Multifunctionele toepassing van hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) in het bouwveld

1. Kenmerken en toepasbaarheid van de constructie van HEMC

Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) i s Een cellulosedivaat verkregen door de etherificatiereactie van natuurlijke cellulose met ethyleenoxide en methylchloride na alkalisatiebehandeling. De moleculaire structuur bevat twee ethergerificatiegroepen, hydroxyethyl en methyl. Deze speciale chemische structuur geeft HEMC een reeks uitstekende eigenschappen, waardoor het bijzonder geschikt is voor bouwtoepassingen. HEMC is een niet-ionisch polymeer, wat betekent dat de prestaties ervan niet worden beïnvloed door pH-waarde en stabiel kan blijven in zure en alkalische omgevingen. Deze functie is vooral belangrijk voor op cement gebaseerde materialen omdat het cementhydratatieproces een omgeving zal ervaren die verandert van sterk alkalisch naar neutraal.

De oplosbaarheid in water van HEMC is een van de kernkenmerken. Vergeleken met gewone methylcellulose (MC), is vanwege de introductie van hydroxyethyl een breder temperatuuraanpassingsbereik, oplosbaar in zowel koud als heet water, en de oplossing zal geen gel of neerslag produceren als gevolg van temperatuurveranderingen. Deze functie zorgt voor de stabiliteit van de uitvoering van bouwmaterialen onder verschillende klimatologische omstandigheden. HEMC-oplossingen hebben een breed scala aan viscositeiten, van lage viscositeit tot ultrahoge viscositeit, die flexibele opties biedt voor verschillende constructietoepassingen-zelfnivellerende mortels vereisen HEMC met een lage viscositeit om de vloeibaarheid te verbeteren, terwijl gipsmortieren HEMC met hoge viscositeit vereisen om antisaggende eigenschappen te verbeteren.

Vanuit milieuperspectief voldoet HEMC volledig aan de vereisten van de moderne bouwsector voor groene materialen. Het gebruikt natuurlijke cellulose als grondstof, heeft geen giftige bijproducten in het productieproces en het eindproduct is biologisch afbreekbaar en milieuvriendelijk. Deze functie stelt het in staat om het concurrentievermogen van de markt te handhaven onder steeds strengere milieuvoorschriften en de bouwsector te helpen duurzame ontwikkelingsdoelen te bereiken. De biocompatibiliteit van HEMC elimineert ook gezondheidsrisico's voor bouwvakkers en veiligheidsproblemen bij latere gebruik van de bouw, wat een voordeel is dat veel synthetische polymeeradditieven niet kunnen evenaren.

De veelzijdigheid van HEMC wordt weerspiegeld in het feit dat een enkel additief tegelijkertijd meerdere prestatieverbeteringen kan bereiken. Bij bouwmaterialen kan HEMC niet alleen water dikker worden en behouden, maar ook lucht in, langzame instelling en de binding verbeteren. Deze functie "Eén dosis, meerdere effecten" vereenvoudigt het formuleringsontwerp en verlaagt de productiekosten. In tegelkleden biedt HEMC bijvoorbeeld drie belangrijke functies: waterbehoud (zorgt voor volledige hydratatie van cement), verdikking (voorkomen dat tegels naar beneden glijden) en verlengde open tijd (aanpassing van de faciliterende positie).

HEMC heeft een goede compatibiliteit met andere chemische additieven voor gebouwen en kan worden gebruikt in combinatie met een verscheidenheid aan bijmengsels zoals waterreductoren, defoamers, latex poeders, enz. Zonder antagonistische effecten. Dit synergetische effect stelt bouwmateriaalformulatoren in staat om materiaaleigenschappen nauwkeurig te regelen om aan verschillende technische behoeften te voldoen.

2. Het kernmechanisme van HEMC in bouwmaterialen

De fysicochemische basis voor de meerdere functies van hydroxyethylmethylcellulose in bouwmaterialen stengels uit zijn unieke moleculaire structuur en hydratatiegedrag. Wanneer HEMC-poeder in contact komt met water, vormen de hydroxyl (-oH) en ether-bindingen (-O-) op zijn moleculaire keten onmiddellijk waterstofbruggen met watermoleculen. Deze sterke intermoleculaire kracht is de wortel van alle toepassingseigenschappen van HEMC. Naarmate het oplossingsproces vordert, ontvouwt de HEMC-moleculaire keten zich geleidelijk en vormt een driedimensionale netwerkstructuur, waardoor vrij water wordt omgezet in gebonden water, waardoor de viscositeits- en waterretentiecapaciteit van het systeem aanzienlijk wordt verbeterd. Deze microstructurele verandering wordt direct weerspiegeld in de verbetering van de prestaties van macroscopische bouwmateriaal.

