Der Zusammenhang zwischen Zellulosequalität und Mörtelqualität

In Fertigmörtel ist die Zusatzmenge an Celluloseether sehr gering, kann jedoch die Leistung von Nassmörtel erheblich verbessern und ist ein Hauptzusatzstoff, der die Bauleistung von Mörtel beeinflusst. Eine sinnvolle Auswahl von Celluloseethern verschiedener Sorten, unterschiedlicher Viskosität, unterschiedlicher Partikelgrößen, unterschiedlicher Viskositätsgrade und Zusatzmengen wirkt sich positiv auf die Verbesserung der Leistung von Trockenpulvermörtel aus. Heutzutage weisen viele Mauer- und Putzmörtel ein schlechtes Wasserhaltevermögen auf und die Wasserschlämme trennt sich nach einigen Minuten Standzeit. Die Wasserretention ist eine wichtige Funktion von Methylcelluloseether, auf die auch viele inländische Hersteller von Trockenmörtel achten, insbesondere in südlichen Regionen mit hohen Temperaturen. Zu den Faktoren, die die Wasserrückhaltewirkung von Trockenmörtel beeinflussen, gehören die Menge an zugesetztem MC, die Viskosität von MC, die Feinheit der Partikel und die Temperatur der Einsatzumgebung.

1. Konzept
Celluloseether ist ein synthetisches Polymer, das durch chemische Modifikation aus natürlicher Cellulose hergestellt wird. Celluloseether ist ein Derivat natürlicher Cellulose. Die Herstellung von Celluloseether unterscheidet sich von der Herstellung synthetischer Polymere. Sein grundlegendster Stoff ist Zellulose, eine natürliche Polymerverbindung. Aufgrund der Besonderheit der natürlichen Cellulosestruktur ist die Cellulose selbst nicht in der Lage, mit Veretherungsmitteln zu reagieren. Nach der Behandlung mit dem Quellmittel werden jedoch die starken Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Molekülketten und den Ketten zerstört und die aktive Freisetzung der Hydroxylgruppe führt zu einer reaktiven Alkalicellulose. Besorgen Sie sich Celluloseether.

Die Eigenschaften von Celluloseethern hängen von der Art, Anzahl und Verteilung der Substituenten ab. Die Einteilung der Celluloseether erfolgt auch nach der Art der Substituenten, dem Veretherungsgrad, der Löslichkeit und den damit verbundenen Anwendungseigenschaften. Je nach Art der Substituenten an der Molekülkette kann man sie in Monoether und Mischether unterteilen. Der MC, den wir normalerweise verwenden, ist Monoether und der HPMC ist gemischter Ether. Methylcelluloseether MC ist das Produkt, nachdem die Hydroxylgruppe an der Glucoseeinheit natürlicher Cellulose durch Methoxy ersetzt wurde. Es handelt sich um ein Produkt, das durch Ersetzen eines Teils der Hydroxylgruppe der Einheit durch eine Methoxygruppe und eines anderen Teils durch eine Hydroxypropylgruppe erhalten wird. Die Strukturformel lautet [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Hydroxyethylmethylcelluloseether HEMC. Dies sind die am häufigsten verwendeten und auf dem Markt verkauften Sorten.

Hinsichtlich der Löslichkeit kann es in ionische und nichtionische Substanzen unterteilt werden. Wasserlösliche nichtionische Celluloseether bestehen hauptsächlich aus zwei Reihen von Alkylethern und Hydroxyalkylethern. Ionisches CMC wird hauptsächlich in synthetischen Waschmitteln, beim Textildruck und -färben sowie in der Lebensmittel- und Ölexploration eingesetzt. Nichtionisches MC, HPMC, HEMC usw. werden hauptsächlich in Baumaterialien, Latexbeschichtungen, Medikamenten, Alltagschemikalien usw. verwendet. Wird als Verdickungsmittel, Wasserrückhaltemittel, Stabilisator, Dispergiermittel und Filmbildner verwendet.

2. Wasserretention von Celluloseether
Wasserretention von Celluloseether: Bei der Herstellung von Baustoffen, insbesondere Trockenpulvermörtel, spielt Celluloseether eine unersetzliche Rolle, insbesondere bei der Herstellung von Spezialmörtel (modifizierter Mörtel) ist er ein unverzichtbarer und wichtiger Bestandteil.

