Введение
Гидроксипропилметилцеллюлоза влияет на раствор несколькими важными способами. Он улучшает водоудерживающую способность, увеличивает время открытой выдержки, повышает обрабатываемость, способствует повышению прочности сцепления при растяжении и придает раствору большую гибкость. Кроме того, он изменяет соотношение прочностных характеристик раствора. При слишком высокой дозировке прочность на сжатие и прочность на изгиб могут снизиться.
Для штукатурного раствора, в частности теплоизоляционная отделочная штукатурка, этот баланс очень важен. Раствор должен хорошо сцепляться с теплоизоляционной плитой. Он должен быть устойчив к растрескиванию. Он должен сохранять рабочие свойства на протяжении всего строительства. Кроме того, после затвердевания он должен сохранять достаточную прочность.
Практический диапазон дозировки HPMC в штукатурном растворе часто составляет около от 0,20% до 0,25% от массы сухого раствора. Данный диапазон обеспечивает высокую водоудерживающую способность и лучшее сцепление, позволяя при этом избежать чрезмерной потери прочности и ненужных затрат.
Какую роль играет HPMC в строительном растворе?
HPMC — это неионогенный эфир целлюлозы. В растворе он выполняет в основном функции водоудерживающего вещества, загустителя, стабилизатора и модификатора технологических свойств.
К его основным эффектам относятся:
| Свойства раствора | Влияние HPMC |
|---|---|
| Удержание воды | Явно увеличивается по мере увеличения дозы |
| Время работы | Становится длиннее, поскольку потеря воды замедляется |
| Работоспособность | Раствор становится более однородным и его легче наносить |
| Прочность сцепления при растяжении | Повышение прочности сцепления, в том числе в условиях воздействия воды |
| Устойчивость к растрескиванию | Качество улучшается, поскольку процесс сушки проходит более контролируемо |
| Прочность на сжатие | Может снижаться при высокой дозировке |
| Прочность на изгиб | Может снижаться при высокой дозировке |
| Отношение сжатия к изгибу | Снижается, а это означает, что гибкость повышается |
Именно поэтому HPMC — это не просто загуститель. Он изменяет всю структуру и эксплуатационные характеристики строительного раствора.
Типичная система штукатурных растворов
Типичная система штукатурного раствора может включать цемент, кварцевый песок, редиспергируемый полимерный порошок, полипропиленовое волокно, наполнитель и HPMC.
Типичная структура базовой формулы выглядит следующим образом:
| Сырье | Типичная доля |
|---|---|
| Цемент | 27.5% |
| Кварцевый песок | 59.9% |
| Порошок полимера, способный к повторному диспергированию | 2.5% |
| Полипропиленовое волокно | 0.1% |
| Заполнитель | 10.0% |
| HPMC | Добавляется отдельно, обычно в количестве от 0,05% до 0,30% |
В одной из экспериментальных испытательных систем использовался обычный портландцемент марки 42,5 в сочетании с кварцевым песком с размером частиц 40–100 меш, порошком редиспергируемого полимера, наполнителем и полипропиленовым волокном размером 9–12 мм. Вязкость HPMC составляла около 100 000 мПа·с. Это близко к диапазону применения высоковязких строительных продуктов, таких как Zhiwei HPMC 100K.
Zhiwei HPMC 100K — это высококачественный базовый компонент для штукатурных растворов, растворов для наружной теплоизоляции с фасадной отделкой, шпаклевок для стен и других системы сухого смешивания которые требуют водоудерживающей способности, времени открытия и консистенции раствора.
Как HPMC улучшает водоудерживающую способность
Задержка воды — одно из важнейших свойств гидроксипропилметилцеллюлозы в строительном растворе.
При увеличении дозировки HPMC раствор удержание воды увеличивается. Это увеличение особенно заметно при низких дозировках. После того как дозировка достигает примерно 0,20%, улучшение происходит более медленно. При дозировке около 0,25% уровень водоудержания, как правило, уже соответствует стандартным строительным требованиям, поэтому дальнейшее улучшение становится менее заметным.
