Multifunktionel anvendelse af hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) i byggefeltet

1. Karakteristika og konstruktions anvendelighed af HEMC

Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) I s et cellulosderivat opnået ved æterificeringsreaktion af naturlig cellulose med ethylenoxid og methylchlorid efter alkaliseringsbehandling. Dens molekylære struktur indeholder to æterificeringsgrupper, hydroxyethyl og methyl. Denne specielle kemiske struktur giver HEMC en række fremragende egenskaber, hvilket gør den særlig velegnet til konstruktionsapplikationer. HEMC er en ikke-ionisk polymer, hvilket betyder, at dens ydeevne ikke påvirkes af pH-værdi og kan forblive stabil i sure og alkaliske miljøer. Denne funktion er især vigtig for cementbaserede materialer, fordi cementhydratiseringsprocessen vil opleve et miljø, der ændrer sig fra stærk alkalisk til neutral.

Vandopløseligheden af ​​HEMC er en af ​​dens kerneegenskaber. Sammenlignet med almindelig methylcellulose (MC) på grund af introduktionen af ​​hydroxyethyl er HEMC et bredere temperaturtilpasningsevne, opløseligt i både koldt og varmt vand, og opløsningen vil ikke producere gel eller nedbør på grund af temperaturændringer. Denne funktion sikrer stabiliteten af ​​ydeevnen for byggematerialer under forskellige klimatiske forhold. HEMC-opløsninger har en bred vifte af viskositeter, fra lav viskositet til ultrahøj viskositet, som giver fleksible muligheder for forskellige konstruktionsapplikationer-selvniveau-mørtler kræver HEMC med lav viskositet for at forbedre fluiditeten, mens gipssmørtler kræver HEMC med høj viskositet for at forbedre anti-sagende egenskaber.

Fra et miljøperspektiv opfylder HEMC fuldt ud kravene i moderne byggebranche for grønne materialer. Den bruger naturlig cellulose som råmateriale, har ingen giftige biprodukter i produktionsprocessen, og det færdige produkt er bionedbrydeligt og miljøvenligt. Denne funktion gør det muligt for den at opretholde markedskonkurrenceevne i henhold til stadig strengere miljøregler og hjælpe byggebranchen med at nå bæredygtige udviklingsmål. HEMCs biokompatibilitet eliminerer også sundhedsrisici for bygningsarbejdere og sikkerhedsspørgsmål i senere brug af konstruktion, hvilket er en fordel, som mange syntetiske polymeradditiver ikke kan matche.

Alsidigheden af ​​HEMC afspejles i det faktum, at et enkelt tilsætningsstof kan opnå flere ydelsesforbedringer på samme tid. I byggematerialer kan HEMC ikke kun blive tykkere og fastholde vand, men også føre luft, langsom indstilling og forbedre bindingen. Denne "one dosis, flere effekter" har forenkler formuleringsdesign og reducerer produktionsomkostningerne. F.eks. I fliserklæbemidler tilvejebringer HEMC tre nøglefunktioner: vandopbevaring (sikring af fuld hydrering af cement), fortykning (forebyggelse af fliser i at glide ned) og forlænget åben tid (lette justering af position).

HEMC har god kompatibilitet med andre bygningskemiske tilsætningsstoffer og kan bruges i forbindelse med en række blandinger, såsom vandreducerende, defoamere, latexpulvere osv. Uden antagonistiske effekter. Denne synergistiske effekt gør det muligt for byggemateriale formulatorer at nøjagtigt kontrollere materialegenskaber for at imødekomme forskellige tekniske behov.

2. Kernemekanismen for HEMC i byggematerialer

Det fysisk -kemiske grundlag for de flere funktioner af hydroxyethylmethylcellulose i byggematerialer stammer fra dens unikke molekylære struktur og hydratiseringsadfærd. Når HEMC-pulver kommer i kontakt med vand, danner hydroxyl (-OH) og etherbindinger (-O-) på dens molekylkæde straks brintbindinger med vandmolekyler. Denne stærke intermolekylære kraft er roden til alle applikationsegenskaber for HEMC. Efterhånden som opløsningsprocessen fortsætter, udfoldes og danner HEMC-molekylkæden gradvist og danner en tredimensionel netværksstruktur, der omdanner frit vand til bundet vand, hvilket forbedrer systemets viskositet og vandopbevaringskapacitet markant. Denne mikrostrukturelle ændring afspejles direkte i forbedringen af ​​makroskopisk byggemateriale.