Die wichtige Rolle von wasserlöslichem Celluloseether im Mörtel besteht hauptsächlich aus drei Aspekten: Zum einen ist es ein hervorragendes Wasserrückhaltevermögen, zum anderen der Einfluss auf die Konsistenz und Thixotropie des Mörtels und drittens die Wechselwirkung mit Zement. Die Wasserhaltewirkung von Celluloseether hängt von der Wasseraufnahme der Tragschicht, der Zusammensetzung des Mörtels, der Dicke der Mörtelschicht, dem Wasserbedarf des Mörtels und der Abbindezeit des Abbindematerials ab. Die Wasserretention von Celluloseether selbst ist auf die Löslichkeit und Dehydrierung des Celluloseethers selbst zurückzuführen. Wie wir alle wissen, enthält die Molekülkette der Cellulose zwar eine große Anzahl hochhydrierbarer OH-Gruppen, ist jedoch nicht wasserlöslich, da die Cellulosestruktur einen hohen Kristallinitätsgrad aufweist.

Die Hydratationsfähigkeit von Hydroxylgruppen allein reicht nicht aus, um die starken Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waals-Kräfte zwischen Molekülen abzudecken. Daher quillt es nur, löst sich aber nicht im Wasser. Wenn ein Substituent in die Molekülkette eingeführt wird, zerstört nicht nur der Substituent die Wasserstoffkette, sondern auch die Wasserstoffbindung zwischen den Ketten wird aufgrund der Verkeilung des Substituenten zwischen benachbarten Ketten zerstört. Je größer der Substituent, desto größer der Abstand zwischen den Molekülen. Je größer der Abstand. Je größer die Wirkung der Zerstörung von Wasserstoffbrückenbindungen ist, desto wasserlöslicher wird der Celluloseether, nachdem sich das Cellulosegitter ausdehnt und die Lösung eintritt und eine hochviskose Lösung bildet. Wenn die Temperatur steigt, wird die Hydratation des Polymers schwächer und das Wasser zwischen den Ketten wird ausgetrieben. Wenn die Dehydratisierungswirkung ausreichend ist, beginnen die Moleküle zu aggregieren, bilden eine dreidimensionale Gel-Netzwerkstruktur und entfalten sich.

Zu den Faktoren, die die Wasserretention von Mörtel beeinflussen, gehören die Viskosität des Celluloseethers, die zugegebene Menge, die Feinheit der Partikel und die Anwendungstemperatur.

Je höher die Viskosität von Celluloseether ist, desto besser ist die Wasserrückhalteleistung. Die Viskosität ist ein wichtiger Parameter der MC-Leistung. Derzeit verwenden verschiedene MC-Hersteller unterschiedliche Methoden und Instrumente, um die Viskosität von MC zu messen. Die Hauptmethoden sind Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde und Brookfield. Für das gleiche Produkt sind die mit verschiedenen Methoden gemessenen Viskositätsergebnisse sehr unterschiedlich und weisen teilweise sogar doppelte Unterschiede auf. Daher muss beim Vergleich der Viskosität zwischen denselben Testmethoden, einschließlich Temperatur, Rotor usw., durchgeführt werden.

Generell gilt: Je höher die Viskosität, desto besser ist der Wasserrückhalteeffekt. Je höher jedoch die Viskosität und das Molekulargewicht von MC sind, desto geringer ist die Löslichkeit, die sich negativ auf die Festigkeit und Konstruktionsleistung des Mörtels auswirkt. Je höher die Viskosität, desto deutlicher ist die Verdickungswirkung auf den Mörtel, sie ist jedoch nicht direkt proportional. Je höher die Viskosität, desto zähflüssiger ist der Nassmörtel, d. h. er macht sich während der Bauphase durch ein Verkleben am Spachtel und eine hohe Haftung am Untergrund bemerkbar. Es ist jedoch nicht hilfreich, die strukturelle Festigkeit des Nassmörtels selbst zu erhöhen. Während des Baus ist die Anti-Durchhang-Leistung nicht offensichtlich. Im Gegensatz dazu weisen einige mittel- und niedrigviskose, aber modifizierte Methylcelluloseether eine hervorragende Leistung bei der Verbesserung der strukturellen Festigkeit von Nassmörtel auf.

