1. Необходимость удержания воды
Все виды оснований, для строительства которых требуется раствор, имеют определенную степень водопоглощения. После того, как базовый слой впитает воду из раствора, строительная пригодность раствора ухудшится, а в тяжелых случаях цементный материал в растворе не будет полностью гидратирован, что приведет к низкой прочности, особенно прочности интерфейса между затвердевшим раствором и базовым слоем, что приведет к растрескиванию и отпадению раствора. Если штукатурный раствор имеет подходящие характеристики водоудержания, он может не только эффективно улучшить строительные характеристики раствора, но и затруднить поглощение воды из раствора базовым слоем и обеспечить достаточную гидратацию цемента.
2. Проблемы с традиционными методами удержания воды
Традиционным решением является полив основания, но невозможно гарантировать, что основание будет равномерно увлажнено. Идеальная цель гидратации цементного раствора на основании заключается в том, что продукт гидратации цемента поглощает воду вместе с основанием, проникает в основание и образует эффективное «ключевое соединение» с основанием, чтобы достичь требуемой прочности связи. Полив непосредственно на поверхность основания вызовет серьезную дисперсию водопоглощения основания из-за разницы в температуре, времени полива и равномерности полива. Основание имеет меньшее водопоглощение и будет продолжать поглощать воду в растворе. До того, как произойдет гидратация цемента, вода поглощается, что влияет на гидратацию цемента и проникновение продуктов гидратации в матрицу; основание имеет большое водопоглощение, и вода в растворе течет в основание. Средняя скорость миграции медленная, и между раствором и матрицей даже образуется слой, богатый водой, что также влияет на прочность связи. Таким образом, использование метода обычного полива основания не только не решит проблему повышенного водопоглощения основания стены, но и ухудшит прочность сцепления раствора с основанием, что приведет к образованию пустот и трещин.
3. Требования к различным растворам по водоудержанию
Ниже предлагаются целевые показатели водоудержания для штукатурных растворов, используемых в определенной местности и в районах с аналогичными температурно-влажностными условиями.
①Штукатурный раствор для оснований с высоким водопоглощением
Высоководопоглощающие основания, представленные воздухововлекающим бетоном, в том числе различные легкие перегородочные плиты, блоки и т. д., обладают свойствами большого водопоглощения и длительной долговечности. Штукатурный раствор, используемый для такого рода базового слоя, должен иметь водоудерживающую способность не менее 88%.
②Штукатурный раствор для оснований с низким водопоглощением
Относительно малым водопоглощением обладают основания с низким водопоглощением, представленные монолитным бетоном, в том числе полистирольные плиты для наружной изоляции стен и т. п. Штукатурный раствор, применяемый для таких оснований, должен иметь водоудерживающую способность не менее 88%.
③Тонкослойный штукатурный раствор
Тонкослойная штукатурка относится к штукатурным конструкциям с толщиной слоя штукатурки от 3 до 8 мм. Такая штукатурная конструкция легко теряет влагу из-за тонкого слоя штукатурки, что влияет на обрабатываемость и прочность. Для раствора, используемого для этого типа штукатурки, показатель водоудержания составляет не менее 99%.
④Толстослойный штукатурный раствор
Толстослойная штукатурка относится к штукатурным конструкциям, где толщина одного слоя штукатурки составляет от 8 мм до 20 мм. Такая штукатурная конструкция не легко теряет воду из-за толстого слоя штукатурки, поэтому водоудерживающая способность штукатурного раствора должна быть не менее 88%.
⑤Водостойкая шпатлевка
Водостойкая шпатлевка используется как сверхтонкий штукатурный материал, а общая толщина конструкции составляет от 1 до 2 мм. Такие материалы требуют чрезвычайно высоких водоудерживающих свойств для обеспечения их обрабатываемости и прочности сцепления. Для шпатлевочных материалов водоудерживающая способность должна быть не менее 99%, а водоудерживающая способность шпатлевки для наружных стен должна быть выше, чем у шпатлевки для внутренних стен.
4. Виды водоудерживающих материалов
Эфир целлюлозы
1) Метиловый эфир целлюлозы (МЦ)
2) Эфир гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ)
3) Эфир гидроксиэтилцеллюлозы (ГЭЦ)
4) Эфир карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ)
5) Гидроксиэтилметилцеллюлозный эфир (ГЭМЦ)
Эфир крахмала
1) Модифицированный эфир крахмала
2) Гуаровый эфир
Модифицированный минеральный водоудерживающий загуститель (монтмориллонит, бентонит и т.д.)
