L'HPMC (idrossipropilmetilcellulosa) è un materiale polimerico comunemente utilizzato nei materiali da costruzione, in particolare nei materiali a base di cemento e gesso. Presenta buone proprietà di solubilità in acqua, adesione, ritenzione idrica e addensamento, quindi è ampiamente utilizzato in malte, stucco in polvere, adesivi per piastrelle e altri materiali.
1. Cause di restringimento e fessurazione dei materiali da costruzione
Durante il processo di indurimento, i materiali da costruzione spesso si restringono di volume a causa dell'evaporazione dell'acqua, delle reazioni chimiche e delle variazioni dei fattori ambientali esterni, con conseguente concentrazione di stress e formazione di crepe. I principali tipi di restringimento includono:
Ritiro plastico: quando il materiale cementizio non è ancora indurito, il volume si riduce a causa della rapida evaporazione dell'acqua.
Ritiro a secco: dopo l'indurimento, il materiale viene esposto all'aria per lungo tempo e l'acqua evapora lentamente, provocando un restringimento del volume.
Contrazione termica: variazione di volume causata da variazioni di temperatura, soprattutto in un ambiente con grande escursione termica tra il giorno e la notte.
Ritiro autogeno: durante il processo di idratazione del cemento, il volume interno si restringe a causa del consumo di acqua dovuto alla reazione di idratazione.
Questi ritiri portano spesso all'accumulo di stress all'interno del materiale, causando microfessure o crepe, che compromettono la durabilità e l'estetica della struttura dell'edificio. Per evitare questo fenomeno, sono solitamente necessari additivi per migliorare le prestazioni del materiale, e l'HPMC è uno di questi.
2. Meccanismo d'azione dell'HPMC
L'HPMC svolge un ruolo importante nella riduzione del ritiro e delle crepe nei materiali da costruzione, principalmente attraverso i seguenti meccanismi:
Ritenzione idrica: l'HPMC ha un'elevata capacità di ritenzione idrica e può formare una pellicola di ritenzione idrica nella malta o nello stucco in polvere per rallentare la velocità di evaporazione dell'acqua. Poiché la rapida evaporazione dell'acqua all'interno del materiale causa ritiro plastico, l'effetto di ritenzione idrica dell'HPMC può ridurre efficacemente il fenomeno del ritiro precoce, mantenendo un livello d'acqua sufficiente nel materiale, promuovendo così la completa reazione di idratazione del cemento e riducendo le crepe da ritiro causate dalla perdita d'acqua durante il processo di essiccazione. Inoltre, l'HPMC può migliorare le prestazioni del materiale in condizioni di bagnato e asciutto e ridurre le crepe causate dalla perdita d'acqua.
Effetto addensante e rinforzante: l'HPMC è un addensante in grado di aumentare efficacemente la consistenza e la viscosità della malta e migliorarne l'adesione complessiva. Durante il processo di costruzione, se il materiale è troppo sottile, è facile che si delamini o ceda, causando superfici irregolari o persino crepe. Utilizzando l'HPMC, la malta può mantenere un'adeguata viscosità, migliorare la resistenza e la densità superficiale del materiale dopo la costruzione e ridurre il rischio di fessurazioni. Inoltre, l'HPMC può anche migliorare la resistenza al taglio del materiale e la sua resistenza alle crepe.
Migliorare la flessibilità del materiale: le molecole di HPMC possono svolgere un ruolo importante nel migliorare la flessibilità dei materiali a base di cemento o gesso, conferendo al materiale una migliore resistenza a trazione e flessione dopo l'indurimento. Poiché i materiali da costruzione sono solitamente soggetti a sollecitazioni di trazione o flessione in base a variazioni di temperatura e carichi ambientali, l'aggiunta di HPMC aumenta la flessibilità del materiale, consentendogli di assorbire meglio le sollecitazioni esterne ed evitare la formazione di crepe.