Je mehr Celluloseether dem Mörtel zugesetzt wird, desto besser ist das Wasserhaltevermögen und je höher die Viskosität, desto besser ist das Wasserhaltevermögen.

Bezüglich der Partikelgröße gilt: Je feiner die Partikel, desto besser ist die Wasserretention. Nachdem die großen Celluloseetherpartikel mit Wasser in Kontakt gekommen sind, löst sich die Oberfläche sofort auf und bildet ein Gel, das das Material umhüllt und verhindert, dass Wassermoleküle weiter eindringen. Manchmal lässt es sich auch nach längerem Rühren nicht gleichmäßig dispergieren und auflösen und bildet eine trübe, flockige Lösung oder Agglomeration. Es hat großen Einfluss auf die Wasserretention von Celluloseether und die Löslichkeit ist einer der Faktoren für die Wahl von Celluloseether.

Auch die Feinheit ist ein wichtiger Leistungsindikator von Methylcelluloseether. Der für Trockenpulvermörtel verwendete MC muss pulverförmig sein und einen geringen Wassergehalt aufweisen. Die Feinheit erfordert außerdem, dass 20 bis 60 % der Partikelgröße weniger als 63 µm betragen. Die Feinheit beeinflusst die Löslichkeit von Methylcelluloseether. Grobes MC ist normalerweise körnig und lässt sich leicht in Wasser auflösen, ohne zu agglomerieren. Die Auflösungsgeschwindigkeit ist jedoch sehr langsam, sodass es nicht für die Verwendung in Trockenpulvermörtel geeignet ist. In Trockenpulvermörtel wird MC zwischen Zementmaterialien wie Zuschlagstoffen, feinem Füllstoff und Zement verteilt, und nur ausreichend feines Pulver kann die Agglomeration von Methylcelluloseether beim Mischen mit Wasser verhindern. Wenn MC mit Wasser hinzugefügt wird, um die Agglomerate aufzulösen, ist es sehr schwierig, es zu dispergieren und aufzulösen.

Eine grobe Feinheit von MC ist nicht nur verschwenderisch, sondern verringert auch die lokale Festigkeit des Mörtels. Wenn ein solcher Trockenmörtel großflächig aufgetragen wird, verringert sich die Aushärtegeschwindigkeit des örtlichen Trockenmörtels erheblich und es kommt zu Rissen aufgrund unterschiedlicher Aushärtezeiten. Beim Spritzmörtel mit mechanischem Aufbau sind die Anforderungen an die Feinheit aufgrund der kürzeren Mischzeit höher.

Die Feinheit von MC hat auch einen gewissen Einfluss auf seine Wasserretention. Im Allgemeinen gilt bei Methylcelluloseethern mit gleicher Viskosität, aber unterschiedlicher Feinheit und gleicher Zugabemenge: Je feiner, desto feiner, desto besser ist der Wasserretentionseffekt.

Die Wasserretention von MC hängt auch von der verwendeten Temperatur ab, und die Wasserretention von Methylcelluloseether nimmt mit steigender Temperatur ab. Bei tatsächlichen Materialanwendungen wird Trockenpulvermörtel jedoch in vielen Umgebungen häufig bei hohen Temperaturen (über 40 Grad) auf heiße Untergründe aufgetragen, beispielsweise beim Spachteln von Außenwänden unter der Sonne im Sommer, was häufig das Aushärten und Aushärten von Zement beschleunigt Trockenpulvermörtel. Der Rückgang der Wasserretentionsrate führt offensichtlich zu dem Gefühl, dass sowohl die Verarbeitbarkeit als auch die Rissbeständigkeit beeinträchtigt sind, und es ist besonders wichtig, den Einfluss von Temperaturfaktoren unter dieser Bedingung zu reduzieren.

Obwohl Methylhydroxyethylcelluloseether-Zusätze derzeit als Vorreiter der technologischen Entwicklung gelten, wird ihre Temperaturabhängigkeit dennoch zu einer Abschwächung der Leistungsfähigkeit von Trockenmörteln führen. Obwohl die Menge an Methylhydroxyethylcellulose erhöht ist (Sommerformel), können die Verarbeitbarkeit und die Rissbeständigkeit immer noch nicht den Anwendungsanforderungen gerecht werden. Durch eine spezielle Behandlung von MC, wie z. B. die Erhöhung des Veretherungsgrads usw., kann der Wasserrückhalteeffekt bei einer höheren Temperatur aufrechterhalten werden, sodass unter rauen Bedingungen eine bessere Leistung erzielt werden kann.