Пятое, ниже основное внимание уделяется эксплуатационным характеристикам различных материалов.
1. Эфир целлюлозы
1.1 Обзор эфира целлюлозы
Эфир целлюлозы — это общее название ряда продуктов, образующихся в результате реакции щелочной целлюлозы и этерифицирующего агента при определенных условиях. Различные эфиры целлюлозы получаются в результате замены щелочного волокна различными этерифицирующими агентами. В соответствии со свойствами ионизации ее заместителей эфиры целлюлозы можно разделить на две категории: ионные, такие как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), и неионные, такие как метилцеллюлоза (МЦ).
В зависимости от типов заместителей эфиры целлюлозы можно разделить на моноэфиры, такие как метиловый эфир целлюлозы (МЦ), и смешанные эфиры, такие как гидроксиэтилкарбоксиметилцеллюлозный эфир (ГЭКМЦ). В зависимости от растворяемости в различных растворителях их можно разделить на два типа: водорастворимые и растворимые в органических растворителях.
1.2 Основные разновидности целлюлозы
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), практическая степень замещения: 0,4-1,4; этерифицирующий агент: монооксиуксусная кислота; растворяющий растворитель: вода;
Карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (КМГЭЦ), практическая степень замещения: 0,7-1,0; этерифицирующий агент, монооксиуксусная кислота, оксид этилена; растворяющий растворитель, вода;
Метилцеллюлоза (МЦ), практическая степень замещения: 1,5-2,4; этерифицирующий агент — метилхлорид; растворяющий растворитель — вода;
Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), практическая степень замещения: 1,3-3,0; этерифицирующий агент: оксид этилена; растворяющий растворитель: вода;
Гидроксиэтилметилцеллюлоза (ГЭМЦ), практическая степень замещения: 1,5-2,0; этерифицирующий агент, оксид этилена, метилхлорид; растворяющий растворитель, вода;
Гидроксипропилцеллюлоза (ГПЦ), практическая степень замещения: 2,5-3,5; этерифицирующий агент: оксид пропилена; растворяющий растворитель: вода;
Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ), практическая степень замещения: 1,5-2,0; этерифицирующий агент, пропиленоксид, метилхлорид; растворяющий растворитель, вода;
Этилцеллюлоза (ЭЦ), практическая степень замещения: 2,3-2,6; этерифицирующий агент, монохлорэтан; растворяющий растворитель, органический растворитель;
Этилгидроксиэтилцеллюлоза (ЭГЭЦ), практическая степень замещения: 2,4-2,8; этерифицирующий агент, монохлорэтан, оксид этилена; растворяющий растворитель, органический растворитель;
1.3 Свойства целлюлозы
1.3.1 Метиловый эфир целлюлозы (МЦ)
①Метилцеллюлоза растворима в холодной воде, и ее будет трудно растворить в горячей воде. Ее водный раствор очень стабилен в диапазоне PH=3-12. Она хорошо совместима с крахмалом, гуаровой камедью и т. д. и многими поверхностно-активными веществами. Когда температура достигает температуры гелеобразования, происходит гелеобразование.
②Водоудержание метилцеллюлозы зависит от ее количества добавления, вязкости, тонкости частиц и скорости растворения. Как правило, если количество добавления большое, тонкость мала, а вязкость большая, водоудержание высокое. Среди них, количество добавления оказывает наибольшее влияние на водоудержание, а самая низкая вязкость не прямо пропорциональна уровню водоудержания. Скорость растворения в основном зависит от степени модификации поверхности частиц целлюлозы и тонкости частиц. Среди эфиров целлюлозы метилцеллюлоза имеет более высокую скорость водоудержания.
③Изменение температуры серьезно повлияет на скорость удержания воды метилцеллюлозой. Как правило, чем выше температура, тем хуже удержание воды. Если температура раствора превышает 40°C, удержание воды метилцеллюлозой будет очень плохим, что серьезно повлияет на конструкцию раствора.
④ Метилцеллюлоза оказывает значительное влияние на конструкцию и адгезию раствора. Под «адгезией» здесь понимается сила сцепления, ощущаемая между рабочим инструментом-аппликатором и основанием стены, то есть сопротивление сдвигу раствора. Адгезионная способность высокая, сопротивление сдвигу раствора большое, и рабочим требуется больше прочности во время использования, а строительные характеристики раствора ухудшаются. Адгезия метилцеллюлозы находится на среднем уровне в продуктах на основе эфира целлюлозы.
1.3.2 Эфир гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ)
Гидроксипропилметилцеллюлоза — волокнистый продукт, производство и потребление которого в последние годы стремительно растут.
