Multifunktionell applicering av hydroxietylmetylcellulosa (HEMC) i konstruktionsfältet

1. Egenskaper och konstruktionsapplikationer för HEMC

Hydroxietylmetylcellulosa (HEMC) i S ett cellulosaderivat erhållet genom eterifieringsreaktion av naturlig cellulosa med etenoxid och metylklorid efter alkaliseringsbehandling. Dess molekylstruktur innehåller två eterifieringsgrupper, hydroxietyl och metyl. Denna speciella kemiska struktur ger HEMC en serie utmärkta egenskaper, vilket gör den särskilt lämplig för konstruktionsapplikationer. HEMC är en icke-jonisk polymer, vilket innebär att dess prestanda inte påverkas av pH-värde och kan förbli stabilt i sura och alkaliska miljöer. Denna funktion är särskilt viktig för cementbaserade material eftersom cementhydreringsprocessen kommer att uppleva en miljö som förändras från stark alkalisk till neutral.

Vattenlösligheten för HEMC är en av dess kärnegenskaper. Jämfört med vanlig metylcellulosa (MC), på grund av införandet av hydroxietyl, har HEMC ett bredare temperaturanpassningsområde, är löslig i både kallt och varmt vatten, och lösningen kommer inte att producera gel eller nederbörd på grund av temperaturförändringar. Denna funktion säkerställer stabiliteten i prestandan hos byggnadsmaterial under olika klimatförhållanden. HEMC-lösningar har ett brett spektrum av viskositeter, från låg viskositet till ultrahög viskositet, som ger flexibla alternativ för olika konstruktionsapplikationer-självutjämnande murbruk kräver låg viskositet HEMC för att förbättra flytande, medan gipsmortel kräver hög viskositet HEMC för att förbättra antisagande egenskaper.

Ur ett miljöperspektiv uppfyller HEMC fullt ut kraven i modern byggbransch för gröna material. Den använder naturlig cellulosa som råmaterial, har inga giftiga biprodukter i produktionsprocessen, och den färdiga produkten är biologiskt nedbrytbar och miljövänlig. Denna funktion gör det möjligt för den att upprätthålla marknadskonkurrenskraften enligt allt stränga miljöregler och hjälpa byggbranschen att uppnå mål för hållbar utveckling. HEMC: s biokompatibilitet eliminerar också hälsorisker för byggnadsarbetare och säkerhetsfrågor vid senare konstruktionsanvändning, vilket är en fördel som många syntetiska polymertillsatser inte kan matcha.

Mångsidigheten hos HEMC återspeglas i det faktum att ett enda tillsatsmedel kan uppnå flera prestandaförbättringar samtidigt. I byggnadsmaterial kan HEMC inte bara tjockna och behålla vatten, utan också fånga luft, långsam inställning och förbättra bindning. Denna "One Dose, Multiple Effects" -funktion förenklar formuleringsdesign och minskar produktionskostnaderna. Till exempel, i kakellim, tillhandahåller HEMC tre viktiga funktioner: vattenretention (säkerställer full hydrering av cement), förtjockning (förhindrar att brickor glider ner) och förlängd öppen tid (underlättande positionsjustering).

HEMC har god kompatibilitet med andra byggnadskemiska tillsatser och kan användas i samband med en mängd olika blandningar såsom vattenreducerande, defoamers, latexpulver etc. utan antagonistiska effekter. Denna synergistiska effekt gör det möjligt för byggnadsmaterialformulatorer att exakt kontrollera materialegenskaper för att tillgodose olika tekniska behov.

2. Kärnmekanismen för HEMC i byggnadsmaterial

Den fysikalisk -kemiska grunden för de flera funktionerna hos hydroxietylmetylcellulosa i byggnadsmaterial härrör från dess unika molekylstruktur och hydratiseringsbeteende. När HEMC-pulver kommer i kontakt med vatten bildar hydroxylen (-OH) och eterbindningar (-o-) på sin molekylkedja omedelbart vätebindningar med vattenmolekyler. Denna starka intermolekylära kraft är roten till alla applikationsegenskaper för HEMC. När upplösningsprocessen fortskrider utvecklas och bildar HEMC-molekylkedjan gradvis och bildar en tredimensionell nätverksstruktur, vilket omvandlar fritt vatten till bundet vatten och förbättrar därmed systemets viskositet och vattenhållningskapacitet. Denna mikrostrukturella förändring återspeglas direkt i förbättringen av makroskopisk byggnadsmaterialprestanda.