Het waterretentiemechanisme is een van de belangrijkste werkingsmechanismen van HEMC. In op cement gebaseerde materialen bereikt HEMC op twee manieren de waterretentiefunctie: één is dat HEMC-moleculen waterstofbruggen vormen met watermoleculen om vrij water om te zetten in gebonden water; De andere is dat de netwerkstructuur gevormd door de verstrengeling van HEMC -macromoleculaire ketens fysiek de migratie van water blokkeert. Studies hebben aangetoond dat zelfs als 0,1% -0,3% HEMC (door gewicht van droog poeder) wordt toegevoegd, de waterretentiegraad van mortel kan worden verhoogd van 70% tot meer dan 95%, wat ervoor zorgt dat cement volledig gehydrateerd kan worden op droge of poreuze substraten om sterkteverlies te voorkomen vanwege het gebrek aan water. Het waterretentie -effect van HEMC wordt beïnvloed door vele factoren: bij dezelfde dosering, hoe hoger de viscositeit van HEMC, hoe beter de waterretentie; De toename van de omgevingstemperatuur zal het waterretentie -effect verminderen; en de juiste dosering (meestal 0,1%-0,5%) kan het ideale waterretentiegraad bereiken. Hoewel het verder verhogen van de dosering de waterbehoud kan verbeteren, nemen de kostenprestaties af.

De verdikking en thixotrope effecten van HEMC veranderen de reologische eigenschappen van bouwmaterialen. HEMC -oplossing heeft duidelijke afschuifverdunningseigenschappen - de viscositeit neemt af bij hoge afschuifsnelheden van roeren of aanbrengen, wat handig is voor bouwactiviteiten; terwijl het een hoge viscositeit herstelt in een statische of lage afschuiftoestand om te voorkomen dat het materiaal doorzakken of sedimentatie. Deze intelligente responskarakteristiek maakt HEMC bijzonder geschikt voor gipsmortel en tegelklevende voor verticale oppervlakteconstructie. Het verdikingseffect hangt voornamelijk af van het molecuulgewicht en de concentratie van HEMC - hoe groter het molecuulgewicht en hoe hoger de concentratie, hoe significanter het verdikingseffect. Te hoge viscositeit heeft echter invloed op de constructieprestaties, dus het is noodzakelijk om HEMC -producten te selecteren met een geschikte viscositeit volgens verschillende toepassingen.

Als oppervlakteactieve stof vertoont HEMC dubbele kenmerken in op cement gebaseerde materialen: de hydrofiele groepen (hydroxylgroepen en etherbindingen) en hydrofobe groepen (methylgroepen en glucoseringen) in de moleculen maken het oppervlak actief, wat de oppervlaktespanning van water kan verminderen en fijne bubbels kan introduceren. Deze bubbels fungeren als "kogellagers" in de mortel, waardoor de gladheid van de constructie wordt verbeterd en de slurry -opbrengst van het materiaal verhoogt (volumestijging). Te veel bubbels zullen echter de sterkte van het geharde lichaam verminderen, dus het is vaak nodig om het te gebruiken in combinatie met een defoamer om de beste poriestructuur te bereiken. De lucht meevoering van HEMC ligt meestal tussen 5% en 15%, wat sterk wordt beïnvloed door de dosering, mengmethode en andere additieven.

HEMC heeft een aanzienlijk achterlijk effect op het cementhydratatieproces, dat zowel voor- als nadelen heeft. HEMC -moleculen worden geadsorbeerd op het oppervlak van cementdeeltjes, die het contact tussen water en mineralen belemmeren, de hydratatiereactiesnelheid vertragen en de instellingstijd verlengen. Deze vertraging is zeer waardevol in de bouw met hoge temperaturen in de zomer- of lange werktijd; Maar het kan een nadeel worden in de winter wanneer het lage temperatuur is of een snelle instelling vereist. Door de HEMC-dosering aan te passen (meestal 0,05% -0,2% kan de instellingstijd met 1-4 uur verlengen) of deze gebruiken met een coagulant, kan de instellingstijd nauwkeurig worden gecontroleerd om aan de technische behoeften te voldoen.

Het bindingsverbeteringsmechanisme van HEMC omvat zowel fysische als chemische effecten. Fysiek verhoogt HEMC de viscositeit van de mortel en verhoogt het contactgebied met het substraat; Chemisch gezien vormen de polaire groepen in de HEMC -moleculen waterstofbruggen en van der Waals -krachten met het oppervlak van anorganische materialen. In toepassingen zoals tegelkleven en gipsmortieren kan HEMC de bindingssterkte aanzienlijk verbeteren (meestal met 20%-50%) en het risico op hollen en dalen verminderen. Dit bindingsverbeteringseffect is met name duidelijk op gladde oppervlakken of lage waterabsorptie -substraten (zoals gevarifieerde tegels).