Vandretentionsmekanismen er en af ​​de vigtigste virkningsmekanismer for HEMC. I cementbaserede materialer opnår HEMC vandopbevaringsfunktion på to måder: den ene er, at HEMC-molekyler danner brintbindinger med vandmolekyler for at omdanne frit vand til bundet vand; Den anden er, at netværksstrukturen dannet ved sammenfiltring af HEMC -makromolekylære kæder fysisk blokerer for migreringen af ​​vand. Undersøgelser har vist, at selv hvis 0,1% -0,3% HEMC (i vægt af tørt pulver) tilsættes, kan vandopbevaringshastigheden for mørtel øges fra 70% til mere end 95%, hvilket sikrer, at cement kan være fuldt hydreret på tørre eller porøse underlag for at undgå styrtab på grund af mangel på vand. Vandretentionseffekten af ​​HEMC påvirkes af mange faktorer: ved den samme dosering, jo højere viskositet af HEMC, jo bedre er vandretentionen; Stigningen i omgivelsestemperatur reducerer vandopbevaringseffekten; og den relevante dosering (normalt 0,1%-0,5%) kan opnå den ideelle vandopbevaringshastighed. Selvom yderligere øget dosering kan forbedre vandopbevaring, falder omkostningsresultatet.

De fortykkelse og thixotropiske virkninger af HEMC ændrer de reologiske egenskaber ved byggematerialer. HEMC -opløsning har åbenlyse forskydningsfortyndende egenskaber - viskositeten falder ved høje forskydningshastigheder for omrøring eller påføring, hvilket er praktisk til konstruktionsoperationer; Mens det gendanner høj viskositet i en statisk eller lav forskydningstilstand for at forhindre materialet i SAG eller sedimentation. Denne intelligente responskarakteristik gør HEMC særlig velegnet til gipsmørtel og fliser klæbemiddel til lodret overfladekonstruktion. Tykkningseffekten afhænger hovedsageligt af molekylvægt og koncentration af HEMC - jo større molekylvægt og jo højere koncentration, desto mere markant fortykningseffekten. Imidlertid vil for høj viskositet påvirke konstruktionsydelsen, så det er nødvendigt at vælge HEMC -produkter med passende viskositet i henhold til forskellige applikationer.

Som et overfladeaktivt middel udviser HEMC dobbeltkarakteristika i cementbaserede materialer: de hydrofile grupper (hydroxylgrupper og etherbindinger) og hydrofobe grupper (methylgrupper og glukoseringer) i molekylerne gør det overfladeaktivt, hvilket kan reducere overfladespændingen i vandet og indføre fine bobler. Disse bobler fungerer som "kuglelejer" i mørtelen, hvilket forbedrer konstruktionens glathed og øger materialets opslæmning (volumenforøgelse). Imidlertid vil for mange bobler reducere styrken af ​​den hærdede krop, så det er ofte nødvendigt at bruge det sammen med en defoamer for at opnå den bedste porestruktur. Luftindtastningen af ​​HEMC er normalt mellem 5% og 15%, hvilket er i høj grad påvirket af doseringen, blandingsmetoden og andre tilsætningsstoffer.

HEMC har en betydelig retarderingseffekt på cementhydratiseringsprocessen, som har både fordele og ulemper. HEMC -molekyler adsorberes på overfladen af ​​cementpartikler, hindrer kontakten mellem vand og mineraler, bremser hydratiseringsreaktionshastigheden og forlænger indstillingstiden. Denne retarderende ejendom er meget værdifuld i konstruktionen med høje temperaturer om sommeren eller lang driftstid; Men det kan blive en ulempe om vinteren, når det er lav temperatur eller kræver hurtig indstilling. Ved at justere HEMC-doseringen (normalt 0,05% -0,2% kan forlænge indstillingstiden med 1-4 timer) eller bruge den med en koagulant, kan indstillingstiden kontrolleres nøjagtigt for at imødekomme ingeniørbehovene.

Bindingsforbedringsmekanismen for HEMC involverer både fysiske og kemiske effekter. Fysisk øger HEMC viskositeten af ​​mørtelen og øger kontaktområdet med underlaget; Kemisk danner de polære grupper i HEMC -molekylerne brintbindinger og van der Waals -kræfter med overfladen af ​​uorganiske materialer. I applikationer såsom fliser klæbemidler og gipssmørtler kan HEMC forbedre bindingsstyrken markant (normalt med 20%-50%) og reducere risikoen for at udhule og falde. Denne bindingsforbedringseffekt er især tydelig på glatte overflader eller lavt vandabsorptionssubstrater (såsom forglasede fliser).