Vattenhållningsmekanismen är en av de viktigaste verkningsmekanismerna för HEMC. I cementbaserade material uppnår HEMC vattenhållningsfunktion på två sätt: en är att HEMC-molekyler bildar vätebindningar med vattenmolekyler för att omvandla fritt vatten till bundet vatten; Den andra är att nätverksstrukturen som bildas av intrasslingen av HEMC -makromolekylkedjor fysiskt blockerar migrationen av vatten. Studier har visat att även om 0,1% -0,3% HEMC (i vikt av torrt pulver) tillsätts, kan vattenhållningshastigheten för murbruk ökas från 70% till mer än 95%, vilket säkerställer att cement kan hydreras helt på torra eller porösa underlag för att undvika styrkaförlust på grund av brist på vatten. Vattenhållningseffekten av HEMC påverkas av många faktorer: vid samma dosering, ju högre viskositet för HEMC, desto bättre är vattenretentionen; Ökningen av omgivningstemperaturen kommer att minska vattenhållningseffekten; och lämplig dosering (vanligtvis 0,1%-0,5%) kan uppnå den perfekta vattenhållningsgraden. Även om ytterligare ökning av doseringen kan förbättra vattenretentionen minskar kostnadsprestanda.

De förtjockning och tixotropa effekterna av HEMC förändrar de reologiska egenskaperna hos byggnadsmaterial. HEMC -lösning har uppenbara skjuvtunnande egenskaper - viskositeten minskar vid höga skjuvningshastigheter för omrörning eller applicering, vilket är bekvämt för byggverksamheten; Medan det återvinner hög viskositet i ett statiskt eller lågt skjuvtillstånd för att förhindra att materialet är från SAG eller sedimentation. Denna intelligenta svarskarakteristik gör HEMC särskilt lämplig för gipsmortel och kakellim för vertikal ytkonstruktion. Förtjockningseffekten beror huvudsakligen på molekylvikten och koncentrationen av HEMC - ju större molekylvikt och ju högre koncentrationen, desto mer signifikant tjockare effekt. För hög viskositet kommer emellertid att påverka konstruktionsprestanda, så det är nödvändigt att välja HEMC -produkter med lämplig viskositet enligt olika tillämpningar.

Som ett ytaktivt medel uppvisar HEMC dubbla egenskaper i cementbaserade material: de hydrofila grupperna (hydroxylgrupper och eterbindningar) och hydrofoba grupper (metylgrupper och glukosringar) i molekylerna gör att den ytar sig aktiv, vilket kan minska vattenspänningen och introducera fina bubblor. Dessa bubblor fungerar som "kullager" i murbruk, förbättrar konstruktionens jämnhet och ökar uppslamningsutbytet av materialet (volymökning). För många bubblor kommer emellertid att minska styrkan hos den härdade kroppen, så det är ofta nödvändigt att använda den i samband med en defoamer för att uppnå den bästa porstrukturen. Luftförbindelsen av HEMC är vanligtvis mellan 5% och 15%, vilket påverkas kraftigt av doseringen, blandningsmetoden och andra tillsatser.

HEMC har en betydande fördröjningseffekt på cementhydreringsprocessen, som har både fördelar och nackdelar. HEMC -molekyler adsorberas på ytan av cementpartiklar, hindrar kontakten mellan vatten och mineraler, bromsar hydreringsreaktionshastigheten och förlänger inställningstiden. Denna fördröjande egenskap är mycket värdefull i konstruktionen med höga temperaturer på sommaren eller lång driftstid; Men det kan bli en nackdel på vintern när det är låg temperatur eller kräver snabb inställning. Genom att justera HEMC-doseringen (vanligtvis 0,05% -0,2% kan förlänga inställningstiden med 1-4 timmar) eller använda den med ett koagulant kan inställningstiden exakt kontrolleras för att tillgodose tekniska behov.

Bindningsförbättringsmekanismen för HEMC involverar både fysiska och kemiska effekter. Fysiskt ökar HEMC murbrukens viskositet och ökar kontaktområdet med underlaget; Kemiskt bildar de polära grupperna i HEMC -molekylerna vätebindningar och van der Waals krafter med ytan av oorganiska material. I applikationer som kakellim och gipsmortel kan HEMC avsevärt förbättra bindningsstyrkan (vanligtvis med 20%-50%) och minska risken för att ihåliga och fall av. Denna bindningsförbättringseffekt är särskilt tydlig på släta ytor eller lågvattenabsorptionssubstrat (såsom förglasade plattor).

