Celluloseether
Celluloseether ist ein allgemeiner Begriff für eine Reihe von Produkten, die unter bestimmten Bedingungen durch die Reaktion von Alkalicellulose und einem Veretherungsmittel entstehen. Alkalicellulose wird durch verschiedene Veretherungsmittel ersetzt, um verschiedene Celluloseether zu erhalten. Je nach Ionisierungseigenschaften der Substituenten können Celluloseether in zwei Kategorien eingeteilt werden: ionische (z. B. Carboxymethylcellulose) und nichtionische (z. B. Methylcellulose). Je nach Art des Substituenten kann Celluloseether in Monoether (z. B. Methylcellulose) und Mischether (z. B. Hydroxypropylmethylcellulose) unterteilt werden. Je nach Löslichkeit kann man sie in wasserlösliche (z. B. Hydroxyethylcellulose) und in organischen Lösungsmitteln lösliche (z. B. Ethylcellulose) usw. unterteilen. Trockenmörtel besteht hauptsächlich aus wasserlöslicher Cellulose, und wasserlösliche Cellulose wird in Instant-Typen und oberflächenbehandelte Typen mit verzögerter Auflösung unterteilt.
Der Wirkungsmechanismus von Celluloseether in Mörtel ist wie folgt:
(1) Nachdem der Celluloseether im Mörtel in Wasser aufgelöst wurde, wird aufgrund der Oberflächenaktivität die wirksame und gleichmäßige Verteilung des zementartigen Materials im System sichergestellt, und der Celluloseether „umhüllt“ als Schutzkolloid die Feststoffpartikel und bildet auf seiner Außenfläche eine Schicht aus Schmierfilm, die dem Mörtelsystem mehr Stabilität verleiht und außerdem die Fließfähigkeit des Mörtels während des Mischvorgangs sowie die Glätte der Konstruktion verbessert.
(2) Aufgrund ihrer eigenen Molekularstruktur verhindert die Celluloseetherlösung, dass das Wasser im Mörtel leicht verloren geht, und gibt es über einen langen Zeitraum allmählich frei, wodurch der Mörtel eine gute Wasserspeicherung und Verarbeitbarkeit erhält.
1. Methylcellulose (MC)
Nach der Behandlung der raffinierten Baumwolle mit Alkali entsteht durch eine Reihe von Reaktionen mit Methanchlorid als Veretherungsmittel Celluloseether. Der Substitutionsgrad liegt im Allgemeinen bei 1,6 bis 2,0, und auch die Löslichkeit ist je nach Substitutionsgrad unterschiedlich. Celluloseether gehört zu den nichtionischen Celluloseethern.
(1) Methylcellulose ist in kaltem Wasser löslich, in heißem Wasser hingegen nur schwer. Ihre wässrige Lösung ist im pH-Bereich von 3 bis 12 sehr stabil. Sie ist gut verträglich mit Stärke, Guarkernmehl usw. und vielen Tensiden. Sobald die Gelierungstemperatur erreicht ist, erfolgt die Gelierung.
(2) Die Wasserretention von Methylcellulose hängt von der Zugabemenge, der Viskosität, der Partikelfeinheit und der Auflösungsrate ab. Generell gilt: Je höher die Zugabemenge, desto geringer die Partikelfeinheit und desto höher die Viskosität, desto höher ist die Wasserretention. Die Zugabemenge hat den größten Einfluss auf die Wasserretention, und die Viskosität ist nicht direkt proportional zur Wasserretention. Die Auflösungsrate hängt hauptsächlich vom Grad der Oberflächenmodifizierung der Cellulosepartikel und der Partikelfeinheit ab. Von den oben genannten Celluloseethern weisen Methylcellulose und Hydroxypropylmethylcellulose die höchsten Wasserretentionsraten auf.
