Se utilizan diversos aditivos en los componentes de los productos de mortero comerciales, los materiales cementosos y los áridos. Los aditivos son componentes esenciales en los productos de mortero comerciales, que pueden afectar a la mezcla y construcción del mortero y a la calidad del mortero-varias propiedades después del endurecimiento. La dosificación de estos aditivos suele oscilar entre el 0,01% y el 10% (en referencia a la fracción de masa de los aditivos en la cantidad total de la fórmula del mortero).
Muchos aditivos utilizados en el hormigón pueden emplearse directamente en los productos de mortero comerciales, pero existe una gran diferencia entre el mortero y el hormigón en la aplicación real, que se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos: a veces es necesario construirlo sobre placas de poliestireno como base blanda; el grosor de construcción es fino (como el mortero de capa fina); la superficie expuesta al aire es enorme; normalmente es necesario unirlo con varias superficies difíciles de conectar; puede cumplir algunos requisitos especiales de rendimiento de construcción en estado recién mezclado (como el mortero autonivelante); una vez endurecido el mortero, además de cumplir los requisitos de propiedades mecánicas y durabilidad, también debe cumplir los requisitos de decoración (como el mortero de revestimiento de color); necesita tener unas prestaciones específicas de impermeabilización para mantener la función original del mortero (como la protección de la capa base, el aislamiento térmico y la decoración).
Basándose en la situación anterior, además de utilizar a veces polvo de polímero redispersable como segundo material cementante en los productos de mortero comerciales, también es necesario utilizar algunos aditivos que no se utilizan comúnmente en el hormigón, tales como éter de celulosa, repelente al agua, etc., Otros aditivos para ajustar el rendimiento del mortero recién mezclado y endurecido incluyen éter de almidón, aditivo de ajuste, antiespumante, agente de expansión y agente de restricción de aire.
1. Modificador polimérico para mortero de cemento
Polímero de alto peso molecular, o compuesto de alto peso molecular, es un término general para los compuestos naturales y sintéticos de alto peso molecular que comprenden una (homopolímero) o varias (copolímero) unidades estructurales unidas por enlaces covalentes. Es un compuesto formado por secuencias continuas relativamente regulares.
Los polímeros de alto peso molecular o sus prepolímeros se denominan resinas sintéticas, y los polímeros de alto peso molecular se preparan por polimerización. La mayoría se fabrican por síntesis artificial, por lo que la gente los llama materiales sintéticos poliméricos. Los polímeros de alto peso molecular pueden convertirse en fibras sintéticas mediante hilado, caucho sintético de alta elasticidad o materiales plásticos rígidos mediante procesamiento y moldeo. Estos son los llamados tres materiales sintéticos primarios. Los polímeros de alto peso molecular también pueden utilizarse como modificadores del mortero de cemento.
Los compuestos a base de cemento modificados con polímeros se refieren a la adición de materiales poliméricos dispersos o disueltos en agua cuando se mezcla el cemento, incluyendo la pasta de cemento, el mortero y el hormigón.
1. Polímeros utilizados en el cemento modificado
Se utilizan cuatro tipos de polímeros para modificar el hormigón y el mortero de cemento:
- polímeros hidrosolubles
- Emulsiones (o dispersiones) de polímeros
- Polvo de polímero redispersable
- polímeros líquidos
2. Polímero hidrosoluble
Hay muchas variedades de polímeros hidrosolubles, que pueden dividirse en tres categorías: polímeros hidrosolubles naturales, polímeros hidrosolubles semisintéticos y polímeros hidrosolubles sintéticos.
Los polímeros hidrosolubles pueden aumentar la viscosidad de la fase acuosa. Pueden aumentar la consistencia del hormigón y evitar o reducir la segregación y el sangrado de los áridos, pero no afectarán a su fluidez. Además, los polímeros hidrosolubles forman una película frágil que mejora la retención de agua del mortero o del hormigón. En general, la cantidad de polímero hidrosoluble es mínima, normalmente inferior al 0,5% de la masa de cemento, y no influye significativamente en la resistencia del mortero y el hormigón endurecidos.
