HPMC (hydroxypropylmethylcellulose) is een multifunctioneel polymeeradditief dat veel wordt gebruikt in bouwmaterialen, met name in cementgebonden materialen. De introductie van HPMC kan de prestaties van cementgebonden materialen aanzienlijk verbeteren, waaronder een verbeterde scheurbestendigheid, verbeterde verwerkbaarheid en beheersing van het hydratatieproces, waardoor scheurvorming effectief wordt verminderd.
Chemische en fysische eigenschappen van HPMC
HPMC is een semi-synthetisch polymeer, chemisch gemodificeerd uit cellulose. De moleculaire structuur bevat methyl- en hydroxypropylsubstituenten, waardoor het unieke oplosbaarheid, verdikking, waterretentie en filmvormende eigenschappen heeft. De belangrijkste kenmerken zijn:
Hoge waterretentie: HPMC heeft een uitstekend waterretentievermogen en kan een waterretentiefilm in het materiaal vormen, waardoor de verdamping van water wordt vertraagd.
Verdikkingseffect: HPMC kan de viscositeit van de slurry aanzienlijk verhogen en daarmee de verwerkbaarheid ervan verbeteren.
Filmvormende eigenschappen: Door de goede filmvormende eigenschappen kan er een flexibele film op het oppervlak van het materiaal worden gevormd, waardoor er extra fysieke bescherming ontstaat.
Het invloedsmechanisme van HPMC op het scheuren van cementgebonden materialen
1. Waterretentie en vermindering van droge krimpscheuren
Cementgebonden materialen ervaren aanzienlijke volumekrimp tijdens het uitharden, voornamelijk door waterverlies en krimp door uitdroging als gevolg van hydratatiereacties. Krimpscheuren door uitdroging worden meestal veroorzaakt door de snelle verdamping van water in de cementslurry tijdens het uithardingsproces, wat resulteert in ongelijkmatige volumekrimp en daardoor scheuren. De waterretentie van HPMC speelt hierbij een belangrijke rol:
Vertraagt waterverdamping: HPMC houdt vocht vast in de cementbrij, waardoor de waterverdamping afneemt. Dit waterretentie-effect helpt niet alleen de hydratatiereactietijd te verlengen, maar vermindert ook de krimp door uitdroging als gevolg van waterverdamping.
Uniforme hydratatiereactie: Omdat HPMC een stabiele wateromgeving biedt, kunnen cementdeeltjes een uniformere en voldoende hydratatiereactie ondergaan, waardoor interne spanningsverschillen worden verminderd en het risico op scheuren veroorzaakt door droge krimp afneemt.
2. Verbeter de viscositeit en de uniformiteit van de verdeling van materialen
HPMC heeft een verdikkingseffect, wat een belangrijke rol speelt bij het verbeteren van de verwerkbaarheid en uniformiteit van cementgebaseerde materialen:
Hogere viscositeit: HPMC verhoogt de viscositeit van de slurry, waardoor de verwerkbaarheid tijdens het aanbrengen verbetert. Hierdoor vloeit de slurry beter en worden mallen of scheuren opgevuld, waardoor holtes en oneffenheden worden verminderd.
Uniforme verdeling: Door de viscositeit van de slurry te verhogen, zorgt HPMC voor een gelijkmatigere verdeling van vulstoffen en vezels in de slurry. Hierdoor ontstaat een uniforme interne structuur tijdens het uithardingsproces en wordt scheurvorming door plaatselijke geconcentreerde spanning verminderd.
3. Verbeter de filmvormende eigenschappen en de oppervlaktebescherming
De filmvormende eigenschappen van HPMC helpen een beschermende laag op het oppervlak van het materiaal te vormen, wat een positief effect heeft op het verminderen van oppervlaktescheuren:
Oppervlaktebescherming: De flexibele filmlaag die door HPMC op het oppervlak van het materiaal wordt gevormd, kan het oppervlak beschermen tegen erosie door de externe omgeving en snel vochtverlies, waardoor het ontstaan van oppervlaktescheuren wordt verminderd.