Controllo della velocità di reazione di idratazione del cemento: nei materiali a base di cemento, la velocità di reazione di idratazione influisce direttamente sulle prestazioni del materiale. Se la reazione di idratazione è troppo rapida, lo stress interno al materiale non può essere rilasciato in tempo, con conseguente formazione di crepe. L'HPMC può rallentare opportunamente la velocità di reazione di idratazione attraverso la sua capacità di ritenzione idrica e la formazione di un film protettivo, impedendo al cemento di perdere acqua troppo rapidamente nella fase iniziale e, di conseguenza, evitando il fenomeno del ritiro spontaneo e della formazione di crepe durante il processo di indurimento del materiale.
Miglioramento delle prestazioni costruttive: l'HPMC può migliorare le prestazioni costruttive dei materiali da costruzione, principalmente grazie alla sua buona fluidità, ritenzione idrica e proprietà lubrificanti, aumentando l'uniformità dei materiali e riducendo le crepe causate da una costruzione non uniforme. Può facilitare la stesura e il livellamento di malta, stucco in polvere, ecc. durante la costruzione, ridurre il rapporto di vuoti dei materiali, migliorarne la densità e la resistenza complessive e ridurre il rischio di crepe localizzate causate da una costruzione irregolare.
3. Applicazione dell'HPMC in materiali da costruzione specifici
Adesivo per piastrelle: l'HPMC può migliorare notevolmente le prestazioni antiscivolo dell'adesivo per piastrelle, garantire che le piastrelle aderiscano uniformemente al substrato durante la posa e ridurre la formazione di crepe o spaccature causate da sollecitazioni o ritiri irregolari. Inoltre, l'effetto addensante e di ritenzione idrica dell'HPMC consente all'adesivo per piastrelle di mantenere un tempo di apertura più lungo dopo la posa, migliorando l'efficienza costruttiva e riducendo le crepe causate da una polimerizzazione irregolare.
Stucco in polvere: la proprietà di ritenzione idrica dell'HPMC impedisce che lo stucco perda acqua troppo rapidamente durante il processo di essiccazione e riduce il ritiro e le crepe causati dalla perdita d'acqua. Allo stesso tempo, l'effetto addensante dell'HPMC può migliorare le prestazioni costruttive dello stucco, facilitandone l'applicazione uniforme sulla parete e riducendo le crepe superficiali causate da un'applicazione non uniforme.
Malta: l'aggiunta di HPMC alla malta può migliorarne efficacemente le prestazioni di lavorazione, renderla più liscia durante la costruzione, ridurre la segregazione e la stratificazione, migliorandone così l'uniformità e l'adesione. Allo stesso tempo, l'effetto di ritenzione idrica dell'HPMC può rallentare l'evaporazione dell'acqua durante il processo di indurimento della malta, evitando ritiri e fessurazioni causati dalla perdita d'acqua precoce.
4. Precauzioni per l'uso dell'HPMC
Controllo del dosaggio: la quantità di HPMC aggiunta ha un impatto diretto sul suo effetto e solitamente deve essere regolata in base al rapporto tra il materiale e gli specifici scenari applicativi. Un eccesso di HPMC causerà una consistenza eccessiva del materiale, compromettendo le prestazioni della costruzione; al contrario, un HPMC insufficiente non sarà in grado di svolgere la funzione di ritenzione idrica e addensamento necessaria.
Utilizzo con altri additivi: l'HPMC viene solitamente utilizzato in combinazione con altri additivi chimici (come riduttori d'acqua, aeranti, plastificanti, ecc.) per ottenere risultati migliori. Durante l'utilizzo, è necessario considerare l'interazione dei diversi additivi per evitare che interferiscano reciprocamente sulle prestazioni dei materiali.
Come importante additivo edile, l'HPMC ha un effetto significativo nel ridurre il ritiro e la fessurazione dei materiali da costruzione. Riduce efficacemente le fessurazioni causate dalla perdita d'acqua e dalla concentrazione di stress, migliorando la ritenzione idrica, l'ispessimento e la flessibilità del materiale e migliorando la velocità di reazione di idratazione del cemento. Un uso razionale dell'HPMC può non solo migliorare le prestazioni costruttive del materiale, ma anche prolungare la durata utile della struttura dell'edificio e ridurre i costi di manutenzione successivi. Con il continuo progresso della tecnologia dei materiali da costruzione, l'applicazione dell'HPMC nel settore edile sarà sempre più ampia e approfondita.
Data di pubblicazione: 21 settembre 2024