Multifunctionele toepassing van hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) in de bouwsector

1. Kenmerken en constructieve verdeeldheid van HEMC

Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) i is een cellulosederivaat gevolgd door een veretheringsreactie van natuurlijke cellulose met ethyleenoxide en methylchloride na alkalisatiebehandeling. De moleculaire structuur bevat twee veretheringsgroepen, 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 niet worden beïnvloed door de pH-waarde en stabiel kunnen blijven in zure en alkalische omgevingen. Deze verwijzing is vooral belangrijk voor materialen op cementbasis, omdat het cementhydratatieproces een omgeving zal ervaren die verandert van sterk alkalisch naar neutraal.

De wateroplosbaarheid van HEMC is een van de kernkenmerken. Vergeleken met gewone methylcellulose (MC) heeft HEMC, dankzij de introductie van hydroxyethyl, een breder temperatuuraanpassingsbereik, is het oplosbaar in zowel koud als warm water en zal de oplossing geen gel van neerslagproductie als gevolg van temperatuurveranderingen. Deze functie zorgt voor de stabiliteit van de prestaties van bouwmaterialen onder verschillende klimatologische omstandigheden. HEMC-oplossingen hebben een breed scala aan connectoren, van lage connector tot ultrahoge connector, wat flexibele opties biedt voor verschillende bouwapplicaties - zelfnivellerende mortels ondergrondse HEMC met lage dichtheid om de vloeiendheid te verbeteren, gecombineerde gipsmortels HEMC met hoge resolutie nodig hebben om de anti-uitzakkende eigenschappen te verbeteren.

Vanuit milieuoogpunt voldoet HEMC volledig aan de eisen van de moderne bouwsector aan groene materialen. Het maakt gebruik van natuurlijke cellulose als grondstof, heeft geen giftige bijproducten in de productie en het is biologisch afbreekbaar en milieuvriendelijk. Deze vermindering maakt het mogelijk om het concurrentievermogen van de markt te behouden onder steeds strengere milieuregels en de bouwsector om duurzame ontwikkelingsdoelen te helpen bereiken. De biocompatibiliteit van HEMC elimineert ook gezondheidsrisico's voor bouwvakkers en veiligheidsproblemen bij later gebruik van de constructie, wat een voordeel is dat veel synthetische polymeeradditieven niet kunnen evenaren.

De veelzijdigheid van HEMC komt tot uiting in het feit dat één enkele additief meerdere prestatieverbeteringen kunnen effectief zijn. In bouwmaterialen kan HEMC niet alleen water verdikken en vasthouden, maar ook lucht meesleuren, langzaam uitharden en de hechting verbeteren. Deze conventionele van "één dosis, meerdere effecten" vereenvoudigt het gecontroleerde ontwerp en conventionele de productiekosten. Bij tegellijmen biedt HEMC bijvoorbeeld drie sleutelfuncties: waterretentie (waarborgen van volledige hydratatie van cement), verdikking (voorkomen dat tegels naar beneden glijden) en installatie open tijd (geselecteerde van positieaanpassing).

HEMC is goed compatibel met andere bouwchemische additieven en kan worden gebruikt in combinatie met een verscheidenheid aan hulpstoffen zoals waterverminderaars, ontschuimers, latexpoeders, enz. zonder antagonistische effecten. Door dit synergetische effect kunnen samenstellers van bouwmaterialen de materiaaleigenschappen nauwkeurig controleren om aan verschillende technische behoeften te voldoen.

2. Het kernmechanisme van HEMC in bouwmaterialen

De fysisch-chemische basis voor de meerdere functies van hydroxyethylmethylcellulose in bouwmaterialen komt voort uit zijn unieke krachtige structuur en hydratatiegedrag. Wanneer HEMC-poeder in contact komt met water, vormen de hydroxyl- (-OH) en etherbindingen (-O-) op de moleculaire keten onmiddellijke waterstofbruggen met watermoleculen. Deze sterke intermoleculaire kracht is de basis van alle toepassingseigenschappen van HEMC. het oplossingsproces vordert, ontvouwt de HEMC-molecuulketen zich geleidelijk en vormt een driedimensionale netwerkstructuur, waarbij vrij water wordt vergroot in gebonden water, waardoor de sterkte en het waterretentievermogen van het systeem definitief worden verbeterd. Deze microstructuurverandering wordt direct weerspiegeld in de verbetering van de macroscopische prestaties van bouwmaterialen.

