Focus on Cellulose ethers

Características estruturais do éter de celulose e sua influência no desempenho de argamassas

Resumo:O éter de celulose é o principal aditivo em argamassas prontas. Os tipos e características estruturais do éter de celulose são introduzidos, e o éter hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) é selecionado como aditivo para estudar sistematicamente a influência nas diversas propriedades da argamassa. . Estudos demonstraram que: HPMC pode melhorar significativamente a retenção de água da argamassa e tem o efeito de reduzir a água. Ao mesmo tempo, também pode reduzir a densidade da mistura de argamassa, prolongar o tempo de pega da argamassa e reduzir a resistência à flexão e à compressão da argamassa.

Palavras-chave:argamassa pronta; éter hidroxipropilmetilcelulose (HPMC); desempenho

0.Prefácio

A argamassa é um dos materiais mais utilizados na indústria da construção. Com o desenvolvimento da ciência dos materiais e a melhoria das exigências das pessoas relativamente à qualidade da construção, a argamassa desenvolveu-se gradualmente para a comercialização, tal como a promoção e desenvolvimento do betão pronto. Comparada com a argamassa preparada pela tecnologia tradicional, a argamassa produzida comercialmente tem muitas vantagens óbvias: (a) alta qualidade do produto; (b) alta eficiência produtiva; (c) menos poluição ambiental e conveniente para a construção civilizada. Atualmente, Guangzhou, Xangai, Pequim e outras cidades da China promoveram argamassas prontas, e padrões industriais relevantes e padrões nacionais foram emitidos ou serão emitidos em breve.

Do ponto de vista da composição, uma grande diferença entre a argamassa pronta e a argamassa tradicional é a adição de aditivos químicos, entre os quais o éter de celulose é o aditivo químico mais utilizado. O éter de celulose é geralmente usado como agente de retenção de água. O objetivo é melhorar a operacionalidade da argamassa pré-misturada. A quantidade de éter de celulose é pequena, mas tem impacto significativo no desempenho da argamassa. É um aditivo importante que afeta o desempenho construtivo da argamassa. Portanto, uma maior compreensão do impacto dos tipos e características estruturais do éter de celulose no desempenho da argamassa de cimento ajudará a selecionar e utilizar corretamente o éter de celulose e a garantir o desempenho estável da argamassa.

1. Tipos e características estruturais dos éteres de celulose

O éter de celulose é um material polimérico solúvel em água, que é processado a partir da celulose natural por meio de dissolução alcalina, reação de enxerto (eterificação), lavagem, secagem, moagem e outros processos. Os éteres de celulose são divididos em iônicos e não iônicos, e a celulose iônica possui sal de carboximetilcelulose. A celulose não iônica inclui éter de hidroxietilcelulose, éter de hidroxipropilmetilcelulose, éter de metilcelulose e semelhantes. Como o éter iônico de celulose (sal de carboximetilcelulose) é instável na presença de íons cálcio, raramente é usado em produtos em pó seco com cimento, cal apagada e outros materiais de cimentação. Os éteres de celulose utilizados na argamassa de pó seco são principalmente o éter de hidroxietilmetilcelulose (HEMC) e o éter de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), que respondem por mais de 90% da participação de mercado.

HPMC é formado pela reação de eterificação do tratamento de ativação alcalina da celulose com agente de eterificação cloreto de metila e óxido de propileno. Na reação de eterificação, o grupo hidroxila na molécula de celulose é substituído por metoxi) e hidroxipropil para formar HPMC. O número de grupos substituídos pelo grupo hidroxila na molécula de celulose pode ser expresso pelo grau de eterificação (também chamado de grau de substituição). O éter de HPMC O grau de conversão química está entre 12 e 15. Portanto, existem grupos importantes como hidroxila (-OH), ligação éter (-o-) e anel de glicose anidro na estrutura do HPMC, e esses grupos têm um certo impacto no desempenho da argamassa.

2. Efeito do éter de celulose nas propriedades da argamassa de cimento

2.1 Matérias-primas para o teste

Éter de celulose: produzido por Luzhou Hercules Tianpu Chemical Co., Ltd., viscosidade: 75.000;

Cimento: Cimento composto de grau 32,5 da marca Conch; areia: areia média; cinza volante: grau II.

2.2 Resultados do teste

2.2.1 Efeito redutor de água do éter de celulose

Pela relação entre a consistência da argamassa e o teor de éter de celulose na mesma proporção de mistura, percebe-se que a consistência da argamassa aumenta gradativamente com o aumento do teor de éter de celulose. Quando a dosagem é de 0,3‰, a consistência da argamassa é cerca de 50% superior à sem mistura, o que mostra que o éter de celulose pode melhorar significativamente a trabalhabilidade da argamassa. À medida que a quantidade de éter de celulose aumenta, o consumo de água pode diminuir gradativamente. Pode-se considerar que o éter de celulose tem certo efeito redutor de água.

