A hidroxi -etil -metil -cellulóz (HEMC) multifunkcionális alkalmazása az építőiparban

1. A HEMC jellemzői és építési alkalmazhatósága

Hidroxi -etil -metil -cellulóz (HEMC) i S egy cellulóz -származék, amelyet a természetes cellulóz etilén -oxiddal és metil -kloriddal történő éterikus reakciójával nyernek lúgosítási kezelés után. Molekuláris szerkezete két éterező csoportot tartalmaz, a hidroxi -etil- és metil -et. Ez a speciális kémiai szerkezet kiváló tulajdonságok sorozatát adja a HEMC -nek, ami különösen alkalmas az építési alkalmazásokra. A HEMC egy nemionos polimer, ami azt jelenti, hogy teljesítményét nem befolyásolja a pH-érték, és stabil maradhat savas és lúgos környezetben. Ez a szolgáltatás különösen fontos a cement alapú anyagok esetében, mivel a cementhidrációs folyamat olyan környezetet fog megtapasztalni, amely az erős lúgról semlegesre változik.

A HEMC vízoldhatósága az egyik alapvető jellemzője. A szokásos metil -cellulózhoz (MC) összehasonlítva a hidroxi -etil bevezetése miatt a HEMC szélesebb hőmérsékleti adaptitási tartományban van, mind hideg, mind forró vízben oldódik, és az oldat nem termel gélt vagy csapadékot a hőmérsékleti változások miatt. Ez a szolgáltatás biztosítja az építőanyagok teljesítményének stabilitását különböző éghajlati körülmények között. A HEMC oldatok viszkozitások széles skálájával rendelkeznek, az alacsony viszkozitástól kezdve az ultra-magas viszkozitásig, ami rugalmas lehetőségeket kínál a különböző építési alkalmazásokhoz-az önszintű habarcsoknak alacsony viszkozitású HEMC-t igényelnek a folyékonyság javítása érdekében, míg a gipszelhorcsokhoz nagyvékonyságú HEMC-re van szükség az anti-zsákoló tulajdonságok javításához.

Környezetvédelmi szempontból a HEMC teljes mértékben megfelel a zöld anyagok modern építőiparának követelményeinek. A természetes cellulózt használja nyersanyagként, nem rendelkezik mérgező melléktermékekkel a gyártási folyamatban, és a késztermék biológiailag lebontható és környezetbarát. Ez a szolgáltatás lehetővé teszi a piaci versenyképesség fenntartását az egyre szigorúbb környezetvédelmi előírások szerint, és segít az építőiparnak a fenntartható fejlődési célok elérésében. A HEMC biokompatibilitása kiküszöböli az építőipari munkavállalók egészségügyi kockázatait és az építés későbbi felhasználása során a biztonsági kérdéseket is, ami azt az előnyt, hogy sok szintetikus polimer adalékanyag nem felel meg.

A HEMC sokoldalúságát tükrözi abban a tényben, hogy egyetlen adalékanyag egyszerre többféle teljesítmény javulást érhet el. Az építőanyagokban a HEMC nemcsak megvastagodhat és visszatarthatja a vizet, hanem a levegőt, a lassú beállítást és a kötés fokozását is. Ez az "egy adag, több effektus" funkció egyszerűsíti a készítmény kialakítását és csökkenti a termelési költségeket. Például a csempe ragasztókban a HEMC három kulcsfontosságú funkciót biztosít: a víz visszatartása (a cement teljes hidratálásának biztosítása), a megvastagodás (a csempe csúszásának megakadályozása) és a meghosszabbított nyitott idő (a helyzet beállításának megkönnyítése).

A HEMC jó kompatibilitással rendelkezik más épületkémiai adalékanyagokkal, és különféle keverékekkel, például vízcsökkentőkkel, szennyeződésekkel, latex porokkal stb. Kapcsolatban használható, antagonista hatások nélkül. Ez a szinergetikus hatás lehetővé teszi az építőanyag -készítők számára, hogy pontosan ellenőrizzék az anyag tulajdonságait a különböző műszaki igények kielégítése érdekében.

2. A HEMC alapmechanizmusa az építőanyagokban

Az építőanyagokban a hidroxi -etil -metil -cellulóz több funkciójának fizikai -kémiai alapja az egyedi molekuláris szerkezetéből és hidratációs viselkedéséből fakad. Amikor a HEMC por érintkezésbe kerül a vízzel, a molekuláris láncon lévő hidroxil (-OH) és éterkötések (--o) azonnal hidrogénkötéseket képeznek vízmolekulákkal. Ez az erős intermolekuláris erő a HEMC összes alkalmazási tulajdonságának gyökere. Az oldódási folyamat folytatódásával a HEMC molekuláris lánc fokozatosan kibontakozik és háromdimenziós hálózati struktúrát képez, és a szabad vizet kötött vízré alakítja, ezáltal jelentősen javítva a rendszer viszkozitását és víztartási képességét. Ez a mikroszerkezeti változás közvetlenül tükröződik a makroszkopikus építőanyagok teljesítményének javításában.