Это происходит из-за высокой гидрофильности HPMC. Он поглощает и удерживает воду внутри растворной смеси. Это замедляет потерю воды в пользу основания и в атмосферу. Кроме того, это способствует поддержанию достаточного количества воды вокруг частиц цемента для гидратации.
Улучшенное удержание влаги дает ряд преимуществ:
| Преимущество | Почему это важно |
|---|---|
| Более длительное время работы | У рабочих появляется больше времени на нанесение и выравнивание раствора |
| Улучшение гидратации цемента | Цемент может набрать прочность более полно |
| Меньшее высыхание поверхности | Поверхность раствора с меньшей вероятностью высохнет слишком быстро |
| Повышенная стойкость к растрескиванию | Снижается неравномерность усадки |
| Более высокое качество строительства | Штукатурку проще наносить и выравнивать |
Для наружного применения штукатурный раствор, это крайне важно. Слой раствора зачастую бывает тонким. Площадь строительства может быть большой. Основание может впитывать воду. Ветер и температура также могут ускорить потерю влаги. HPMC помогает контролировать эти риски.
Как HPMC повышает прочность сцепления при растяжении
HPMC также повышает прочность сцепления при растяжении. Это касается как исходной прочности сцепления при растяжении, так и водостойкой прочности сцепления при растяжении.
По мере увеличения дозировки HPMC прочность сцепления между штукатурным раствором и утеплительной плитой из пенополистирола (EPS) возрастает. Это важно для систем наружной теплоизоляции, поскольку раствор должен прочно сцепляться со слоем утеплителя и выдерживать длительное воздействие атмосферных факторов.
Причина проста. HPMC дольше удерживает воду внутри раствора. Это позволяет гидратации цемента протекать более полно. Кроме того, HPMC может образовывать пленку с высоким содержанием полимеров вокруг частиц гидратированного цемента. Это улучшает внутреннюю структуру раствора и укрепляет границу раздела между раствором и основанием.
В результате обеспечивается лучшая адгезия и повышенная долговечность.
С практической точки зрения, более высокая прочность сцепления при растяжении означает:
- Раствор более прочно сцепляется с плитой из пенополистирола.
- Эта система покрытий обладает повышенной стойкостью к отслаиванию.
- После контакта с водой слой раствора становится более прочным.
- Система наружной теплоизоляции обладает более высокой долговечностью.
Именно поэтому HPMC широко используется в растворах для наружной теплоизоляции с облицовочным слоем (EIFS) и штукатурных растворах. Он не только улучшает рабочие качества раствора при нанесении, но и укрепляет структуру сцепления после затвердевания.
Как HPMC влияет на прочность на сжатие
HPMC улучшает водоудерживающую способность и сцепление, однако при высокой дозировке может снижать прочность на сжатие.
По мере увеличения дозировки HPMC от низких до высоких значений прочность на сжатие, как правило, снижается. Это снижение становится более заметным после достижения значения примерно 0,20%.
Это не означает, что HPMC вреден. Это означает, что дозировка должна быть сбалансированной.
Существует несколько причин этого снижения:
| Причина | Пояснение |
|---|---|
| Больше удерживаемой воды | Повышенная способность удерживать воду может привести к увеличению образования внутренних пор, если состав не будет скорректирован |
| Более гибкая полимерная фаза | HPMC повышает гибкость, однако гибкий материал не выдерживает сжатия так же, как цементный камень |
| Повышенное содержание воздуха или пустот | Повышенная вязкость и водоудерживающая способность могут изменить структуру пор |
| Снижение вклада жесткого каркаса | Раствор становится менее хрупким, но при этом его прочность на сжатие снижается |
При изготовлении штукатурного раствора максимальная прочность на сжатие не всегда является единственной целью. Раствор также должен обладать гибкостью и трещиностойкостью. Очень хрупкий раствор может иметь более высокую прочность, но при этом демонстрировать худшие эксплуатационные характеристики в реальных условиях при использовании в системе теплоизоляции.
Главное — не передозировать. Дозировка 0,20%–0,25% часто обеспечивает лучший баланс, чем 0,30%.
Как HPMC влияет на прочность на изгиб
Прочность на изгиб также может снижаться по мере увеличения дозировки HPMC. Это может показаться удивительным, поскольку HPMC повышает гибкость. Однако прочность на изгиб и гибкость — это не одно и то же.