3. Verdickung und Thixotropie von Celluloseether
Verdickung und Thixotropie von Celluloseether: Die zweite Funktion von Celluloseether – der Verdickungseffekt – hängt ab von: dem Polymerisationsgrad des Celluloseethers, der Lösungskonzentration, der Schergeschwindigkeit, der Temperatur und anderen Bedingungen. Die Geliereigenschaft der Lösung ist einzigartig für Alkylcellulose und ihre modifizierten Derivate. Die Gelierungseigenschaften hängen vom Substitutionsgrad, der Lösungskonzentration und den Zusatzstoffen ab. Bei Hydroxyalkyl-modifizierten Derivaten hängen die Geleigenschaften auch vom Modifikationsgrad des Hydroxyalkyls ab. Für MC und HPMC mit niedriger Viskosität können 10–15 %ige Lösungen hergestellt werden, für MC und HPMC mit mittlerer Viskosität können 5–10 %ige Lösungen hergestellt werden, während für MC und HPMC mit hoher Viskosität nur 2–3 %ige Lösungen hergestellt werden können Die Viskositätsklassifizierung von Celluloseether wird ebenfalls nach 1- bis 2-prozentiger Lösung abgestuft.

Celluloseether mit hohem Molekulargewicht weist eine hohe Verdickungseffizienz auf. In einer Lösung gleicher Konzentration weisen Polymere mit unterschiedlichem Molekulargewicht unterschiedliche Viskositäten auf. Hoher Grad. Die Zielviskosität kann nur durch Zugabe einer großen Menge niedermolekularen Celluloseethers erreicht werden. Seine Viskosität hängt kaum von der Schergeschwindigkeit ab, und die hohe Viskosität erreicht die Zielviskosität, und die erforderliche Zugabemenge ist gering und die Viskosität hängt von der Verdickungseffizienz ab. Um eine bestimmte Konsistenz zu erreichen, muss daher eine bestimmte Menge an Celluloseether (Konzentration der Lösung) und Lösungsviskosität gewährleistet sein. Die Geltemperatur der Lösung nimmt ebenfalls linear mit zunehmender Konzentration der Lösung ab und geliert bei Raumtemperatur nach Erreichen einer bestimmten Konzentration. Die Gelierkonzentration von HPMC ist bei Raumtemperatur relativ hoch.

Die Konsistenz kann auch durch die Wahl der Partikelgröße und die Wahl von Celluloseethern mit unterschiedlichem Modifikationsgrad angepasst werden. Die sogenannte Modifikation besteht darin, einen bestimmten Grad an Substitution von Hydroxyalkylgruppen in die Gerüststruktur von MC einzuführen. Durch Ändern der relativen Substitutionswerte der beiden Substituenten, d. h. der relativen DS- und ms-Substitutionswerte der Methoxy- und Hydroxyalkylgruppen, die wir oft sagen. Durch Ändern der relativen Substitutionswerte der beiden Substituenten können verschiedene Leistungsanforderungen an Celluloseether erfüllt werden.

Der Zusammenhang zwischen Konsistenz und Modifikation: Die Zugabe von Celluloseether beeinflusst den Wasserverbrauch von Mörtel, die Veränderung des Wasser-Bindemittel-Verhältnisses von Wasser und Zement führt zu einer Verdickungswirkung, je höher die Dosierung, desto größer der Wasserverbrauch.

Celluloseether, die in pulverförmigen Baustoffen eingesetzt werden, müssen sich in kaltem Wasser schnell auflösen und dem System eine geeignete Konsistenz verleihen. Bei einer bestimmten Schergeschwindigkeit wird es immer noch zu flockigen und kolloidalen Blöcken, was ein minderwertiges oder qualitativ minderwertiges Produkt darstellt.