A vízmegtartási mechanizmus a HEMC egyik legfontosabb hatásmechanizmusa. A cementalapú anyagokban a HEMC kétféle módon éri el a víz visszatartási funkcióját: az egyik az, hogy a HEMC molekulák hidrogénkötéseket képeznek vízmolekulákkal, hogy a szabad vizet kötött vízré alakítsák; A másik az, hogy a HEMC makromolekuláris láncok összefonódása által kialakított hálózati struktúra fizikailag blokkolja a víz migrációját. A tanulmányok kimutatták, hogy még ha 0,1% -0,3% HEMC-t (száraz por súlyával) adunk hozzá, a habarcs víztartási sebessége 70% -ról több mint 95% -ra növelhető, ami biztosítja, hogy a cement teljes hidratálódjon a száraz vagy porózus szubsztrátokon, hogy elkerülje az erősségvesztést a vízhiány miatt. A HEMC víztartási hatását számos tényező befolyásolja: ugyanabban az adagolásnál, annál magasabb a HEMC viszkozitása, annál jobb a víz visszatartása; A környezeti hőmérséklet növekedése csökkenti a víz visszatartási hatását; és a megfelelő adagolás (általában 0,1%-0,5%) elérheti az ideális vízmegtartási arányt. Noha az adagolás további növelése javíthatja a vízmegtartást, a költségteljesítmény csökken.

A HEMC sűrítő és tixotropikus hatásai megváltoztatják az építőanyagok reológiai tulajdonságait. A HEMC -oldatnak nyilvánvaló nyírási tulajdonságai vannak - a viszkozitás magas keverési vagy alkalmazási nyírási sebességgel csökken, ami kényelmes az építési műveletekhez; Miközben statikus vagy alacsony nyírási állapotban magas viszkozitást gyógyít, hogy megakadályozzák az anyag leereszkedését vagy ülepedését. Ez az intelligens válaszjelölési tulajdonság a HEMC -t különösen alkalmassá teszi a vakolat habarcshoz és a csempe ragasztóhöz a függőleges felületépítéshez. A vastagodási hatás elsősorban a HEMC molekulatömegétől és koncentrációjától függ - minél nagyobb a molekulatömeg és annál nagyobb a koncentráció, annál szignifikánsabb a vastagító hatás. A túl magas viszkozitás azonban befolyásolja az építési teljesítményt, ezért a különböző alkalmazások szerint megfelelő viszkozitású HEMC termékeket kell kiválasztani.

Felületaktív anyagként a HEMC kettős tulajdonságokat mutat cement alapú anyagokban: a hidrofil csoportok (hidroxilcsoportok és éterkötések) és a hidrofób csoportokban (metilcsoportok és glükózgyűrűk) a molekulákban a felületet aktívvá teszik, ami csökkentheti a víz felületi feszültségét. Ezek a buborékok "golyóscsapágyakként" működnek a habarcsban, javítva az építés simaságát és növelve az anyag hüvelyes hozamát (térfogatnövekedés). Túl sok buborék csökkenti a megkeményedett test szilárdságát, ezért gyakran szükség van arra, hogy a legjobb pórusszerkezetet elérje. A HEMC levegőbefutása általában 5% és 15% között van, amelyet az adag, a keverési módszer és más adalékanyagok nagymértékben befolyásolnak.

A HEMC jelentős késleltető hatással van a cementhidrációs folyamatra, amelynek előnyei és hátrányai is vannak. A HEMC molekulák adszorbeálódnak a cementrészecskék felületén, akadályozva a víz és az ásványi anyagok közötti érintkezést, lelassítva a hidratációs reakciósebességet, és meghosszabbítva a beállítási időt. Ez a késleltető ingatlan nagyon értékes építésben, magas hőmérsékleten vagy hosszú működési idővel; De télen hátrányossá válhat, ha alacsony hőmérsékleten van, vagy gyors beállítást igényel. A HEMC adagolásának beállításával (általában 0,05% -0,2% meghosszabbíthatja a beállítási időt 1-4 órával), vagy koaguláns segítségével használható, a beállítási idő pontosan ellenőrizhető a mérnöki igények kielégítése érdekében.

A HEMC kötési fokozódási mechanizmusa mind fizikai, mind kémiai hatásokkal jár. Fizikailag a HEMC növeli a habarcs viszkozitását és növeli az érintkezési területet a szubsztráttal; Kémiai szempontból a HEMC molekulák poláris csoportjai hidrogénkötéseket és Van der Waals erőket képeznek a szervetlen anyagok felületével. Az olyan alkalmazásokban, mint például a csempe ragasztók és a gipsz habarcs, a HEMC jelentősen javíthatja a kötési szilárdságot (általában 20%-50%-kal), és csökkentheti az ürítés és a leesés kockázatát. Ez a kötés fokozódási hatás különösen nyilvánvaló a sima felületeken vagy az alacsony víz abszorpciós szubsztrátokon (például az üvegesített csempe).