2.2.2 Retenção de água

A retenção de água da argamassa refere-se à capacidade da argamassa em reter água, sendo também um índice de desempenho para medir a estabilidade dos componentes internos da argamassa de cimento fresco durante o transporte e estacionamento. A retenção de água pode ser medida por dois indicadores: grau de estratificação e taxa de retenção de água, mas devido à adição de agente de retenção de água, a retenção de água da argamassa pré-misturada foi significativamente melhorada e o grau de estratificação não é suficientemente sensível para refletir a diferença. O teste de retenção de água consiste em calcular a taxa de retenção de água medindo a mudança de massa do papel de filtro antes e depois do papel de filtro entrar em contato com a área especificada de argamassa dentro de um determinado período de tempo. Devido à boa absorção de água do papel filtro, mesmo que a retenção de água da argamassa seja alta, o papel filtro ainda consegue absorver a umidade da argamassa, portanto. A taxa de retenção de água pode refletir com precisão a retenção de água da argamassa; quanto maior a taxa de retenção de água, melhor será a retenção de água.

Existem muitas formas técnicas de melhorar a retenção de água da argamassa, mas adicionar éter de celulose é a forma mais eficaz. A estrutura do éter de celulose contém ligações hidroxila e éter. Os átomos de oxigênio nesses grupos associam-se às moléculas de água para formar ligações de hidrogênio. Transforme moléculas de água livres em água ligada, de modo a desempenhar um bom papel na retenção de água. A partir da relação entre a taxa de retenção de água da argamassa e o teor de éter de celulose, pode-se observar que dentro da faixa do teor de teste, a taxa de retenção de água da argamassa e o teor de éter de celulose apresentam uma boa relação correspondente. Quanto maior o teor de éter de celulose, maior será a taxa de retenção de água. .

2.2.3 Densidade da mistura de argamassa

Pode-se observar pela lei de mudança da densidade da mistura de argamassa com o teor de éter de celulose que a densidade da mistura de argamassa diminui gradativamente com o aumento do teor de éter de celulose, e a densidade úmida da argamassa quando o conteúdo é 0,3‰o Diminuído em cerca de 17% (em comparação com nenhuma mistura). Existem duas razões para a diminuição da densidade da argamassa: uma é o efeito de incorporação de ar do éter de celulose. O éter de celulose contém grupos alquil, que podem reduzir a energia superficial da solução aquosa, e ter efeito incorporador de ar na argamassa de cimento, fazendo com que o teor de ar da argamassa aumente, e a tenacidade do filme de bolha também seja maior do que isso de bolhas de água pura e não é fácil de descarregar; por outro lado, o éter de celulose se expande após absorver água e ocupa determinado volume, o que equivale a aumentar os poros internos da argamassa, fazendo com que a argamassa se misture gotas de densidade.

O efeito incorporador de ar do éter de celulose melhora a trabalhabilidade da argamassa, por um lado, e por outro lado, devido ao aumento do teor de ar, a estrutura do corpo endurecido é afrouxada, resultando no efeito negativo de diminuição as propriedades mecânicas, como resistência.

2.2.4 Tempo de coagulação

Pela relação entre o tempo de pega da argamassa e a quantidade de éter, percebe-se claramente que o éter de celulose tem efeito retardador na argamassa. Quanto maior a dosagem, mais óbvio será o efeito retardador.

O efeito retardador do éter de celulose está intimamente relacionado às suas características estruturais. O éter de celulose retém a estrutura básica da celulose, ou seja, a estrutura do anel de anidroglicose ainda existe na estrutura molecular do éter de celulose, e o anel de anidroglicose é a causa do principal grupo de retardadores de cimento, que pode formar moléculas de açúcar-cálcio compostos (ou complexos) com íons de cálcio na solução aquosa de hidratação do cimento, o que reduz a concentração de íons de cálcio no período de indução da hidratação do cimento e evita Ca (OH): E a formação de cristais de sal de cálcio, precipitação e retarda o processo de hidratação do cimento.

2.2.5 Força

Pela influência do éter de celulose na resistência à flexão e à compressão da argamassa, pode-se observar que com o aumento do teor de éter de celulose, as resistências à flexão e à compressão da argamassa aos 7 e 28 dias apresentam uma tendência decrescente.

A razão para a diminuição da resistência da argamassa pode ser atribuída ao aumento do teor de ar, que aumenta a porosidade da argamassa endurecida e solta a estrutura interna do corpo endurecido. Através da análise de regressão da densidade úmida e da resistência à compressão da argamassa, percebe-se que existe uma boa correlação entre as duas, a densidade úmida é baixa, a resistência é baixa e vice-versa, a resistência é alta. Huang Liangen utilizou a equação de relação entre porosidade e resistência mecânica derivada por Ryskewith para deduzir a relação entre a resistência à compressão da argamassa misturada com éter de celulose e o teor de éter de celulose.

3. Conclusão

(1) O éter de celulose é um derivado da celulose, contendo hidroxila,

Ligações éter, anéis de glicose anidra e outros grupos, esses grupos afetam as propriedades físicas e mecânicas da argamassa.

(2) O HPMC pode melhorar significativamente a retenção de água da argamassa, prolongar o tempo de presa da argamassa, reduzir a densidade da mistura de argamassa e a resistência do corpo endurecido.

(3) Ao preparar argamassa pronta, deve-se usar razoavelmente éter de celulose. Resolva a relação contraditória entre a trabalhabilidade da argamassa e as propriedades mecânicas.


Horário da postagem: 20 de fevereiro de 2023
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