Multifunkční aplikace hydroxyethylmethylcelulózy (HEMC) ve stavebním poli

1. charakteristiky a konstrukční použitelnost HEMC

Hydroxyethylmethylcelulóza (HEMC) S Derivát celulózy získaný etherifikační reakcí přirozené celulózy s ethylenoxidem a methylchloridem po alkalizaci. Jeho molekulární struktura obsahuje dvě etherifikační skupiny, hydroxyethyl a methyl. Tato speciální chemická struktura dává HEMC řadu vynikajících vlastností, díky čemuž je zvláště vhodná pro stavební aplikace. HEMC je neionický polymer, což znamená, že jeho výkon není ovlivněn hodnotou pH a může zůstat stabilní v kyselém a alkalickém prostředí. Tato funkce je zvláště důležitá pro materiály na bázi cementu, protože proces hydratace cementu zažije prostředí, které se mění ze silné alkalické na neutrální.

Rozpustnost ve vodě HEMC je jednou z jeho základních charakteristik. Ve srovnání s obyčejnou methylcelulózou (MC), v důsledku zavedení hydroxyethylu, má HEMC širší rozsah přizpůsobivosti teploty, je rozpustný v chladné i horké vodě a roztok nebude produkovat gel nebo srážení v důsledku změn teploty. Tato funkce zajišťuje stabilitu výkonu stavebních materiálů za různých klimatických podmínek. Roztoky HEMC mají širokou škálu viskozity, od nízké viskozity až po ultra vysokou viskozitu, která poskytuje flexibilní možnosti pro různé konstrukční aplikace-samolevy malty vyžadují nízkou viscozitu HEMC ke zlepšení plynulosti, zatímco omítky vyžadují HEMC s vysokou viskozitou HEMC.

Z environmentálního hlediska HEMC plně splňuje požadavky moderního stavebního průmyslu pro zelené materiály. Používá přirozenou celulózu jako surovinu, nemá ve výrobním procesu toxické vedlejší produkty a hotový produkt je biologicky rozložitelný a šetrný k životnímu prostředí. Tato funkce mu umožňuje udržovat konkurenceschopnost trhu podle stále přísnějších environmentálních předpisů a pomáhá stavebnímu průmyslu dosáhnout cílů udržitelného rozvoje. Biokompatibilita HEMC také eliminuje zdravotní rizika pro stavební pracovníky a problémy s bezpečnosti při pozdějším využití konstrukce, což je výhoda, kterou mnoho syntetických polymerních přísad nemůže odpovídat.

Všestrannost HEMC se odráží v tom, že jediný přísada může dosáhnout více zlepšení výkonu současně. Ve stavebních materiálech může HEMC nejen zahušťovat a zachovat vodu, ale také strhnout vzduch, pomalé nastavení a zvyšování lepení. Tato „jedna dávka, více efektů“ obsahuje zjednodušení návrhu formulace a snižuje výrobní náklady. Například v lepicích na dlaždice poskytuje HEMC tři klíčové funkce: zadržování vody (zajištění plné hydratace cementu), zesílení (zabránění sklouznutí dlaždic dolů) a prodloužená doba otevřenosti (usnadňování nastavení polohy).

HEMC má dobrou kompatibilitu s jinými chemickými přísadami budovy a lze jej použít ve spojení s řadou příměsků, jako jsou redukce vody, odkaňovače, latexové prášky atd. Bez antagonistických účinků. Tento synergický efekt umožňuje formulátorům stavebních materiálů přesně ovládat vlastnosti materiálu, aby vyhovovaly různým inženýrským potřebám.

2. základní mechanismus HEMC ve stavebních materiálech

Fyzikálně -chemický základ pro více funkcí hydroxyethylmethylcelulózy ve stavebních materiálech pramení z jeho jedinečné molekulární struktury a hydratačního chování. Když hemc prášek přijde do kontaktu s vodou, hydroxyl (-OH) a etherové vazby (-o-) na molekulárním řetězci okamžitě tvoří vodíkové vazby s molekulami vody. Tato silná intermolekulární síla je kořenem všech vlastností aplikace HEMC. Jak proces rozpouštění probíhá, molekulární řetězec HEMC se postupně odvíjí a tvoří trojrozměrnou síťovou strukturu, přeměňuje volnou vodu na vázanou vodu, čímž se výrazně zlepšuje viskozitu a zadržovací kapacitu vody systému. Tato mikrostrukturální změna se přímo odráží při zlepšování výkonu makroskopického stavebního materiálu.

