Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) važan je derivat celuloze. Široko se koristi u građevinskim materijalima zbog izvrsnog zadržavanja vode, zgušnjavanja i stabilnosti u građevinskom mortu.
1. Kemijska struktura i karakteristike HPMC
HPMC je višenamjenski polimerni materijal izrađen kemijskom modifikacijom prirodne celuloze. U svojoj kemijskoj strukturi, hidroksipropilne (-CH₂CH(OH)CH3) i metilne (-CH3) skupine zamjenjuju dio hidroksilnih skupina (-OH) na celuloznom molekularnom lancu, zbog čega HPMC ima dobru topljivost u vodi i svojstva zgušnjavanja.
Topivost: HPMC je lako topiv u hladnoj vodi i stvara prozirnu do mliječnu koloidnu otopinu. Sporo se otapa u vrućoj vodi, što mu pomaže da se ravnomjerno rasporedi u građevinskom mortu.
Zadržavanje vode: polimerni lanac HPMC-a može učinkovito apsorbirati vodu i formirati koloidnu otopinu visoke viskoznosti, čime se smanjuje gubitak vode.
Stabilnost: HPMC ima izvrsnu kemijsku stabilnost i toleranciju na temperaturu i pH vrijednost, što mu omogućuje stabilno funkcioniranje u različitim uvjetima konstrukcije.
2. Uloga HPMC u građevnoj žbuci
Povećajte zadržavanje vode: HPMC može značajno poboljšati sposobnost zadržavanja vode u građevinskom mortu, uglavnom upijanjem slobodne vode u mortu i smanjenjem isparavanja i curenja vode.
Poboljšana obradivost: budući da HPMC može formirati finu raspršenu mrežu u mortu, može poboljšati plastičnost i obradivost morta, čineći konstrukciju praktičnijom.
Produžiti otvoreno vrijeme: Sposobnost HPMC-a da zadrži vlagu omogućuje mortu da zadrži konzistenciju prikladnu za gradnju dugo vremena, čime se produljuje otvoreno vrijeme morta.
3. Mehanizam HPMC-a za poboljšanje zadržavanja vode
Mehanizam HPMC za poboljšanje zadržavanja vode u mortu uglavnom uključuje sljedeće aspekte:
Adsorpcija: hidroksipropilne i metilne skupine na HPMC molekularnom lancu spajaju se s molekulama vode preko vodikovih veza i van der Waalsovih sila kako bi formirale stabilan hidratacijski sloj. HPMC može apsorbirati veliku količinu vode kako bi stvorio stabilno stanje gela. Ovo stanje gela može održavati visok sadržaj vlage u mortu i spriječiti brzo isparavanje vode.
Viskoelastična svojstva: HPMC se otapa u vodi stvarajući koloidnu otopinu visoke viskoznosti, koja može značajno povećati viskoznost i reologiju žbuke. Tekuća faza visoke viskoznosti pomaže u smanjenju migracije vode, održava jednoliku raspodjelu vode u mortu i smanjuje učinak odvajanja vode (tj. plutanje vode i taloženje).
Formiranje strukturne mreže: HPMC može formirati umreženu mrežnu strukturu u vodenoj otopini, koja pomaže u zadržavanju vode i ograničava njeno kretanje u mortu, čime se poboljšava zadržavanje vode u mortu. Ova mrežna struktura HPMC-a omogućuje da mort ostane jednoliko vlažan tijekom procesa stvrdnjavanja, izbjegavajući probleme s pucanjem uzrokovane neravnomjernim gubitkom vode.
Učinak koloidne barijere: Koloidna barijera koju tvori HPMC u mortu može spriječiti difuziju vode prema van. Ovaj učinak barijere otežava izlazak vode iz morta, čime se povećava zadržavanje vode u mortu.
4. Praktični učinak HPMC zadržavanja vode
U praktičnim primjenama, zadržavanje vode HPMC-a ima značajan utjecaj na performanse morta, uključujući poboljšanje obradivosti morta, smanjenje rizika od pucanja uslijed skupljanja i poboljšanje čvrstoće veze. Ovi učinci primjene detaljno su razmotreni u nastavku.
Poboljšajte obradivost: koloidna otopina koju HPMC formira u mortu može podmazati čestice u mortu, poboljšati operativnost morta i učiniti proces gradnje lakšim.
Smanjite skupljanje i pucanje: Budući da HPMC može zadržati vlagu u mortu, smanjuje gubitak vlage tijekom procesa sušenja, što je ključno za izbjegavanje skupljanja i pucanja morta. Mort koji ostaje ravnomjerno vlažan tijekom procesa stvrdnjavanja ima manji stres skupljanja, čime se smanjuje mogućnost pucanja.
Poboljšajte čvrstoću veze: Ravnomjerno raspoređena vlaga u mortu pomaže poboljšati učinkovitost reakcije hidratacije morta, osigurava da su čestice cementa potpuno hidratizirane i na kraju stvaraju jaču vezu. HPMC može osigurati dugotrajno vlažno okruženje, čineći hidrataciju cementa potpunijom, čime se povećava čvrstoća veze morta.
5. Čimbenici koji utječu na HPMC na građevinskom mortu
Na učinak zadržavanja vode HPMC-a utječu mnogi čimbenici, uključujući njegovu molekularnu težinu, stupanj supstitucije, dodatnu količinu i omjer žbuke.
Molekularna težina: Općenito govoreći, što je veća molekularna težina HPMC-a, značajniji je učinak zadržavanja vode. Međutim, prevelika molekularna težina također može dovesti do smanjenja topljivosti, tako da je u praktičnim primjenama potrebno odabrati odgovarajuću molekularnu težinu prema specifičnim potrebama.
Stupanj supstitucije: Stupanj supstitucije hidroksipropila i metila u HPMC ima veliki utjecaj na njegovu izvedbu. Odgovarajući stupanj supstitucije može osigurati dobro zadržavanje vode i topljivost, ali previsoka ili preniska supstitucija može utjecati na njegovu učinkovitost.
Dodatna količina: Dodatna količina HPMC izravno utječe na zadržavanje vode u mortu. Općenito, količina dodatka je između 0,1% i 0,3%. Previše dodavanja će povećati troškove i može utjecati na druga svojstva morta.
Omjer morta: Omjer ostalih komponenti u mortu, kao što su cement, pijesak i punilo, također će utjecati na učinak HPMC-a na zadržavanje vode. Razuman omjer može bolje igrati ulogu HPMC-a.
HPMC ima značajnu ulogu u zadržavanju vode u građevinskom mortu zahvaljujući svojoj jedinstvenoj kemijskoj strukturi i fizičkim svojstvima. Njegovi glavni mehanizmi uključuju adsorpciju vode za stvaranje stabilnog hidratacijskog sloja, povećanje viskoznosti morta, formiranje mrežne strukture i koloidne barijere, itd. U praktičnim primjenama, HPMC ne samo da poboljšava obradivost i snagu vezivanja morta, već također smanjuje rizik od skupljanje i pucanje. U budućnosti, s razvojem znanosti o materijalima, primjena HPMC-a u građevinskim materijalima bit će sve opsežnija i raznovrsnija te će nastaviti pružati visokokvalitetna rješenja za građevinsku industriju.
Vrijeme objave: 26. lipnja 2024