建設場におけるヒドロキシエチルメチルセルロース（HEMC）の多機能応用

1。HEMCの特性と建設の適用性

ヒドロキシエチルメチルセルロース（HEMC）i sアルカリ化処理後の天然セルロースと塩化メチルとの天然セルロースのエーテル化反応によって得られるセルロース誘導体。その分子構造には、ヒドロキシエチルとメチルの2つのエーテル化グループが含まれています。この特別な化学構造により、HEMCは一連の優れた特性を与え、建設用途に特に適しています。 HEMCは非イオン性ポリマーです。つまり、その性能はpH値の影響を受けず、酸性環境とアルカリ性環境では安定したままである可​​能性があります。セメント水分補給プロセスは、強いアルカリ性から中性に変化する環境を経験するため、この機能はセメントベースの材料にとって特に重要です。

HEMCの水溶解度は、そのコア特性の1つです。ヒドロキシエチルの導入により、通常のメチルセルロース（MC）と比較して、HEMCは温度適応性の範囲が広く、冷水と温水の両方に溶けます。この機能により、さまざまな気候条件下での建築材料の性能の安定性が保証されます。 HEMCソリューションには、低粘度から超高粘度まで、さまざまな建設用途に柔軟なオプションを提供する柔軟なオプションまで、幅広い粘度があります。

環境の観点から見ると、HEMCは緑の材料の近代的な建設業界の要件を完全に満たしています。天然セルロースを原料として使用し、生産プロセスに有毒な副産物を持たず、完成品は生分解性で環境に優しいです。この機能により、ますます厳しい環境規制の下で市場の競争力を維持し、建設業界が持続可能な開発目標を達成するのを支援することができます。 HEMCの生体適合性は、建設労働者の健康上のリスクと、その後の建設の使用における安全性の問題も排除します。これは、多くの合成ポリマー添加剤が一致できないという利点です。

HEMCの汎用性は、単一の添加剤が複数のパフォーマンスの改善を同時に達成できるという事実に反映されています。建築材料では、HEMCは水を厚くして保持するだけでなく、空気を吸収し、ゆっくりと設定し、結合を強化することができます。この「1つの用量、複数の効果」機能により、製剤の設計が簡素化され、生産コストが削減されます。たとえば、タイル接着剤では、HEMCは3つの重要な機能を提供します。水分保持（セメントの完全な水分補給の保証）、肥厚（タイルの滑りを防ぐ）、および延長時間（位置調整の促進）。

HEMCは、他の建物の化学物質添加物との互換性があり、拮抗効果のない、水減量剤、デフォーマー、ラテックスパウダーなどのさまざまな混合物と併せて使用できます。この相乗効果により、建築材料の公式は、さまざまなエンジニアリングニーズを満たすために材料特性を正確に制御できます。

2。建築材料におけるHEMCのコアメカニズム

建築材料におけるヒドロキシエチルメチルセルロースの複数の機能の物理化学的基礎は、そのユニークな分子構造と水和挙動に由来しています。 HEMC粉末が水と接触すると、その分子鎖のヒドロキシル（-OH）とエーテル結合（-O-）がすぐに水分子と水素結合を形成します。この強力な分子間力は、HEMCのすべてのアプリケーション特性の根です。溶解プロセスが進むにつれて、HEMC分子鎖は徐々に展開し、3次元ネットワーク構造を形成し、自由水を結合した水に変換し、それによりシステムの粘度と保水能力を大幅に改善します。この微細構造の変化は、巨視的な建築材料の性能の改善に直接反映されています。

保水メカニズムは、HEMCの最も重要な作用メカニズムの1つです。セメントベースの材料では、HEMCは2つの方法で水分保持機能を達成します。1つは、HEMC分子が水分子と水素結合を形成して、自由水を結合した水に変換することです。もう1つは、HEMC高分子鎖の絡み合いによって形成されたネットワーク構造が、水の移動を物理的にブロックすることです。研究では、0.1％-0.3％のHEMC（乾燥粉末の重量）が追加されたとしても、モルタルの保水率を70％から95％以上増加させることができることが示されています。 HEMCの水分保持効果は多くの要因の影響を受けます。同じ投与量では、HEMCの粘度が高いほど、水分保持が良くなります。周囲温度の上昇は、保水効果を減らします。また、適切な投与量（通常0.1％-0.5％）は、理想的な水分保持率を達成できます。投与量をさらに増やすと水分貯留が改善される可能性がありますが、コストのパフォーマンスは低下します。

HEMCの肥厚とチキソトロピック効果は、建築材料のレオロジー特性を変化させます。 HEMC溶液には明らかなせん断薄化特性があります - 粘度は、攪拌または適用の高いせん断速度で減少します。これは建設作業に便利です。材料がたるみや沈降を防ぐために、静的または低いせん断状態で高い粘度を回復します。このインテリジェントな応答特性により、HEMCは、垂直表面構造のための石膏モルタルおよびタイル接着に特に適しています。肥厚効果は主にHEMCの分子量と濃度に依存します - 分子量が大きく、濃度が高いほど、肥厚効果はより重要です。ただし、粘度が高すぎると建設性能に影響するため、さまざまな用途に応じて適切な粘度でHEMC製品を選択する必要があります。

界面活性剤として、HEMCはセメントベースの材料で二重特性を示します。親水性基（ヒドロキシル基とエーテル結合）と分子の疎水性基（メチル基とグルコースリング）を表面活性にし、水の表面張力を低下させ、細かい気泡を導入できます。これらの泡は、モルタルの「ボールベアリング」として機能し、建設の滑らかさを改善し、材料のスラリー収量を増加させます（体積増加）。ただし、泡が多すぎると、硬化した体の強度が低下するため、最良の細孔構造を実現するためにデフォーマーと組み合わせて使用​​することがしばしば必要です。 HEMCの空気への同伴は通常5％から15％の間で、これは投与量、混合方法、およびその他の添加物の影響を大きく受けます。

