Während des Baus verliert Mörtel oft zu schnell Wasser und hat nicht genug Zeit und Feuchtigkeit, um eine Hydratationsreaktion einzugehen, was zu einer unzureichenden Festigkeit und Rissen in der ausgehärteten Zementschlämme führt. Celluloseether ist ein gängiges Polymer-Zusatzmittel in Trockenmörtel. Er hat die Funktionen der Wasserrückhaltung, Verdickung, Verzögerung und Lufteinlagerung und kann die Leistung von Mörtel erheblich verbessern.
Um die Anforderungen an den Transport des Mörtels zu erfüllen und Probleme wie Rissbildung und geringe Haftfestigkeit zu lösen, ist es von großer Bedeutung, dem Mörtel Celluloseether zuzusetzen. Celluloseether wird durch Veretherung von Cellulose mit einem oder mehreren Veretherungsmitteln und anschließendes Trocknen und Mahlen hergestellt.
Klassifizierung von Celluloseether
Celluloseether können je nach chemischer Struktur des Ethersubstituenten in anionische, kationische und nichtionische Ether unterteilt werden. Der wichtigste ionische Celluloseether ist Carboxymethylcelluloseether (CMC); der wichtigste nichtionische Celluloseether ist Methylcelluloseether (MC), Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC) und Hydroxyethylcelluloseether (HC). Nichtionische Ether werden weiter in wasserlösliche und öllösliche Ether unterteilt. Nichtionische wasserlösliche Ether werden hauptsächlich in Mörtelprodukten verwendet. Ionische Celluloseether sind in Gegenwart von Calciumionen instabil, sodass sie selten in Trockenmörtelprodukten mit Zement, Kalkhydrat usw. als Bindemittel verwendet werden. Nichtionische wasserlösliche Celluloseether werden jedoch aufgrund ihrer Suspensionsstabilität und Wasserrückhaltefähigkeit häufig in der Baustoffindustrie eingesetzt.
Je nach dem im Veretherungsprozess verwendeten Veretherungsmittel umfassen Celluloseetherprodukte Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose, Cyanoethylcellulose, Carboxymethylcellulose , Ethylcellulose, Benzylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Benzylcyanoethylcellulose und Phenylcellulose.
Zu den in Mörteln verwendeten Celluloseethern gehören im Allgemeinen Methylcelluloseether (MC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Hydroxyethylmethylcelluloseether (HEMC) und Hydroxyethylcelluloseether (HEMC), von denen HPMC und HEMC am häufigsten verwendet werden.
Chemische Eigenschaften von Celluloseethern
Jeder Celluloseether hat die Grundstruktur von Cellulose – eine dehydrierte Glukosestruktur. Bei der Herstellung von Celluloseethern werden Cellulosefasern zunächst in einer alkalischen Lösung erhitzt und dann mit einem Veretherungsmittel behandelt. Die faserigen Reaktionsprodukte werden gereinigt und gemahlen, um ein einheitliches Pulver mit einer bestimmten Feinheit zu bilden.
Bei der Herstellung von MC wird nur Methylchlorid als Veretherungsmittel verwendet; bei der Herstellung von HPMC wird zusätzlich zu Methylchlorid auch Epichlorhydrin verwendet, um Hydroxypropylsubstituenten zu erhalten. Verschiedene Celluloseether weisen unterschiedliche Methyl- und Hydroxypropylsubstitutionsraten auf, die sich auf die Eigenschaften der Celluloseetherlösung auswirken, wie z. B. die organische Verträglichkeit und die Gelierungstemperatur.
Die Anzahl der Substituenten an den dehydratisierten Glukose-Struktureinheiten der Cellulose kann als Massenprozentsatz oder als durchschnittliche Anzahl der Substituenten (d. h. Substitutionsgrad DS) ausgedrückt werden. Die Anzahl der Substituenten bestimmt die Eigenschaften des Celluloseetherprodukts. Der durchschnittliche Substitutionsgrad wirkt sich wie folgt auf die Löslichkeit des Veretherungsprodukts aus:
(1) Veretherungsprodukte mit niedrigem Substitutionsgrad sind in alkalischen Lösungen leicht löslich;
(2) etwas höhere Substitutionsgrade sind in Wasser löslich;
(3) höhere Substitutionsgrade sind in polaren organischen Lösungsmitteln löslich;
(4) noch höhere Substitutionsgrade sind in unpolaren organischen Lösungsmitteln löslich.
Löslichkeitseigenschaften von Celluloseethern
Die Löslichkeit von Celluloseethern hat einen erheblichen Einfluss auf die Verarbeitbarkeit von Zementmörtel. Celluloseether können zur Verbesserung der Kohäsion und des Wasserrückhaltevermögens von Zementmörtel verwendet werden, dies hängt jedoch von der vollständigen und gründlichen Auflösung des Celluloseethers in Wasser ab. Zu den Faktoren, die die Auflösung von Celluloseethern beeinflussen, gehören die Auflösungszeit, die Rührgeschwindigkeit und die Pulverfeinheit.
Die Rolle von Celluloseethern in Zementmörtel
Celluloseether sind ein wichtiger Zusatzstoff für Zementmörtel, und ihre Rolle spiegelt sich in den folgenden Aspekten wider.
(1) Sie verbessern die Verarbeitbarkeit und Konsistenz von Mörtel.
Die Beimischung von Celluloseethern verhindert die Entmischung des Mörtels und führt zu einer homogenen plastischen Masse. So erleichtert beispielsweise die Beimischung von HEMC und HPMC das Auftragen von Dünnbettmörtel und Putzmörtel. Die verdickende Wirkung von Celluloseethern hängt hauptsächlich von folgenden Faktoren ab: Polymerisationsgrad, Schergeschwindigkeit, Temperatur, Konzentration des Celluloseethers und Konzentration des gelösten Salzes usw.
(2) Es hat eine luftporenbildende Wirkung.
Die Einführung von Alkylgruppen in den Celluloseether verringert die Oberflächenenergie der wässrigen Lösung des Celluloseethers, wodurch es einfach wird, während des Mischvorgangs stabile, gleichmäßige, feine Blasen in den mit Celluloseether vermischten Mörtel einzubringen. Das Einbringen von Blasen hat nicht nur einen „Kugeleffekt“, der die Verarbeitbarkeit des Mörtels verbessert, sondern verringert auch die Nassdichte des Mörtels und trägt dazu bei, die Wärmeleitfähigkeit des Mörtels zu verringern. Es sollte jedoch beachtet werden, dass eine Erhöhung des Luftgehalts auch erhebliche negative Auswirkungen auf die Druck-, Biege- und Haftfestigkeit des Mörtels hat. Tests haben gezeigt, dass der Mörtel bei einer Dosierung von 0,5 % HEMC und HPMC den höchsten Luftgehalt aufweist, der bei etwa 55 % liegt. Bei einer Dosierung von mehr als 0,5 % nimmt der Luftgehalt des Mörtels tendenziell mit zunehmender Dosierung ab.
(3) Verringerung des Feuchtigkeitsverlusts.
Feuchtigkeit im Mörtel kann eine schmierende und mischende Rolle spielen und das Auftragen von Dünnschichtmörtel und Putzmörtel erleichtern. Die Beimischung von Celluloseether hilft, den Feuchtigkeitsverlust in Dünnschichtmörtel zu reduzieren. Während des Baus müssen Wandfliesen, Blöcke usw. nicht im Voraus benetzt werden, und das zementartige Material kann nach dem Bau lange genug hydratisieren, um die Haftung des Mörtels auf dem Untergrund zu verbessern.