3. Anvendelsesydelse af HEMC i tørblandet mørtel

Tørblandet mørtel er en vigtig del af den moderne byggebranche, og dens ydeevne er direkte relateret til konstruktionseffektivitet og projektkvalitet. Hydroxyethylmethylcellulose, som et vigtigt tilsætningsstof i tørblandet mørtel, er til stede i næsten alle specielle mørtelformler og spiller en uerstattelig rolle.

Tile klæbemiddel er et af de mest typiske områder inden for HEMC -applikation. I processen med traditionelle cementmørtelindpasningsfliser er problemer såsom hulning og faldende almindelige, og fliser klæbemidler med 0,3% -0,7% HEMC kan løse disse problemer fuldstændigt. HEMC danner en tredimensionel netværksstruktur i flise klæbemiddel, hvilket giver våd mørtel fremragende antislipegenskaber. Selv store fliser glider ikke ned på væggen, hvilket forbedrer konstruktionseffektiviteten og sikkerhed i høj grad. På samme tid sikrer HEMC, at cement er fuldt hydreret gennem vandopbevaring. Selv hvis det er konstrueret i høj temperatur, blæsende miljø eller på et stærkt absorberende substrat, kan det danne en højstyrke cementstenstruktur for at undgå faldet i bindingskraft på grund af utilstrækkelig hydrering. HEMC kan også forlænge den åbne tid for flise klæbemidler (normalt til mere end 30 minutter), hvilket giver bygningsarbejdere nok tid til at justere flisernes position, hvilket er særlig vigtigt i store projekter.

Eksterne termiske isoleringssystemer (ETICS) er et andet vigtigt applikationsområde for HEMC. I disse systemer bruges HEMC hovedsageligt til bindingsmørtel og pudsemørtler, og tilføjelsesmængden er normalt 0,2%-0,5%. HEMCs vandopbevaringsfunktion er især kritisk her, fordi isoleringsmaterialer (såsom EPS -tavler eller stenuld) normalt har meget lav vandabsorption. Vandet i traditionelle mørtler vil fordampe eller migrere hurtigt, hvilket resulterer i utilstrækkelig hydrering af cement. Efter tilsætning af HEMC kan mørtelen også bevare nok vand på det lave vandabsorptionssubstrat til at fuldføre hydratiseringsreaktionen og sikre bindingsstyrken. På samme tid hjælper den øgede fleksibilitet, der er bragt af luftindtastningen af ​​HEMC, til at buffere den termiske stress af isoleringssystemet og reducere risikoen for revner.

Resultatkravene til HEMC for selvniveau-mørtel er meget forskellige fra ovenstående applikationer. Selvniveauer har brug for fremragende fluiditet og selvniveau, men de kan ikke delaminere og blø, hvilket kræver brug af lavviskositet, men god vandbeslutning HEMC. I denne anvendelse er doseringen af ​​HEMC normalt lav (0,02%-0,1%), og den spiller hovedsageligt rollen som stabilisering af systemet for at forhindre, at faste partikler bosætter sig og vandet flyder. Den synergistiske virkning af HEMC og vandreduktion er især fremtrædende her - vandreduktion giver fluiditet, og HEMC holder systemet ensartet og stabilt. Kombinationen af ​​de to kan opnå et højtydende selvniveau med en fluiditet på mere end 130 mm og en 28-dages trykstyrke på mere end 30MPa.

Reparationsmørtel er et andet anvendelsesområde i HEMC, der ikke kan ignoreres. Reparationsprojekter står normalt over for udfordringer, såsom substrattørring, komplekse former og hurtig styrkeudvikling, og alsidigheden af ​​HEMC afspejles fuldt ud her. Ved reparation af betonskader kan tilføjelse af 0,3%-0,8%HEMC markant forbedre bindingsstyrken mellem mørtel og gammel beton (øg 40-100%) og reducere grænsefladefejl. Vandopbevaring af HEMC sikrer, at vand ikke vil gå tabt for hurtigt under konstruktionen på lodrette og øverste overflader, og dets langsomme indstillingseffekt giver reparationsmaterialet nok driftstid. For hurtige reparationer kan indstillingstiden forkortes ved at justere HEMC-doseringen (ned til 0,05%-0,1%) eller bruge den med en koagulant. Bygningsvedligeholdelsespraksis viser, at livet for reparationsmørtel modificeret med HEMC er 3-5 gange længere end for traditionelle materialer, hvilket i høj grad reducerer vedligeholdelsesomkostninger.