Es besteht auch ein guter linearer Zusammenhang zwischen der Konsistenz des Zementleims und der Dosierung des Celluloseethers. Celluloseether kann die Viskosität von Mörtel stark erhöhen. Je höher die Dosierung, desto deutlicher ist die Wirkung. Hochviskose wässrige Celluloseetherlösungen weisen eine hohe Thixotropie auf, was ebenfalls ein Hauptmerkmal von Celluloseether ist. Wässrige Lösungen von MC-Polymeren weisen unterhalb ihrer Geltemperatur normalerweise eine pseudoplastische und nicht thixotrope Fließfähigkeit auf, bei niedrigen Schergeschwindigkeiten jedoch Newtonsche Fließeigenschaften. Die Pseudoplastizität nimmt mit dem Molekulargewicht oder der Konzentration des Celluloseethers zu, unabhängig von der Art des Substituenten und dem Grad der Substitution. Daher zeigen Celluloseether der gleichen Viskositätsklasse, egal ob MC, HPMC oder HEMC, immer die gleichen rheologischen Eigenschaften, solange Konzentration und Temperatur konstant gehalten werden.

Bei Temperaturerhöhung bilden sich Strukturgele und es kommt zu stark thixotropen Strömungen. Hochkonzentrierte und niedrigviskose Celluloseether zeigen auch unterhalb der Geltemperatur Thixotropie. Diese Eigenschaft ist für den Ausgleich von Nivellierung und Durchbiegung beim Bau von Baumörtel von großem Nutzen. Hier muss erklärt werden, dass die Wasserretention umso besser ist, je höher die Viskosität des Celluloseethers ist, aber je höher die Viskosität, desto höher das relative Molekulargewicht des Celluloseethers und die entsprechende Abnahme seiner Löslichkeit, was sich negativ auswirkt auf die Mörtelkonzentration und Bauleistung. Je höher die Viskosität, desto deutlicher ist die Verdickungswirkung auf den Mörtel, sie ist jedoch nicht vollständig proportional. Etwas mittel- und niedrigviskos, aber der modifizierte Celluloseether hat eine bessere Leistung bei der Verbesserung der strukturellen Festigkeit von Nassmörtel. Mit zunehmender Viskosität verbessert sich die Wasserretention von Celluloseether.

4. Retardierung von Celluloseether
Verzögerung von Celluloseether: Die dritte Funktion von Celluloseether besteht darin, den Hydratationsprozess von Zement zu verzögern. Celluloseether verleiht Mörtel verschiedene vorteilhafte Eigenschaften, reduziert außerdem die frühe Hydratationswärme von Zement und verzögert den dynamischen Hydratationsprozess von Zement. Dies ist für den Mörteleinsatz in kalten Regionen ungünstig. Dieser Verzögerungseffekt wird durch die Adsorption von Celluloseethermolekülen an Hydratationsprodukten wie CSH und ca(OH)2 verursacht. Aufgrund der Erhöhung der Viskosität der Porenlösung verringert der Celluloseether die Beweglichkeit der Ionen in der Lösung und verzögert dadurch den Hydratationsprozess.

Je höher die Konzentration an Celluloseether im mineralischen Gelmaterial ist, desto ausgeprägter ist der Effekt der Hydratationsverzögerung. Celluloseether verzögert nicht nur das Abbinden, sondern verzögert auch den Aushärtungsprozess des Zementmörtelsystems. Die retardierende Wirkung von Celluloseether hängt nicht nur von seiner Konzentration im Mineralgelsystem ab, sondern auch von der chemischen Struktur. Je höher der Methylierungsgrad von HEMC ist, desto besser ist die retardierende Wirkung von Celluloseether. Durch das Verhältnis von hydrophiler Substitution zu wassersteigernder Substitution ist die retardierende Wirkung stärker. Allerdings hat die Viskosität von Celluloseether kaum Einfluss auf die Hydratationskinetik des Zements.

Mit zunehmendem Celluloseethergehalt verlängert sich die Abbindezeit des Mörtels deutlich. Es besteht eine gute nichtlineare Korrelation zwischen der anfänglichen Abbindezeit des Mörtels und dem Gehalt an Celluloseether sowie eine gute lineare Korrelation zwischen der endgültigen Abbindezeit und dem Gehalt an Celluloseether. Wir können die Betriebszeit des Mörtels steuern, indem wir die Menge an Celluloseether ändern.