Efecto de los éteres de celulosa (HPMC) en la resistencia a la tracción de los adhesivos para baldosas cerámicas

Éteres de celulosa, especialmente Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), se utilizan ampliamente en morteros comerciales como retenedores de agua, espesantes y aglutinantes.

Los éteres de celulosa tratados en superficie están diseñados para productos acuosos. Debido a la demanda del mercado y a consideraciones de producción, la mayoría de los productos HPMC disponibles son del tipo tratado en superficie. Muchos fabricantes de mortero se preguntan si los éteres de celulosa tratados en superficie son adecuados para los productos a base de cemento.

Examinemos ahora la diferencia en la resistencia a la tracción bajo diferentes condiciones de curado entre éteres de celulosa tratados y no tratados superficialmente aplicados en adhesivos para baldosas.

Materias primas y métodos experimentales

Materiales y propiedades básicas

Cemento: Cemento Portland ordinario, con las propiedades básicas enumeradas en la Tabla 1.

Tabla1 Propiedades básicas del cemento

Nombre

Resistencia a la compresión (MPa)

Resistencia a la flexión (MPa)

Tiempo de fraguado (h:min)

3 días

28 días

3 días

28 días

Conjunto inicial

Conjunto final

Cemento

4.36

6.29

24.6

45.7

2:35

3:45

 

Arena de sílice: Se utiliza arena de río local

Distribución granulométrica de dos tipos de arena de río (malla 30-50 y malla 50-140) Como se muestra en la figura 1:

Figura 1 Distribución granulométrica de dos tipos de arena

Éteres de celulosa

Elegimos éteres de hidroxipropilmetilcelulosa con un grado de sustitución similar y una viscosidad de alrededor de 120.000 tanto para las muestras tratadas superficialmente como para las no tratadas superficialmente. Había 16 muestras de cada tipo. Las principales especificaciones técnicas de las muestras figuran en el cuadro 2.

Cuadro 2: Especificaciones técnicas clave de dos tipos de éteres de celulosa

Nombre

Viscosidad mpa.s

Fresno %

Humedad %

Metoxi%

Hidroxipropoxi%

Superficie tratada

123389

2.57

3.66

20.03

8.84

Sin tratamiento superficial

129483

2.54

3.82

21.63

8.73

El ambiente de prueba de viscosidad es a 20℃.

Métodos experimentales

Diseño experimental

El estudio se refiere a la fórmula más básica de adhesivo para baldosas que suele encontrarse en el mercado actual. Para minimizar los factores de influencia, los demás componentes y proporciones no se modifican. No se añade látex en polvo. Sólo se varía el tipo de éter de celulosa para comparar su efecto sobre la resistencia a la tracción de los adhesivos cementosos para baldosas. Esta fórmula es sólo de referencia. Las proporciones específicas de cada componente de la fórmula figuran en la tabla 3.

Cuadro 3 Proporciones experimentales

Materia prima

Cemento Portland ordinario

Arena media

Arena fina

Éter de celulosa

 

 

Malla 30-50

50-140 mallas

 

Porcentaje %

35

24.6

40

0.4

Métodos de ensayo

El moldeado, curado y ensayo de las muestras siguen los métodos pertinentes descritos en la norma industrial JC/T 547-2005 "Adhesivo para baldosas cerámicas para paredes y suelos" para cumplir la consistencia estándar. Se añade agua (23%) y se mezcla para lograr la trabajabilidad. Las muestras se moldean en condiciones estándar (23±2°C, 50±5% HR). La resistencia a la tracción del adhesivo para baldosas se prueba en diferentes condiciones de curado, incluyendo la resistencia inicial de la unión a la tracción (28 días de curado estándar), la resistencia de la unión a la tracción después de la inmersión en agua (7 días de curado estándar + 21 días de inmersión en agua), la resistencia a la tracción después de 20 minutos de tiempo abierto, y la resistencia a la tracción en condiciones de curado estándar durante 2 días. En este estudio, la resistencia a la tracción se ensaya utilizando un tensiómetro, con una velocidad de carga de 250N/s para la adhesión a sustratos de hormigón. El aparato Vicat se utiliza para medir el tiempo de fraguado de cada muestra.