Прочность на изгиб — это измеренная сила, необходимая для разрушения испытательного образца при изгибе. Гибкость — это способность раствора деформироваться и снимать напряжение, не подвергаясь при этом легкому растрескиванию в реальных условиях эксплуатации.
С увеличением содержания HPMC раствор становится более гибким. Однако жесткая цементная матрица может терять плотность, особенно при более высоких дозировках. Это может привести к снижению измеренной прочности на изгиб.
Суть заключается в следующем: штукатурный раствор не должен обладать свойствами высокопрочного конструкционного бетона. Он должен обеспечивать сцепление, покрывать поверхность, противостоять растрескиванию и выдерживать смещения между слоями. Умеренное снижение прочности на изгиб может быть приемлемым, если при этом раствор приобретает лучшую водоудерживающую способность, адгезию и гибкость.
Почему важно соотношение сжатия и изгиба
Коэффициент «сжатие-изгиб» часто используется для оценки гибкости строительного раствора. Более низкое значение этого коэффициента, как правило, означает, что раствор менее хрупок и более гибок.
По мере увеличения дозировки HPMC соотношение «сжатие/изгиб» уменьшается. Это означает, что раствор приобретает большую гибкость. HPMC образует в составе раствора вязкую и гибкую полимерную фазу. Она заполняет и модифицирует внутреннюю структуру. На микроскопическом уровне она может действовать как гибкое армирующее средство.
Для систем наружных стен это имеет большое значение. Слой раствора должен выдерживать перепады температур, смещения основания, усадку при высыхании, а также небольшие деформации, вызванные теплоизоляционной плитой. Повышенная эластичность помогает снизить риск появления трещин.
Таким образом, цель заключается не в том, чтобы снизить это соотношение до минимально возможного уровня. Цель состоит в том, чтобы достичь разумного баланса:
- Достаточная задержка воды
- Достаточная прочность сцепления при растяжении
- Допустимая прочность на сжатие и изгиб
- Большая гибкость
- Качественное исполнение
- Разумная стоимость
Именно поэтому диапазон дозировки 0,20%–0,25% для гипроцелла (HPMC) является оптимальным для штукатурных растворов.
Почему избыток HPMC — это не лучше
Распространенной ошибкой при составлении рецептуры является мнение, что чем больше содержание HPMC, тем лучше раствор. Это неверно.
Если дозировка HPMC слишком низкая, раствор может терять воду слишком быстро. Время открытой выдержки может сократиться. Прочность сцепления может оказаться недостаточной. Поверхность может высохнуть слишком быстро и потрескаться.
Если дозировка HPMC слишком высока, раствор может стать слишком вязким, слишком медленно высыхать и обойтись слишком дорого. Прочность на сжатие и прочность на изгиб также могут заметно снизиться. При этом может стать сложнее сбалансировать рецептуру.
Четкая логика определения дозировки заключается в следующем:
| Дозировка HPMC | Ожидаемое поведение |
|---|---|
| 0.05%-0.15% | Водоудерживающая способность улучшается, но может оставаться недостаточной для применения в сложных штукатурных растворах |
| Около 0,201 TP3T | Более высокая водоудерживающая способность, лучшая прочность сцепления, хороший баланс |
| Около 0,251 TP3T | Водоудержание, как правило, в полной мере удовлетворяет потребности строительства |
| Около 0,30% | Дополнительные преимущества становятся ограниченными, в то время как потеря силы и затраты становятся более заметными |
Для большинства штукатурных растворов и систем растворов для наружной теплоизоляции с облицовкой (EIFS) оптимальный начальный диапазон составляет 0.20%-0.25%.
Как выбрать подходящий сорт HPMC
Выбор подходящего сорта HPMC зависит от целевых характеристик рецептуры. Вязкость является одним из важнейших критериев выбора.
Для штукатурных растворов с высокой водоудерживающей способностью и хорошей пластичностью обычно предпочтительны сорта с высокой вязкостью. Zhiwei HPMC 100K идеально подходит для этих целей, поскольку разработан специально для строительных систем, требующих повышенной водоудерживающей способности, длительного времени нанесения и вертикальной стабильности. Диапазон его вязкости подходит для просеивания сухих строительных смесей.
