Исследования и прогресс модифицированной целлюлозы в строительном растворе

Сухие строительные растворы, такие как обычный сухой раствор, раствор для изоляции наружных стен, самовыравнивающийся раствор и водостойкий раствор, стали важной частью строительных материалов на основе цемента. Эфир целлюлозы является производным природного эфира целлюлозы и является важной модифицированной добавкой для различных типов сухих строительных смесей. Он выполняет функции замедления, удержания воды, утолщения, воздухововлечения и склеивания.

Роль целлюлозы в растворе выражается главным образом в улучшении удобоукладываемости раствора и обеспечении гидратации цемента в растворе. Улучшение удобоукладываемости раствора в основном отражается на таких аспектах, как удержание воды, устойчивость к провисанию и время раскрытия. Это имеет важные социальные и экономические преимущества, особенно в обеспечении тонкослойного прочесывания раствора, укладки штукатурного раствора и увеличения скорости укладки специального связующего раствора.

Хотя было проведено много исследований по целлюлозе в строительных растворах и были достигнуты значительные результаты в растворах, модифицированных целлюлозой, все еще существуют некоторые недостатки во взаимодействии эфиров целлюлозы с цементом, заполнителями и матрицей в специальных средах. С этой целью в данной статье на основе обобщения соответствующих исследований дополнительно изучаются температура и совместимость модифицированного эфира целлюлозы с другими добавками.

Types of cellulose ethers

Существует множество разновидностей эфиров целлюлозы, и они есть почти все. Вообще говоря, их можно разделить на две категории: ионные и неионные в зависимости от их ионизационных свойств. В материалах на основе цемента ионные эфиры целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), выпадают в осадок с Ca2+ и становятся нестабильными, поэтому их используют редко. Неионогенные эфиры целлюлозы можно классифицировать по (1) вязкости стандартного водного раствора (2) типу заместителя (3) степени замещения (4) физической структуре (5) свойствам растворимости и т. д.

Свойства эфиров целлюлозы в основном зависят от типа, числа и распределения заместителей, поэтому эфиры целлюлозы принято разделять по типу заместителей. Например, эфир метилцеллюлозы (МЦ) представляет собой продукт, в котором гидроксильная группа глюкозного звена натуральной целлюлозы заменена метоксигруппой, а эфир гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ) представляет собой продукт, в котором гидроксильная группа заменена метоксигруппой и гидроксипропильной группой соответственно. Более 90% используемых в настоящее время эфиров целлюлозы представляют собой в основном эфиры метилгидроксипропилцеллюлозы (ГПМЦ) и эфиры метилгидроксиэтилцеллюлозы (МГЭЦ).

Роль целлюлозы в строительном растворе

Роль целлюлозы в растворе в основном отражается в следующих трех аспектах: превосходная водоудерживающая способность, влияние на консистенцию и тиксотропность раствора, а также регулирование реологии.

Удержание воды в эфире целлюлозы может не только регулировать время открытия и процесс коагуляции растворной системы, тем самым регулируя время работы системы, но также предотвращать слишком быстрое поглощение слишком большого количества воды базовым материалом и препятствовать испарению воды, чтобы обеспечить постепенное высвобождение воды при гидратации цемента. Удержание воды в целлюлозе в основном связано с количеством добавленной целлюлозы, вязкостью, крупностью и температурой окружающей среды использования. Водоудерживающий эффект модифицированной целлюлозы зависит от водопоглощения основного слоя, толщины слоя состава строительного раствора, потребности в воде и времени схватывания вяжущего материала.

Водопотребность растворной системы является важным параметром. Базовая потребность в воде и связанный с ней выход раствора зависят от рецептуры раствора, а добавление целлюлозы может эффективно регулировать потребность в воде и выход раствора. Во многих системах строительных материалов целлюлоза используется в качестве загустителя для регулирования консистенции системы. Загущающий эффект целлюлозы зависит от степени полимеризации целлюлозы, концентрации раствора, скорости сдвига, температуры и других условий. Водные растворы высоковязкой целлюлозы обладают высокой тиксотропией. При повышении температуры образуется структурный гель и возникает высокая тиксотропная текучесть.

Добавление целлюлозы может эффективно регулировать реологию системы строительного материала, тем самым улучшая рабочие характеристики и придавая раствору лучшую удобоукладываемость и лучшие свойства против провисания. Эти свойства облегчают выравнивание раствора и облегчают затвердевание.

Помимо придания раствору хороших рабочих характеристик, модифицированная целлюлоза также может снизить теплоту ранней гидратации цемента и замедлить процесс динамики гидратации цемента. В зависимости от различных случаев использования строительного раствора существуют также различия в методах оценки его эффективности.

Совместимость модифицированной целлюлозы с другими добавками в растворе

Целлюлоза обычно используется вместе с другими добавками в сухих строительных смесях, такими как пеногаситель, водоредуцирующий агент, резиновый порошок и т. д. Каждый из этих компонентов играет в растворе различную роль. Изучение совместимости модифицированной целлюлозы с другими добавками является необходимым условием эффективного использования этих компонентов.

Основными водоредуцирующими агентами, используемыми в сухих строительных смесях, являются: казеин, водоредуцирующий агент на основе лигнина, водоредуцирующий агент на основе нафталина, меламин-формальдегидный конденсат и водоредуцирующий агент поликарбоновой кислоты. Поликарбоксилатный суперпластификатор (ПСЕ) — это новейшая разработанная технология с высокой эффективностью и отсутствием выбросов формальдегида. Поскольку эфиры целлюлозы при соединении с обычно используемыми водоредуцирующими агентами на основе нафталина агломерируются, что приводит к потере удобоукладываемости бетонной смеси, в технике необходимо использовать высокоэффективные водоредуцирующие агенты, не содержащие нафталин. Хотя были проведены исследования комплексного действия модифицированной целлюлозы и различных добавок, из-за большого количества различных добавок и типов целлюлозы и недостаточного количества исследований механизма взаимодействия все еще остается много недоразумений при использовании, и необходимо большое количество экспериментов для их оптимизации.