Aplikasi pelbagai fungsi hidroksietil metil selulosa (HEMC) di medan pembinaan

1. Ciri -ciri dan kebolehgunaan pembinaan HEMC

Hidroksietil metil selulosa (HEMC) i S Satu derivatif selulosa yang diperolehi oleh tindak balas selulosa semulajadi dengan etilena oksida dan metil klorida selepas rawatan alkali. Struktur molekulnya mengandungi dua kumpulan pengetua, hidroksietil dan metil. Struktur kimia khas ini memberikan HEMC satu siri sifat yang sangat baik, menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi pembinaan. HEMC adalah polimer bukan ionik, yang bermaksud bahawa prestasinya tidak terjejas oleh nilai pH dan boleh kekal stabil dalam persekitaran berasid dan alkali. Ciri ini amat penting untuk bahan berasaskan simen kerana proses penghidratan simen akan mengalami persekitaran yang berubah dari alkali yang kuat ke neutral.

Kelarutan air HEMC adalah salah satu ciri terasnya. Berbanding dengan selulosa metil biasa (MC), disebabkan oleh pengenalan hidroksietil, HEMC mempunyai pelbagai penyesuaian suhu yang lebih luas, larut dalam kedua -dua air sejuk dan panas, dan penyelesaiannya tidak akan menghasilkan gel atau hujan kerana perubahan suhu. Ciri ini memastikan kestabilan prestasi bahan binaan di bawah keadaan iklim yang berbeza. Penyelesaian HEMC mempunyai pelbagai kelikatan, dari kelikatan yang rendah hingga kelikatan ultra tinggi, yang menyediakan pilihan yang fleksibel untuk aplikasi pembinaan yang berbeza-mortar yang melegakan diri memerlukan HEMC yang rendah untuk meningkatkan ketidakstabilan, manakala mortar plaster memerlukan HEMC yang tinggi untuk meningkatkan sifat-sifat anti-kaum.

Dari perspektif alam sekitar, HEMC sepenuhnya memenuhi keperluan industri pembinaan moden untuk bahan hijau. Ia menggunakan selulosa semulajadi sebagai bahan mentah, tidak mempunyai produk sampingan toksik dalam proses pengeluaran, dan produk siap adalah biodegradable dan mesra alam. Ciri ini membolehkannya mengekalkan daya saing pasaran di bawah peraturan alam sekitar yang semakin ketat dan membantu industri pembinaan mencapai matlamat pembangunan mampan. Biokompatibiliti HEMC juga menghapuskan risiko kesihatan untuk pekerja pembinaan dan isu keselamatan dalam penggunaan kemudian pembinaan, yang merupakan kelebihan yang banyak bahan tambahan polimer sintetik tidak dapat dipadankan.

Fleksibiliti HEMC tercermin dalam fakta bahawa aditif tunggal dapat mencapai peningkatan prestasi pelbagai pada masa yang sama. Dalam bahan binaan, HEMC bukan sahaja boleh menebal dan mengekalkan air, tetapi juga memasuki udara, penetapan perlahan dan meningkatkan ikatan. Ciri "satu dos, pelbagai kesan" ini memudahkan reka bentuk perumusan dan mengurangkan kos pengeluaran. Sebagai contoh, dalam pelekat jubin, HEMC menyediakan tiga fungsi utama: pengekalan air (memastikan penghidratan penuh simen), penebalan (menghalang jubin dari gelongsor), dan masa terbuka yang dilanjutkan (pelarasan kedudukan memudahkan).

HEMC mempunyai keserasian yang baik dengan bahan tambahan kimia bangunan yang lain dan boleh digunakan bersempena dengan pelbagai admixtures seperti pengurangan air, defoamers, serbuk lateks, dan lain -lain tanpa kesan antagonistik. Kesan sinergi ini membolehkan formulator bahan binaan untuk mengawal sifat bahan tepat untuk memenuhi keperluan kejuruteraan yang berbeza.

2. Mekanisme teras HEMC dalam bahan binaan

Asas fizikokimia untuk pelbagai fungsi hidroksietil metilcellulose dalam bahan binaan berpunca daripada struktur molekul yang unik dan tingkah laku penghidratan. Apabila serbuk HEMC bersentuhan dengan air, hidroksil (-OH) dan ikatan eter (-O-) pada rantaian molekulnya segera membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. Daya intermolecular yang kuat ini adalah akar semua sifat aplikasi HEMC. Apabila proses pembubaran diteruskan, rantaian molekul HEMC secara beransur-ansur membentangkan dan membentuk struktur rangkaian tiga dimensi, menukar air bebas ke dalam air terikat, dengan itu meningkatkan keupayaan kelikatan dan pengekalan air sistem. Perubahan mikrostruktur ini secara langsung ditunjukkan dalam peningkatan prestasi bahan binaan makroskopik.