(3) Temperaturschwankungen beeinträchtigen die Wasserrückhaltefähigkeit von Methylcellulose erheblich. Generell gilt: Je höher die Temperatur, desto schlechter die Wasserrückhaltefähigkeit. Übersteigt die Mörteltemperatur 40 °C, verringert sich die Wasserrückhaltefähigkeit von Methylcellulose deutlich, was die Mörtelkonstruktion erheblich beeinträchtigt.
(4) Methylcellulose hat einen erheblichen Einfluss auf die Konstruktion und Haftung von Mörtel. Die „Haftung“ bezieht sich hier auf die zwischen dem Auftragswerkzeug des Arbeiters und dem Wanduntergrund spürbare Haftkraft, d. h. die Scherfestigkeit des Mörtels. Die Haftkraft ist hoch, die Scherfestigkeit des Mörtels groß, und die von den Arbeitern während der Verarbeitung benötigte Kraft ist ebenfalls groß, wodurch die Konstruktionseigenschaften des Mörtels gering sind. Die Methylcellulosehaftung ist bei Celluloseetherprodukten mäßig.
2. Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)
Hydroxypropylmethylcellulose ist eine Cellulosesorte, deren Produktion und Verbrauch in den letzten Jahren stark zugenommen haben. Es handelt sich um einen nichtionischen Cellulosemischether, der nach Alkalisierung aus raffinierter Baumwolle unter Verwendung von Propylenoxid und Methylchlorid als Veretherungsmittel durch eine Reihe von Reaktionen hergestellt wird. Der Substitutionsgrad beträgt in der Regel 1,2–2,0. Seine Eigenschaften unterscheiden sich aufgrund der unterschiedlichen Verhältnisse von Methoxyl- und Hydroxypropylgehalt.
(1) Hydroxypropylmethylcellulose ist in kaltem Wasser leicht löslich, in heißem Wasser hingegen nur schwer. Ihre Gelierungstemperatur in heißem Wasser ist jedoch deutlich höher als die von Methylcellulose. Auch die Löslichkeit in kaltem Wasser ist im Vergleich zu Methylcellulose deutlich verbessert.
(2) Die Viskosität von Hydroxypropylmethylcellulose hängt von ihrem Molekulargewicht ab. Je höher das Molekulargewicht, desto höher die Viskosität. Auch die Temperatur beeinflusst die Viskosität. Mit steigender Temperatur sinkt die Viskosität. Die hohe Viskosität hat jedoch einen geringeren Temperatureffekt als die von Methylcellulose. Die Lösung ist bei Raumtemperatur stabil.
(3) Die Wasserretention von Hydroxypropylmethylcellulose hängt von der Zugabemenge, der Viskosität usw. ab und ihre Wasserretentionsrate ist bei gleicher Zugabemenge höher als die von Methylcellulose.
(4) Hydroxypropylmethylcellulose ist säure- und alkalibeständig, und ihre wässrige Lösung ist im pH-Bereich von 2 bis 12 sehr stabil. Natronlauge und Kalkwasser haben wenig Einfluss auf ihre Leistung, Alkali kann jedoch die Auflösung beschleunigen und die Viskosität erhöhen. Hydroxypropylmethylcellulose ist gegenüber gängigen Salzen stabil, jedoch steigt bei hoher Salzkonzentration die Viskosität der Hydroxypropylmethylcelluloselösung tendenziell an.
(5) Hydroxypropylmethylcellulose kann mit wasserlöslichen Polymerverbindungen gemischt werden, um eine gleichmäßige Lösung mit höherer Viskosität zu bilden. Wie Polyvinylalkohol, Stärkeether, Pflanzengummi usw.
(6) Hydroxypropylmethylcellulose weist eine bessere Enzymresistenz als Methylcellulose auf, und ihre Lösung wird weniger wahrscheinlich durch Enzyme abgebaut als Methylcellulose.
(7) Die Haftung von Hydroxypropylmethylcellulose an Mörtelkonstruktionen ist höher als die von Methylcellulose.