Het waterretentiemechanisme is een van de belangrijkste werkingsmechanismen van HEMC. In materialen op cementbasis bereikt HEMC op twee manieren een waterretentiefunctie: de eerste is dat HEMC-moleculen waterstofbruggen vormen met watermoleculen om vrij water om te zetten in gebonden water; de andere is dat de netwerkstructuur gevormd is door de versterking van macromoleculaire HEMC-ketens de migratie van water fysiek blokkeert. Studies hebben aangetoond dat zelfs 0,1%-0,3% HEMC (op gewichtsbasis van droog poeder) wordt toegevoegd, de waterretentiesnelheid van mortel kan worden geschat van 70% naar meer dan 95%, wat ervoor zorgt dat cement volledig kan worden gehydrateerd op droge of poreuze ondergronden om sterkteverlies door gebrek aan water te voorkomen. Het waterretentie-effect van HEMC wordt door vele factoren beïnvloed: bij gelijke hoeveelheden houdt: hoe hoger de moeilijkheid van HEMC, hoe beter de waterretentie; de stijging van de omgevingstemperatuur zal het waterretentie-effect verminderen; en de juiste dosering (meestal 0,1%-0,5%) kan het ideale waterretentiepercentage bereiken. Hoewel een extra verhoging van de dosering de waterretentie kan verbeteren, nemen de kostenprestaties af.

De verdikkings- en thixotrope effecten van HEMC veranderen de reologische eigenschappen van bouwmaterialen. De HEMC-oplossing heeft eenvoudige afschuifverdunningseigenschappen - de flexibele neemt af bij hoge afschuifsnelheden bij roeren van installatie, wat handig is voor constructiewerkzaamheden; Terwijl het hoge stabiele herstelt in een statische toestand of in een toestand met lage afschuiving om te voorkomen dat het materiaal uitzakt of bezinkt. Deze intelligente reactiekarakteristiek maakt HEMC bijzonder geschikt voor pleistermortel en tegellijm voor verticale oppervlakteconstructies. Het verdikkingseffect hangt voornamelijk af van het molecuulgewicht en de concentratie van HEMC: hoe groter het molecuulgewicht en hoe hoger de concentratie, hoe groter het verdikkingseffect. Een hoge bestendigheid zal echter de constructieprestaties beïnvloeden, dus het is noodzakelijk om HEMC-producten met de juiste bestendigheid te selecteren op basis van verschillende toepassingen.

Als oppervlakteactieve stof dominant HEMC dubbele kenmerken in materialen op cementbasis: de hydrofiele groepen (hydroxylgroepen en etherbindingen) en hydrofobe groepen (methylgroepen en glucoseringen) in de moleculen maken het oppervlakteactief, wat de oppervlaktespanning van water kan verminderen en fijne belletjes kunnen oplossen. Deze bellen krachtige als "kogellagers" in de mortel, waardoor de gladheid van de constructieverbetering en de slurryopbrengst van het materiaal wordt verkregen (volumevergroting). Veel belletjes zullen echter de sterkte van het verharde lichaam verminderen, dus het is vaak nodig om het te gebruiken in combinatie met een ontschuimer om de beste poriestructuur te bereiken. De luchtmeevoering van HEMC ligt doorgaans tussen de 5% en 15%, wat sterk wordt beïnvloed door de dosering, mengmethode en andere additieven.

HEMC heeft een aanzienlijk groter effect op het cementhydratatieproces, wat beide voor- en nadelen heeft. HEMC-moleculen worden geadsorbeerd op het oppervlak van cementdeeltjes, waardoor het contact tussen water en mineralen wordt belemmerd, de hydratatiereactiesnelheid wordt vertraagd en de uithardingstijd wordt verlengd. Deze uitgebreidere beperking is zeer waardevol in constructies met hoge temperaturen in de zomer of lange bedrijfstijden; maar het kan een nadeel zijn in de winter als de temperatuur laag of een snelle uitharding vereist. Door de HEMC-dosering aan te passen (meestal kan 0,05%-0,2% de uithardingstijd met 1-4 uur verlengd) of door deze te gebruiken met een coagulatiemiddel, kan de uithardingstijd nauwkeurig worden geregeld om aan de technische behoeften te voldoen.

Het bindingsverbeteringsmechanisme van HEMC omvat zowel fysische als chemische effecten. Fysisch gezien vergroot HEMC de capaciteit van de mortel en vergroot het contactoppervlak met de ondergrond; chemische vormen de polaire groepen in de HEMC-moleculen waterstofbruggen en van der Waals-krachten met het oppervlak van anorganische materialen. In toepassingen zoals tegellijmen en pleistermortels kan HEMC de hechtsterkte aanzienlijk verbeteren (hoofdzakelijk met 20%-50%) en het risico op uitholling en vallen verminderen. Dit hechtingsverbeterende effect is vooral duidelijk op gladde oppervlakken van ondergronden met een lage waterabsorptie (zoals verglaasde tegels).

