In kant-en-klare mortel is de toegevoegde hoeveelheid cellulose-ether zeer laag, maar het kan de prestaties van natte mortel aanzienlijk verbeteren en is een belangrijk additief dat de bouwprestaties van mortel beïnvloedt. Een redelijke selectie van cellulose-ethers van verschillende soorten, met verschillende viscositeiten, verschillende deeltjesgroottes, verschillende viscositeiten en toegevoegde hoeveelheden zal een positieve invloed hebben op de verbetering van de prestaties van droge poedermortel. Momenteel hebben veel metsel- en pleistermortels een slechte waterretentie, waardoor de waterslurry zich na enkele minuten scheidt. Waterretentie is een belangrijke eigenschap van methylcellulose-ether en het is ook een eigenschap waar veel binnenlandse fabrikanten van droge mortel, met name die in zuidelijke regio's met hoge temperaturen, op letten. Factoren die het waterretentie-effect van droge mortel beïnvloeden, zijn onder andere de toegevoegde hoeveelheid methylcellulose-ether, de viscositeit van het methylcellulose-ether, de fijnheid van de deeltjes en de temperatuur van de gebruiksomgeving.
1. Begrip
Cellulose-etheris een synthetisch polymeer, gemaakt van natuurlijke cellulose door chemische modificatie. Cellulose-ether is een derivaat van natuurlijke cellulose. De productie van cellulose-ether verschilt van synthetische polymeren. Het meest basale materiaal is cellulose, een natuurlijke polymeerverbinding. Door de specifieke structuur van natuurlijke cellulose kan de cellulose zelf niet reageren met veretheringsmiddelen. Na behandeling met het zwelmiddel worden de sterke waterstofbruggen tussen de molecuulketens en de ketens zelf echter vernietigd, en de actieve afgifte van de hydroxylgroep resulteert in een reactieve alkalicellulose. Verkrijg cellulose-ether.
De eigenschappen van cellulose-ethers hangen af van het type, aantal en de verdeling van de substituenten. De classificatie van cellulose-ethers is ook gebaseerd op het type substituenten, de mate van verethering, oplosbaarheid en gerelateerde toepassingseigenschappen. Afhankelijk van het type substituenten op de moleculaire keten kan het worden onderverdeeld in mono-ether en gemengde ether. De MC die we meestal gebruiken is mono-ether en de HPMC is gemengde ether. Methylcellulose-ether MC is het product nadat de hydroxylgroep op de glucose-eenheid van natuurlijke cellulose is vervangen door methoxy. Het is een product dat wordt verkregen door een deel van de hydroxylgroep op de eenheid te vervangen door een methoxygroep en een ander deel door een hydroxypropylgroep. De structuurformule is [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Hydroxyethylmethylcellulose-ether HEMC, dit zijn de belangrijkste variëteiten die veel worden gebruikt en verkocht op de markt.
Qua oplosbaarheid kan het worden onderverdeeld in ionisch en niet-ionisch. In water oplosbare niet-ionische cellulose-ethers bestaan voornamelijk uit twee reeksen alkylethers en hydroxyalkylethers. Ionische CMC wordt voornamelijk gebruikt in synthetische detergenten, textielbedrukking en -verven, voedsel en olie-exploratie. Niet-ionische MC, HPMC, HEMC, enz. worden voornamelijk gebruikt in bouwmaterialen, latexcoatings, medicijnen, dagelijkse chemicaliën, enz. Gebruikt als verdikkingsmiddel, waterretentiemiddel, stabilisator, dispergeermiddel en filmvormend middel.
2. Waterretentie van cellulose-ether
Waterretentie van cellulose-ether: Bij de productie van bouwmaterialen, met name droge poedermortel, speelt cellulose-ether een onvervangbare rol, vooral bij de productie van speciale mortel (gemodificeerde mortel) is het een onmisbaar en belangrijk bestanddeel.
