ヒドロキシル基はセルロースエーテルセルロースエーテル分子とエーテル結合上の酸素原子が水分子と水素結合を形成し、自由水を結合水に変えることで、保水性に優れた効果を発揮します。水分子とセルロースエーテル分子鎖との相互拡散により、水分子がセルロースエーテル高分子鎖の内部に入り込み、強い束縛を受けることで、自由水と絡み合った水が形成され、セメントスラリーの保水性が向上します。セルロースエーテルは、新鮮なセメントスラリーのレオロジー特性、多孔質ネットワーク構造、浸透圧を改善し、またはセルロースエーテルのフィルム形成特性により、水の拡散を抑制します。
セルロースエーテル自体の保水性は、セルロースエーテル自体の溶解性と脱水性に由来します。水酸基の水和能力だけでは、分子間の強い水素結合とファンデルワールス力を補うのに十分ではないため、水に膨潤するだけで溶解しません。分子鎖に置換基が導入されると、置換基が水素鎖を破壊するだけでなく、隣接する鎖の間に置換基がくさびで固定されるため、鎖間水素結合も破壊されます。置換基が大きいほど、分子間の距離が長くなり、水素結合を破壊する効果が大きくなります。セルロース格子が膨潤した後、溶液が入り込み、セルロースエーテルが水溶性になり、高粘度溶液を形成し、それが保水性の役割を果たします。
保水性能に影響を与える要因:
粘度：セルロースエーテルの粘度が高いほど保水性能は向上しますが、粘度が高いほどセルロースエーテルの相対分子量が高くなり、溶解度も低下するため、モルタルの濃度と施工性能に悪影響を及ぼします。一般的に、同じ製品であっても、異なる方法で測定した粘度結果には大きな差があるため、粘度を比較する場合は、同じ試験方法（温度、ローターなどを含む）で実施する必要があります。
添加量：モルタルに添加するセルロースエーテルの量が多いほど、保水性能は向上します。通常、少量のセルロースエーテルでモルタルの保水率を大幅に向上させることができます。添加量が一定量に達すると、保水率の増加傾向は鈍化します。
粒子の細かさ：粒子が細かいほど、保水性は向上します。セルロースエーテルの大きな粒子は水と接触すると、表面がすぐに溶解してゲルを形成し、材料を包み込み、水分子が浸透し続けるのを防ぎます。長時間撹拌しても均一な分散溶解が達成できず、濁った凝集溶液または凝集体を形成し、セルロースエーテルの保水性に大きく影響します。溶解性は、セルロースエーテルを選択するための要素の1つです。細かさもメチルセルロースエーテルの重要な性能指標です。細かさはメチルセルロースエーテルの溶解性に影響します。粗いMCは通常、粒状で、凝集することなく水に簡単に溶解できますが、溶解速度が非常に遅く、ドライモルタルでの使用には適していません。
温度：セルロースエーテルの保水性は通常、周囲温度の上昇とともに低下しますが、一部の改質セルロースエーテルは高温条件下でも優れた保水性を示します。温度が上昇すると、ポリマーの水和が弱まり、鎖間の水が排出されます。脱水が十分に進むと、分子が凝集し始め、三次元ネットワーク構造のゲルを形成します。
分子構造：置換度が低いセルロースエーテルは保水性が優れています。
増粘性とチキソトロピー
とろみ:
接着性と垂れ防止性能への効果：セルロースエーテルは湿潤モルタルに優れた粘性を与え、湿潤モルタルと下地との接着性を大幅に向上させ、モルタルの垂れ防止性能を向上させます。左官モルタル、タイル接着モルタル、外壁断熱システム3などに広く使用されています。
材料の均一性への影響：セルロースエーテルの増粘効果により、新しく混合した材料の抗分散性と均一性が向上し、材料の層別化、分離、水の浸透を防ぐことができ、繊維コンクリート、水中コンクリート、自己充填コンクリートに使用できます。
増粘効果の源と影響：セルロースエーテルのセメント系材料に対する増粘効果は、セルロースエーテル溶液の粘度に由来します。同じ条件下では、セルロースエーテルの粘度が高いほど、改質セメント系材料の粘度は向上しますが、粘度が高すぎると、材料の流動性や操作性（左官ナイフへの付着など）に影響を与えます。高い流動性が求められるセルフレベリングモルタルやセルフコンパクティングコンクリートでは、セルロースエーテルの粘度を非常に低く抑える必要があります。また、セルロースエーテルの増粘効果は、セメント系材料の水分要求量を増加させ、モルタルの生産性を向上させます。
チキソトロピー：
高粘度セルロースエーテル水溶液は高いチキソトロピー性を有しており、これもセルロースエーテルの大きな特徴の一つです。メチルセルロース水溶液は、ゲル温度以下では擬塑性および非チキソトロピー流動性を示しますが、低せん断速度ではニュートン流動特性を示します。擬塑性はセルロースエーテルの分子量または濃度の増加に伴って増加し、置換基の種類および置換度とは無関係です。したがって、MC、HPMC、HEMCなど、同じ粘度グレードのセルロースエーテルは、濃度と温度が一定である限り、常に同じレオロジー特性を示します。温度が上昇すると構造ゲルが形成され、高いチキソトロピー流動が発生します。高濃度で低粘度のセルロースエーテルは、ゲル温度以下でもチキソトロピー性を示します。この特性は、建設中の建築モルタルのレベリングとたるみを調整するのに非常に有益です。
空気の混入
原理と作業性への影響：セルロースエーテルは、生セメント系材料に対して顕著な空気連行効果を有します。セルロースエーテルは親水基（水酸基、エーテル基）と疎水基（メチル基、グルコース環）の両方を有し、界面活性作用を持つ界面活性剤であるため、空気連行効果を有します。この空気連行効果はボール効果を生み出し、生セメント系材料の作業性を向上させます。例えば、作業中のモルタルの可塑性と平滑性を高め、モルタルの延展性を向上させるなど、モルタルの生産性を向上させ、生産コストを削減します。
機械的特性への影響：空気連行効果により、硬化した材料の多孔性が増加し、強度や弾性率などの機械的特性が低下します。
流動性への影響：セルロースエーテルは界面活性剤として、セメント粒子に対して湿潤作用や潤滑作用も有し、空気連行作用と相まってセメント系材料の流動性を高めますが、増粘作用は流動性を低下させます。セルロースエーテルがセメント系材料の流動性に及ぼす影響は、可塑化作用と増粘作用の組み合わせです。一般的に、セルロースエーテルの使用量が非常に少ない場合、主に可塑化作用または減水作用として現れます。使用量が多い場合、セルロースエーテルの増粘作用は急速に増加し、空気連行作用は飽和する傾向があるため、増粘作用または水分要求量の増加として現れます。
投稿日時: 2024年12月23日