3. A HEMC alkalmazási teljesítménye a száraz keverésű habarcsban

A száraz keverésű habarcs a modern építőipar fontos része, és teljesítménye közvetlenül kapcsolódik az építési hatékonysághoz és a projekt minőségéhez. A hidroxi-etil-metil-cellulóz, mint kulcsfontosságú adalékanyag a száraz keverésű habarcsban, szinte minden speciális habarcs-képletben jelen van, és pótolhatatlan szerepet játszik.

A csempe ragasztója a HEMC alkalmazás egyik legjellemzőbb területe. A hagyományos cementhabarcs-beillesztési csempe folyamatában gyakori a problémák, mint például az üreges és a leesés, és a 0,3–0,7% HEMC-vel rendelkező csempe ragasztók teljes mértékben megoldhatják ezeket a problémákat. A HEMC háromdimenziós hálózati struktúrát képez a csempe ragasztójában, így nedves habarcs kiválóan csúszásgátló tulajdonságokat eredményez. Még a nagy méretű csempe sem csúszik le a falon, ami jelentősen javítja az építési hatékonyságot és a biztonságot. Ugyanakkor a HEMC biztosítja, hogy a cement teljesen hidratálódjon a víz visszatartása révén. Még akkor is, ha magas hőmérsékleten, szeles környezetben vagy erősen abszorbens szubsztrátumon épül fel, nagy szilárdságú cement kőszerkezetet képezhet, hogy elkerülje a kötési erő csökkenését az elégtelen hidratálás miatt. A HEMC meghosszabbíthatja a csempe ragasztók nyitott idejét (általában több mint 30 percre), így az építőmunkásoknak elegendő időt adnak a csempe helyzetének beállításához, ami különösen fontos a nagy projektekben.

A külső hőszigetelő rendszerek (ETICS) egy másik fontos alkalmazási terület a HEMC számára. Ezekben a rendszerekben a HEMC-t elsősorban habarcsok és vakolathabarcsok kötésére használják, és az adagolás összege általában 0,2%-0,5%. A HEMC vízmegtartási funkciója itt különösen kritikus, mivel a szigetelőanyagok (például az EPS táblák vagy a kőgyapjú) általában nagyon alacsony vízelnyeléssel rendelkeznek. A hagyományos habarcsok víze gyorsan elpárolog vagy vándorol, ami a cement elégtelen hidratálását eredményezi. A HEMC hozzáadása után a habarcs elegendő vizet is megtarthat az alacsony víz abszorpciós szubsztráton, hogy befejezze a hidratációs reakciót és biztosítsa a kötési szilárdságot. Ugyanakkor a HEMC levegőbe vonzása által okozott fokozott rugalmasság elősegíti a szigetelő rendszer termikus stresszének pufferelését és csökkenti a repedés kockázatát.

Az önszintű habarcsra vonatkozó HEMC teljesítménykövetelményei nagyon különböznek a fenti alkalmazásoktól. Az önszintű anyagok kiváló folyékonyságra és önszintű képességre van szükségük, de nem tudnak levágni és vérzni, ami alacsony viszonosságot igényel, de a jó vízmegállapító HEMC-t. Ebben az alkalmazásban a HEMC adagolása általában alacsony (0,02%-0,1%), és elsősorban a rendszer stabilizálásában játszik szerepet, hogy megakadályozzák a szilárd részecskék letelepedését és a víz lebegését. A HEMC és a vízcsökkentő szinergetikus hatása itt különösen kiemelkedő - a vízcsökkentő folyékonyságot biztosít, és a HEMC a rendszer egyenruháját és stabilját tartja. A kettő kombinációja nagy teljesítményű önszintű anyagot kaphat, amelynek folyékonysága meghaladja a 130 mm-t, és 28 napos nyomószilárdsággal több, mint 30 mPa.

A javítóhabarcs a HEMC másik alkalmazási területe, amelyet nem lehet figyelmen kívül hagyni. A javítási projektek általában olyan kihívásokkal szembesülnek, mint például a szubsztrát szárítás, az összetett formák és a gyors szilárdságfejlesztés, és a HEMC sokoldalúságát itt teljes mértékben tükrözik. A betonkárosodás javításában a 0,3%-0,8%HEMC hozzáadása jelentősen javíthatja a habarcs és a régi beton közötti kötési szilárdságot (növeli a 40-100%-ot) és csökkenti az interfészhibákat. A HEMC vízmegtartása biztosítja, hogy a víz ne veszjen túl gyorsan a függőleges és a felső felületeken történő felépítés során, és lassú beállító hatása elegendő működési időt biztosít a javító anyagnak. A gyors javításhoz a beállítási idő rövidíthető a HEMC adagolásának beállításával (0,05%-0,1%-ra), vagy koaguláns segítségével. Az épületkarbantartási gyakorlat azt mutatja, hogy a HEMC-vel módosított javítási habarcs élettartama 3-5-szer hosszabb, mint a hagyományos anyagoké, ami jelentősen csökkenti a karbantartási költségeket.