Le tipologie di additivi comunemente utilizzate nelle malte da costruzione a secco, le loro caratteristiche prestazionali, il meccanismo d'azione e la loro influenza sulle prestazioni dei prodotti a base di malte a secco. È stato discusso in modo enfatico l'effetto migliorativo di agenti che trattengono l'acqua, come l'etere di cellulosa e l'etere di amido, la polvere di lattice ridisperdibile e i materiali fibrosi, sulle prestazioni delle malte a secco.
Gli additivi svolgono un ruolo chiave nel migliorare le prestazioni delle malte da costruzione a secco, ma l'aggiunta di malta a secco rende il costo dei materiali di tali prodotti significativamente più elevato rispetto a quello delle malte tradizionali, che rappresentano oltre il 40% del costo dei materiali per le malte a secco. Attualmente, una parte considerevole degli additivi è fornita da produttori esteri e anche il dosaggio di riferimento del prodotto è fornito dal fornitore. Di conseguenza, il costo delle malte a secco rimane elevato ed è difficile diffondere le malte per muratura e intonacatura ordinarie in grandi quantità e su ampie superfici; i prodotti di fascia alta sono controllati da aziende straniere e i produttori di malte a secco hanno bassi profitti e una scarsa tolleranza ai prezzi; manca una ricerca sistematica e mirata sull'applicazione dei prodotti farmaceutici e le formule straniere vengono seguite ciecamente.
Sulla base delle ragioni sopra esposte, il presente documento analizza e confronta alcune proprietà di base degli additivi comunemente utilizzati e, su questa base, studia le prestazioni dei prodotti di malta miscelati a secco mediante l'impiego di additivi.
1 agente di ritenzione idrica
L'agente di ritenzione idrica è un additivo fondamentale per migliorare le prestazioni di ritenzione idrica della malta miscelata a secco, ed è anche uno degli additivi chiave per determinare il costo dei materiali per malta miscelata a secco.
1. Etere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC)
L'idrossipropilmetilcellulosa è un termine generico per una serie di prodotti formati dalla reazione di cellulosa alcalina e un agente eterificante in determinate condizioni. La cellulosa alcalina viene sostituita da diversi agenti eterificanti per ottenere diversi eteri di cellulosa. In base alle proprietà di ionizzazione dei sostituenti, gli eteri di cellulosa possono essere suddivisi in due categorie: ionici (come la carbossimetilcellulosa) e non ionici (come la metilcellulosa). In base al tipo di sostituente, l'etere di cellulosa può essere suddiviso in monoetere (come la metilcellulosa) ed etere misto (come l'idrossipropilmetilcellulosa). In base alla diversa solubilità, può essere suddiviso in idrosolubile (come l'idrossietilcellulosa) e solubile in solventi organici (come l'etilcellulosa), ecc. La malta miscelata a secco è principalmente composta da cellulosa idrosolubile, e la cellulosa idrosolubile si divide in tipo istantaneo e tipo a dissoluzione ritardata trattata in superficie.
Il meccanismo d'azione dell'etere di cellulosa nella malta è il seguente:
(1) L'idrossipropilmetilcellulosa è facilmente solubile in acqua fredda, mentre incontra difficoltà a dissolversi in acqua calda. Tuttavia, la sua temperatura di gelificazione in acqua calda è significativamente superiore a quella della metilcellulosa. Anche la solubilità in acqua fredda è notevolmente migliorata rispetto alla metilcellulosa.
(2) La viscosità dell'idrossipropilmetilcellulosa è correlata al suo peso molecolare: maggiore è il peso molecolare, maggiore è la viscosità. Anche la temperatura influenza la sua viscosità: all'aumentare della temperatura, la viscosità diminuisce. Tuttavia, la sua elevata viscosità ha un effetto della temperatura inferiore rispetto alla metilcellulosa. La sua soluzione è stabile se conservata a temperatura ambiente.
(3) La ritenzione idrica dell'idrossipropilmetilcellulosa dipende dalla quantità aggiunta, dalla viscosità, ecc. e il suo tasso di ritenzione idrica con la stessa quantità aggiunta è superiore a quello della metilcellulosa.
(4) L'idrossipropilmetilcellulosa è stabile agli acidi e agli alcali, e la sua soluzione acquosa è molto stabile nell'intervallo di pH = 2~12. La soda caustica e l'acqua di calce hanno scarso effetto sulle sue prestazioni, ma gli alcali possono accelerarne la dissoluzione e aumentarne la viscosità. L'idrossipropilmetilcellulosa è stabile ai sali comuni, ma quando la concentrazione della soluzione salina è elevata, la viscosità della soluzione di idrossipropilmetilcellulosa tende ad aumentare.
(5) L'idrossipropilmetilcellulosa può essere miscelata con composti polimerici idrosolubili per formare una soluzione uniforme e ad alta viscosità, come alcol polivinilico, etere di amido, gomma vegetale, ecc.
