HPMC (hydroxypropylmethylcellulose) is een multifunctioneel polymeeradditief dat veel wordt gebruikt in bouwmaterialen, vooral in materialen op cementbasis. De introductie van HPMC kan de prestaties van cementgebaseerde materialen aanzienlijk verbeteren, waaronder het verbeteren van de scheurweerstand, het verbeteren van de verwerkbaarheid en het beheersen van het hydratatieproces, waardoor het optreden van scheuren effectief wordt verminderd.
Chemische en fysische eigenschappen van HPMC
HPMC is een semi-synthetisch polymeer dat chemisch is gemodificeerd uit cellulose. De moleculaire structuur omvat methyl- en hydroxypropylsubstituenten, waardoor het unieke oplosbaarheid, verdikking, waterretentie en filmvormende eigenschappen heeft. De belangrijkste kenmerken zijn onder meer:
Hoge waterretentie: HPMC heeft een uitstekend waterretentievermogen en kan een waterretentiefilm in het materiaal vormen om de verdamping van water te vertragen.
Verdikkingseffect: HPMC kan de viscositeit van de slurry aanzienlijk verhogen, waardoor de verwerkbaarheid ervan wordt verbeterd.
Filmvormende eigenschappen: Het goede filmvormende vermogen kan een flexibele film op het oppervlak van het materiaal vormen, wat extra fysieke bescherming biedt.
Het invloedsmechanisme van HPMC op het kraken van cementgebaseerde materialen
1. Waterretentie en vermindering van droge krimpscheuren
Cementgebonden materialen ondergaan aanzienlijke volumetrische krimp tijdens het uitharden, voornamelijk als gevolg van waterverlies en droogkrimp als gevolg van hydratatiereacties. Uitdrogende krimpscheuren worden meestal veroorzaakt door de snelle verdamping van water in de cementslurry tijdens het uithardingsproces, wat resulteert in een ongelijkmatige volumekrimp, waardoor scheuren ontstaan. De waterkerende eigenschappen van HPMC spelen hierbij een sleutelrol:
Vertraagt de waterverdamping: HPMC houdt vocht vast in de cementslurry, waardoor de snelheid van de waterverdamping wordt vertraagd. Dit waterretentie-effect helpt niet alleen de hydratatiereactietijd te verlengen, maar vermindert ook de droogkrimp veroorzaakt door waterverdamping.
Uniforme hydratatiereactie: Omdat HPMC een stabiel watermilieu biedt, kunnen cementdeeltjes een meer uniforme en voldoende hydratatiereactie ondergaan, waardoor interne spanningsverschillen worden verminderd en het risico op scheuren veroorzaakt door droge krimp wordt verminderd.
2. Verbeter de viscositeit en distributie-uniformiteit van materialen
HPMC heeft een verdikkende werking, die een belangrijke rol speelt bij het verbeteren van de verwerkbaarheid en uniformiteit van materialen op cementbasis:
Verhoogde viscositeit: HPMC verhoogt de viscositeit van de slurry, waardoor de verwerkbaarheid tijdens het aanbrengen wordt verbeterd, waardoor de slurry beter kan vloeien en schimmels of scheuren kan worden opgevuld, waardoor holtes en oneffenheden worden verminderd.
Uniforme verdeling: Door de viscositeit van de slurry te verhogen, maakt HPMC de verdeling van vulstoffen en vezels in de slurry gelijkmatiger, wat resulteert in een uniforme interne structuur tijdens het hardingsproces en het verminderen van scheuren als gevolg van plaatselijke geconcentreerde spanning.
3. Verbeter de filmvormende eigenschappen en oppervlaktebescherming
De filmvormende eigenschappen van HPMC helpen bij het vormen van een beschermende laag op het oppervlak van het materiaal, wat een positief effect heeft op het verminderen van oppervlaktescheuren:
Oppervlaktebescherming: De flexibele filmlaag gevormd door HPMC op het oppervlak van het materiaal kan het oppervlak beschermen tegen erosie door de externe omgeving en snel vochtverlies, waardoor het optreden van oppervlaktescheuren wordt verminderd.
Flexibele dekking: Deze filmlaag heeft een zekere mate van flexibiliteit en kan bij lichte vervorming een deel van de spanning opvangen, waardoor het uitzetten 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 stressconcentratie veroorzaakt door ongelijkmatige hydratatie:
Hydratatie met langzame afgifte: HPMC kan de snelle hydratatiereactie verlichten, waardoor het water in de cementslurry geleidelijk vrijkomt, waardoor een meer uniforme en duurzame hydratatieomgeving ontstaat. Dit langzame effect vermindert de spanningsconcentraties die worden veroorzaakt door ongelijkmatige hydratatiereacties, waardoor het risico op scheuren wordt verminderd.
Toepassingsvoorbeelden van HPMC in verschillende cementgebaseerde materialen
HPMC wordt veel gebruikt in materialen op cementbasis, inclusief maar niet beperkt tot zelfnivellerende vloeren, buitenmuurcoatings, mortels en betonreparatiematerialen. Hieronder volgen enkele specifieke toepassingsvoorbeelden:
1. Zelfnivellerende vloermaterialen
Zelfnivellerende vloermaterialen vereisen goede vloeibaarheid en hechtingseigenschappen terwijl oppervlaktescheuren worden vermeden. HPMC verbetert de vloei en oppervlakteafwerking van het materiaal door de verdikkings- en waterretentie-effecten, terwijl het optreden van oppervlaktescheuren wordt verminderd.
2. Buitenmuurverf
Buitenverf vereist een goede hechting en scheurvastheid. De filmvormende eigenschappen en waterretentie van HPMC verbeteren de hechting en flexibiliteit van de coating, waardoor de scheurweerstand en weersbestendigheid van de coating worden verbeterd.
3. Reparatiematerialen
Betonreparatiematerialen vereisen een hoge sterkte en snelle uitharding, terwijl de droogkrimp laag blijft. HPMC biedt uitstekende waterretentie- en hydratatiecontrolemogelijkheden, waardoor het reparatiemateriaal tijdens het uithardingsproces een lage droge krimp behoudt en het risico op barsten na reparatie wordt verminderd.
Voorzorgsmaatregelen bij het gebruik van HPMC
Hoewel HPMC een aanzienlijk effect heeft bij het verminderen van scheurvorming in materialen op cementbasis, moeten de volgende punten tijdens het gebruik toch 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% – 0,5%.
Menguniformiteit: HPMC moet grondig worden gemengd met andere materialen om ervoor te zorgen dat het door de slurry heen werkt.
Bouwomstandigheden: De bouwomgeving (zoals temperatuur, vochtigheid) heeft ook invloed op het effect van HPMC en moet op passende wijze worden aangepast aan specifieke omstandigheden.
Als effectief materiaaladditief op cementbasis speelt HPMC een belangrijke rol bij het verminderen van het scheuren van materialen op cementbasis door zijn unieke waterretentie-, verdikkings-, filmvormende en hydratatiecontrole-eigenschappen. Het vertraagt de waterverdamping, verbetert de materiaaluniformiteit, beschermt materiaaloppervlakken en reguleert het hydratatieproces, waardoor het risico op scheuren aanzienlijk wordt verminderd. Daarom kan rationeel gebruik van HPMC bij de toepassing van materialen op cementbasis niet alleen de materiaalprestaties verbeteren, maar ook de levensduur ervan verlengen en de onderhoudskosten verlagen.
Posttijd: 26 juni 2024