Multifunksjonell påføring av hydroksyetylmetylcellulose (HEMC) i byggefeltet

1. Karakteristikker og konstruksjonsanvendelse av HEMC

Hydroksyetylmetylcellulose (HEMC) I S et cellulosderivat oppnådd ved eterifiseringsreaksjon av naturlig cellulose med etylenoksyd og metylklorid etter alkaliseringsbehandling. Den molekylære strukturen inneholder to eterifiseringsgrupper, hydroksyetyl ​​og metyl. Denne spesielle kjemiske strukturen gir HEMC en serie utmerkede egenskaper, noe som gjør den spesielt egnet for konstruksjonsapplikasjoner. HEMC er en ikke-ionisk polymer, noe som betyr at ytelsen ikke påvirkes av pH-verdi og kan forbli stabil i sure og alkaliske miljøer. Denne funksjonen er spesielt viktig for sementbaserte materialer fordi sementhydratiseringsprosessen vil oppleve et miljø som endres fra sterkt alkalisk til nøytral.

Vannløseligheten til HEMC er en av kjernegenskapene. Sammenlignet med vanlig metylcellulose (MC), på grunn av introduksjonen av hydroksyetyl, har HEMC et bredere temperaturtilpasningsevneområde, er oppløselig i både kaldt og varmt vann, og løsningen vil ikke gi gel eller nedbør på grunn av temperaturendringer. Denne funksjonen sikrer stabiliteten i ytelsen til byggematerialer under forskjellige klimatiske forhold. HEMC-løsninger har et bredt spekter av viskositeter, fra lav viskositet til ultrahøy viskositet, som gir fleksible alternativer for forskjellige konstruksjonsapplikasjoner-selvnivellerende mørtel krever HEMC med lav viskositet for å forbedre fluiditeten, mens gipsmortarer krever høy-viskositet HEMC for å forbedre anti-sagging egenskaper.

Fra et miljøperspektiv oppfyller HEMC kravene fra moderne byggebransje for grønne materialer. Den bruker naturlig cellulose som råstoff, har ingen giftige biprodukter i produksjonsprosessen, og det ferdige produktet er biologisk nedbrytbart og miljøvennlig. Denne funksjonen gjør det mulig for å opprettholde markedskonkurranse under stadig strengere miljøforskrifter og hjelpe byggebransjen med å oppnå mål for bærekraftig utvikling. HEMCs biokompatibilitet eliminerer også helserisiko for bygningsarbeidere og sikkerhetsproblemer i senere bruk av konstruksjon, noe som er en fordel som mange syntetiske polymertilsetningsstoffer ikke kan samsvare med.

Allsidigheten til HEMC gjenspeiles i det faktum at et enkelt tilsetningsstoff kan oppnå flere ytelsesforbedringer samtidig. I byggematerialer kan HEMC ikke bare tykne og beholde vann, men også med luft, langsom innstilling og forbedre liming. Denne funksjonen "One Dose, Multiple Effects" forenkler formuleringsdesign og reduserer produksjonskostnadene. For eksempel, i flislim, gir HEMC tre nøkkelfunksjoner: vannretensjon (sikrer full hydrering av sement), tykning (forhindrer at fliser glir ned) og forlenget åpen tid (letter posisjonsjustering).

HEMC har god kompatibilitet med andre bygningskjemiske tilsetningsstoffer og kan brukes i forbindelse med en rekke blandinger som vannreduserendefølge, defoamers, latexpulver, etc. uten antagonistiske effekter. Denne synergistiske effekten gjør det mulig for bygningsmateriellformulatorer å nøyaktig kontrollere materialegenskaper for å imøtekomme forskjellige ingeniørbehov.

2. Kjernemekanismen til HEMC i byggematerialer

Det fysisk -kjemiske grunnlaget for flere funksjoner av hydroksyetylmetylcellulose i byggematerialer stammer fra dens unike molekylstruktur og hydratiseringsatferd. Når HEMC-pulver kommer i kontakt med vann, danner hydroksylen (-OH) og eterbindinger (-o-) på molekylkjeden umiddelbart hydrogenbindinger med vannmolekyler. Denne sterke intermolekylære kraften er roten til alle applikasjonsegenskapene til HEMC. Når oppløsningsprosessen fortsetter, utfolder seg HEMC-molekylkjeden gradvis og danner en tredimensjonal nettverksstruktur, og konverterer fritt vann til bundet vann, og forbedrer dermed viskositeten og vannretensjonskapasiteten til systemet. Denne mikrostrukturelle endringen gjenspeiles direkte i forbedring av makroskopisk bygningsmateriellytelse.