Mechanismus zadržování vody je jedním z nejdůležitějších mechanismů účinku HEMC. V materiálech na bázi cementu dosahuje HEMC funkci retenční vody dvěma způsoby: jedním je to, že molekuly HEMC vytvářejí vodíkové vazby s molekulami vody, aby přeměnily volnou vodu na vázanou vodu; Druhým je to, že síťová struktura vytvořená zapletením HEMC makromolekulárních řetězců fyzicky blokuje migraci vody. Studie ukázaly, že i když se přidá 0,1% -0,3% HEMC (hmotnost suchého prášku), může být míra retence vody malty zvýšena ze 70% na více než 95%, což zajišťuje, že cement může být plně hydratován na suchých nebo porézních substrátech, aby se zabránilo ztrátě pevnosti v důsledku nedostatku vody. Účinek zadržování vody HEMC je ovlivněn mnoha faktory: ve stejné dávce, čím vyšší je viskozita HEMC, tím lepší je zadržování vody; Zvýšení teploty okolního okolí sníží účinek zadržování vody; a příslušná dávka (obvykle 0,1%-0,5%) může dosáhnout ideální míry zadržování vody. Ačkoli další zvýšení dávky může zlepšit zadržování vody, nákladová výkon se snižuje.

Zhušťování a thixotropní účinky HEMC mění reologické vlastnosti stavebních materiálů. Roztok HEMC má zřejmé vlastnosti smykové ředění - viskozita klesá při vysokých smykových rychlostech míchání nebo aplikací, což je vhodné pro stavební operace; Zatímco se zotavuje vysokou viskozitu ve statickém nebo nízkém smykovém stavu, aby se zabránilo materiálu v ohýbání nebo sedimentaci. Tato charakteristika inteligentní odezvy činí HEMC zvláště vhodný pro sádrovou maltu a lepidlo na dlaždice pro svislou konstrukci povrchu. Účinek zesílení závisí hlavně na molekulové hmotnosti a koncentraci HEMC - čím větší je molekulová hmotnost a čím vyšší je koncentrace, tím významnější je zahušťovací účinek. Příliš vysoká viskozita však ovlivní stavební výkon, takže je nutné vybrat produkty HEMC s vhodnou viskozitou podle různých aplikací.

Jako povrchově aktivní látka HEMC vykazuje duální vlastnosti v materiálech na bázi cementu: hydrofilní skupiny (hydroxylové skupiny a etherové vazby) a hydrofobní skupiny (methylové skupiny a glukózové kroužky) v molekulách činí povrch aktivní, což může snížit povrchové napětí vody a zavést jemné bubliny. Tyto bubliny působí jako „kuličková ložiska“ ve maltě, což zlepšuje hladkost konstrukce a zvyšuje výnos kaše materiálu (zvýšení objemu). Příliš mnoho bublin však sníží sílu tvrzeného těla, takže je často nutné jej použít ve spojení s defoamerem k dosažení nejlepší struktury pórů. Vzduchové strhávání HEMC je obvykle mezi 5% a 15%, což je výrazně ovlivněno dávkováním, metodou míchání a dalšími přísadami.

HEMC má významný retardingový účinek na proces hydratace cementu, který má výhody i nevýhody. Molekuly HEMC jsou adsorbovány na povrchu cementových částic, což brání kontaktu mezi vodou a minerály, zpomaluje rychlost hydratační reakce a prodlužuje doba nastavení. Tato retardační vlastnost je velmi cenná ve výstavbě s vysokými teplotami v létě nebo dlouhém provozu; Může se však stát nevýhodou v zimě, když je nízká teplota nebo vyžaduje rychlé nastavení. Úpravou dávkování HEMC (obvykle 0,05% -0,2% může prodloužit doba nastavení o 1-4 hodiny) nebo ji pomocí koagulance může být doba nastavení přesně ovládána tak, aby vyhovovala technickým potřebám.

Mechanismus zvyšování vazby HEMC zahrnuje jak fyzikální, tak chemické účinky. Fyzicky HEMC zvyšuje viskozitu malty a zvyšuje kontaktní oblast se substrátem; Chemicky chemicky vytvářejí polární skupiny v molekulách HEMC vodíkové vazby a van der Waals síly s povrchem anorganických materiálů. V aplikacích, jako jsou lepidla na dlaždice a omítky, může HEMC významně zlepšit sílu vazby (obvykle o 20%-50%) a snížit riziko prohloubení a pádu. Tento účinek na zvýšení vazby je patrný zejména na hladkých površích nebo na substrátech absorpce vody (jako jsou vitrifikované dlaždice).

