Ritenzione idrica della malta in polvere secca

1. La necessità della ritenzione idrica

Tutti i tipi di supporti che richiedono malta per la costruzione presentano un certo grado di assorbimento d'acqua. Dopo che lo strato di base assorbe l'acqua contenuta nella malta, la lavorabilità della malta si deteriora e, nei casi più gravi, il materiale cementizio nella malta non si idrata completamente, con conseguente scarsa resistenza, in particolare all'interfaccia tra la malta indurita e lo strato di base, causando crepe e distacchi della malta. Se la malta per intonaco ha un'adeguata capacità di ritenzione idrica, può non solo migliorare efficacemente le prestazioni costruttive della malta, ma anche rendere difficile l'assorbimento dell'acqua nella malta da parte dello strato di base e garantire una sufficiente idratazione del cemento.

2. Problemi con i metodi tradizionali di ritenzione idrica

La soluzione tradizionale consiste nell'innaffiare il supporto, ma è impossibile garantire che sia uniformemente inumidito. L'obiettivo ideale di idratazione della malta cementizia sul supporto è che il prodotto di idratazione del cemento assorba l'acqua insieme al supporto, penetri al suo interno e formi un'efficace "connessione chiave" con il supporto, in modo da ottenere la forza di adesione richiesta. L'innaffiatura diretta sulla superficie del supporto causerà una notevole dispersione nell'assorbimento d'acqua del supporto a causa delle differenze di temperatura, del tempo di irrigazione e dell'uniformità dell'innaffiatura. Il supporto ha un minore assorbimento d'acqua e continuerà ad assorbire l'acqua presente nella malta. Prima che l'idratazione del cemento proceda, l'acqua viene assorbita, il che influisce sull'idratazione del cemento e sulla penetrazione dei prodotti di idratazione nella matrice; il supporto ha un elevato assorbimento d'acqua e l'acqua contenuta nella malta fluisce verso il supporto. La velocità di migrazione media è lenta e si forma anche uno strato ricco d'acqua tra la malta e la matrice, che influisce anche sulla forza di adesione. Pertanto, l'utilizzo del comune metodo di irrigazione della base non solo non risolverà in modo efficace il problema dell'elevato assorbimento d'acqua della base del muro, ma comprometterà anche la resistenza dell'adesione tra la malta e la base, causando cavità e crepe.

3. Requisiti delle diverse malte per la ritenzione idrica

Di seguito vengono proposti gli obiettivi relativi al tasso di ritenzione idrica per i prodotti di malta per intonaco utilizzati in una determinata area e in aree con condizioni di temperatura e umidità simili.

①Malta per intonacatura di substrati ad alto assorbimento d'acqua

I substrati ad alto assorbimento d'acqua, rappresentati dal calcestruzzo aerato, inclusi vari pannelli divisori leggeri, blocchi, ecc., presentano caratteristiche di elevato assorbimento d'acqua e lunga durata. La malta da intonaco utilizzata per questo tipo di strato di base deve avere un tasso di ritenzione idrica non inferiore all'88%.

②Malta per intonacatura di supporto a basso assorbimento d'acqua

I substrati a basso assorbimento d'acqua, come il calcestruzzo gettato in opera, compresi i pannelli in polistirene per l'isolamento termico delle pareti esterne, ecc., presentano un assorbimento d'acqua relativamente basso. La malta da intonaco utilizzata per tali substrati deve avere un tasso di ritenzione idrica non inferiore all'88%.

3. Malta per intonaco a strato sottile

L'intonaco a strato sottile si riferisce a strutture con uno spessore dello strato di intonaco compreso tra 3 e 8 mm. Questo tipo di intonaco tende a perdere facilmente umidità a causa dello spessore sottile, il che ne compromette la lavorabilità e la resistenza. La malta utilizzata per questo tipo di intonaco ha un tasso di ritenzione idrica non inferiore al 99%.

④Malta per intonaco a strato spesso

L'intonaco a strato spesso si riferisce a una struttura in cui lo spessore di uno strato di intonaco è compreso tra 8 mm e 20 mm. Questo tipo di intonaco non perde facilmente acqua grazie allo spessore dello strato, quindi il tasso di ritenzione idrica della malta per intonaco non deve essere inferiore all'88%.

⑤Stucco resistente all'acqua

Lo stucco idrorepellente viene utilizzato come materiale da intonaco ultrasottile e lo spessore di costruzione generale è compreso tra 1 e 2 mm. Tali materiali richiedono proprietà di ritenzione idrica estremamente elevate per garantirne la lavorabilità e l'adesione. Per gli stucchi, il tasso di ritenzione idrica non deve essere inferiore al 99% e il tasso di ritenzione idrica dello stucco per pareti esterne deve essere maggiore di quello dello stucco per pareti interne.