Los polímeros solubles en agua se utilizan principalmente para mejorar el rendimiento de trabajo del mortero de cemento y el hormigón de cemento, especialmente en el hormigón no separable bajo el agua, el hormigón bombeable de alta fluidez y el hormigón autocompactante. Los polímeros solubles en agua se han convertido en un componente esencial. Los polímeros solubles en agua también se clasifican a veces como adherentes.
Los polímeros hidrosolubles pueden utilizarse en forma de polvo o de solución acuosa. Cuando se utilizan en forma de polvo, suelen mezclarse primero en seco con cemento y áridos, y después en húmedo con agua.
1. Polímero líquido
Los polímeros líquidos utilizados para la modificación en morteros de cemento y hormigón de cemento incluyen la resina epoxi y el poliéster insaturado, y se añade un agente de curado al mezclarlos con el cemento. El uso de polímeros líquidos para modificar morteros de cemento y hormigón debe utilizar sistemas que curen en presencia de agua. Después de mezclar el polímero con el mortero de cemento y el hormigón, la reacción de curado del polímero y la hidratación del cemento deben producirse simultáneamente, formando así una estructura de red interpenetrante del polímero y el gel de cemento. Esta estructura puede adherir los agregados con mayor firmeza y mejorar el rendimiento del mortero de cemento y del hormigón de cemento.
2. Emulsión polimérica
Las emulsiones poliméricas, los polvos poliméricos dispersables y otros polímeros son los polímeros comunes utilizados como modificadores en morteros comerciales. Un sistema estabilizador formado por la dispersión uniforme de una sustancia en otro líquido con partículas finas se denomina emulsión, que se utiliza como modificador en el mortero comercial, normalmente mediante la adición de un monómero polimerizable en un emulsionante ( En presencia de sustancias tensioactivas), se obtiene mediante la dispersión de partículas finas en agua. Generalmente, según el tipo de carga de las partículas poliméricas de la emulsión polimérica, ésta se divide en tres categorías, a saber, emulsión catiónica (las partículas tienen carga positiva), emulsión aniónica (las partículas tienen carga negativa) y emulsión no iónica (las partículas no tienen carga). ). La carga de las partículas de polímero viene determinada por el emulsionante utilizado en la producción de la emulsión. La emulsión utilizada para modificar el hormigón (mortero) utiliza principalmente emulsionantes no iónicos durante la polimerización. Normalmente, el contenido sólido de la emulsión polimérica es del 40% al 50%, incluyendo polímero, emulsionante, estabilizador, etc.
La emulsión de poliacrilato (PAE), la emulsión de copolímero de acetato de vinilo (EVA), la emulsión de estireno-acrílico (SAE), el látex de estireno-butadieno (SBR) y el látex de neopreno (CR) son las emulsiones poliméricas más utilizadas en la modificación del hormigón (mortero).
3. Rendimiento y evaluación de la emulsión
Entre los indicadores de rendimiento habituales de las emulsiones se encuentran el contenido en sólidos, el contenido residual en monómeros, las sustancias formadoras de película mínimas, la temperatura de transición vítrea, el tamaño de las partículas y su distribución, la compatibilidad, la estabilidad, el valor de pH, la viscosidad, etc.
1. Contenido sólido
El contenido sólido también se denomina contenido no volátil, lo que implica calcular la cantidad de polímero y la relación agua-cemento. El método de determinación del contenido no volátil suele consistir en tomar una determinada calidad de emulsión, secarla en un entorno de temperatura concreto y, a continuación, expresarla como porcentaje de la masa de emulsión secada en relación con la masa de emulsión original. Sin embargo, el contenido no volátil también puede incluir otros componentes distintos del polímero; normalmente, el contenido no volátil se calcula como el contenido de polímero. Sin embargo, el contenido volátil se utiliza como el agua de la emulsión, y el agua de la emulsión debe tenerse en cuenta al calcular el consumo de agua del cemento.
