Cementformuleringsgids: additieven, cellulose-ethers en watervraag

Een producent van droge mengsels ruilt één soort cellulose-ether in voor een goedkoper alternatief, houdt dezelfde dosering aan, en de tegellijm die elke test op de bank heeft doorstaan, begint een week later ter plaatse van de troffel te glijden. Er veranderde niets aan het cement. Wat veranderde was hoe lang het mengsel zijn water vasthield.

Cementformulering is het besluit wat er in een op cement gebaseerd mengsel gaat, in welke orde van grootte, en waarom. Eerst de conclusie: het bindmiddel bepaalt het prestatieplafond van een mortel, pleisterwerk, voegmiddel of lijm, maar waterretentie, deeltjessortering en het additievenpakket bepalen hoe dicht je daadwerkelijk bij dat plafond komt. Als de waterbalans verkeerd is, zal geen extra cement het mengsel redden.

Waar een cementformulering van is gemaakt

Een droog mengsel op cementbasis is opgebouwd uit vier groepen ingrediënten: bindmiddel, vulmiddel of aggregaat, aanmaakwater en functionele additieven gedoseerd in zeer kleine hoeveelheden. Het bindmiddel is doorgaans gewoon Portlandcement (CEM I volgens EN 197-1) of een gemengd cement, soms gecombineerd met gips, gebluste kalk of calciumaluminaat waarbij het hardingsgedrag moet worden aangepast. Vulstoffen zoals kwartszand, kalksteenpoeder of lichtgewicht aggregaat vullen het volume en bepalen de sorteercurve.

Bij additieven wordt de ene formulering van de andere gescheiden en worden ze gedoseerd in gram per kilogram in plaats van als aandeel van het geheel. De bereiken in Tabel 1 weerspiegelen de gebruikelijke droogmengpraktijk; behandel ze als startvensters, omdat de streefnorm, de lokale zandsortering en de waterbehoefte van het bindmiddel allemaal de cijfers doen verschuiven.

Waterretentie is de variabele die de meeste resultaten bepaalt

Cement heeft ongeveer 0,40 tot 0,42 delen water per massadeel cement nodig om de klinkerfasen volledig te hydrateren. Praktische mortels worden gemengd in een verhouding van 0,40 tot 0,55 omdat de verwerkbaarheid dit vereist. Een groot deel van het aanmaakwater is dus poriënwater dat nooit chemisch gebonden is. Poriënwater verlaat op drie manieren: zuiging in het substraat, verdamping van het oppervlak en bloeding naar de bovenkant van de laag.

Wanneer water sneller weggaat dan het cement het verbruikt, is de uitkomst voorspelbaar: onvolledige hydratatie, zwakke oppervlaktelagen, krimpscheuren en lijm die een droge laboratoriumtest doorstaat maar faalt na een hete middag ter plaatse.

Dit is de centrale taak van cellulose-ether in een cementsysteem. De moleculen adsorberen op cementdeeltjes en verhogen de viscositeit van de poriënoplossing, waardoor de waterbeweging wordt vertraagd, terwijl de film die ze vormen water in de verse mortel vasthoudt. Waterretentie kan rechtstreeks worden gemeten met de filterpapiermethode beschreven in EN 1015-8, en het is de moeite waard om elke nieuwe etherkwaliteit te gebruiken in plaats van alleen op een gegevensblad te vertrouwen.

Grafieknota: dit is een richtinggevende illustratie van algemeen gedrag, niet van gemeten testgegevens. De werkelijke curve hangt af van de etherkwaliteit, de viscositeit ervan en de rest van het mengsel.

Het afstemmen van het ethertype op het cementsysteem

Vier ethers domineren droge mengsels op cementbasis: HEC, HEMC, HPMC en HPS. Ze zijn niet uitwisselbaar, omdat de substituentgroepen bepalen hoe het molecuul zich in water gedraagt, bij welke temperatuur het geleert en hoeveel lucht het in het mengsel meesleept.

HPMC en HEMC zijn de werkpaarden van cement- en gipsmortels. Beide zorgen voor een sterke waterretentie en beide vertonen thermische gelering in water bij ongeveer 55 tot 70 °C. Daarom moet de werkbaarheid in een warm klimaat worden getest in plaats van aangenomen. HEMC neemt over het algemeen minder lucht mee dan HPMC, wat van belang is als een dichte reparatiemortel het doelwit is. HEC biedt een goede waterretentie met een lagere verdikking en weinig luchtinsluiting, wat beter geschikt is voor coatings op waterbasis en boorvloeistoffen dan voor dikbedmortels.

HPS is eerder een zetmeelether dan een cellulose-ether: het zorgt voor waterretentie en een uitgesproken weerstand tegen uitzakken tegen bescheiden kosten, en wordt vaak naast een cellulose-ether gebruikt om de prestaties in verhouding te brengen tot de prijs. Viscositeit, opgegeven voor een oplossing van 2% bij 20 °C, is net zo belangrijk als de chemie. Kwaliteiten in het bereik van 40.000 tot 75.000 mPa·s worden veel gebruikt in tegellijmen, terwijl kwaliteiten met een lagere viscositeit rond de 4.000 tot 15.000 mPa·s gebruikelijk zijn in zelfnivellerende verbindingen waarbij het mengsel nog moet vloeien. Behandel deze als globale richtlijnen en bevestig het daadwerkelijke venster met uw leverancier.