3. Toepassingsprestaties van HEMC in droge mixed mortel

Dry-gemengde mortel is een belangrijk onderdeel van de moderne bouwsector en de prestaties zijn direct gerelateerd aan bouwefficiëntie en projectkwaliteit. Hydroxyethylmethylcellulose, als een belangrijk additief in droge gemengde mortel, is aanwezig in bijna alle speciale mortelformules en speelt een onvervangbare rol.

Tegelkleven is een van de meest typische gebieden van HEMC -toepassing. In het proces van traditionele cementmortel plakken in het plakken, zijn problemen zoals Hollowing en Falling Clease gebruikelijk en kunnen tegelkleven met 0,3% -0,7% HEMC deze problemen volledig oplossen. HEMC vormt een driedimensionale netwerkstructuur in tegelslijm, waardoor natte mortel uitstekende antislip-eigenschappen krijgt. Zelfs grote tegels zullen niet op de muur glijden, waardoor de bouwefficiëntie en de veiligheid aanzienlijk worden verbeterd. Tegelijkertijd zorgt HEMC ervoor dat cement volledig gehydrateerd is door waterbehoud. Zelfs als het wordt geconstrueerd in hoge temperatuur, winderige omgeving of op een sterk absorberend substraat, kan het een cementsteenstructuur met hoge sterkte vormen om de afname van de bindkracht te voorkomen als gevolg van onvoldoende hydratatie. HEMC kan ook de open tijd van tegellijmen verlengen (meestal tot meer dan 30 minuten), waardoor bouwvakkers voldoende tijd hebben om de positie van tegels aan te passen, wat vooral belangrijk is in grote projecten.

Externe thermische isolatiesystemen (ETIC's) zijn een ander belangrijk applicatiegebied voor HEMC. In deze systemen wordt HEMC voornamelijk gebruikt voor het verbinden van mortieren en pleisterwerkmortels, en de toevoegingshoeveelheid is meestal 0,2%-0,5%. HEMC's waterretentiefunctie is hier bijzonder kritisch, omdat isolatiematerialen (zoals EPS -planken of rotswol) meestal een zeer lage waterabsorptie hebben. Het water in traditionele mortieren zal snel verdampen of migreren, wat resulteert in onvoldoende hydratatie van cement. Na het toevoegen van HEMC kan de mortel ook voldoende water behouden op het substraat met lage waterabsorpties om de hydratatiereactie te voltooien en de bindingssterkte te waarborgen. Tegelijkertijd helpt de verhoogde flexibiliteit die wordt gebracht door de lucht meeslepen van HEMC om de thermische spanning van het isolatiesysteem te bufferen en het risico op kraken te verminderen.

De prestatievereisten van HEMC voor zelfnivellerende mortel zijn heel verschillend van die van de bovenstaande toepassingen. Zelfnivellerende materialen hebben een uitstekende vloeibaarheid en zelfnivellering nodig, maar ze kunnen niet delamineren en bloeden, wat het gebruik van lage viscositeit maar goed water-vasthoudende HEMC vereist. In deze toepassing is de dosering van HEMC meestal laag (0,02%-0,1%) en speelt het voornamelijk de rol van het stabiliseren van het systeem om te voorkomen dat vaste deeltjes zich bezinken en water drijven. Het synergetische effect van HEMC en waterreducer is hier bijzonder prominent - waterreductor biedt vloeibaarheid en HEMC houdt het systeem uniform en stabiel. De combinatie van de twee kan een hoogwaardige zelfnivellerend materiaal verkrijgen met een vloeibaarheid van meer dan 130 mm en een 28-daagse druksterkte van meer dan 30MPa.

Repair mortel is een ander toepassingsgebied van HEMC dat niet kan worden genegeerd. Reparatieprojecten worden meestal geconfronteerd met uitdagingen zoals het drogen van substraat, complexe vormen en ontwikkeling van snelle sterkten, en de veelzijdigheid van HEMC wordt hier volledig weerspiegeld. Bij betonnen schadeherstel kan het toevoegen van 0,3%-0,8%HEMC de bindingssterkte tussen mortel en oud beton aanzienlijk verbeteren (40-100%verhogen) en interface-defecten verminderen. De waterbehoud van HEMC zorgt ervoor dat water niet te snel verloren gaat tijdens de bouw op verticale en bovenoppervlakken, en het langzame instellingseffect geeft het reparatiemateriaal voldoende bedrijfstijd. Voor snelle reparaties kan de instellingstijd worden ingekort door de HEMC-dosering aan te passen (tot 0,05%-0,1%) of deze te gebruiken met een coagulant. Bouwonderhoudspraktijk toont aan dat de levensduur van herstelmortel aangepast met HEMC 3-5 keer langer is dan die van traditionele materialen, waardoor de onderhoudskosten aanzienlijk worden verlaagd.