2. Contenido residual de monómero
El contenido de monómero residual en la emulsión polimérica que no ha participado en la reacción de polimerización es una de las propiedades esenciales de la emulsión polimérica. Si el contenido de monómero residual es demasiado alto, no sólo aumentará el coste del producto y el consumo de monómero, sino que también afectará a la estabilidad de la emulsión. La hidrólisis de algunos monómeros puede cambiar el valor del pH del sistema de emulsión, lo que provoca el deterioro de la estabilidad de almacenamiento de la emulsión. Además, algunos monómeros pueden tener olores insoportables, que afectarán a la salud de los trabajadores de la construcción. Por lo tanto, debe controlar el contenido residual de monómero en la emulsión de polímero por debajo del 1%.
3. Temperatura de transición vítrea
La temperatura de transición vítrea se refiere a la temperatura a la que un polímero pasa del estado elástico al estado vítreo, que es un importante indicador del rendimiento de un polímero. Por encima de esta temperatura, el polímero muestra elasticidad, y por debajo, fragilidad.
Como el polímero de la emulsión sigue manteniendo su naturaleza, la emulsión también tiene una temperatura de transición vítrea, que es un índice que refleja la dureza de la película de revestimiento formada por la emulsión polimérica. La emulsión con alta temperatura de transición vítrea tiene gran dureza, brillo, buena resistencia a las manchas y no es fácil de contaminar. Otras propiedades mecánicas también son mejores. Sin embargo, la temperatura de transición vítrea y la temperatura mínima de formación de película también son altas, lo que trae algunos problemas para el uso a bajas temperaturas. Esto es una contradicción, y muchas de sus propiedades cambiarán cuando la emulsión polimérica alcance una temperatura de transición vítrea específica. Se producen cambios significativos, por lo que debe controlar la temperatura de transición vítrea adecuada. En lo que respecta al mortero modificado con polímeros, cuanto mayor sea la temperatura de transición vítrea, mayor será la resistencia a la compresión del mortero modificado, y cuanto menor sea la temperatura de transición vítrea, mejor será el rendimiento a baja temperatura del mortero modificado.
4. Temperatura mínima de formación de la película
La temperatura mínima de formación de película se refiere a la temperatura mínima a la que las partículas de polímero de la emulsión son suficientemente móviles para coagularse entre sí y formar una película continua. Las partículas de polímero deben formar una configuración muy compacta en el proceso de formación de una película de recubrimiento constante de la emulsión de polímero. Por lo tanto, además de la excelente dispersión de la emulsión, las condiciones para crear una película continua también incluyen la deformación de las partículas de polímero, es decir, la presión capilar del agua puede juntar las partículas de polímero dispersas. Cuando el agua se volatiliza, las partículas esféricas de polímero se disponen más juntas, lo que crea una presión considerable entre las partículas esféricas. Cuanto más cerca estén las partículas esféricas, más estrechamente se dispondrán las partículas esféricas, y la presión aumentará aún más. Cuando las partículas entran en contacto entre sí, la presión generada por la volatilización del agua obliga a las partículas a apretarse y deformarse para unirse y formar una película de recubrimiento. Las partículas poliméricas más complejas no se deforman fácilmente cuando se someten a presión externa, mientras que las partículas poliméricas más blandas se deforman con facilidad. Si la mayoría de las partículas poliméricas de la emulsión utilizada como modificador en el mortero de construcción son resinas termoplásticas, cuanto menor sea la temperatura, mayor será su dureza y más difícil será su deformación, por lo que existe un problema de temperatura mínima de formación de película. Es decir, bajo una condición de temperatura determinada, después de que el agua de la emulsión se volatilice, las partículas de polímero se encuentran todavía en un estado discreto y no pueden integrarse, por lo que la emulsión no puede formar una película de revestimiento uniforme y continua debido a la evaporación del agua. Cuando la temperatura es superior a esta temperatura específica al evaporarse el agua, las moléculas de cada partícula de polímero se impregnan, difunden, deforman y reúnen para formar una película transparente continua. El límite inferior de la temperatura de formación de la película se denomina temperatura mínima de formación de la película.