3. Hydroxyethylcellulose (HEC)
Es wird aus alkalisch behandelter, raffinierter Baumwolle hergestellt und in Gegenwart von Aceton mit Ethylenoxid als Veretherungsmittel umgesetzt. Der Substitutionsgrad liegt im Allgemeinen bei 1,5 bis 2,0. Es ist stark hydrophil und nimmt leicht Feuchtigkeit auf.
(1) Hydroxyethylcellulose ist in kaltem Wasser löslich, in heißem Wasser jedoch schwer löslich. Ihre Lösung ist bei hohen Temperaturen stabil, ohne zu gelieren. Sie kann lange Zeit bei hohen Temperaturen in Mörtel verwendet werden, hat jedoch ein geringeres Wasserrückhaltevermögen als Methylcellulose.
(2) Hydroxyethylcellulose ist beständig gegenüber allgemeinen Säuren und Laugen. Laugen können ihre Auflösung beschleunigen und ihre Viskosität leicht erhöhen. Ihre Dispergierbarkeit in Wasser ist etwas schlechter als die von Methylcellulose und Hydroxypropylmethylcellulose.
(3) Hydroxyethylcellulose weist bei Mörtel eine gute Standfestigkeit auf, bei Zement hat sie jedoch eine längere Verzögerungszeit.
(4) Die Leistung der von einigen inländischen Unternehmen hergestellten Hydroxyethylcellulose ist aufgrund ihres hohen Wasser- und Aschegehalts offensichtlich geringer als die der Methylcellulose.
4. Carboxymethylcellulose (CMC)
Ionischer Celluloseether wird aus Naturfasern (Baumwolle usw.) nach einer Alkalibehandlung unter Verwendung von Natriummonochloracetat als Veretherungsmittel hergestellt und einer Reihe von Reaktionsbehandlungen unterzogen. Der Substitutionsgrad beträgt im Allgemeinen 0,4 bis 1,4, und seine Leistung wird stark vom Substitutionsgrad beeinflusst.
(1) Carboxymethylcellulose ist hygroskopischer und enthält bei Lagerung unter allgemeinen Bedingungen mehr Wasser.
(2) Eine wässrige Carboxymethylcelluloselösung bildet kein Gel, und die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab. Bei Temperaturen über 50 °C ist die Viskosität irreversibel.
(3) Seine Stabilität wird stark vom pH-Wert beeinflusst. Im Allgemeinen kann es in Gipsmörtel verwendet werden, nicht jedoch in Zementmörtel. Bei starker Alkalisierung verliert es an Viskosität.
(4) Die Wasserrückhaltefähigkeit ist deutlich geringer als bei Methylcellulose. Sie wirkt verzögernd auf Gipsmörtel und mindert dessen Festigkeit. Der Preis von Carboxymethylcellulose ist jedoch deutlich niedriger als der von Methylcellulose.
Redispergierbares Polymerkautschukpulver
Redispergierbares Gummipulver wird durch Sprühtrocknung einer speziellen Polymeremulsion hergestellt. Schutzkolloid, Trennmittel usw. sind dabei unverzichtbare Additive. Das getrocknete Gummipulver besteht aus mehreren kugelförmigen Partikeln mit einer Größe von 80–100 mm. Diese Partikel sind wasserlöslich und bilden eine stabile Dispersion, die etwas größer ist als die ursprünglichen Emulsionspartikel. Nach dem Entwässern und Trocknen bildet diese Dispersion einen Film. Dieser Film ist ebenso irreversibel wie die übliche Emulsionsfilmbildung und dispergiert nicht, wenn er mit Wasser in Berührung kommt. Dispersionen.