Для увеличения объёма, более длительного времени раскрытия и более выраженного сопротивления оседанию, Zhiwei HPMC 150K или HPMC 200K могут быть проверены. Эти марки полезны в тех случаях, когда слой раствора требует более прочной структуры во влажном состоянии.
Для более плавного нанесения или при необходимости снижения вязкости — Zhiwei HPMC 40K можно проверить. Это может оказаться полезным, если смесь уже обладает достаточной плотностью за счет других добавок или если раствор должен казаться более лёгким при разравнивании кельмой.
Краткое руководство по выбору:
| Требования к минометам | Рекомендуемый уровень «Чживэй» |
|---|---|
| Сбалансированный штукатурный раствор | HPMC 100K |
| Улучшенные водоудерживающие свойства и время открытия | HPMC 150K или HPMC 200K |
| Более плавная и легкая обработка | HPMC 40K |
| Раствор для EIFS с более прочной влажной массой | HPMC 100K, HPMC 150K, HPMC 200K |
| Жаркая погода или высокий риск потери воды | Начните с HPMC 100K и сравните его с марками более высокой вязкости |
Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd. может поддерживать отбор по классам для штукатурного раствора, раствора для фасадных утеплительных систем, клей для плитки, шпатлёвка для стен, а также системы сухих строительных смесей.
Практические советы по составлению рецептур
HPMC следует тестировать в составе реального строительного раствора, а не только в водном растворе. На эксплуатационные характеристики влияют такие факторы, как тип цемента, гранулометрический состав песка, порошок редиспергируемого полимера, наполнитель, волокно, температура и дозировка воды.
Практический план тестирования должен включать:
| Тестовый вопрос | Почему это важно |
|---|---|
| Удержание воды | Подтверждает эффективность управления водным режимом и надежность сооружений |
| Время работы | Показывает, как долго раствор сохраняет свои рабочие свойства |
| Прочность сцепления при растяжении | Подтверждает адгезию к плите EPS или основанию |
| Прочность на разрыв при воздействии воды | Сохраняет прочность после воздействия воды |
| Прочность на сжатие | Подтверждает механические характеристики |
| Прочность на изгиб | Подтверждает устойчивость к изгибу |
| Отношение сжатия к изгибу | Помогает оценить гибкость |
| Работоспособность | Создает ощущение настоящего строительства |
| Устойчивость к растрескиванию | Проверяет долгосрочную стабильность поверхности |
Дозировку HPMC следует корректировать постепенно. В ходе полноценной серии лабораторных испытаний можно проверить следующие значения: 0,15%, 0,20%, 0,25% и 0,30%. Во многих случаях оптимальный баланс обеспечивают значения в диапазоне от 0,20% до 0,25%.
Заключение
Гидроксипропилметилцеллюлоза влияет на свойства строительного раствора, улучшая его водоудерживающую способность, продлевая время открытой выдержки, повышая прочность сцепления при растяжении и улучшая эластичность. Кроме того, она снижает коэффициент соотношения прочности на сжатие к прочности на изгиб, что способствует повышению устойчивости штукатурного раствора к растрескиванию в системах наружной теплоизоляции.
Однако HPMC необходимо использовать в правильной дозировке. Слишком малое количество HPMC может не обеспечить достаточного удержания воды или прочности сцепления. Слишком большое количество HPMC может снизить прочность на сжатие и изгиб, а также увеличить стоимость.
Для штукатурного раствора практический диапазон дозировки обычно составляет 0,20%–0,25% от массы сухого раствора. Данная линейка продуктов обеспечивает высокую водоудерживающую способность, лучшие эксплуатационные характеристики, повышенную прочность сцепления и большую гибкость, при этом позволяя сдерживать потерю прочности.
Для производителей, которым нужен надежный сорт для начала испытаний, Zhiwei HPMC 100K является практичным выбором для штукатурных растворов и растворов для наружной теплоизоляции с фасадной отделкой. Для обеспечения более высокой водоудерживающей способности и большей прочности влажной массы, Zhiwei HPMC 150K и Zhiwei HPMC 200K также можно проверить.