HPMC для самовыравнивающихся смесей: полное техническое руководство

HPMC для самовыравнивающихся смесей представляет собой эфир целлюлозы с низкой вязкостью и точным дозированием, который стабилизирует пузырьки, предотвращает оседание заполнителя и контролирует потерю воды — не ухудшая при этом текучесть, обеспечивающую самовыравнивание пола. Это противоположно HPMC для плиточных клеев: в самовыравнивающихся стяжках (SLU) целью является получение высокотекучей, самоуплотняющейся суспензии, которая после затвердевания образует ровную поверхность без микроотверстий, поэтому сорт HPMC должен иметь низкую вязкость, а дозировка должна поддерживаться в диапазоне 0,05–0,15%. В данном руководстве рассматриваются механизм действия, выбор марки, взаимодействие пеногасителя и агента текучести, а также способы устранения микропористости и выделения воды.

Введение

Самовыравнивающаяся смесь (SLC), также называемая самовыравнивающимся черновым слоем, представляет собой высокотекучую цементную (или гипсовую) систему, которая наносится слоем толщиной 2–10 мм на бетонное основание для создания идеально ровной поверхности под укладку напольного покрытия, плитки или дерева. В отличие от растворов, наносимых шпателем, SLC должна течь, деаэрироваться и самовыравниваться в течение нескольких минут после нанесения, а затем затвердевать без сегрегации, появления микропоры или усадки. Именно благодаря этому сочетанию текучести и стабильности самовыравнивающийся HPMC представляет собой особую категорию продуктов.

Гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) играет вспомогательную, но важную роль в самовыравнивающихся смесях (SLC), и здесь правила противоположны по сравнению с другими строительными растворами. Если для плиточного клея требуется HPMC с вязкостью 75 000–100 000 мПа·с, чтобы обеспечить слой толщиной 3 мм на стене, то в самовыравнивающихся смесях обычно используется HPMC с вязкостью 400–1000 мПа·с при 0,05–0,151 TP3T. Причины носят физический характер: в самовыравнивающейся смеси повышение вязкости препятствует именно тому течению, которое необходимо, в то время как полное отсутствие HPMC приводит к выделению фаз, оседанию и появлению дефектов на поверхности. Секрет заключается в низкой дозировке. В компании TENESSY Chemical, поставляющей HPMC производителям самовыравнивающихся растворов в более чем 40 стран, мы пришли к выводу, что большинство проблем с рецептурой самовыравнивающихся растворов возникает из-за того, что их рассматривают как строительный раствор и применяют к жидкой системе подход, характерный для строительного раствора.

Роль низковязкого HPMC в самовыравнивающихся системах

В самовыравнивающейся смеси HPMC выполняет четыре функции, ни одна из которых не сводится к “загущению ради самого загущения”:

1. Стабилизация и управление воздушными пузырьками. Свежий SLC перемешивается лопастным смесителем с высоким уровнем сдвига, что приводит к захвату воздуха. Без стабилизатора крупные пузыри поднимаются на поверхность и лопаются, оставляя на ней мелкие отверстия и углубления. HPMC повышает вязкость жидкой фазы настолько, чтобы замедлить подъем и слияние пузырьков, а его полимерная пленка стабилизирует пузырьки, благодаря чему они могут быть разрушены пеногасителем контролируемым образом, а не взрываться на поверхности. Это главная задача HPMC в SLC: обеспечение качества поверхности.

2. Предотвращение осаждения мелких и крупных частиц. Шлам SLC содержит цемент, мелкий песок и наполнители различной плотности. При одноминутной паузе частицы оседают, а вода вытекает на поверхность — это явление называется сегрегацией или оттоком. Даже 0,05–0,11 TP3T низковязкого HPMC достаточно повышает предел текучести водной фазы, чтобы удерживать мелкие частицы во взвешенном состоянии и замедлить осаждение более тяжёлых зёрен, сохраняя однородность смеси во время её течения и затвердевания.

3. Защита от задержки воды на пористых черновых полах. Бетонные черновые полы интенсивно впитывают воду. Если пол сухой и пористый, нижняя часть слоя SLC может потерять воду до затвердевания, что приводит к образованию слабого, пыльного граничного слоя и скручиванию. Небольшая доза HPMC удерживает воду в слое — но вот в чём загвоздка: доза должна быть достаточно низкой, чтобы поверхность всё же высыхала и затвердевала предсказуемым образом. Передозировка HPMC в SLC приводит к образованию поверхности, которая остаётся мягкой (“следы от мокрого шпателя”) и замедляет схватывание.

4. Стабильность и устойчивость к колебаниям уровня воды. Количество добавляемой воды на объекте может варьироваться. ГПМЦ сглаживает разницу в вязкости между слегка влажной и слегка сухой смесью, делая материал более удобным в работе — при условии, что доля добавки достаточно низкая, чтобы не ухудшить текучесть.