3. Applicatieprestaties van HEMC in drooggemengde mortel

Drooggemengde mortel is een belangrijk onderdeel van de moderne bouwsector en de prestaties ervan houden een recht verband met de bouwefficiëntie en projectkwaliteit. Hydroxyethylmethylcellulose, als belangrijke additief in drooggemengde mortel, is aanwezig in bijna alle speciale mortelformules en speelt een onvervangbare rol.

Tegellijm is een van de meest karakteristieke tot geslotenen van HEMC. Bij het traditionele cementmortel plakken van tegels komen problemen zoals uithollen en vallen vaak voor, en tegellijmen met 0,3% -0,7% HEMC kan deze problemen volledig oplossen. HEMC vormt een driedimensionale netwerkstructuur in tegellijm, waardoor natte mortel uitstekende antislipeigenschappen verkrijgt. Zelfs grote tegels glijden niet over de muur, waardoor de efficiëntie en veiligheid van de constructie aanzienlijk worden verbeterd. Het zorgt ervoor dat HEMC ervoor zorgt dat cement volledig gehydrateerd wordt door waterretentie. Zelfs als het wordt gebouwd in een omgeving met hoge temperaturen, kan de wind van een sterk absorberende ondergrond een zeer sterke cementsteenstructuur vormen om de vermindering van de hechtkracht te voorkomen als gevolg van onvoldoende hydratatie. HEMC kan ook de open tijd van tegellijm verlengen (meestal tot meer dan 30 minuten), waardoor bouwvakkers voldoende tijd krijgen om de positie van tegels aan te passen, wat vooral belangrijk is bij grote projecten.

Externe verwarming isolatiesystemen (ETICS) zijn een ander belangrijk om afgesloten voor HEMC. In deze systemen wordt HEMC voornamelijk gebruikt voor het verlijmen van mortels en pleistermortels, en deaddities hoeveelheid bedraagt ​​doorgaans 0,2%-0,5%. De waterretentiefunctie van HEMC is hier bijzonder cruciaal, omdat isolatiematerialen (zoals EPS-platen van steenwol) doorgaans een zeer lage wateropname hebben. Het water in traditionele mortels zal snel verdampen van migranten, waardoor het cement onvoldoende gehydrateerd wordt. Na het toevoegen van HEMC kan het mortel ook voldoende water vasthouden op het substraat met lage waterabsorptie om de hydratatiereactie te voltooien en de hechtsterkte te beschermen. Tegelijkertijd helpt de grotere flexibiliteit die wordt veroorzaakt door het meevoeren van lucht van HEMC de thermische spanning van het isolatiesysteem te bufferen en het risico op scheuren te verminderen.

De prestatie-eisen van HEMC voor zelfnivellerende mortel zijn heel anders dan die van vervuilde toepassingen. Zelfnivellerende materialen hebben een uitstekende vloeibaarheid en zelfnivellerend vermogen nodig, maar ze kunnen niet delamineren en bloeden, wat het gebruik van HEMC met lage weerstand maar goed water vasthoudt. Bij 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 bezinken en water gaan drijven. Het synergetische effect van HEMC en waterreductiemiddel is hier bijzonder prominent aanwezig: waterreductiemiddel zorgt voor vloeibaarheid en HEMC houdt het systeem uniform en stabiel. De combinatie van deze twee kan een hoogwaardig zelfnivellerend materiaal overwinnen met een vloeibaarheid van meer dan 130 mm en een druksterkte van meer dan 30 MPa gedurende 28 dagen.

Reparatiemortel is een ander afgesloten van HEMC die niet kan worden behandeld. Reparatieprojecten worden meestal geconfronteerd met uitdagingen zoals het drogen van de ondergrond, complexe vormen en snelle sterkteontwikkeling, en de veelzijdigheid van HEMC komt hier volledig tot uiting. Bij betonschadeherstel kan het toevoegen van 0,3%-0,8% HEMC de hechtsterkte tussen mortel en oud beton krachtig verbeteren (40-100%) en grensvlakdefecten verminderen. De waterretentie van HEMC zorgt ervoor dat water niet snel verloren gaat tijdens de bouw op verticale en bovenoppervlakken, en het langzame uithardende effect geeft het reparatiemateriaal voldoende verwerkingstijd. Voor snelle reparaties kan de hardingstijd worden verkort door de HEMC-dosering aan te passen (tot 0,05%-0,1%) of door deze te gebruiken met een coagulatiemiddel. Uit de praktijk van het onderhoud van gebouwen blijkt dat de onderhoudskosten met HEMC gemodificeerde reparatiemortel 3-5 keer langer zijn dan die van traditionele materialen, waardoor de onderhoudskosten grotendeels problemen opleveren.