4. Tipi di materiali che trattengono l'acqua

etere di cellulosa

1) Etere di metilcellulosa (MC)

2) Etere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC)

3) Etere di idrossietilcellulosa (HEC)

4) Etere di carbossimetilcellulosa (CMC)

5) Etere di idrossietilmetilcellulosa (HEMC)

etere di amido

1) Etere di amido modificato

2) Etere di guar

Addensante modificato che trattiene l'acqua minerale (montmorillonite, bentonite, ecc.)

Cinque, quanto segue si concentra sulle prestazioni di vari materiali

1. Etere di cellulosa

1.1 Panoramica dell'etere di cellulosa

L'etere di cellulosa è un termine generico per una serie di prodotti formati dalla reazione di cellulosa alcalina e un agente di eterificazione in determinate condizioni. Diversi eteri di cellulosa si ottengono perché la fibra alcalina viene sostituita da diversi agenti di eterificazione. In base alle proprietà di ionizzazione dei suoi sostituenti, gli eteri di cellulosa possono essere suddivisi in due categorie: ionici, come la carbossimetilcellulosa (CMC), e non ionici, come la metilcellulosa (MC).

A seconda del tipo di sostituenti, gli eteri di cellulosa possono essere suddivisi in monoeteri, come l'etere di metilcellulosa (MC), ed eteri misti, come l'etere di idrossietilcarbossimetilcellulosa (HECMC). A seconda dei diversi solventi in cui si dissolvono, possono essere suddivisi in due tipologie: solubili in acqua e solubili in solventi organici.

1.2 Principali varietà di cellulosa

Carbossimetilcellulosa (CMC), grado pratico di sostituzione: 0,4-1,4; agente eterificante, acido monoossiacetico; solvente di dissoluzione, acqua;

Carbossimetil idrossietilcellulosa (CMHEC), grado pratico di sostituzione: 0,7-1,0; agente eterificante, acido monoossiacetico, ossido di etilene; solvente di dissoluzione, acqua;

Metilcellulosa (MC), grado pratico di sostituzione: 1,5-2,4; agente di eterificazione, cloruro di metile; solvente di dissoluzione, acqua;

Idrossietilcellulosa (HEC), grado pratico di sostituzione: 1,3-3,0; agente di eterificazione, ossido di etilene; solvente di dissoluzione, acqua;

Idrossietilmetilcellulosa (HEMC), grado pratico di sostituzione: 1,5-2,0; agente di eterificazione, ossido di etilene, cloruro di metile; solvente di dissoluzione, acqua;

Idrossipropilcellulosa (HPC), grado pratico di sostituzione: 2,5-3,5; agente di eterificazione, ossido di propilene; solvente di dissoluzione, acqua;

Idrossipropilmetilcellulosa (HPMC), grado pratico di sostituzione: 1,5-2,0; agente di eterificazione, ossido di propilene, cloruro di metile; solvente di dissoluzione, acqua;

Etilcellulosa (EC), grado pratico di sostituzione: 2,3-2,6; agente eterificante, monocloroetano; solvente di dissoluzione, solvente organico;

Etilidrossietilcellulosa (EHEC), grado pratico di sostituzione: 2,4-2,8; agente di eterificazione, monocloroetano, ossido di etilene; solvente di dissoluzione, solvente organico;

1.3 Proprietà della cellulosa

1.3.1 Etere di metilcellulosa (MC)

①La 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 ritenzione idrica è elevata. Tra questi, la quantità aggiunta ha il maggiore impatto sulla ritenzione idrica e la viscosità più bassa non è direttamente proporzionale al livello 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, la metilcellulosa ha una velocità di ritenzione idrica più elevata.

3. Le variazioni di temperatura influiranno notevolmente sulla capacità di ritenzione idrica della metilcellulosa. Generalmente, maggiore è la temperatura, peggiore è la capacità di ritenzione idrica. Se la temperatura della malta supera i 40 °C, la capacità di ritenzione idrica della metilcellulosa sarà molto scarsa, il che comprometterà seriamente la qualità della malta.

④ La metilcellulosa ha un impatto 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 del muro, ovvero la resistenza al taglio della malta. L'adesività è elevata, la resistenza al taglio della malta è elevata e gli operatori necessitano di maggiore forza durante l'uso, con conseguente riduzione delle prestazioni costruttive della malta. L'adesione della metilcellulosa è moderata nei prodotti a base di etere di cellulosa.

1.3.2 Etere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC)

L'idrossipropilmetilcellulosa è un prodotto fibroso la cui produzione e il cui consumo sono aumentati rapidamente negli ultimi anni.

Si tratta di un etere misto di cellulosa non ionico ottenuto da cotone raffinato previa alcalinizzazione, utilizzando ossido di propilene e cloruro di metile come agenti di eterificazione e attraverso una serie di reazioni. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 1,5 e 2,0. Le sue proprietà variano a causa dei diversi rapporti tra il contenuto di metossile e quello di idrossipropile. Con un elevato contenuto di metossile e un basso contenuto di idrossipropile, le prestazioni sono simili a quelle della metilcellulosa; con un basso contenuto di metossile e un alto contenuto di idrossipropile, le prestazioni sono simili a quelle dell'idrossipropilcellulosa.

