La hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es un importante derivado de la celulosa. Se utiliza ampliamente en materiales de construcción debido a su excelente retención de agua, espesamiento y estabilidad en el mortero de construcción.
1. Estructura química y características de HPMC.
HPMC es un material polimérico multifuncional elaborado mediante modificación química de celulosa natural. En su estructura química, los grupos hidroxipropilo (-CH₂CH(OH)CH₃) y metilo (-CH₃) reemplazan parte de los grupos hidroxilo (-OH) en la cadena molecular de la celulosa, lo que hace que la HPMC tenga buena solubilidad en agua y propiedades espesantes.
Solubilidad: HPMC es fácilmente soluble en agua fría para formar una solución coloidal transparente a lechosa. Se disuelve lentamente en agua caliente, lo que ayuda a que se distribuya uniformemente en el mortero de construcción.
Retención de agua: la cadena polimérica de HPMC puede absorber agua de manera efectiva y formar una solución coloidal de alta viscosidad, reduciendo así la pérdida de agua.
Estabilidad: HPMC tiene una excelente estabilidad química y tolerancia a la temperatura y al valor de pH, lo que le permite funcionar de manera estable en diversas condiciones de construcción.
2. El papel del HPMC en el mortero de construcción
Aumentar la retención de agua: HPMC puede mejorar significativamente la capacidad de retención de agua del mortero de construcción, principalmente absorbiendo el agua libre en el mortero y reduciendo la evaporación y las fugas de agua.
Mejorar la trabajabilidad: dado que HPMC puede formar una red fina dispersa en el mortero, puede mejorar la plasticidad y trabajabilidad del mortero, lo que hace que la construcción sea más conveniente.
Prolongar el tiempo abierto: la capacidad del HPMC para retener la humedad permite que el mortero mantenga una consistencia adecuada para la construcción durante mucho tiempo, extendiendo así el tiempo abierto del mortero.
3. Mecanismo de HPMC para mejorar la retención de agua.
El mecanismo de HPMC para mejorar la retención de agua del mortero incluye principalmente los siguientes aspectos:
Adsorción: los grupos hidroxipropilo y metilo de la cadena molecular de HPMC se combinan con moléculas de agua a través de enlaces de hidrógeno y fuerzas de van der Waals para formar una capa de hidratación estable. HPMC puede absorber una gran cantidad de agua para formar un estado de gel estable. Este estado de gel puede mantener un alto contenido de humedad en el mortero y evitar la rápida evaporación del agua.
Propiedades viscoelásticas: HPMC se disuelve en agua para formar una solución coloidal de alta viscosidad, que puede aumentar significativamente la viscosidad y la reología del mortero. La fase líquida de alta viscosidad ayuda a reducir la migración de agua, mantener la distribución uniforme del agua en el mortero y reducir el efecto de separación del agua (es decir, agua flotante y precipitación).
Formación de red estructural: HPMC puede formar una estructura de red reticulada en la solución acuosa, lo que ayuda a retener el agua y restringir su movimiento en el mortero, mejorando así la retención de agua del mortero. Esta estructura de red de HPMC permite que el mortero permanezca uniformemente húmedo durante el proceso de endurecimiento, evitando problemas de agrietamiento causados por la pérdida desigual de agua.
Efecto barrera coloidal: la barrera coloidal formada por HPMC en el mortero puede evitar que el agua se difunda hacia afuera. Este efecto barrera hace que sea más difícil que el agua escape del mortero, aumentando así la retención de agua del mortero.
4. Efecto de aplicación práctica de la retención de agua de HPMC.
En aplicaciones prácticas, la retención de agua de HPMC tiene un impacto significativo en el rendimiento del mortero, incluida la mejora de la trabajabilidad del mortero, la reducción del riesgo de agrietamiento por contracción y la mejora de la resistencia de la unión. Estos efectos de aplicación se analizan en detalle a continuación.
Mejorar la trabajabilidad: la solución coloidal formada por HPMC en el mortero puede lubricar las partículas del mortero, mejorar la operatividad del mortero y suavizar el proceso de construcción.
Reducir la contracción y el agrietamiento: dado que HPMC puede retener la humedad en el mortero, reduce la pérdida de humedad durante el proceso de secado, lo cual es crucial para evitar la contracción y el agrietamiento del mortero. El mortero que permanece uniformemente húmedo durante el proceso de endurecimiento tiene menos tensión de contracción, lo que reduce la posibilidad de agrietamiento.
Mejore la resistencia de la unión: la humedad distribuida uniformemente en el mortero ayuda a mejorar la eficiencia de la reacción de hidratación del mortero, garantiza que las partículas de cemento estén completamente hidratadas y, en última instancia, forme una unión más fuerte. HPMC puede proporcionar un ambiente húmedo a largo plazo, haciendo que la hidratación del cemento sea más completa y mejorando así la fuerza de unión del mortero.
5. Factores que afectan al HPMC en el mortero de construcción.
El efecto de retención de agua de HPMC se ve afectado por muchos factores, incluido su peso molecular, grado de sustitución, cantidad agregada y proporción de mortero.
Peso molecular: en términos generales, cuanto mayor es el peso molecular de HPMC, más significativo es el efecto de retención de agua. Sin embargo, un peso molecular demasiado grande también puede provocar una disminución de la solubilidad, por lo que en aplicaciones prácticas es necesario seleccionar un peso molecular adecuado según las necesidades específicas.
Grado de sustitución: El grado de sustitución de hidroxipropilo y metilo en HPMC tiene una gran influencia en su rendimiento. Un grado apropiado de sustitución puede proporcionar una buena retención de agua y solubilidad, pero una sustitución demasiado alta o demasiado baja puede afectar su rendimiento.
Cantidad agregada: La cantidad agregada de HPMC afecta directamente la retención de agua del mortero. Generalmente, la cantidad adicional está entre 0,1% y 0,3%. Demasiada adición aumentará el costo y puede afectar otras propiedades del mortero.
Proporción de mortero: la proporción de otros componentes del mortero, como cemento, arena y masilla, también afectará el efecto de retención de agua del HPMC. Una proporción razonable puede desempeñar mejor el papel de HPMC.
HPMC juega un papel importante en la retención de agua en el mortero de construcción a través de su estructura química y propiedades físicas únicas. Sus principales mecanismos incluyen la adsorción de agua para formar una capa de hidratación estable, el aumento de la viscosidad del mortero, la formación de una estructura de red y una barrera coloidal, etc. En aplicaciones prácticas, HPMC no solo mejora la trabajabilidad y la fuerza de unión del mortero, sino que también reduce el riesgo de contracción y agrietamiento. En el futuro, con el desarrollo de la ciencia de los materiales, la aplicación de HPMC en materiales de construcción será más extensa y diversificada y seguirá brindando soluciones de alta calidad para la industria de la construcción.
Hora de publicación: 26 de junio de 2024