Это неионный смешанный эфир целлюлозы, полученный из очищенного хлопка после подщелачивания с использованием пропиленоксида и метилхлорида в качестве этерифицирующих агентов и посредством ряда реакций. Степень замещения обычно составляет 1,5-2,0. Его свойства различаются из-за различных соотношений содержания метоксила и содержания гидроксипропила. Высокое содержание метоксила и низкое содержание гидроксипропила, производительность близка к метилцеллюлозе; низкое содержание метоксила и высокое содержание гидроксипропила, производительность близка к гидроксипропилцеллюлозе.
①Гидроксипропилметилцеллюлоза легко растворяется в холодной воде, но ее будет трудно растворить в горячей воде. Но ее температура гелеобразования в горячей воде значительно выше, чем у метилцеллюлозы. Растворимость в холодной воде также значительно улучшена по сравнению с метилцеллюлозой.
② Вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы связана с ее молекулярной массой, и чем выше молекулярная масса, тем выше вязкость. Температура также влияет на ее вязкость, с повышением температуры вязкость уменьшается. Но ее вязкость меньше зависит от температуры, чем у метилцеллюлозы. Ее раствор стабилен при хранении при комнатной температуре.
③Влагоудержание гидроксипропилметилцеллюлозы зависит от количества добавляемой целлюлозы, вязкости и т. д., а ее водоудерживающая способность при том же количестве добавляемой целлюлозы выше, чем у метилцеллюлозы.
④Гидроксипропилметилцеллюлоза устойчива к кислотам и щелочам, а ее водный раствор очень стабилен в диапазоне pH=2-12. Каустическая сода и известковая вода мало влияют на ее производительность, но щелочь может ускорить ее растворение и немного увеличить ее вязкость. Гидроксипропилметилцеллюлоза устойчива к обычным солям, но при высокой концентрации солевого раствора вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы имеет тенденцию к увеличению.
⑤Гидроксипропилметилцеллюлозу можно смешивать с водорастворимыми полимерами для образования однородного и прозрачного раствора с более высокой вязкостью. Например, поливиниловый спирт, эфир крахмала, растительная камедь и т. д.
⑥ Гидроксипропилметилцеллюлоза обладает лучшей устойчивостью к ферментам, чем метилцеллюлоза, и ее раствор с меньшей вероятностью подвергается разрушению ферментами, чем метилцеллюлоза.
⑦Адгезия гидроксипропилметилцеллюлозы к строительному раствору выше, чем у метилцеллюлозы.
1.3.3 Эфир гидроксиэтилцеллюлозы (ГЭЦ)
Изготавливается из очищенного хлопка, обработанного щелочью, и реагирует с этиленоксидом в качестве этерифицирующего агента в присутствии ацетона. Степень замещения обычно составляет 1,5-2,0. Он обладает сильной гидрофильностью и легко впитывает влагу.
①Гидроксиэтилцеллюлоза растворима в холодной воде, но трудно растворяется в горячей воде. Ее раствор стабилен при высокой температуре без гелеобразования. Ее можно использовать в течение длительного времени при высокой температуре в растворе, но ее водоудержание ниже, чем у метилцеллюлозы.
②Гидроксиэтилцеллюлоза устойчива к воздействию общих кислот и щелочей. Щелочь может ускорить ее растворение и немного увеличить ее вязкость. Ее диспергируемость в воде немного хуже, чем у метилцеллюлозы и гидроксипропилметилцеллюлозы.
③Гидроксиэтилцеллюлоза обладает хорошими противооседающими свойствами для раствора, но имеет более длительное время замедления схватывания для цемента.
④Производственные показатели гидроксиэтилцеллюлозы, производимой некоторыми отечественными предприятиями, явно ниже, чем у метилцеллюлозы из-за высокого содержания воды и высокой зольности.
1.3.4 Эфир карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) изготавливается из натуральных волокон (хлопка, пеньки и т. д.) после щелочной обработки с использованием монохлорацетата натрия в качестве этерифицирующего агента и подвергается серии реакционных обработок для получения ионного эфира целлюлозы. Степень замещения обычно составляет 0,4-1,4, и его эксплуатационные характеристики в значительной степени зависят от степени замещения.
①Карбоксиметилцеллюлоза очень гигроскопична и при хранении в обычных условиях будет содержать большое количество воды.
②Водный раствор гидроксиметилцеллюлозы не образует гель, а вязкость уменьшается с повышением температуры. Когда температура превышает 50 ℃, вязкость становится необратимой.