La temperatura mínima de formación de película es un indicador esencial de las emulsiones poliméricas, y es necesario utilizar emulsiones en épocas de bajas temperaturas. Tomando las medidas adecuadas se puede conseguir que la emulsión polimérica tenga una temperatura mínima de formación de película que cumpla los requisitos de uso. Por ejemplo, añadir un plastificante a la emulsión puede ablandar el polímero de modo que la temperatura mínima de formación de película de la emulsión se reduzca significativamente, o utilizar aditivos para emulsiones poliméricas con una temperatura mínima de formación de película más elevada.
5. Tamaño y distribución de las partículas
El tamaño de partícula de la emulsión polimérica se refiere al tamaño de las partículas en la emulsión polimérica. Según la uniformidad del tamaño de las partículas de la emulsión polimérica, ésta puede dividirse en emulsión monodispersa y emulsión polidispersa. Las emulsiones poliméricas producidas en la industria actual son generalmente polidispersas. En el caso de las emulsiones polidispersas, además del tamaño de partícula medio que puede utilizarse para representar su tamaño de partícula, también debe prestarse atención a su distribución de tamaño de partícula, es decir, la distribución de partículas con diferentes tamaños de partícula. El tamaño y la distribución de las partículas de la emulsión polimérica influyen enormemente en la viscosidad de la emulsión, las propiedades de formación de película y el rendimiento de la película de recubrimiento. Si el tamaño de las partículas de la emulsión polimérica es pequeño, sus partículas se mueven con facilidad, y es fácil que entren en el hueco entre las partículas de cemento y árido y formen un contacto estrecho entre las partículas de cemento y árido. Además, la emulsión con un tamaño de partícula más pequeño tiene mejor permeabilidad y es adecuada para el revestimiento de sustratos porosos.
6. Estabilidad
La estabilidad de la emulsión polimérica se refiere a la capacidad de la emulsión para no romperse ni coagularse cuando se somete a la acción mecánica, al medio químico y al cambio de temperatura. La estabilidad de la emulsión polimérica incluye la estabilidad mecánica, la estabilidad química (compatibilidad) y similares.
- Estabilidad mecánica
La estabilidad mecánica de la emulsión polimérica refleja principalmente su sensibilidad al esfuerzo cortante. Es propensa a la coalescencia (demulsificación) durante la producción de mortero si su rendimiento es deficiente.
(2)Estabilidad química
La estabilidad química de la emulsión polimérica se refiere a su compatibilidad. Al preparar mortero comercial, debe añadir varias sustancias químicas como pigmentos, rellenos y aditivos, y la emulsión debe ser compatible con estas sustancias; de lo contrario, la suave afectará al rendimiento de la emulsión, y la grave provocará la demulsificación. Por lo tanto, al preparar el mortero, es necesario seleccionar una emulsión polimérica que sea compatible con los componentes del mortero.
7. Valor del pH
El valor de pH de la emulsión polimérica cambia con la variedad de la emulsión. Por ejemplo, el valor de pH de la emulsión de estireno-butadieno aplicada a la modificación del cemento es de 10-11; el valor de pH de la emulsión de acrilato es de 7-9.
8. Viscosidad
La viscosidad es un índice que caracteriza la fluidez de un líquido. La viscosidad de las emulsiones poliméricas puede medirse por diferentes métodos, el más común de los cuales es el uso de un viscosímetro rotacional. Sin embargo, debido a la dependencia de la viscosidad del polímero de la velocidad de cizallamiento, los valores de viscosidad medidos utilizando diferentes rotores y velocidades de rotación son diferentes. Además, la temperatura también influye significativamente en la viscosidad, y el contenido de sólidos también tiene un impacto particular en la viscosidad. Para una misma emulsión, cuanto mayor es el contenido en sólidos, mayor es la viscosidad.