3. Applikationsprestanda för HEMC i torrblandad murbruk

Torrblandad murbruk är en viktig del av den moderna byggbranschen, och dess prestanda är direkt relaterad till konstruktionseffektivitet och projektkvalitet. Hydroxietylmetylcellulosa, som ett viktigt tillsatsmedel i torrblandad murbruk, finns i nästan alla speciella murbrukformler och spelar en oföränderlig roll.

Kakelhäftande är ett av de mest typiska områdena i HEMC -applikationen. I processen med traditionella cementmortelpastaplattor är problem som ihåliga och fallande vanliga, och kakellim med 0,3% -0,7% HEMC kan helt lösa dessa problem. HEMC bildar en tredimensionell nätverksstruktur i kakellim, vilket ger våt murbruk utmärkta antislipegenskaper. Även stora storlekar brickor glider inte ner på väggen, vilket förbättrar konstruktionseffektiviteten och säkerheten kraftigt. Samtidigt säkerställer HEMC att cement är helt hydratiserad genom vattenretention. Även om den är konstruerad i hög temperatur, blåsig miljö eller på ett mycket absorberande underlag, kan det bilda en höghållfast cementstenstruktur för att undvika minskningen av bindningskraften på grund av otillräcklig hydrering. HEMC kan också förlänga den öppna tiden för kakellim (vanligtvis till mer än 30 minuter), vilket ger byggnadsarbetare tillräckligt med tid för att justera positionen för brickor, vilket är särskilt viktigt i stora projekt.

Externa termiska isoleringssystem (ETIC) är ett annat viktigt applikationsområde för HEMC. I dessa system används HEMC huvudsakligen för bindning av murbruk och gipsar, och tillsatsbeloppet är vanligtvis 0,2%-0,5%. HEMC: s vattenhållningsfunktion är särskilt kritisk här, eftersom isoleringsmaterial (som EPS -brädor eller stenull) vanligtvis har mycket låg vattenabsorption. Vattnet i traditionella murbruk kommer att avdunsta eller migrera snabbt, vilket resulterar i otillräcklig hydrering av cement. Efter tillsats av HEMC kan murbruk också behålla tillräckligt med vatten på det låga vattenabsorptionsunderlaget för att slutföra hydreringsreaktionen och säkerställa bindningsstyrkan. Samtidigt hjälper den ökade flexibiliteten som ger isoleringssystemet med luftens inneslutning att buffra den termiska stressen i isoleringssystemet och minska risken för sprickor.

Prestandakraven för HEMC för självutsläppsmortel skiljer sig mycket från ovanstående applikationer. Självutjämnande material behöver utmärkt fluiditet och självutjämnande förmåga, men de kan inte delaminera och blöda, vilket kräver användning av lågviskositet men bra vattenhållande HEMC. I denna applikation är doseringen av HEMC vanligtvis låg (0,02%-0,1%), och den spelar främst rollen att stabilisera systemet för att förhindra att fasta partiklar sätter sig och vatten flyter. Den synergistiska effekten av HEMC och vattenreducerare är särskilt framträdande här - vattenreducerare ger flytande och HEMC håller systemet enhetligt och stabilt. Kombinationen av de två kan erhålla ett högpresterande självutjämnande material med en flytande på mer än 130 mm och en 28-dagars tryckhållfasthet på mer än 30MPA.

Reparation Mortel är ett annat applikationsområde i HEMC som inte kan ignoreras. Reparationsprojekt möter vanligtvis utmaningar som underlagstorkning, komplexa former och snabb styrkautveckling, och mångsidigheten hos HEMC återspeglas här. Vid reparation av betongskador kan tillägg av 0,3%-0,8%HEMC förbättra bindningsstyrkan mellan murbruk och gammal betong (öka 40-100%) och minska gränssnittsdefekter. Vattenhållningen av HEMC säkerställer att vatten inte går förlorat för snabbt under konstruktionen på vertikala och toppytor, och dess långsamma inställningseffekt ger reparationsmaterialet tillräckligt med driftstid. För snabba reparationer kan inställningstiden förkortas genom att justera HEMC-dosen (ner till 0,05%-0,1%) eller använda den med ett koagulant. Byggnadsunderhållspraxis visar att livet för reparationsmortel modifierad med HEMC är 3-5 gånger längre än för traditionella material, vilket kraftigt minskar underhållskostnaderna.