Vannretensjonsmekanismen er en av de viktigste virkningsmekanismene til HEMC. I sementbaserte materialer oppnår HEMC vannretensjonsfunksjon på to måter: Den ene er at HEMC-molekyler danner hydrogenbindinger med vannmolekyler for å omdanne fritt vann til bundet vann; Den andre er at nettverksstrukturen dannet av sammenfiltring av HEMC makromolekylære kjeder fysisk blokkerer migrasjonen av vann. Studier har vist at selv om 0,1% -0,3% HEMC (vekt av tørt pulver) tilsettes, kan vannretensjonshastigheten til mørtel økes fra 70% til mer enn 95%, noe som sikrer at sement kan være fullstendig hydrert på tørre eller porøse underlag for å unngå styrketap på grunn av mangel på vann. Vannretensjonseffekten av HEMC påvirkes av mange faktorer: ved samme dosering, jo høyere viskositet av HEMC, jo bedre er vannretensjonen; Økningen i omgivelsestemperatur vil redusere vannretensjonseffekten; og passende dosering (vanligvis 0,1%-0,5%) kan oppnå den ideelle vannretensjonshastigheten. Selv om å øke doseringen ytterligere kan forbedre vannretensjonen, reduseres kostnadsytelsen.

De tykningene og tixotropiske effektene av HEMC endrer de reologiske egenskapene til byggematerialer. HEMC -løsning har åpenbare skjærfortynningsegenskaper - viskositeten avtar ved høye skjærhastigheter for omrøring eller påføring, noe som er praktisk for konstruksjonsoperasjoner; mens den gjenoppretter høy viskositet i en statisk eller lav skjærtilstand for å forhindre at materialet sag eller sedimentering. Denne intelligente responskarakteristikken gjør HEMC spesielt egnet for gipsmørtel og fliselim for vertikal overflatekonstruksjon. Den tykningseffekten avhenger hovedsakelig av molekylvekten og konsentrasjonen av HEMC - jo større molekylvekt og jo høyere konsentrasjon, desto mer betydelig tykningseffekt. Imidlertid vil for høy viskositet påvirke konstruksjonsytelsen, så det er nødvendig å velge HEMC -produkter med passende viskositet i henhold til forskjellige applikasjoner.

Som et overflateaktivt middel viser HEMC doble egenskaper i sementbaserte materialer: de hydrofile gruppene (hydroksylgrupper og eterbindinger) og hydrofobe grupper (metylgrupper og glukoseringer) i molekylene gjør det overflateaktivt, noe som kan redusere overflatespenningen til vann og introdusere finbubblene. Disse boblene fungerer som "kulelager" i mørtelen, forbedrer konstruksjonens glatthet og øker slamutbyttet av materialet (volumøkning). Imidlertid vil for mange bobler redusere styrken til den herdede kroppen, så det er ofte nødvendig å bruke den i forbindelse med en defoamer for å oppnå den beste porestrukturen. Luftforlengelsen av HEMC er vanligvis mellom 5% og 15%, noe som er sterkt påvirket av dosering, blandingsmetode og andre tilsetningsstoffer.

HEMC har en betydelig retarderende effekt på sementhydreringsprosessen, som har både fordeler og ulemper. HEMC -molekyler adsorberes på overflaten av sementpartikler, hindrer kontakten mellom vann og mineraler, bremser hydratiseringsreaksjonen og forlenger innstillingstiden. Denne forsinkende eiendommen er veldig verdifull i konstruksjon med høye temperaturer om sommeren eller lang driftstid; Men det kan bli en ulempe om vinteren når det er lav temperatur eller krever rask innstilling. Ved å justere HEMC-doseringen (vanligvis 0,05% -0,2% kan forlenge innstillingstiden med 1-4 timer) eller bruke den med en koagulerende, kan innstillingstiden kontrolleres nøyaktig for å dekke ingeniørbehovet.

Bindingsforbedringsmekanismen til HEMC involverer både fysiske og kjemiske effekter. Fysisk øker HEMC viskositeten til mørtelen og øker kontaktområdet med underlaget; Kjemisk danner polargruppene i HEMC -molekyler hydrogenbindinger og van der Waals krefter med overflaten av uorganiske materialer. I applikasjoner som flislim og gipsmørtel, kan HEMC forbedre bindingsstyrken betydelig (vanligvis med 20%-50%) og redusere risikoen for å hule og falle av. Denne bindingsforbedringseffekten er spesielt tydelig på glatte overflater eller underlag med lite vannabsorpsjon (for eksempel forglassede fliser).