De belangrijke rol van in water oplosbare cellulose-ether in mortel heeft voornamelijk drie aspecten: ten eerste het uitstekende waterretentievermogen, ten tweede de invloed op de consistentie en thixotropie van de mortel, en ten derde de interactie met cement. Het waterretentie-effect van cellulose-ether hangt af van de wateropname van de basislaag, de samenstelling van de mortel, de dikte van de mortellaag, de waterbehoefte van de mortel en de uithardingstijd van het uithardende materiaal. De waterretentie van cellulose-ether zelf is te danken aan de oplosbaarheid en dehydratatie van cellulose-ether zelf. Zoals we allemaal weten, is de moleculaire keten van cellulose, hoewel deze een groot aantal zeer hydrateerbare OH-groepen bevat, niet oplosbaar in water, omdat de cellulosestructuur een hoge mate van kristalliniteit heeft.
Het hydratatievermogen van hydroxylgroepen alleen is niet voldoende om de sterke waterstofbruggen en vanderwaalskrachten tussen moleculen te dekken. Daarom zwelt het alleen op, maar lost het niet op in water. Wanneer een substituent in de moleculaire keten wordt geïntroduceerd, vernietigt de substituent niet alleen de waterstofketen, maar ook de waterstofbinding tussen de ketens door het vastklemmen van de substituent tussen aangrenzende ketens. Hoe groter de substituent, hoe groter de afstand tussen de moleculen. Hoe groter de afstand. Hoe groter het effect van het vernietigen van waterstofbruggen, hoe groter de cellulose-ether wordt in water oplosbaar nadat het celluloserooster uitzet en de oplossing erin komt, waardoor een oplossing met een hoge viscositeit ontstaat. Wanneer de temperatuur stijgt, verzwakt de hydratatie van het polymeer en wordt het water tussen de ketens verdreven. Wanneer het dehydratatie-effect voldoende is, beginnen de moleculen te aggregeren, waarbij een driedimensionale netwerkstructuur ontstaat, die gel vormt en wordt uitgevouwen.
Factoren die de waterretentie van mortel beïnvloeden zijn onder andere de viscositeit van de cellulose-ether, de toegevoegde hoeveelheid, de fijnheid van de deeltjes en de gebruikstemperatuur.
Hoe hoger de viscositeit van cellulose-ether, hoe beter de waterretentie. Viscositeit is een belangrijke parameter voor de prestaties van MC. Verschillende MC-fabrikanten gebruiken momenteel verschillende methoden en instrumenten om de viscositeit van MC te meten. De belangrijkste methoden zijn Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde en Brookfield, enz. Voor hetzelfde product lopen de viscositeitsresultaten die met verschillende methoden worden gemeten sterk uiteen, en sommige hebben zelfs dubbele verschillen. Daarom moet een viscositeitsvergelijking worden uitgevoerd met behulp van dezelfde testmethoden, waaronder temperatuur, rotor, enz.
Over het algemeen geldt: hoe hoger de viscositeit, hoe beter het waterretentie-effect. Echter, hoe hoger de viscositeit en hoe hoger het molecuulgewicht van MC, de overeenkomstige afname van de oplosbaarheid zal een negatieve invloed hebben op de sterkte en de constructieprestaties van de mortel. Hoe hoger de viscositeit, hoe duidelijker het verdikkingseffect op de mortel, maar dit is niet recht evenredig. Hoe hoger de viscositeit, hoe viskeuzer de natte mortel zal zijn, dat wil zeggen, tijdens de constructie manifesteert het zich als kleven aan de schraper en een hoge hechting aan de ondergrond. Maar het is niet nuttig om de structurele sterkte van de natte mortel zelf te verhogen. Tijdens de constructie is de anti-zakkingsprestatie niet duidelijk. Integendeel, sommige middelmatig en laagviskeuze maar gemodificeerde methylcellulose-ethers presteren uitstekend bij het verbeteren van de structurele sterkte van natte mortel.
Hoe meer cellulose-ether aan de mortel wordt toegevoegd, hoe beter het watervasthoudend vermogen is. Hoe hoger de viscositeit, hoe beter het watervasthoudend vermogen is.
