Ricerca e progresso della cellulosa modificata nella malta

Le malte miste a secco come la malta mista a secco ordinaria, la malta per isolamento delle pareti esterne, la malta autolivellante e la malta impermeabile sono diventate una parte importante dei materiali da costruzione a base di cemento. L'etere di cellulosa è un derivato dell'etere di cellulosa naturale ed è un importante additivo modificato per vari tipi di malte miste a secco. Svolge le funzioni di ritardante, ritenzione idrica, ispessimento, trascinamento dell'aria e legame.

Il ruolo della cellulosa nella malta si riflette principalmente nel migliorare la lavorabilità della malta e nel garantire l'idratazione del cemento nella malta. Il miglioramento della lavorabilità della malta si riflette principalmente in aspetti quali ritenzione d'acqua, resistenza al cedimento e tempo di apertura. Presenta importanti vantaggi sociali ed economici soprattutto nel garantire la cardatura della malta a strato sottile, l'intonacatura della pavimentazione in malta e l'aumento della velocità di costruzione di malte leganti speciali.

Sebbene sia stato svolto molto lavoro di ricerca sulla cellulosa nelle malte e siano stati ottenuti risultati significativi nelle malte modificate con cellulosa, esistono ancora alcune carenze nell'interazione tra eteri di cellulosa e cemento, aggregati e matrice in ambienti speciali. A tal fine, questo articolo, sulla base del riassunto delle ricerche pertinenti, studia ulteriormente la temperatura e la compatibilità dell'etere di cellulosa modificato con altri additivi.

Types of cellulose ethers

Esistono molte varietà di eteri di cellulosa e sono quasi tutti. In generale si possono dividere in due categorie: ionici e non ionici in base alle loro proprietà di ionizzazione. Nei materiali a base di cemento, gli eteri ionici della cellulosa, come la carbossimetilcellulosa (CMC), precipiteranno con Ca2+ e diventeranno instabili, quindi vengono utilizzati raramente. Gli eteri di cellulosa non ionici possono essere classificati in base a (1) viscosità della soluzione acquosa standard (2) tipo di sostituente (3) grado di sostituzione (4) struttura fisica (5) proprietà di solubilità, ecc.

Le proprietà degli eteri di cellulosa dipendono principalmente dal tipo, numero e distribuzione dei sostituenti, quindi gli eteri di cellulosa sono solitamente divisi in base al tipo di sostituenti. Ad esempio, l'etere di metilcellulosa (MC) è un prodotto in cui il gruppo ossidrile sull'unità di glucosio della cellulosa naturale è sostituito da un gruppo metossi, e l'etere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è un prodotto in cui il gruppo ossidrile è sostituito rispettivamente da un gruppo metossi e da un gruppo idrossipropile. Oltre il 90% degli eteri di cellulosa attualmente utilizzati sono principalmente etere di metilidrossipropilcellulosa (HPMC) e etere di metilidrossietilcellulosa (MHEC).

Il ruolo della cellulosa nella malta

Il ruolo della cellulosa nella malta si riflette principalmente nei seguenti tre aspetti: eccellente capacità di ritenzione idrica, influenza sulla consistenza della malta e sulla tissotropia e regolazione della reologia.

La ritenzione idrica dell'etere di cellulosa può non solo regolare il tempo di apertura e il processo di coagulazione del sistema di malta, regolando così il tempo operativo del sistema, ma anche impedire al materiale di base di assorbire troppa acqua troppo rapidamente e ostacolare l'evaporazione dell'acqua, in modo da garantire il rilascio graduale dell'acqua quando il cemento si idrata. La ritenzione idrica della cellulosa è legata principalmente alla quantità di cellulosa aggiunta, alla viscosità, alla finezza e alla temperatura ambiente di utilizzo. L'effetto di ritenzione idrica della cellulosa modificata dipende dall'assorbimento d'acqua dello strato di base, dallo spessore dello strato di composizione della malta, dalla richiesta di acqua e dal tempo di presa del materiale cementizio.

Il fabbisogno idrico del sistema di malta è un parametro importante. La richiesta di acqua di base e la produzione di malta associata dipendono dalla formulazione della malta e l'incorporazione di cellulosa può regolare efficacemente la richiesta di acqua e la produzione di malta. In molti sistemi di materiali da costruzione, la cellulosa viene utilizzata come addensante per regolare la consistenza del sistema. L'effetto addensante della cellulosa dipende dal grado di polimerizzazione della cellulosa, dalla concentrazione della soluzione, dalla velocità di taglio, dalla temperatura e da altre condizioni. Le soluzioni acquose di cellulosa ad alta viscosità hanno un'elevata tixotropia. Quando la temperatura aumenta, si forma un gel strutturale e si verifica un flusso tissotropico elevato.

L'aggiunta di cellulosa può regolare efficacemente la reologia del sistema dei materiali da costruzione, migliorando così le prestazioni lavorative e conferendo alla malta una migliore lavorabilità e migliori proprietà anti-cedimento. Queste proprietà rendono la malta più facilmente livellabile e facilitano la stagionatura.

Oltre a conferire alla malta buone prestazioni lavorative, la cellulosa modificata può anche ridurre il calore di idratazione precoce del cemento e ritardare il processo dinamico di idratazione del cemento. In base alle diverse occasioni di utilizzo della malta, esistono anche differenze nei metodi di valutazione delle sue prestazioni.

Compatibilità della cellulosa modificata con altri additivi nella malta

La cellulosa viene solitamente utilizzata insieme ad altri additivi nella malta miscelata a secco, come antischiuma, agenti riducenti l'acqua, polvere di gomma, ecc. Ciascuno di questi componenti svolge un ruolo diverso nella malta. Lo studio della compatibilità della cellulosa modificata con altri additivi è un prerequisito per un utilizzo efficiente di questi componenti.

I principali agenti riduttori d'acqua utilizzati nella malta miscelata a secco sono: caseina, agente riduttore d'acqua a base di lignina, agente riduttore d'acqua a base di naftalene, condensato di melammina formaldeide e agente riduttore d'acqua di acido policarbossilico. Il superfluidificante policarbossilato (PCE) è la tecnologia più recente sviluppata con alta efficienza e nessuna emissione di formaldeide. Poiché gli eteri di cellulosa si agglomerano se combinati con agenti riduttori d'acqua a base di naftalene comunemente usati, causando la perdita di lavorabilità della miscela di calcestruzzo, è necessario utilizzare agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza non a base di naftalene in ingegneria. Sebbene siano stati condotti studi sull'effetto composito della cellulosa modificata e di diversi additivi, a causa del gran numero di diversi additivi e tipi di cellulosa e della scarsa ricerca sul meccanismo di interazione, ci sono ancora molti malintesi durante l'uso e sono necessari numerosi esperimenti per ottimizzarli.