HEMCは、長所と短所の両方を持つセメント水和プロセスに大きな遅延効果があります。 HEMC分子は、セメント粒子の表面に吸着され、水とミネラル間の接触を妨げ、水分補給反応速度を遅くし、設定時間を延長します。この遅延施設は、夏の高温または長時間の運用時間で、建設において非常に貴重です。しかし、それは低温であるか、急速な設定が必要な冬には不利になる可能性があります。 HEMCの投与量を調整することで（通常、0.05％-0.2％が設定時間を1〜4時間延長できます）、凝固剤で使用すると、設定時間を正確に制御してエンジニアリングのニーズを満たすことができます。

HEMCの結合強化メカニズムには、物理​​的および化学的効果の両方が含まれます。物理的に、HEMCは迫撃砲の粘度を増加させ、基質との接触面積を増加させます。化学的に、HEMC分子の極性基は、無機材料の表面と水素結合とファンデルワールス力を形成します。タイル接着剤や石膏モルタルなどの用途では、HEMCは結合強度（通常は20％〜50％）を大幅に改善し、叫び声を上げて落ちるリスクを減らすことができます。この結合強化効果は、滑らかな表面または低吸水基板（ビトリファイドタイルなど）で特に顕著です。

3。乾燥ミックスモルタルにおけるHEMCのアプリケーションパフォーマンス

ドライミックスモルタルは、現代の建設業界の重要な部分であり、そのパフォーマンスは建設効率とプロジェクトの質に直接関係しています。乾燥ミックスモルタルの重要な添加物としてのヒドロキシエチルメチルセルロースは、ほとんどすべての特別なモルタル式に存在し、かけがえのない役割を果たします。

タイル接着剤は、HEMCアプリケーションの最も典型的な領域の1つです。伝統的なセメントモルタル貼り付けタイルの過程で、くぼみや落ちるなどの問題が一般的であり、0.3％-0.7％のHEMCを備えたタイル接着剤はこれらの問題を完全に解決できます。 HEMCは、タイル接着剤に3次元ネットワーク構造を形成し、ウェットモルタルが優れた優れた滑り止め特性を与えます。大規模なタイルでさえ、壁を滑り落ちることはなく、建設効率と安全性が大幅に向上します。同時に、HEMCは、セメントが水分保持によって完全に水分補給されることを保証します。高温、風の強い環境、または高度に吸収性の基質で構築されていても、水分不足による結合力の減少を避けるために、高強度セメント石造りの構造を形成できます。 HEMCは、タイル接着剤のオープンタイム（通常は30分以上）を延長することもでき、建設労働者にタイルの位置を調整するのに十分な時間を与えます。これは、大規模なプロジェクトで特に重要です。

外部熱断熱システム（ETICS）は、HEMCのもう1つの重要なアプリケーション領域です。これらのシステムでは、HEMCは主に迫撃砲および左官迫撃砲に使用され、添加量は通常0.2％-0.5％です。ここでは、HEMCの水分保持機能は特に重要です。これは、断熱材（EPSボードやロックウールなど）が通常非常に低い吸収率を持っているためです。伝統的な迫撃砲の水は、すぐに蒸発または移動し、セメントの水分補給が不十分になります。 HEMCを添加した後、迫撃砲は低吸水基板上に十分な水を保持して、水和反応を完了し、結合強度を確保することができます。同時に、HEMCの空気同点によってもたらされる柔軟性の向上は、断熱システムの熱応力を緩衝し、亀裂のリスクを減らすのに役立ちます。

自己レベルのモルタルのHEMCのパフォーマンス要件は、上記のアプリケーションのパフォーマンス要件とは大きく異なります。セルフレベルの素材には優れた流動性と自己レベルの能力が必要ですが、低粘度でありながら優れた水貯留HEMCを使用する必要があるため、剥離して出血することはできません。このアプリケーションでは、HEMCの投与量は通常低く（0.02％-0.1％）、主にシステムを安定化する役割を果たして、固体粒子が沈殿し、水が浮かぶのを防ぎます。ここでは、HEMCと水減量器の相乗効果が特に顕著です - 水減量器は流動性を提供し、HEMCはシステムを均一で安定させます。 2つの組み合わせは、130mm以上の流動性と30mPa以上の28日間の圧縮強度を持つ高性能の自己レベルの材料を取得できます。

修復モルタルは、無視できないHEMCの別のアプリケーションエリアです。通常、修理プロジェクトは、基質の乾燥、複雑な形状、急速な強度の発達などの課題に直面しており、HEMCの汎用性はここで完全に反映されています。コンクリートの損傷修復では、0.3％-0.8％のHEMCを追加すると、モルタルと古いコンクリートの間の結合強度を大幅に改善し（40〜100％増加）、インターフェイスの欠陥を軽減できます。 HEMCの水分保持により、垂直面および上面上の建設中に水が速すぎないことが保証され、そのゆっくりした設定効果により、修理材料が十分な動作時間を与えます。迅速な修理のために、HEMCの投与量（0.05％-0.1％まで）を調整するか、凝固剤で使用することにより、設定時間を短縮できます。建物のメンテナンス慣行は、HEMCで変更された修理モルタルの寿命が従来の材料の寿命よりも3〜5倍長く、メンテナンスコストを大幅に削減することを示しています。