Resultados experimentales y análisis

Influencia en la resistencia inicial a la tracción del adhesivo

Se examina la resistencia adhesiva a la tracción en superficies de sustrato de hormigón en condiciones de curado estándar de laboratorio de 48 horas. Se utilizan dieciséis muestras de cada una de las dos categorías principales de éteres de celulosa enumeradas en la Tabla 3 en las proporciones de adhesivo para baldosas. Las muestras de ensayo se forman y ensayan de acuerdo con los métodos descritos en JC/T 547-2005. La resistencia adhesiva a la tracción se mide tras 48 horas de curado en condiciones de laboratorio estándar.

Los datos del ensayo de adhesión a la tracción para el mismo tipo de éter de celulosa se agrupan para la comparación estadística entre los éteres de celulosa tratados en superficie y no tratados en superficie en cuanto a su influencia en la resistencia inicial a la tracción del adhesivo para baldosas.

Gráfico del efecto de la resistencia a la tracción con 2 días de curado a temperatura ambiente en un sustrato de hormigón

Desde la perspectiva de los datos, hay poca diferencia en la influencia de los éteres de celulosa tratados en superficie y no tratados en superficie sobre la resistencia inicial a la tracción del adhesivo para baldosas. La diferencia en los valores medios es sólo de unos 2%, siendo el tipo sin tratamiento superficial ligeramente superior al tipo con tratamiento superficial. Puede concluirse que no hay diferencias significativas en el efecto de los dos tipos de éteres de hidroxipropilmetilcelulosa sobre la resistencia inicial a la tracción del adhesivo para baldosas.

Resistencia a la tracción del adhesivo

Las condiciones de curado implican condiciones de laboratorio estándar de 28 días en superficies de sustrato de hormigón.

Del mismo modo, se utilizan dieciséis muestras de cada una de las dos categorías principales de éteres de celulosa enumeradas en la tabla 3 en las proporciones de adhesivo para baldosas. Las muestras de ensayo se forman de acuerdo con los requisitos estándar y se curan durante 28 días en condiciones de laboratorio estándar. A continuación se comprueba la resistencia de la unión adhesiva a la tracción.

Los datos de ensayo de la resistencia de la unión adhesiva a la tracción del mismo tipo de éter de celulosa se agrupan para la comparación estadística entre los éteres de celulosa tratados en superficie y no tratados en superficie en cuanto a su influencia en la resistencia de la unión adhesiva a la tracción a 28 días del adhesivo para baldosas.

Gráfico del efecto de la resistencia a la tracción a 28 días de curado a temperatura ambiente en un sustrato de hormigón

Desde la perspectiva de los datos, hay poca diferencia en la influencia de los éteres de celulosa tratados en superficie y no tratados en superficie sobre la resistencia original de la unión adhesiva a la tracción del adhesivo para baldosas. La diferencia en los valores medios es sólo de unos 1%, siendo el tipo sin tratamiento superficial ligeramente inferior al tipo con tratamiento superficial. Se puede concluir que ambos tipos de éteres de celulosa tienen efectos consistentes en la resistencia de la unión adhesiva a la tracción original de 28 días del adhesivo para baldosas.

Resistencia a la tracción del adhesivo tras la inmersión en agua

Las condiciones de curado implican 7 días en condiciones estándar de laboratorio seguidos de 21 días de inmersión en agua a (20±2)°C, sobre superficies de sustrato de hormigón. Los datos de ensayo para la resistencia de la unión adhesiva a la tracción del mismo tipo de éter de celulosa se agrupan para la comparación estadística entre éteres de celulosa tratados en superficie y no tratados en superficie en cuanto a su influencia en la resistencia de la unión adhesiva a la tracción del adhesivo para baldosas después de la inmersión en agua.

 Gráfico del efecto de la resistencia a la tracción tras la inmersión en agua en un sustrato cohesivo

Según el análisis de los datos, el impacto de la HPMC tratada en superficie y no tratada en superficie sobre la resistencia de la unión adhesiva a la tracción del adhesivo para baldosas tras la inmersión en agua es sustancial. Hay una diferencia aproximada de 10% en los valores medios, mostrando el tipo tratado en superficie valores significativamente superiores en comparación con el tipo no tratado en superficie. Por lo tanto, se puede concluir que la HPMC tratada en superficie es más eficaz para garantizar la resistencia de la unión adhesiva a la tracción del adhesivo para baldosas resistente al agua.