3. aplikační výkon HEMC v suché mixérské maltě

Drym-smíšená malta je důležitou součástí moderního stavebního průmyslu a její výkon přímo souvisí s efektivitou stavebnictví a kvalitou projektu. Hydroxyethylmethylcelulóza, jako klíčová přísada v suché mixované maltě, je přítomna téměř ve všech speciálních vzorcích malty a hraje nenahraditelnou roli.

Lepidlo na dlaždice je jednou z nejtypičtějších oblastí aplikace HEMC. V procesu tradičních cementových malty vkládající dlaždice jsou problémy, jako je duté a odpadnutí, běžné a lepidla na dlaždice s 0,3% -0,7% HEMC mohou tyto problémy zcela vyřešit. HEMC tvoří trojrozměrnou síťovou strukturu v adhezivu dlaždic, což dává mokré maltě vynikající protiskluzové vlastnosti. Dokonce ani dlaždice ve velké velikosti se neklouznou dolů na zeď, což výrazně zlepšuje efektivitu konstrukce a bezpečnost. Zároveň HEMC zajišťuje, že cement je plně hydratován retencí vody. I když je konstruován ve vysoké teplotě, větrným prostředí nebo na vysoce absorpčním substrátu, může tvořit vysoce pevnou strukturu cementového kamene, aby se zabránilo poklesu vazebné síly v důsledku nedostatečné hydratace. HEMC může také prodloužit čas otevřenosti dlaždic (obvykle na více než 30 minut), což dává stavebním dělníkům dostatek času na úpravu polohy dlaždic, což je zvláště důležité ve velkých projektech.

Externí tepelné izolační systémy (Etics) jsou další důležitou oblastí aplikace pro HEMC. V těchto systémech se HEMC používá hlavně pro spojovací malty a omítky malty a množství přidání je obvykle 0,2%-0,5%. Zvláště kritická je zde obzvláště kritická, protože izolační materiály (jako jsou desky EPS nebo skalní vlna) mají obvykle velmi nízkou absorpci vody. Voda v tradičních maltách se rychle odpařuje nebo migruje, což povede k nedostatečné hydrataci cementu. Po přidání HEMC si může malta také udržet dostatek vody na substrátu absorpce nízké vody, aby se dokončila hydratační reakci a zajistila sílu vazby. Současně zvýšená flexibilita přinesená vzduchovým strháváním HEMC pomáhá vyrovnat tepelné napětí izolačního systému a snižovat riziko praskání.

Požadavky na výkon HEMC pro maltu se samoa vlevo jsou velmi odlišné od požadavků výše uvedených aplikací. Samoživotní materiály vyžadují vynikající plynulost a schopnost sebevyvyčení, ale nemohou delaminovat a krvácet, což vyžaduje použití nízké viscozity, ale dobrého HEMC zadržujícího vodu. V této aplikaci je dávka HEMC obvykle nízká (0,02%-0,1%) a hlavně hraje roli stabilizace systému, aby se zabránilo usazování pevných částic a plovoucí vody. Synergický účinek reduktoru HEMC a vody je zde zvláště výrazný - redukce vody poskytuje tekutost a HEMC udržuje systém uniformu a stabilní. Kombinace těchto dvou může získat vysoce výkonný materiál pro vliv s plynulostí více než 130 mm a 28denní pevností tlaku více než 30 mPa.

Oprava malty je další aplikační oblast HEMC, kterou nelze ignorovat. Projekty opravy obvykle čelí výzvám, jako je sušení substrátu, komplexní tvary a rychlý rozvoj pevnosti, a zde se zcela odráží všestrannost HEMC. Při opravě poškození betonu může přidání 0,3%-0,8%HEMC významně zlepšit sílu vazby mezi maltou a starým betonem (zvýšení 40-100%) a snížit defekty rozhraní. Zadržení vody HEMC zajišťuje, že voda se během výstavby na svislém a horním povrchu neztratí příliš rychle a jeho účinek pomalého nastavení dává opravnému materiálu dostatek provozního času. Pro rychlé opravy může být doba nastavení zkrácena úpravou dávky HEMC (na 0,05%-0,1%) nebo ji pomocí koagulantu. Praxe pro údržbu budov ukazuje, že životnost malty opravy upravená HEMC je 3-5krát delší než u tradičních materiálů, což výrazně snižuje náklady na údržbu.