Redispergierbares Kautschukpulver kann in Styrol-Butadien-Copolymere, tertiäre Carbonsäure-Ethylen-Copolymere und Ethylen-Acetat-Essigsäure-Copolymere unterteilt werden. Darauf basierend werden Silikone, Vinyllaurat usw. zur Leistungssteigerung aufgepfropft. Durch verschiedene Modifizierungsmaßnahmen erhält das redispergierbare Kautschukpulver unterschiedliche Eigenschaften wie Wasserbeständigkeit, Alkalibeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und Flexibilität. Enthält Vinyllaurat und Silikon, wodurch das Kautschukpulver eine gute Hydrophobie aufweist. Hochverzweigtes Vinyl-Tertiärcarbonat mit niedrigem Tg-Wert und guter Flexibilität.
Werden diese Gummipulver auf Mörtel aufgetragen, verzögern sie die Abbindezeit des Zements, allerdings ist die Verzögerung geringer als bei der direkten Anwendung ähnlicher Emulsionen. Im Vergleich dazu hat Styrol-Butadien die größte und Ethylen-Vinylacetat die geringste Verzögerungswirkung. Bei zu geringer Dosierung ist die Verbesserung der Mörteleigenschaften nicht erkennbar.
Polypropylenfasern
Polypropylenfasern bestehen aus Polypropylen als Rohmaterial und einer entsprechenden Menge an Modifikator. Der Faserdurchmesser beträgt in der Regel etwa 40 Mikrometer, die Zugfestigkeit 300–400 MPa, der Elastizitätsmodul ≥ 3500 MPa und die Bruchdehnung 15–18 %. Seine Leistungsmerkmale:
(1) Polypropylenfasern sind gleichmäßig in dreidimensionalen, zufälligen Richtungen im Mörtel verteilt und bilden ein Netzwerkverstärkungssystem. Wenn pro Tonne Mörtel 1 kg Polypropylenfasern hinzugefügt werden, können mehr als 30 Millionen Monofilamentfasern gewonnen werden.
(2) Durch die Zugabe von Polypropylenfasern zum Mörtel können Schwindrisse im plastischen Zustand des Mörtels wirksam reduziert werden. Unabhängig davon, ob diese Risse sichtbar sind oder nicht. Außerdem können Oberflächenblutungen und das Absetzen von Zuschlagstoffen im frischen Mörtel deutlich reduziert werden.
(3) Bei Mörtelhärtungskörpern können Polypropylenfasern die Anzahl von Deformationsrissen deutlich reduzieren. Das heißt, wenn der Mörtelhärtungskörper durch Deformation Spannungen erzeugt, kann er dieser widerstehen und sie übertragen. Bei Rissen im Mörtelhärtungskörper kann er die Spannungskonzentration an der Rissspitze passivieren und die Rissausbreitung begrenzen.
(4) Die effiziente Dispersion von Polypropylenfasern bei der Mörtelherstellung wird zu einem schwierigen Problem. Mischgerät, Faserart und -dosierung, Mörtelverhältnis und die zugehörigen Prozessparameter werden zu wichtigen Faktoren, die die Dispersion beeinflussen.
Luftporenbildner
Luftporenbildner sind Tenside, die durch physikalische Methoden stabile Luftblasen in Frischbeton oder Mörtel bilden können. Zu den wichtigsten Tensiden gehören: Kolophonium und seine thermischen Polymere, nichtionische Tenside, Alkylbenzolsulfonate, Lignosulfonate, Carbonsäuren und deren Salze usw.
Luftporenbildner werden häufig zur Herstellung von Putz- und Mauermörteln verwendet. Durch die Zugabe von Luftporenbildnern werden einige Änderungen in der Mörtelleistung bewirkt.
(1) Durch das Einbringen von Luftblasen können die Leichtigkeit und Struktur des frisch gemischten Mörtels verbessert und das Ausbluten verringert werden.
(2) Die bloße Verwendung des Luftporenbildners verringert die Festigkeit und Elastizität der Form im Mörtel. Wenn Luftporenbildner und Wasserreduzierer zusammen verwendet werden und das Verhältnis angemessen ist, verringert sich der Festigkeitswert nicht.
