Investigación y avances de la celulosa modificada en mortero

Los morteros mezclados en seco, como el mortero mezclado en seco común, el mortero aislante para paredes exteriores, el mortero autonivelante y el mortero impermeable, se han convertido en una parte importante de los materiales de construcción a base de cemento. El éter de celulosa es un derivado del éter de celulosa natural y es un aditivo modificado importante para varios tipos de morteros mezclados en seco. Desempeña las funciones de retardador, retención de agua, espesamiento, arrastre de aire y unión.

El papel de la celulosa en el mortero se refleja principalmente en mejorar la trabajabilidad del mortero y asegurar la hidratación del cemento en el mortero. La mejora de la trabajabilidad del mortero se refleja principalmente en aspectos como la retención de agua, la resistencia al combado y el tiempo de apertura. Tiene importantes beneficios sociales y económicos, especialmente al garantizar el cardado de mortero de capa fina, el enlucido de pavimentos de mortero y el aumento de la velocidad de construcción de morteros de unión especiales.

Aunque se han realizado muchos trabajos de investigación sobre la celulosa en mortero y se han logrado resultados significativos en mortero modificado con celulosa, todavía existen algunas deficiencias en la interacción entre los éteres de celulosa y el cemento, los agregados y la matriz en ambientes especiales. Con este fin, este artículo, basándose en un resumen de investigaciones relevantes, estudia más a fondo la temperatura y la compatibilidad del éter de celulosa modificado con otros aditivos.

Types of cellulose ethers

Hay muchas variedades de éteres de celulosa y casi todas. En general, se pueden dividir en dos categorías: iónicos y no iónicos según sus propiedades de ionización. En materiales a base de cemento, los éteres de celulosa iónicos, como la carboximetilcelulosa (CMC), precipitarán con Ca2+ y se volverán inestables, por lo que rara vez se utilizan. Los éteres de celulosa no iónicos se pueden clasificar según (1) la viscosidad de la solución acuosa estándar (2) el tipo de sustituyente (3) el grado de sustitución (4) la estructura física (5) las propiedades de solubilidad, etc.

Las propiedades de los éteres de celulosa dependen principalmente del tipo, número y distribución de los sustituyentes, por lo que los éteres de celulosa suelen dividirse según el tipo de sustituyentes. Por ejemplo, el éter de metilcelulosa (MC) es un producto en el que el grupo hidroxilo de la unidad de glucosa de la celulosa natural se reemplaza por un grupo metoxi, y el éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es un producto en el que el grupo hidroxilo se reemplaza por un grupo metoxi y un grupo hidroxipropilo, respectivamente. Más del 90% de los éteres de celulosa utilizados actualmente son principalmente éter de metilhidroxipropilcelulosa (HPMC) y éter de metilhidroxietilcelulosa (MHEC).

El papel de la celulosa en el mortero.

El papel de la celulosa en el mortero se refleja principalmente en los siguientes tres aspectos: excelente capacidad de retención de agua, influencia en la consistencia y tixotropía del mortero y ajuste de la reología.

La retención de agua del éter de celulosa no sólo puede ajustar el tiempo de apertura y el proceso de coagulación del sistema de mortero, ajustando así el tiempo de funcionamiento del sistema, sino que también evita que el material base absorba demasiada agua demasiado rápido y dificulte la evaporación del agua, para asegurar la liberación gradual de agua cuando el cemento se hidrata. La retención de agua de la celulosa está relacionada principalmente con la cantidad de celulosa añadida, la viscosidad, la finura y la temperatura ambiente de uso. El efecto de retención de agua de la celulosa modificada depende de la absorción de agua de la capa base, el espesor de la capa de composición del mortero, la demanda de agua y el tiempo de fraguado del material cementoso.

El requerimiento de agua del sistema de mortero es un parámetro importante. La demanda básica de agua y la producción de mortero asociada dependen de la formulación del mortero, y la incorporación de celulosa puede ajustar efectivamente la demanda de agua y la producción de mortero. En muchos sistemas de materiales de construcción, la celulosa se utiliza como espesante para ajustar la consistencia del sistema. El efecto espesante de la celulosa depende del grado de polimerización de la celulosa, la concentración de la solución, la velocidad de corte, la temperatura y otras condiciones. Las soluciones acuosas de celulosa de alta viscosidad tienen una alta tixotropía. Cuando se aumenta la temperatura, se forma un gel estructural y se produce un alto flujo tixotrópico.

La adición de celulosa puede ajustar eficazmente la reología del sistema de materiales de construcción, mejorando así el rendimiento de trabajo y haciendo que el mortero tenga una mejor trabajabilidad y mejores propiedades anti-hundimiento. Estas propiedades hacen que el mortero sea más fácil de nivelar y facilitar el curado.

Además de darle al mortero un buen rendimiento de trabajo, la celulosa modificada también puede reducir el calor de hidratación temprana del cemento y retrasar el proceso dinámico de hidratación del cemento. Según las diferentes ocasiones de uso del mortero, también existen diferencias en sus métodos de evaluación del desempeño.

Compatibilidad de la celulosa modificada con otros aditivos en mortero

La celulosa se suele utilizar junto con otros aditivos en el mortero mezclado en seco, como antiespumante, agente reductor de agua, caucho en polvo, etc. Cada uno de estos componentes desempeña un papel diferente en el mortero. El estudio de la compatibilidad de la celulosa modificada con otros aditivos es un requisito previo para una utilización eficaz de estos componentes.

Los principales agentes reductores de agua utilizados en el mortero mezclado en seco son: caseína, agente reductor de agua a base de lignina, agente reductor de agua a base de naftaleno, condensado de melamina formaldehído y agente reductor de agua de ácido policarboxílico. El superplastificante de policarboxilato (PCE) es la última tecnología desarrollada con alta eficiencia y sin emisión de formaldehído. Dado que los éteres de celulosa se aglomeran cuando se combinan con agentes reductores de agua a base de naftaleno de uso común, lo que hace que la mezcla de concreto pierda trabajabilidad, es necesario utilizar agentes reductores de agua de alta eficiencia que no sean a base de naftaleno en ingeniería. Aunque se han realizado estudios sobre el efecto compuesto de la celulosa modificada y diferentes aditivos, debido a la gran cantidad de diversos aditivos y tipos de celulosa y a la poca investigación sobre el mecanismo de interacción, todavía existen muchos malentendidos durante el uso y se necesitan una gran cantidad de experimentos para optimizarlos.