(6) L'idrossipropilmetilcellulosa ha una migliore resistenza agli enzimi rispetto alla metilcellulosa e la sua soluzione ha meno probabilità di essere degradata dagli enzimi rispetto alla metilcellulosa.
(7) L'adesione dell'idrossipropilmetilcellulosa alla malta da costruzione è superiore a quella della metilcellulosa.
2. Metilcellulosa (MC)
Dopo il trattamento alcalino del cotone raffinato, l'etere di cellulosa viene prodotto attraverso una serie di reazioni con cloruro di metano come agente eterificante. Generalmente, il grado di sostituzione è compreso tra 1,6 e 2,0, e anche la solubilità varia a seconda del grado di sostituzione. Appartiene alla categoria degli eteri di cellulosa non ionizzanti.
(1) La metilcellulosa è solubile in acqua fredda e difficilmente si scioglie in acqua calda. La sua soluzione acquosa è molto stabile nell'intervallo di pH = 3~12. Presenta una buona compatibilità con amido, gomma di guar, ecc. e molti tensioattivi. Quando la temperatura raggiunge la temperatura di gelificazione, si verifica la gelificazione.
(2) La ritenzione idrica della metilcellulosa dipende dalla quantità aggiunta, dalla viscosità, dalla finezza delle particelle e dalla velocità di dissoluzione. Generalmente, se la quantità aggiunta è elevata, la finezza è bassa e la viscosità è elevata, la velocità di ritenzione idrica è elevata. Tra questi, la quantità aggiunta ha il maggiore impatto sulla velocità di ritenzione idrica e il livello di viscosità non è direttamente proporzionale al livello di velocità di ritenzione idrica. La velocità di dissoluzione dipende principalmente dal grado di modificazione superficiale delle particelle di cellulosa e dalla loro finezza. Tra gli eteri di cellulosa sopra menzionati, la metilcellulosa e l'idrossipropilmetilcellulosa presentano velocità di ritenzione idrica più elevate.
(3) Le variazioni di temperatura influiscono notevolmente sulla capacità di ritenzione idrica della metilcellulosa. In genere, maggiore è la temperatura, peggiore è la ritenzione idrica. Se la temperatura della malta supera i 40 °C, la ritenzione idrica della metilcellulosa si riduce significativamente, compromettendo seriamente la qualità della malta.
(4) La metilcellulosa ha un effetto significativo sulla costruzione e l'adesione della malta. Il termine "adesione" si riferisce alla forza adesiva percepita tra l'utensile applicatore dell'operatore e il substrato della parete, ovvero alla resistenza al taglio della malta. L'adesività è elevata, la resistenza al taglio della malta è elevata e anche la forza richiesta dagli operatori durante il processo di utilizzo è elevata, mentre le prestazioni costruttive della malta sono scarse. L'adesione della metilcellulosa è a un livello moderato nei prodotti a base di etere di cellulosa.
3. Idrossietilcellulosa (HEC)
È ricavato da cotone raffinato trattato con alcali e fatto reagire con ossido di etilene come agente eterificante in presenza di acetone. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 1,5 e 2,0. Presenta una forte idrofilia e assorbe facilmente l'umidità.
(1) L'idrossietilcellulosa è solubile in acqua fredda, ma è difficile da sciogliere in acqua calda. La sua soluzione è stabile ad alta temperatura senza gelificare. Può essere utilizzata a lungo ad alta temperatura nella malta, ma la sua ritenzione idrica è inferiore a quella della metilcellulosa.
(2) L'idrossietilcellulosa è stabile agli acidi e agli alcali in genere. Gli alcali possono accelerarne la dissoluzione e aumentarne leggermente la viscosità. La sua disperdibilità in acqua è leggermente inferiore a quella della metilcellulosa e dell'idrossipropilmetilcellulosa.
(3) L'idrossietilcellulosa ha buone prestazioni anti-colata per la malta, ma ha un tempo di ritardo più lungo per il cemento.
(4) Le prestazioni dell'idrossietilcellulosa prodotta da alcune imprese nazionali sono ovviamente inferiori a quelle della metilcellulosa a causa del suo elevato contenuto di acqua e di ceneri.
etere di amido
Gli eteri di amido utilizzati nelle malte derivano da polimeri naturali di alcuni polisaccaridi, come quelli di patate, mais, manioca, semi di guar e così via.
1. Amido modificato
L'etere di amido modificato da patata, mais, manioca, ecc. ha una ritenzione idrica significativamente inferiore rispetto all'etere di cellulosa. A causa del diverso grado di modificazione, la stabilità agli acidi e agli alcali è diversa. Alcuni prodotti sono adatti all'uso in malte a base di gesso, mentre altri possono essere utilizzati in malte cementizie. L'applicazione di etere di amido nella malta viene utilizzata principalmente come addensante per migliorare le proprietà anti-colata della malta, ridurre l'adesione della malta bagnata e prolungarne il tempo di apertura.