①L'idrossipropilmetilcellulosa è facilmente solubile in acqua fredda, ma difficilmente si scioglie 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 viscosità è meno influenzata dalla temperatura 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.

④L'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 leggermente 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 polimeri idrosolubili per formare una soluzione uniforme e trasparente con maggiore 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.

⑦L'adesione dell'idrossipropilmetilcellulosa alla malta da costruzione è superiore a quella della metilcellulosa.

1.3.3 Etere di 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 proprietà anti-colata per la malta, ma ha un tempo di ritardo più lungo per il cemento.

④Le prestazioni dell'idrossietilcellulosa prodotta da alcune aziende nazionali sono ovviamente inferiori a quelle della metilcellulosa a causa del suo elevato contenuto di acqua e di ceneri.

1.3.4 L'etere di carbossimetilcellulosa (CMC) è prodotto da fibre naturali (cotone, canapa, ecc.) dopo un trattamento alcalino, utilizzando monocloroacetato di sodio come agente di eterificazione e sottoponendolo a una serie di trattamenti di reazione per produrre etere di cellulosa ionico. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 0,4 e 1,4 e le sue prestazioni sono notevolmente influenzate dal grado di sostituzione.

①La carbossimetilcellulosa è altamente igroscopica e, se conservata in condizioni normali, contiene una grande quantità di acqua.

2. La soluzione acquosa di idrossimetilcellulosa non produce gel e la viscosità diminuisce con l'aumentare della temperatura. Quando la temperatura supera i 50 °C, la viscosità è irreversibile.

3. La sua stabilità è fortemente influenzata dal pH. Generalmente, può essere utilizzato in malte a base di gesso, ma non in malte a base di cemento. Quando è fortemente alcalino, perde viscosità.

④ La sua ritenzione idrica è di gran lunga inferiore a quella della metilcellulosa. Ha un effetto ritardante sulla malta a base di gesso e ne riduce la resistenza. Tuttavia, il prezzo della carbossimetilcellulosa è significativamente inferiore a quello della metilcellulosa.

2. Etere di amido modificato

Gli eteri di amido generalmente utilizzati nelle malte derivano da polimeri naturali di alcuni polisaccaridi. Alcuni tipi di amido, come patate, mais, manioca, semi di guar, ecc., vengono modificati in vari eteri di amido modificati. Gli eteri di amido comunemente utilizzati nelle malte sono l'etere di amido idrossipropilico, l'etere di amido idrossimetilico, ecc.

In generale, gli eteri di amido modificati da patate, mais e manioca presentano una ritenzione idrica significativamente inferiore rispetto agli eteri di cellulosa. A causa del diverso grado di modificazione, mostrano una diversa stabilità agli acidi e agli alcali. Alcuni prodotti sono adatti all'uso in malte a base di gesso, mentre altri non 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 umida e prolungarne il tempo di apertura.

Gli eteri di amido vengono spesso utilizzati insieme alla cellulosa, con conseguenti proprietà e vantaggi complementari. 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.

3. Etere di gomma di guar

L'etere di gomma di guar è ​​un tipo di polisaccaride eterificato con proprietà speciali, derivato da semi di guar naturali. Principalmente attraverso la reazione di eterificazione tra gomma di guar e gruppi funzionali acrilici, si forma una struttura contenente gruppi funzionali 2-idrossipropilici, che è una struttura poligalattomannosa.

①Rispetto all'etere di cellulosa, l'etere di gomma di guar è ​​più facile da sciogliere in acqua. Il pH non ha praticamente alcun effetto sulle prestazioni dell'etere di gomma di guar.

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 chiaramente 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.

⑤ Quando la gomma di guar viene applicata alla malta cementizia per muratura e intonaco, può sostituire l'etere di cellulosa in pari quantità e conferire alla malta una migliore resistenza al cedimento, tissotropia e levigatezza della costruzione.

⑥Nella malta ad alta viscosità e alto contenuto di agente trattenente l'acqua, la gomma di guar e l'etere di cellulosa lavoreranno insieme per ottenere risultati eccellenti.

⑦ La gomma di guar può essere utilizzata anche in prodotti come adesivi per piastrelle, agenti autolivellanti, stucco resistente all'acqua e malta polimerica per l'isolamento delle pareti.

4. 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 È possibile formulare prodotti di malta con diversi livelli di resistenza per edifici industriali e civili in genere.

3. Il costo del materiale è basso.

④ La ritenzione idrica è inferiore a quella degli agenti organici di ritenzione idrica, il valore di ritiro a secco della malta preparata è relativamente elevato e la coesione è ridotta.