Resistencia a la tracción del adhesivo tras 20 minutos de tiempo abierto

Las probetas de ensayo para el tiempo abierto se forman según el método descrito en JC/T 547-2005, con un tiempo abierto requerido de 20 minutos. Las probetas se almacenan en condiciones de curado estándar durante 28 días y se comprueba su resistencia de la unión adhesiva a la tracción. Los datos de ensayo de la resistencia de la unión adhesiva a la tracción del mismo tipo de éter de celulosa se agrupan para la comparación estadística entre los éteres de celulosa tratados en superficie y no tratados en superficie en cuanto a su influencia en la resistencia en condiciones de 20 minutos de tiempo abierto para el adhesivo de baldosas.

Gráfico del efecto de la resistencia a la tracción del adhesivo sobre sustrato coagulado, tiempo de aireación 20 minutos

Desde la perspectiva de los datos, la influencia de los éteres de celulosa tratados en superficie y no tratados en superficie sobre el tiempo abierto del adhesivo para baldosas es significativa. La diferencia en los valores medios es de aproximadamente 20%, siendo notablemente superior en el tipo tratado en superficie que en el no tratado. Se puede concluir que los éteres de celulosa tratados en superficie son más favorables para mantener el estado de la superficie del adhesivo para baldosas y ampliar el tiempo de formación de la piel superficial del adhesivo para baldosas.

Tiempo de ajuste

Del mismo modo, se utilizan dieciséis muestras de cada una de las dos categorías principales de éteres de celulosa enumeradas en la tabla 3 en las proporciones de adhesivo para baldosas. Con una cantidad fija de agua añadida, se mide el tiempo de fraguado de las muestras utilizando un aparato Vicat. "IS" indica el tiempo de fraguado inicial y "FS" el tiempo de fraguado final.

Tiempo de condensación de diferentes tipos de éteres de celulosa

Desde la perspectiva de los datos, tanto los éteres de celulosa tratados superficialmente como los no tratados superficialmente tienen un impacto significativo de casi una hora en los tiempos de fraguado inicial y final del adhesivo para baldosas. Los éteres de celulosa tratados en superficie presentan propiedades retardantes notablemente más débiles que los no tratados en superficie.

 

Análisis y conclusiones

Los éteres de celulosa tratados superficialmente se modifican con formaldehído, lo que les permite dispersarse rápida y uniformemente en agua fría neutra sin aglutinarse. Esto aumenta su capacidad para formar un coloide homogéneo en el agua. Sin embargo, este efecto protector del formaldehído disminuye rápidamente en ambientes alcalinos, como cuando el pH supera 9. En tales condiciones, los éteres de celulosa se disuelven rápidamente para formar coloides. Por lo tanto, en los materiales a base de cemento, no hay diferencia en la velocidad de disolución entre los éteres de celulosa tratados superficialmente y los no tratados superficialmente. Sin embargo, estos dos tipos de éteres de celulosa tienen efectos diferentes sobre las propiedades mecánicas y el tiempo de fraguado de los materiales a base de cemento.

En condiciones normales

  • La influencia de ambos tipos de éteres de celulosa en la resistencia a la tracción del adhesivo para baldosas es mínima, sin diferencias significativas en los datos de resistencia.

Resistencia al agua

  • El adhesivo para baldosas formulado con éteres de celulosa tratados en superficie presenta una mejor resistencia de la unión adhesiva a la tracción en comparación con los formulados con éteres de celulosa no tratados en superficie.

Hora de apertura

  • El adhesivo para baldosas formulado con éteres de celulosa tratados en superficie demuestra una fuerza de adhesión a la tracción significativamente mayor y un tiempo abierto más prolongado en comparación con los formulados con éteres de celulosa no tratados en superficie.

Tiempo de ajuste

  • El adhesivo para baldosas formulado con éteres de celulosa tratados superficialmente tiene una velocidad de curado más rápida.

En resumen, éteres de celulosa tratados en superficie no sólo son adecuados para productos acuosos, sino que también ofrecen buenos resultados en productos de polvo seco a base de cemento. Algunos datos superan incluso los de los éteres de celulosa no tratados en superficie.

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