensionale.
Struttura molecolare: gli eteri di cellulosa con minore sostituzione hanno una migliore ritenzione idrica.
Addensamento e tissotropia
Addensamento:
Effetto sulla capacità di adesione e sulle prestazioni anti-colata: gli eteri di cellulosa conferiscono alla malta bagnata un'eccellente viscosità, che può aumentare significativamente la capacità di adesione della malta bagnata allo strato di base e migliorare le prestazioni anti-colata della malta. È ampiamente utilizzato nella malta per intonaco, nella malta per piastrelle e nei sistemi di isolamento termico per pareti esterne.
Effetto sull'omogeneità del materiale: l'effetto addensante degli eteri di cellulosa può anche aumentare la capacità antidispersione e l'omogeneità dei materiali appena miscelati, prevenire la stratificazione del materiale, la segregazione e le infiltrazioni d'acqua e può essere utilizzato nel calcestruzzo fibrorinforzato, nel calcestruzzo subacqueo e nel calcestruzzo autocompattante.
Origine e influenza dell'effetto addensante: l'effetto addensante dell'etere di cellulosa sui materiali a base di cemento deriva dalla viscosità della soluzione di etere di cellulosa. A parità di condizioni, maggiore è la viscosità dell'etere di cellulosa, migliore sarà la viscosità dei materiali a base di cemento modificato, ma una viscosità eccessiva influirà sulla fluidità e sulla lavorabilità del materiale (ad esempio, l'adesione alla spatola). La malta autolivellante e il calcestruzzo autocompattante con elevati requisiti di fluidità richiedono una viscosità molto bassa dell'etere di cellulosa. Inoltre, l'effetto addensante dell'etere di cellulosa aumenterà anche il fabbisogno d'acqua dei materiali a base di cemento e la resa della malta.
Tissotropia:
La soluzione acquosa di etere di cellulosa ad alta viscosità presenta un'elevata tissotropia, che è anche una delle principali caratteristiche dell'etere di cellulosa. La soluzione acquosa di metilcellulosa presenta solitamente pseudoplasticità e fluidità non tissotropica al di sotto della temperatura di gelificazione, ma presenta proprietà di flusso newtoniano a basse velocità di taglio. La pseudoplasticità aumenta con l'aumento del peso molecolare o della concentrazione dell'etere di cellulosa e non ha nulla a che fare con il tipo di sostituente e il grado di sostituzione. Pertanto, gli eteri di cellulosa dello stesso grado di viscosità, siano essi MC, HPMC o HEMC, mostrano sempre le stesse proprietà reologiche finché concentrazione e temperatura rimangono costanti. All'aumentare della temperatura, si forma un gel strutturale e si verifica un elevato flusso tissotropico. Gli eteri di cellulosa ad alta concentrazione e bassa viscosità mostrano tissotropia anche al di sotto della temperatura di gelificazione. Questa proprietà è molto utile per regolare il livellamento e la colatura della malta edile durante la costruzione.
Intrappolamento dell'aria
Principio ed effetto sulle prestazioni di lavorazione: l'etere di cellulosa ha un significativo effetto di inglobamento dell'aria sui materiali cementizi freschi. L'etere di cellulosa presenta sia gruppi idrofili (gruppi ossidrilici, gruppi eterei) che gruppi idrofobi (gruppi metilici, anelli di glucosio). È un tensioattivo con attività superficiale, che ha quindi un effetto di inglobamento dell'aria. L'effetto di inglobamento dell'aria produce un effetto palla, che può migliorare le prestazioni di lavorazione dei materiali appena miscelati, ad esempio aumentando la plasticità e la scorrevolezza della malta durante la lavorazione, il che è vantaggioso per la sua distribuzione; inoltre, aumenta la resa della malta e ne riduce i costi di produzione.
Effetto sulle proprietà meccaniche: l'effetto di trascinamento dell'aria aumenterà la porosità del materiale indurito e ne ridurrà le proprietà meccaniche quali resistenza e modulo elastico.
Effetto sulla fluidità: Come tensioattivo, l'etere di cellulosa ha anche un effetto bagnante o lubrificante sulle particelle di cemento, che insieme al suo effetto aerante aumenta la fluidità dei materiali a base di cemento, ma il suo effetto addensante ne riduce la fluidità. L'effetto dell'etere di cellulosa sulla fluidità dei materiali a base di cemento è una combinazione di effetti plastificanti e addensanti. In generale, quando il dosaggio di etere di cellulosa è molto basso, si manifesta principalmente come effetti plastificanti o di riduzione dell'acqua; quando il dosaggio è elevato, l'effetto addensante dell'etere di cellulosa aumenta rapidamente e il suo effetto aerante tende a saturarsi, quindi si manifesta come addensante o aumento del fabbisogno idrico.
Data di pubblicazione: 23 dicembre 2024