EASONZELL™ ME-serie* Bouwmateriaalkwaliteit EASONZELL™ ME Hydroxyethyl Methyl Cellulose (HEMC) is een kleur- en geurloos poeder of korrel, gemakkelijk oplosbaar in zowel warm als koud water, en levert een heldere en viskeuze... Bekijk Product →

RDP en de hechtingshelft van de formulering

Herdispergeerbaar polymeerpoeder is het tweede additief dat een basiscementmortel scheidt van een lijm die voldoet aan de specificaties. Gesproeidroogd vanuit een polymeerdispersie, dispergeert het opnieuw in het mengwater en vormt een polymeerfilm terwijl de mortel droogt, waardoor het grensvlak tussen cementhydraten en aggregaat wordt overbrugd.

In de praktijk verandert die film broze hechting in trek- en schuifsterkte die onderdompeling in water en veroudering door hitte overleeft, wat het verschil is tussen een C1- en een C2-classificatie volgens EN 12004. Typische toevoegingen in tegellijmen zitten tussen ongeveer 1% en 4% van het droge mengsel. Daaronder is de film niet continu; ruim daarboven stijgen de kosten sneller dan de meetbare prestaties.

De meeste fabrieken behandelen RDP en cellulose-ether als één pakket in plaats van als twee afzonderlijke aankopen, omdat beide bepalen hoe het verse mengsel zich gedraagt. De manieren waarop deze componenten worden gecombineerd in pleisterwerk, voegmiddelen en egalisatiemiddelen worden in deze handleiding besproken droge morteladditieven .

Hars dispergeerbaar poeder (RDP) Hars dispergeerbaar poeder (RDP) is a high-performance building material additive widely used in mortars, coatings, adhesives, and other products, providing significant ... Bekijk Product →

Mislukkingen die rechtstreeks teruggaan naar de formulering

De meeste veldklachten zijn terug te voeren op een handvol formuleringskeuzes. Het symptoom wijst meestal naar de oorzaak.

• Uitzakken of uitglijden op een verticaal substraat: de open tijd is te kort of het mengsel heeft geen thixotropie. Verhoog de cellulose-ether of voeg HPS toe in plaats van meer water toe te voegen.
• Fijne scheurvorming in dunne lagen: water verlaat sneller dan het bindmiddel kan hydrateren. Controleer de etherdosering, de vulgraad en de substraataanzuiging.
• Zwakke hechting na onderdompeling in water: RDP is te laag voor de blootstellingsklasse, of het cementgehalte is te ver ingesneden.
• Brokkelt wanneer poeder water ontmoet: de ether verspreidt zich niet. Controleer de deeltjesgrootte, mengvolgorde en afschuiving.
• Gaatjes en een poreus oppervlak: de luchtinsluiting is te hoog. Verlaag de etherdosis of voeg een ontschuimer toe.
• Uitbloeiingen op het afgewerkte oppervlak: water migreert door de laag. Verbeter de waterretentie en controleer de watertoevoeging op de locatie.

Een praktische workflow van specificatie tot proefbatch

1. Leg de norm en de testlijst vast voordat u het recept aanraakt: EN 998-1 of EN 998-2 voor pleisterwerk en metselmortels, EN 12004 voor tegellijmen, plus de bijbehorende hechtings- en waterretentiemethoden.
2. Stel de watervraag op proef in, niet door het nummer van een andere leverancier te kopiëren. De consistentie in de emmer moet overeenkomen met de troffel of pomp die het mengsel zal plaatsen.
3. Bouw eerst de sorteercurve op van plaatselijk beschikbaar zand of vulmiddel, omdat de sortering de vraag naar water en de krimp meer bepaalt dan welk additief dan ook.
4. Doseer de cellulose-ether om de gewenste waterretentie te bereiken en controleer vervolgens opnieuw de open tijd voordat u naar een retarder grijpt.
5. Doseer RDP volgens de blootstellingsklasse en controleer de hechting na onderdompeling in water en veroudering door hitte.
6. Voeg secundaire componenten één voor één toe, zodat elke verandering kan worden getraceerd als een resultaat verandert.
7. Voer de fabrieksproef uit met productiezand en productiemengapparatuur; een laboratoriummixer en een plantenmixer komen nooit perfect overeen.

Wanneer het doel een vervormbare dunbedlijm is, worden voorbeelden van kwaliteitselectie en doseerlogica uiteengezet in dit overzicht van HPMC voor tegellijmen .

Inkoopcontroles voordat u zich aan een cijfer vastlegt

Het overstappen naar een andere etherleverancier is een formuleringswijziging en geen inkoopdetail. Vraag voordat u een besluit neemt om een ​​technisch gegevensblad, een veiligheidsgegevensblad en een analysecertificaat voor de daadwerkelijke partij. Vergelijk vervolgens het type en de mate van vervanging, de viscositeit, het vochtgehalte en de deeltjesgrootte met de kwaliteit die u vervangt.

• Batch-tot-batch variatie in viscositeit en vocht, niet alleen het certificaatgemiddelde.
• Consistentie van het vervangingspatroon tussen zendingen, vooral voor HEMC en HPMC.
• Verpakkingsintegriteit en houdbaarheid, omdat cellulose-ethers hygroscopisch zijn en vocht opnemen in vochtige winkels.
• Opslagdiscipline ter plaatse: droog, geventileerd, first in, first out.
• Of de leverancier de ether nu zelf produceert of verhandelt, want dat bepaalt hoe snel een afwijking kan worden onderzocht.

Een producent als Zhejiang Yisheng New Material vermeldt een jaarlijkse cellulose-ethercapaciteit van 15.000 ton en sorteert zijn EASONZELL-assortiment op basis van eindgebruik, wat handig is als één fabriek tegellijm, stopverf en zelfnivellerende pasta op dezelfde lijn verwerkt.

EASONZELL™ MP-serie* Architectonische kwaliteit EASONZELL™ MP hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een veelzijdig niet-ionisch cellulose-etherpolymeer dat uitgebreide toepassingen vindt in verschillende industrieën, waaronder... Bekijk Product →