③ Его стабильность сильно зависит от pH. Как правило, его можно использовать в гипсовых растворах, но не в цементных. При высокой щелочности он теряет вязкость.
④ Его водоудержание намного ниже, чем у метилцеллюлозы. Он оказывает замедляющее действие на гипсовый раствор и снижает его прочность. Однако цена карбоксиметилцеллюлозы значительно ниже, чем у метилцеллюлозы.
2. Модифицированный эфир крахмала
Эфиры крахмала, обычно используемые в растворах, модифицированы из природных полимеров некоторых полисахаридов. Такие как картофель, кукуруза, маниока, гуаровые бобы и т. д., модифицированы в различные модифицированные эфиры крахмала. Эфиры крахмала, обычно используемые в растворах, — это гидроксипропиловый эфир крахмала, гидроксиметиловый эфир крахмала и т. д.
Как правило, эфиры крахмала, модифицированные из картофеля, кукурузы и маниоки, имеют значительно более низкую водоудерживающую способность, чем эфиры целлюлозы. Из-за разной степени модификации он показывает разную устойчивость к кислоте и щелочи. Некоторые продукты подходят для использования в гипсовых растворах, в то время как другие не могут использоваться в цементных растворах. Применение эфира крахмала в растворе в основном используется в качестве загустителя для улучшения противопроседающих свойств раствора, снижения адгезии влажного раствора и продления времени открытия.
Эфиры крахмала часто используются вместе с целлюлозой, что приводит к взаимодополняющим свойствам и преимуществам двух продуктов. Поскольку продукты эфира крахмала намного дешевле эфира целлюлозы, применение эфира крахмала в растворе приведет к значительному снижению стоимости рецептур растворов.
3. Эфир гуаровой камеди
Эфир гуаровой камеди — это своего рода этерифицированный полисахарид с особыми свойствами, который модифицирован из натуральных бобов гуара. В основном посредством реакции этерификации между гуаровой камедью и акриловыми функциональными группами образуется структура, содержащая 2-гидроксипропильные функциональные группы, которая является структурой полигалактоманнозы.
①По сравнению с эфиром целлюлозы, эфир гуаровой камеди легче растворяется в воде. PH в основном не влияет на эффективность эфира гуаровой камеди.
②В условиях низкой вязкости и низкой дозировки гуаровая камедь может заменить эфир целлюлозы в равном количестве и имеет схожее водоудержание. Но консистенция, анти-провисание, тиксотропность и т. д. явно улучшаются.
③В условиях высокой вязкости и большой дозировки гуаровая камедь не может заменить эфир целлюлозы, а их смешанное использование даст лучшие результаты.
④Применение гуаровой камеди в гипсовом растворе может значительно снизить адгезию во время строительства и сделать конструкцию более гладкой. Это не оказывает отрицательного влияния на время схватывания и прочность гипсового раствора.
⑤ При применении гуаровой камеди в кладочных и штукатурных растворах на цементной основе она может заменить эфир целлюлозы в равном количестве и придать раствору лучшую устойчивость к провисанию, тиксотропность и гладкость конструкции.
⑥В растворе с высокой вязкостью и высоким содержанием водоудерживающего агента гуаровая камедь и эфир целлюлозы будут работать вместе, обеспечивая превосходные результаты.
⑦ Гуаровую камедь также можно использовать в таких продуктах, как плиточный клей, самовыравнивающиеся составы, водостойкая шпатлевка и полимерный раствор для изоляции стен.
4. Модифицированный минеральный водоудерживающий загуститель
Водоудерживающий загуститель, изготовленный из природных минералов путем модификации и компаундирования, применяется в Китае. Основными минералами, используемыми для приготовления водоудерживающих загустителей, являются: сепиолит, бентонит, монтмориллонит, каолин и т. д. Эти минералы обладают определенными водоудерживающими и загущающими свойствами благодаря модификации, такой как связующие агенты. Этот вид водоудерживающего загустителя, применяемого для раствора, имеет следующие характеристики.
① Он может значительно улучшить эксплуатационные характеристики обычного раствора и решить проблемы плохой работоспособности цементного раствора, низкой прочности смешанного раствора и плохой водостойкости.
② Могут быть разработаны растворные продукты с различными уровнями прочности для общепромышленного и гражданского строительства.
③Стоимость материала низкая.
④ Водоудержание ниже, чем у органических водоудерживающих агентов, а значение сухой усадки приготовленного раствора относительно велико, а связность снижена.
Время публикации: 03-03-2023