Выбор подходящего класса вязкости

Самовыравнивающиеся системы подразделяются на цементные (составляющие большинство на мировом рынке) и гипсовые (на основе сульфата кальция). Критерии выбора немного различаются:

Почему не 40 000 мПа·с? Проведите испытание один раз, и вы увидите: марка с вязкостью 40 000 при любой эффективной дозе делает раствор тиксотропным и “липким”, он отказывается самовыравниваться, на поверхности образуются гребни от мастерок, а пузырьки воздуха задерживаются в виде крупной пены. Марки с низкой вязкостью (которые на самом деле представляют собой HPMC со средней/низкой молекулярной массой) обеспечивают эффекты суспендирования и удержания с незначительным снижением вязкости.

Также обратите внимание на размер частиц и обработка поверхности. В случае SLC, смешиваемого на месте с помощью лопастного смесителя, HPMC низкой вязкости, прошедший поверхностную обработку, диспергируется без образования комков. В случае предварительно смешанных мешков, засыпаемых через автоматические смесительные насосы, могут подойти и необработанные марки. В обоих случаях HPMC предварительно смешивается с сухим порошком — его ни в коем случае нельзя добавлять непосредственно в воду для смешивания.

Взаимодействие с пеногасителями и агентами, улучшающими текучесть

Самовыравнивающаяся формула представляет собой трёхкомпонентный баланс между ГПМК, пеногаситель и агент, улучшающий текучесть (суперпластификатор):

• HPMC (400–1000 мПа·с, 0,05–0,151 TP3T): стабилизирует смесь, предотвращает выделение воды и оседание, удерживает воду.

• Поликарбоксилатный суперпластификатор (PCE) при значениях 0,3–0,81 TP3T (в качестве активного компонента в цементе): настоящий “механизм самовыравнивания”. PCE диспергирует частицы цемента, значительно сокращая потребление воды при сохранении текучести, и способствует самовыравниванию. См. наш Страница продукта PCE.

• Порошковый пеногаситель (на основе трибутилфосфата или силикона) в концентрации 0,1–0,31 TP3T: разрушает пузырьки воздуха, стабилизированные HPMC.

Логика взаимодействия: ПЦЭ обеспечивает текучесть, ГПМК — стабильность, а пеногаситель удаляет воздух, который оба эти компонента способствуют увлечению. На практике рецептура оптимизируется с помощью конуса текучести: измеряйте расплыв по методу ASTM C230 / EN 12706 с использованием конуса текучести (целевое значение обычно составляет 180–220 мм), а также количество микроотверстий после схватывания. Если микроотверстия сохраняются, слегка увеличьте дозу пеногасителя или уменьшите дозу HPMC — но ни в коем случае не исключайте HPMC из состава, иначе вместо микроотверстий появятся просачивания. Если поверхность “волнится” или не самовыравнивается, уменьшите дозу HPMC или снизьте его вязкость.

Порядок добавления ингредиентов в сухой смеси Важно: необходимо чередовать слои HPMC, пеногасителя и PCE (который в сухом виде представляет собой порошок, полученный методом распылительной сушки) таким образом, чтобы все три компонента равномерно распределились по матрице из песка и наполнителя. Недостаточная однородность сухой смеси является скрытой причиной появления неравномерного распределения микроотверстий.

Распространённые дефекты и способы их устранения при самовыравнивании

Одно общее правило: испытание при реальных температурах на объекте. Системы на основе HPMC с низкой вязкостью более чувствительны к низким температурам — при температуре ниже 10 °C скорость затвердевания замедляется, а склонность к выделению влаги возрастает. В жарком климате испарение ускоряется, и небольшая доза HPMC должна работать более интенсивно, поэтому обычно целесообразно выбирать значения в нижней части диапазона — 0,1–0,15%.

Как разработать и проверить свой SLC

1. Начните с каркаса папки. Выберите тип цемента (OPC 42,5R/52,5 или специальный цемент SLC) и наполнитель (мелкий кварцевый песок ≤ 0,5 мм). Определите базовую текучесть, используя только PCE.

1. Добавьте HPMC в количестве 0,081 TP3T (400–800 мПа·с). Измерьте рассыпаемость конуса, время схватывания и выделение воздуха. Регулируйте с шагом 0,021 TP3T.

1. Добавьте пеногаситель. Начать с параметров 0,2%. Отлить пробные плиты, оценить количество пор через 24 часа. Провести точную настройку соотношения пеногасителя и HPMC.

1. Проверить соответствие стандартам. Распространение в конусе (EN 12706), время схватывания (EN 13454 или ASTM C191), прочность на сжатие через 1/28 суток, твердость поверхности и усадка (EN 13454-2).

1. Закажите бесплатные образцы и повторите процедуру. Компания TENESSY предлагает бесплатные образцы весом от 500 до 3000 г с сертификатом анализа (COA), что позволяет вам проводить испытания без необходимости заказывать полную тару. Когда продукт будет готов к серийному производству, срок изготовления составит 7–14 дней, при этом мы готовы в любое время оказать поддержку в разработке рецептуры.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