Gli eteri di amido vengono spesso utilizzati insieme alla cellulosa, in modo che le proprietà e i vantaggi di questi due prodotti si completino a vicenda. Poiché i prodotti a base di etere di amido sono molto più economici dell'etere di cellulosa, l'applicazione dell'etere di amido nella malta comporterà una significativa riduzione del costo delle formulazioni di malta.
2. Etere di gomma di guar
L'etere di gomma di guar è un tipo di etere di amido con proprietà speciali, derivato da semi di guar naturali. Principalmente attraverso la reazione di eterificazione della gomma di guar e del gruppo funzionale acrilico, si forma una struttura contenente il gruppo funzionale 2-idrossipropilico, che è una struttura poligalattomannosa.
(1) Rispetto all'etere di cellulosa, l'etere di gomma di guar è più solubile in acqua. Le proprietà degli eteri di guar a pH neutro rimangono sostanzialmente inalterate.
(2) In condizioni di bassa viscosità e basso dosaggio, la gomma di guar può sostituire l'etere di cellulosa in pari quantità e presenta una ritenzione idrica simile. Tuttavia, la consistenza, la resistenza al cedimento, la tissotropia e così via risultano ovviamente migliorate.
(3) In condizioni di elevata viscosità e dosaggio elevato, la gomma di guar non può sostituire l'etere di cellulosa e l'uso misto dei due produrrà prestazioni migliori.
(4) L'applicazione di gomma di guar nella malta a base di gesso può ridurre significativamente l'adesione durante la costruzione e renderla più liscia. Non ha alcun effetto negativo sul tempo di presa e sulla resistenza della malta a base di gesso.
3. Addensante modificato che trattiene l'acqua minerale
In Cina è stato applicato un addensante idrorepellente a base di minerali naturali, ottenuto tramite modificazione e composizione chimica. I principali minerali utilizzati per la preparazione di addensanti idrorepellenti sono: sepiolite, bentonite, montmorillonite, caolino, ecc. Questi minerali possiedono proprietà di ritenzione idrica e addensanti, grazie alla modifica di agenti come l'aggiunta di agenti leganti. Questo tipo di addensante idrorepellente applicato alla malta presenta le seguenti caratteristiche.
(1) Può migliorare significativamente le prestazioni della malta ordinaria e risolvere i problemi di scarsa operabilità della malta cementizia, bassa resistenza della malta miscelata e scarsa resistenza all'acqua.
(2) Possono essere formulati prodotti di malta con diversi livelli di resistenza per edifici industriali e civili in generale.
(3) Il costo del materiale è significativamente inferiore a quello dell'etere di cellulosa e dell'etere di amido.
(4) La ritenzione idrica è inferiore a quella dell'agente di ritenzione idrica organico, il valore di ritiro a secco della malta preparata è maggiore e la coesione è ridotta.
Polvere di gomma polimerica ridisperdibile
La polvere di gomma ridisperdibile viene lavorata mediante essiccazione a spruzzo di una speciale emulsione polimerica. Durante il processo di lavorazione, colloidi protettivi, agenti antiagglomeranti, ecc. diventano additivi indispensabili. La polvere di gomma essiccata è costituita da particelle sferiche di 80~100 mm raggruppate. Queste particelle sono solubili in acqua e formano una dispersione stabile leggermente più grande delle particelle dell'emulsione originale. Questa dispersione formerà una pellicola dopo la disidratazione e l'essiccazione. Questa pellicola è irreversibile come la formazione di una pellicola di emulsione generale e non si ridisperderà a contatto con l'acqua. Dispersioni.
La polvere di gomma ridisperdibile può essere suddivisa in: copolimero stirene-butadiene, copolimero etilenico con acido carbonico terziario, copolimero etilenico-acetato-acido acetico, ecc., e su questi vengono aggiunti silicone, vinil laurato, ecc. per migliorarne le prestazioni. Diverse misure di modifica conferiscono alla polvere di gomma ridisperdibile proprietà diverse come resistenza all'acqua, resistenza agli alcali, resistenza agli agenti atmosferici e flessibilità. Contiene vinil laurato e silicone, che conferiscono alla polvere di gomma una buona idrofobicità. Vinil carbonato terziario altamente ramificato con basso valore di Tg e buona flessibilità.
Quando questi tipi di polveri di gomma vengono applicati alla malta, hanno tutti un effetto ritardante sul tempo di presa del cemento, ma l'effetto ritardante è inferiore a quello dell'applicazione diretta di emulsioni simili. In confronto, lo stirene-butadiene ha l'effetto ritardante maggiore, mentre l'etilene-vinil acetato ha quello minore. Se il dosaggio è troppo basso, l'effetto di miglioramento delle prestazioni della malta non è evidente.
Data di pubblicazione: 03-04-2023