Wat betreft de deeltjesgrootte geldt: hoe fijner het deeltje, hoe beter de waterretentie. Nadat de grote deeltjes cellulose-ether in contact komen met water, lost het oppervlak onmiddellijk op en vormt een gel die het materiaal omhult en voorkomt dat watermoleculen blijven infiltreren. Soms kan het materiaal zelfs na langdurig roeren niet gelijkmatig worden verdeeld en opgelost, waardoor een troebele, vlokkige oplossing of agglomeratie ontstaat. Dit heeft grote invloed op de waterretentie van de cellulose-ether, en oplosbaarheid is een van de factoren bij de keuze van cellulose-ether.
Fijnheid is ook een belangrijke prestatie-index van methylcellulose-ether. De MC die gebruikt wordt voor droge poedermortel moet poeder zijn met een laag watergehalte, en de fijnheid vereist ook dat 20% tot 60% van de deeltjesgrootte kleiner is dan 63 µm. De fijnheid beïnvloedt de oplosbaarheid van methylcellulose-ether. Grof MC is meestal korrelig en lost gemakkelijk op in water zonder te agglomereren, maar de oplossnelheid is erg laag, waardoor het niet geschikt is voor gebruik in droge poedermortel. In droge poedermortel wordt MC gedispergeerd tussen aggregaten, fijne vulstoffen en cement en andere cementeermaterialen. Alleen een voldoende fijn poeder kan agglomeratie van methylcellulose-ether voorkomen bij menging met water. Wanneer MC aan water wordt toegevoegd om de agglomeraten op te lossen, is het zeer moeilijk te dispergeren en op te lossen.
Grof MC is niet alleen verspilling, maar vermindert ook de lokale sterkte van de mortel. Wanneer een dergelijke droogpoedermortel over een groot oppervlak wordt aangebracht, zal de uithardingssnelheid van de lokaal droogpoedermortel aanzienlijk afnemen en zullen er scheuren ontstaan door verschillende uithardingstijden. Voor spuitmortel met mechanische constructie is de vereiste fijnheid hoger vanwege de kortere mengtijd.
De fijnheid van MC heeft ook een zekere invloed op de waterretentie. Over het algemeen geldt voor methylcellulose-ethers met dezelfde viscositeit maar verschillende fijnheid, bij dezelfde toevoegingshoeveelheid: hoe fijner, hoe beter de waterretentie.
De waterretentie van MC hangt ook samen met de gebruikte temperatuur, en de waterretentie van methylcellulose-ether neemt af met de temperatuurstijging. In de praktijk wordt droogpoedermortel echter vaak aangebracht op hete substraten bij hoge temperaturen (hoger dan 40 graden Celsius) in veel omgevingen, zoals bij het plamuren van buitenmuren in de zon in de zomer, wat vaak de uitharding van cement en de uitharding van droogpoedermortel versnelt. De afname van de waterretentie leidt tot de logische conclusie dat zowel de verwerkbaarheid als de scheurbestendigheid worden beïnvloed, en het is daarom van cruciaal belang om de invloed van temperatuurfactoren onder deze omstandigheden te beperken.
Hoewel additieven op basis van methylhydroxyethylcellulose-ether momenteel als toonaangevend in de technologische ontwikkeling worden beschouwd, zal hun temperatuurafhankelijkheid desalniettemin leiden tot een verzwakking van de prestaties van droogpoedermortel. Hoewel de hoeveelheid methylhydroxyethylcellulose is verhoogd (zomerformule), voldoen de verwerkbaarheid en scheurbestendigheid nog steeds niet aan de gebruikseisen. Door een speciale behandeling van de MC, zoals het verhogen van de veretheringsgraad, kan het waterretentie-effect bij een hogere temperatuur worden gehandhaafd, waardoor het onder zware omstandigheden betere prestaties kan leveren.