3. Søknadsytelse av HEMC i tørrblandet mørtel

Tørrblandet mørtel er en viktig del av den moderne byggebransjen, og ytelsen er direkte relatert til konstruksjonseffektivitet og prosjektkvalitet. Hydroksyetylmetylcellulose, som et nøkkeladditiv i tørrblandet mørtel, er til stede i nesten alle spesielle mørtelformler og spiller en uerstattelig rolle.

Flislim er et av de mest typiske områdene for HEMC -applikasjon. I prosessen med tradisjonelle sementmørtelbating av fliser, er problemer som huling og fall av vanlige, og flislim med 0,3% -0,7% HEMC kan løse disse problemene fullstendig. HEMC danner en tredimensjonal nettverksstruktur i flislim, og gir våt mørtel utmerkede anti-skli egenskaper. Selv store fliser vil ikke gli ned på veggen, noe som forbedrer konstruksjonseffektiviteten og sikkerheten. Samtidig sikrer HEMC at sement er fullstendig hydrert gjennom vannretensjon. Selv om det er konstruert i høy temperatur, vindfulle miljø eller på et sterkt absorberende underlag, kan det danne en høy styrke sementsteinstruktur for å unngå reduksjon i bindingskraften på grunn av utilstrekkelig hydrering. HEMC kan også utvide den åpne tiden for fliselim (vanligvis til mer enn 30 minutter), og gi bygningsarbeidere nok tid til å justere plasseringen av fliser, noe som er spesielt viktig i store prosjekter.

Eksterne termiske isolasjonssystemer (ETICS) er et annet viktig applikasjonsområde for HEMC. I disse systemene brukes HEMC hovedsakelig til å binde mørtel og pussingsmørtel, og tilsetningsbeløpet er vanligvis 0,2%-0,5%. HEMCs vannretensjonsfunksjon er spesielt kritisk her, fordi isolasjonsmaterialer (for eksempel EPS -brett eller bergull) vanligvis har veldig lavt vannabsorpsjon. Vannet i tradisjonelle mørtel vil fordampe eller migrere raskt, noe som resulterer i utilstrekkelig hydrering av sement. Etter tilsetning av HEMC, kan mørtelen også beholde nok vann på det lave vannabsorpsjonssubstratet for å fullføre hydreringsreaksjonen og sikre bindingsstyrken. Samtidig hjelper den økte fleksibiliteten som er brakt av luftinntrengningen av HEMC til å buffere den termiske belastningen i isolasjonssystemet og redusere risikoen for sprekker.

Resultatkravene til HEMC for selvnivellerende mørtel er veldig forskjellige fra applikasjonene ovenfor. Selvnivellerende materialer trenger utmerket fluiditet og selvnivende evne, men de kan ikke delaminere og blø, noe som krever bruk av lav viskositet, men god vannholdende HEMC. I denne applikasjonen er doseringen av HEMC vanligvis lav (0,02%-0,1%), og den spiller hovedsakelig rollen som å stabilisere systemet for å forhindre at faste partikler setter seg og vannet flyter. Den synergistiske effekten av HEMC og vannredusering er spesielt fremtredende her - vannredusering gir fluiditet, og HEMC holder systemet enhetlig og stabilt. Kombinasjonen av de to kan oppnå et selvutnyttelsesmateriale med høy ytelse med en fluiditet på mer enn 130 mm og en 28-dagers trykkfasthet på mer enn 30MPa.

Reparasjonsmørtel er et annet applikasjonsområde av HEMC som ikke kan ignoreres. Reparasjonsprosjekter står vanligvis overfor utfordringer som underlag tørking, komplekse former og hurtig styrkeutvikling, og allsidigheten til HEMC gjenspeiles fullstendig her. Ved reparasjon av betongskader kan tilsetning av 0,3%-0,8%HEMC betydelig forbedre bindingsstyrken mellom mørtel og gammel betong (øke 40-100%) og redusere grensesnittfeil. Vannretensjonen av HEMC sikrer at vann ikke vil gå tapt for raskt under konstruksjonen på vertikale og toppflater, og den langsomme innstillingseffekten gir reparasjonsmaterialet nok driftstid. For raske reparasjoner kan innstillingstiden forkortes ved å justere HEMC-doseringen (ned til 0,05%-0,1%) eller bruke den med en koagulant. Bygningsvedlikeholdspraksis viser at levetiden til reparasjonsmørtel modifisert med HEMC er 3-5 ganger lengre enn for tradisjonelle materialer, og reduserer vedlikeholdskostnader i stor grad.