Mekanisme pengekalan air adalah salah satu mekanisme tindakan HEMC yang paling penting. Dalam bahan berasaskan simen, HEMC mencapai fungsi pengekalan air dalam dua cara: satu ialah molekul HEMC membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air untuk menukar air bebas ke dalam air terikat; Yang lain adalah bahawa struktur rangkaian yang dibentuk oleh rantaian rantaian makromolekul HEMC secara fizikal menghalang penghijrahan air. Kajian telah menunjukkan bahawa walaupun 0.1% -0.3% HEMC (dengan berat serbuk kering) ditambah, kadar pengekalan air mortar dapat ditingkatkan dari 70% kepada lebih daripada 95%, yang memastikan simen dapat dihidrat sepenuhnya pada substrat kering atau berliang untuk mengelakkan kehilangan kekuatan akibat kekurangan air. Kesan pengekalan air HEMC dipengaruhi oleh banyak faktor: pada dos yang sama, semakin tinggi kelikatan HEMC, semakin baik pengekalan air; Peningkatan suhu ambien akan mengurangkan kesan pengekalan air; dan dos yang sesuai (biasanya 0.1%-0.5%) dapat mencapai kadar pengekalan air yang ideal. Walaupun meningkatkan lagi dos dapat meningkatkan pengekalan air, prestasi kos berkurangan.

Kesan penebalan dan thixotropic HEMC mengubah sifat rheologi bahan binaan. Penyelesaian HEMC mempunyai ciri -ciri penipisan ricih yang jelas - kelikatan berkurangan pada kadar ricih yang tinggi untuk mengaduk atau memohon, yang mudah untuk operasi pembinaan; Walaupun ia pulih kelikatan yang tinggi dalam keadaan ricih statik atau rendah untuk mengelakkan bahan dari SAG atau pemendapan. Ciri -ciri tindak balas pintar ini menjadikan HEMC sangat sesuai untuk mortar plaster dan pelekat jubin untuk pembinaan permukaan menegak. Kesan penebalan terutamanya bergantung kepada berat molekul dan kepekatan HEMC - semakin besar berat molekul dan semakin tinggi kepekatan, semakin penting kesan penebalan. Walau bagaimanapun, kelikatan yang terlalu tinggi akan menjejaskan prestasi pembinaan, jadi perlu memilih produk HEMC dengan kelikatan yang sesuai mengikut aplikasi yang berbeza.

Sebagai surfaktan, HEMC mempamerkan ciri-ciri ganda dalam bahan berasaskan simen: kumpulan hidrofilik (kumpulan hidroksil dan ikatan eter) dan kumpulan hidrofobik (kumpulan metil dan cincin glukosa) dalam molekul menjadikannya aktif permukaan, yang dapat mengurangkan ketegangan permukaan air dan memperkenalkan buih halus. Gelembung ini bertindak sebagai "galas bola" dalam mortar, meningkatkan kelancaran pembinaan dan meningkatkan hasil buburan bahan (peningkatan jumlah). Walau bagaimanapun, terlalu banyak gelembung akan mengurangkan kekuatan badan yang keras, jadi sering perlu menggunakannya bersamaan dengan defoamer untuk mencapai struktur liang yang terbaik. Pengambilan udara HEMC biasanya antara 5% dan 15%, yang sangat dipengaruhi oleh dos, kaedah pencampuran dan bahan tambahan lain.

HEMC mempunyai kesan retarding yang signifikan terhadap proses penghidratan simen, yang mempunyai kelebihan dan kekurangan. Molekul HEMC diserap pada permukaan zarah simen, menghalang hubungan antara air dan mineral, melambatkan kadar tindak balas penghidratan, dan memanjangkan masa penetapan. Hartanah ini sangat berharga dalam pembinaan dengan suhu tinggi pada musim panas atau masa operasi yang panjang; Tetapi ia mungkin menjadi kelemahan pada musim sejuk apabila suhu rendah atau memerlukan penetapan yang cepat. Dengan menyesuaikan dos HEMC (biasanya 0.05% -0.2% boleh memanjangkan masa penetapan dengan 1-4 jam) atau menggunakannya dengan koagulan, masa penetapan boleh dikawal dengan tepat untuk memenuhi keperluan kejuruteraan.

Mekanisme peningkatan ikatan HEMC melibatkan kesan fizikal dan kimia. Secara fizikal, HEMC meningkatkan kelikatan mortar dan meningkatkan kawasan hubungan dengan substrat; Secara kimia, kumpulan kutub dalam molekul HEMC membentuk ikatan hidrogen dan daya van der Waals dengan permukaan bahan bukan organik. Dalam aplikasi seperti pelekat jubin dan mortar plaster, HEMC dapat meningkatkan kekuatan bon dengan ketara (biasanya sebanyak 20%-50%) dan mengurangkan risiko berongga dan jatuh. Kesan peningkatan ikatan ini amat jelas pada permukaan licin atau substrat penyerapan air rendah (seperti jubin vitrified).