3. Verdikking en thixotropie van cellulose-ether
Verdikking en thixotropie van cellulose-ether: De tweede functie van cellulose-ether - het verdikkingseffect - hangt af van: de polymerisatiegraad van cellulose-ether, de oplossingsconcentratie, de afschuifsnelheid, de temperatuur en andere omstandigheden. De gelerende eigenschappen van de oplossing zijn uniek voor alkylcellulose en zijn gemodificeerde derivaten. De gelerende eigenschappen zijn gerelateerd aan de substitutiegraad, de oplossingsconcentratie en de additieven. Voor hydroxyalkylgemodificeerde derivaten zijn de geleigenschappen ook gerelateerd aan de modificatiegraad van hydroxyalkyl. Een oplossing van 10%-15% kan worden bereid voor laagviskeuze MC en HPMC, een oplossing van 5%-10% kan worden bereid voor mediumviskeuze MC en HPMC, en een oplossing van 2%-3% kan alleen worden bereid voor hoogviskeuze MC en HPMC. Gewoonlijk wordt de viscositeitsclassificatie van cellulose-ether ook gegradeerd op basis van een oplossing van 1%-2%.
Cellulose-ether met een hoog molecuulgewicht heeft een hoge verdikkingsefficiëntie. Polymeren met verschillende molecuulgewichten hebben verschillende viscositeiten in dezelfde concentratieoplossing. Hoge mate. De beoogde viscositeit kan alleen worden bereikt door een grote hoeveelheid cellulose-ether met een laag molecuulgewicht toe te voegen. De viscositeit is weinig afhankelijk van de afschuifsnelheid en de hoge viscositeit bereikt de beoogde viscositeit, waardoor minder toevoeging nodig is, en de viscositeit hangt af van de verdikkingsefficiëntie. Om een bepaalde consistentie te bereiken, moeten daarom een bepaalde hoeveelheid cellulose-ether (concentratie van de oplossing) en oplossingsviscositeit worden gegarandeerd. De geltemperatuur van de oplossing neemt ook lineair af met de toename van de concentratie van de oplossing en geleert bij kamertemperatuur na het bereiken van een bepaalde concentratie. De gelconcentratie van HPMC is relatief hoog bij kamertemperatuur.
De consistentie kan ook worden aangepast door de deeltjesgrootte te kiezen en cellulose-ethers met verschillende modificatiegraden te kiezen. De zogenaamde modificatie is het introduceren van een zekere mate van substitutie van hydroxyalkylgroepen in de skeletstructuur van MC. Dit gebeurt door de relatieve substitutiewaarden van de twee substituenten te wijzigen, dat wil zeggen de relatieve substitutiewaarden van de methoxy- en hydroxyalkylgroepen (DS en ms, zoals we vaak zeggen). Verschillende prestatie-eisen van cellulose-ether kunnen worden bereikt door de relatieve substitutiewaarden van de twee substituenten te wijzigen.
De relatie tussen consistentie en modificatie: de toevoeging van cellulose-ether beïnvloedt het waterverbruik van de mortel, verandering van de water-bindmiddelverhouding van water en cement heeft een verdikkingseffect, hoe hoger de dosering, hoe groter het waterverbruik.
Cellulose-ethers die in bouwpoeders worden gebruikt, moeten snel oplossen in koud water en een geschikte consistentie voor het systeem bieden. Bij een bepaalde schuifsnelheid wordt het nog steeds een vlokkig en colloïdaal blok, wat een product van mindere kwaliteit of van slechte kwaliteit is.
Er is ook een goede lineaire relatie tussen de consistentie van cementpasta en de dosering cellulose-ether. Cellulose-ether kan de viscositeit van mortel aanzienlijk verhogen. Hoe hoger de dosering, hoe duidelijker het effect. Een waterige oplossing van cellulose-ether met een hoge viscositeit heeft een hoge thixotropie, wat ook een belangrijk kenmerk is van cellulose-ether. Waterige oplossingen van MC-polymeren hebben doorgaans een pseudoplastische en niet-thixotrope vloeibaarheid onder hun geltemperatuur, maar Newtoniaanse vloei-eigenschappen bij lage schuifsnelheden. Pseudoplasticiteit neemt toe met het molecuulgewicht of de concentratie van cellulose-ether, ongeacht het type substituent en de mate van substitutie. Daarom zullen cellulose-ethers met dezelfde viscositeitsklasse, ongeacht MC, HPMC of HEMC, altijd dezelfde reologische eigenschappen vertonen, zolang de concentratie en temperatuur constant blijven.