(3) Es kann die Frostbeständigkeit des ausgehärteten Mörtels erheblich verbessern, die Undurchlässigkeit des Mörtels verbessern und die Erosionsbeständigkeit des ausgehärteten Mörtels verbessern.
(4) Der Luftporenbildner erhöht den Luftgehalt des Mörtels, wodurch die Schrumpfung des Mörtels zunimmt. Der Schrumpfwert kann durch Zugabe eines Wasserreduktionsmittels entsprechend verringert werden.
Da die zugesetzte Menge an Luftporenbildnern sehr gering ist und in der Regel nur wenige Zehntausendstel der Gesamtmenge der zementartigen Materialien ausmacht, muss bei der Mörtelherstellung auf eine genaue Dosierung und Einmischung geachtet werden. Faktoren wie Rührmethode und Rührzeit beeinflussen die Luftporenmenge erheblich. Daher erfordert die Zugabe von Luftporenbildnern zum Mörtel unter den gegenwärtigen inländischen Produktions- und Baubedingungen einen hohen experimentellen Aufwand.
Frühstärkemittel
Zur Verbesserung der Frühfestigkeit von Beton und Mörtel werden üblicherweise Sulfat-Frühfestigkeitsmittel verwendet, darunter hauptsächlich Natriumsulfat, Natriumthiosulfat, Aluminiumsulfat und Kaliumaluminiumsulfat.
Im Allgemeinen wird häufig wasserfreies Natriumsulfat verwendet. Bei niedriger Dosierung ist die Wirkung der frühen Festigkeit gut. Ist die Dosierung jedoch zu hoch, führt dies im späteren Stadium zu Ausdehnung und Rissbildung und gleichzeitig zu einer Alkalirückführung, die das Aussehen und die Wirkung der Oberflächendekorationsschicht beeinträchtigt.
Calciumformiat ist auch ein gutes Frostschutzmittel. Es hat eine gute Frühfestigkeitswirkung, weniger Nebenwirkungen, ist gut mit anderen Zusatzmitteln verträglich und hat in vielen Eigenschaften bessere Eigenschaften als Sulfat-Frühfestigkeitsmittel, ist aber teurer.
Frostschutzmittel
Wird der Mörtel bei Minustemperaturen verwendet und kein Frostschutzmittel eingesetzt, kommt es zu Frostschäden und die Festigkeit des ausgehärteten Mörtels wird zerstört. Frostschutzmittel verhindern Frostschäden auf zwei Arten: Sie verhindern das Einfrieren und verbessern die Frühfestigkeit des Mörtels.
Unter den gängigen Frostschutzmitteln weisen Calciumnitrit und Natriumnitrit die beste Frostschutzwirkung auf. Da Calciumnitrit keine Kalium- und Natriumionen enthält, kann es die Bildung von Alkalizuschlagstoffen in Beton reduzieren. In Mörtel ist die Verarbeitbarkeit jedoch etwas schlechter, während Natriumnitrit eine bessere Verarbeitbarkeit aufweist. Frostschutzmittel werden in Kombination mit Frühverfestigern und Wasserreduzierern verwendet, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen. Wird Trockenmörtel mit Frostschutzmittel bei extrem niedrigen Temperaturen verwendet, sollte die Temperatur der Mischung entsprechend erhöht werden, z. B. durch Anrühren mit warmem Wasser.
Wenn die Menge an Frostschutzmittel zu hoch ist, verringert sich im späteren Stadium die Festigkeit des Mörtels und es treten auf der Oberfläche des ausgehärteten Mörtels Probleme auf, beispielsweise eine Alkalirückführung, die das Aussehen und die Wirkung der Oberflächendekorationsschicht beeinträchtigt.
Veröffentlichungszeit: 16. Januar 2023