3. Prestasi permohonan HEMC dalam mortar bercampur kering

Mortar yang bercampur-campur adalah bahagian penting dalam industri pembinaan moden, dan prestasinya secara langsung berkaitan dengan kecekapan pembinaan dan kualiti projek. Hydroxyethyl methylcellulose, sebagai bahan tambahan utama dalam mortar bercampur kering, terdapat dalam hampir semua formula mortar khas dan memainkan peranan yang tidak boleh digantikan.

Pelekat jubin adalah salah satu kawasan yang paling tipikal aplikasi HEMC. Dalam proses jubin pemisahan mortar simen tradisional, masalah seperti rongga dan jatuh adalah biasa, dan pelekat jubin dengan 0.3% -0.7% HEMC dapat menyelesaikan masalah ini sepenuhnya. HEMC membentuk struktur rangkaian tiga dimensi dalam pelekat jubin, memberikan mortar basah yang sangat baik anti-slip. Malah jubin bersaiz besar tidak akan meluncur di dinding, meningkatkan kecekapan dan keselamatan pembinaan. Pada masa yang sama, HEMC memastikan bahawa simen sepenuhnya terhidrasi melalui pengekalan air. Walaupun ia dibina dalam suhu tinggi, persekitaran berangin atau pada substrat yang sangat menyerap, ia boleh membentuk struktur batu simen kekuatan tinggi untuk mengelakkan penurunan daya ikatan akibat penghidratan yang tidak mencukupi. HEMC juga boleh memanjangkan masa terbuka pelekat jubin (biasanya lebih daripada 30 minit), memberikan pekerja pembinaan cukup masa untuk menyesuaikan kedudukan jubin, yang sangat penting dalam projek besar.

Sistem penebat haba luaran (ETICS) adalah satu lagi kawasan aplikasi penting untuk HEMC. Dalam sistem ini, HEMC digunakan terutamanya untuk mortar ikatan dan mortar plaster, dan jumlah tambahan biasanya 0.2%-0.5%. Fungsi pengekalan air HEMC sangat kritikal di sini, kerana bahan penebat (seperti papan EPS atau bulu batu) biasanya mempunyai penyerapan air yang sangat rendah. Air dalam mortar tradisional akan menguap atau berhijrah dengan cepat, mengakibatkan penghidratan simen yang tidak mencukupi. Selepas menambahkan HEMC, mortar juga boleh mengekalkan air yang cukup pada substrat penyerapan air yang rendah untuk menyelesaikan tindak balas penghidratan dan memastikan kekuatan ikatan. Pada masa yang sama, peningkatan fleksibiliti yang dibawa oleh pendaratan udara HEMC membantu menimbulkan tekanan haba sistem penebat dan mengurangkan risiko retak.

Keperluan prestasi HEMC untuk mortar mortar diri sangat berbeza daripada aplikasi di atas. Bahan-bahan yang merawat diri memerlukan keupayaan yang sangat baik dan keupayaan meratakan diri, tetapi mereka tidak dapat menghancurkan dan berdarah, yang memerlukan penggunaan HEMC yang rendah tetapi tidak menetap air yang baik. Dalam aplikasi ini, dos HEMC biasanya rendah (0.02%-0.1%), dan ia memainkan peranan menstabilkan sistem untuk mencegah zarah pepejal daripada menetap dan air dari terapung. Kesan sinergistik HEMC dan pengurangan air sangat menonjol di sini - pengurangan air menyediakan ketidakstabilan, dan HEMC mengekalkan seragam sistem dan stabil. Gabungan kedua-duanya dapat memperoleh bahan yang berprestasi tinggi dengan ketidakstabilan lebih dari 130mm dan kekuatan mampatan 28 hari lebih dari 30MPa.

Mortar pembaikan adalah satu lagi kawasan aplikasi HEMC yang tidak boleh diabaikan. Projek pembaikan biasanya menghadapi cabaran seperti pengeringan substrat, bentuk kompleks dan perkembangan kekuatan pesat, dan fleksibiliti HEMC sepenuhnya dicerminkan di sini. Dalam pembaikan kerosakan konkrit, menambah 0.3%-0.8%HEMC dapat meningkatkan kekuatan bon antara mortar dan konkrit lama (peningkatan 40-100%) dan mengurangkan kecacatan antara muka. Pengekalan air HEMC memastikan bahawa air tidak akan hilang terlalu cepat semasa pembinaan di permukaan menegak dan teratas, dan kesan penetapannya yang perlahan memberikan bahan pembaikan yang cukup masa operasi. Untuk pembaikan cepat, masa penetapan boleh dipendekkan dengan menyesuaikan dos HEMC (turun hingga 0.05%-0.1%) atau menggunakannya dengan koagulan. Amalan penyelenggaraan bangunan menunjukkan bahawa kehidupan mortar pembaikan yang diubahsuai dengan HEMC adalah 3-5 kali lebih lama daripada bahan tradisional, sangat mengurangkan kos penyelenggaraan.