Structurele gels worden gevormd wanneer de temperatuur wordt verhoogd, en er treden sterk thixotrope stromingen op. Cellulose-ethers met een hoge concentratie en lage viscositeit vertonen thixotropie, zelfs onder de geltemperatuur. Deze eigenschap is zeer nuttig voor het corrigeren van nivellering en uitzakken in de constructie van bouwmortel. Hierbij moet worden uitgelegd dat hoe hoger de viscositeit van cellulose-ether, hoe beter de waterretentie, maar hoe hoger de viscositeit, hoe hoger het relatieve molecuulgewicht van cellulose-ether en de overeenkomstige afname van de oplosbaarheid, wat een negatieve invloed heeft op de mortelconcentratie en de constructieprestaties. Hoe hoger de viscositeit, hoe duidelijker het verdikkingseffect op de mortel, maar dit is niet volledig proportioneel. Er is sprake van enige gemiddelde en lage viscositeit, maar de gemodificeerde cellulose-ether presteert beter bij het verbeteren van de structurele sterkte van natte mortel. Met een toename van de viscositeit verbetert de waterretentie van cellulose-ether.
4. Vertraging van cellulose-ether
Vertraging van cellulose-ether: De derde functie van cellulose-ether is het vertragen van het hydratatieproces van cement. Cellulose-ether verleent mortel verschillende gunstige eigenschappen en vermindert tevens de vroege hydratatiewarmte van cement en vertraagt het hydratatieproces van cement. Dit is ongunstig voor het gebruik van mortel in koude gebieden. Dit vertragende effect wordt veroorzaakt door de adsorptie van cellulose-ethermoleculen aan hydratatieproducten zoals CSH en Ca(OH)2. Door de toename van de viscositeit van de poriënoplossing vermindert cellulose-ether de mobiliteit van ionen in de oplossing, waardoor het hydratatieproces wordt vertraagd.
Hoe hoger de concentratie cellulose-ether in het minerale gelmateriaal, hoe sterker het effect van de hydratatievertraging. Cellulose-ether vertraagt niet alleen de binding, maar ook het uithardingsproces van het cementmortelsysteem. De vertragende werking van cellulose-ether hangt niet alleen af van de concentratie in het minerale gelsysteem, maar ook van de chemische structuur. Hoe hoger de methyleringsgraad van HEMC, hoe beter de vertragende werking van cellulose-ether. De verhouding tussen hydrofiele substitutie en waterverhogende substitutie zorgt voor een sterker vertragend effect. De viscositeit van cellulose-ether heeft echter weinig effect op de hydratatiekinetiek van cement.
Naarmate het cellulose-ethergehalte toeneemt, neemt de uithardingstijd van de mortel aanzienlijk toe. Er is een goede niet-lineaire correlatie tussen de initiële uithardingstijd van de mortel en het cellulose-ethergehalte, en een goede lineaire correlatie tussen de uiteindelijke uithardingstijd en het cellulose-ethergehalte. We kunnen de gebruiksduur van de mortel regelen door de hoeveelheid cellulose-ether te wijzigen.
Om het samen te vatten, in kant-en-klare mortel,cellulose-etherSpeelt een rol bij waterretentie, verdikking, het vertragen van de hydratatie van cement en het verbeteren van de bouwprestaties. Een goed waterretentievermogen zorgt voor een completere cementhydratatie, kan de natte viscositeit van natte mortel verbeteren, de hechtsterkte van de mortel verhogen en de tijd aanpassen. Het toevoegen van cellulose-ether aan mechanische spuitmortel kan de spuit- of pompprestaties en de structurele sterkte van de mortel verbeteren. Daarom wordt cellulose-ether veel gebruikt als een belangrijk additief in kant-en-klare mortel.
Plaatsingstijd: 28-04-2024