Flexibele dekking: Deze folielaag heeft een zekere mate van flexibiliteit en kan een deel van de spanning opvangen bij lichte vervorming, waardoor de uitbreiding van scheuren wordt voorkomen of vertraagd.
4. Regel het hydratatieproces
HPMC kan het hydratatieproces van cement reguleren, wat een belangrijke rol speelt bij het verminderen van de spanningsconcentratie die wordt veroorzaakt door ongelijkmatige hydratatie:
Langzame hydratatie: HPMC kan de snelle hydratatiereactie verlichten, waardoor het water in de cementslurry geleidelijk wordt vrijgegeven, wat zorgt voor een gelijkmatigere en duurzamere hydratatieomgeving. Dit langzame effect vermindert de spanningsconcentraties die worden veroorzaakt door ongelijkmatige hydratatiereacties, waardoor het risico op scheurvorming afneemt.
Toepassingsvoorbeelden van HPMC in verschillende cementgebaseerde materialen
HPMC wordt veel gebruikt in cementgebonden materialen, waaronder, maar niet beperkt tot, zelfnivellerende vloeren, gevelbekleding, mortels en betonreparatiematerialen. Hieronder volgen enkele specifieke toepassingsvoorbeelden:
1. Zelfnivellerende vloermaterialen
Zelfnivellerende vloermaterialen vereisen een goede vloeibaarheid en hechting, zonder scheuren in het oppervlak. HPMC verbetert de vloei en de oppervlakteafwerking van het materiaal door zijn verdikkings- en waterretentie-effecten, terwijl het de kans op scheuren in het oppervlak vermindert.
2. Buitenmuurverf
Buitenverf vereist een goede hechting en scheurbestendigheid. De filmvormende eigenschappen en waterretentie van HPMC verbeteren de hechting en flexibiliteit van de coating, waardoor de scheurbestendigheid en weersbestendigheid van de coating worden verbeterd.
3. Reparatiematerialen
Betonreparatiematerialen vereisen een hoge sterkte en snelle uitharding, terwijl ze een lage droogkrimp behouden. HPMC biedt uitstekende waterretentie en hydratatieregulerende eigenschappen, waardoor het reparatiemateriaal een lage droogkrimp behoudt tijdens het uithardingsproces en het risico op scheurvorming na reparatie vermindert.
Voorzorgsmaatregelen bij het gebruik van HPMC
Hoewel HPMC een aanzienlijk effect heeft op het verminderen van scheurvorming in cementgebonden materialen, moeten bij gebruik toch de volgende punten in acht worden genomen:
Doseringscontrole: De dosering van HPMC moet strikt in overeenstemming zijn met de formulevereisten. Te veel of te weinig heeft invloed op de materiaalprestaties. Over het algemeen ligt de dosering tussen 0,1% en 0,5%.
Uniformiteit van het mengsel: HPMC moet grondig worden gemengd met andere materialen om ervoor te zorgen dat het overal in de slurry goed werkt.
Bouwomstandigheden: De bouwomgeving (zoals temperatuur, vochtigheid) heeft ook invloed op de werking van HPMC en moet op de specifieke omstandigheden worden afgestemd.
Als effectief additief voor cementgebonden materialen speelt HPMC een belangrijke rol bij het verminderen van scheurvorming in cementgebonden materialen dankzij zijn unieke eigenschappen op het gebied van waterretentie, verdikking, filmvorming en hydratatiecontrole. Het vertraagt de waterverdamping, verbetert de materiaaluniformiteit, beschermt materiaaloppervlakken en reguleert het hydratatieproces, waardoor het risico op scheurvorming aanzienlijk wordt verminderd. Daarom kan rationeel gebruik van HPMC bij de toepassing van cementgebonden materialen niet alleen de materiaalprestaties verbeteren, maar ook de levensduur verlengen en de onderhoudskosten verlagen.
Plaatsingstijd: 26 juni 2024