HPMC (Hydroxypropyl Methyl Cellulose) là vật liệu polymer được sử dụng phổ biến trong vật liệu xây dựng, đặc biệt là vật liệu gốc xi măng và vật liệu gốc thạch cao. Nó có khả năng hòa tan trong nước tốt, độ bám dính, giữ nước và làm đặc, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong vữa, bột trét, keo dán gạch và các vật liệu khác.
1. Nguyên nhân gây co ngót, nứt nẻ của vật liệu xây dựng
Trong quá trình đông cứng, vật liệu xây dựng thường bị co lại thể tích do bốc hơi nước, phản ứng hóa học và thay đổi của các yếu tố môi trường bên ngoài dẫn đến tập trung ứng suất và hình thành vết nứt. Các loại co ngót chính bao gồm:
Co ngót nhựa: Khi vật liệu gốc xi măng chưa cứng lại thì thể tích co lại do nước bay hơi nhanh.
Co rút khô: Sau khi vật liệu cứng lại, tiếp xúc lâu với không khí và nước bay hơi chậm, dẫn đến co rút thể tích.
Co rút nhiệt độ: Thay đổi thể tích do thay đổi nhiệt độ, đặc biệt trong môi trường có chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm.
Co ngót tự sinh: Trong quá trình hydrat hóa xi măng, thể tích bên trong co lại do phản ứng hydrat hóa tiêu thụ nước.
Những sự co ngót này thường dẫn đến sự tích tụ ứng suất bên trong vật liệu, cuối cùng gây ra các vết nứt nhỏ hoặc vết nứt, ảnh hưởng đến độ bền và tính thẩm mỹ của kết cấu công trình. Để tránh hiện tượng này, người ta thường cần đến các chất phụ gia để cải thiện tính năng của vật liệu và HPMC là một trong số đó.
2. Cơ chế hoạt động của HPMC
HPMC đóng vai trò quan trọng trong việc giảm độ co ngót và nứt của vật liệu xây dựng, điều này chủ yếu đạt được thông qua các cơ chế sau:
Giữ nước: HPMC có khả năng giữ nước mạnh và có thể tạo thành màng giữ nước trong vữa hoặc bột bả để làm chậm tốc độ bay hơi của nước. Do sự bay hơi nhanh của nước bên trong vật liệu sẽ gây co ngót nhựa, tác dụng giữ nước của HPMC có thể làm giảm hiện tượng co ngót sớm một cách hiệu quả, giữ đủ nước trong vật liệu, từ đó thúc đẩy phản ứng hydrat hóa hoàn toàn của xi măng và giảm các vết nứt co ngót do mất nước trong quá trình sấy. Ngoài ra, HPMC có thể cải thiện hiệu suất của vật liệu trong điều kiện khô và ướt, đồng thời giảm nứt do mất nước.
Tác dụng làm dày và tăng cường: HPMC là chất làm đặc có thể làm tăng độ đặc và độ nhớt của vữa một cách hiệu quả, đồng thời tăng cường độ bám dính tổng thể của vật liệu. Trong quá trình thi công, nếu vật liệu quá mỏng dễ bị bong tróc hoặc chảy xệ dẫn đến bề mặt không bằng phẳng, thậm chí có vết nứt. Bằng cách sử dụng HPMC, vữa có thể duy trì độ nhớt thích hợp, tăng cường cường độ và mật độ bề mặt của vật liệu sau khi thi công và giảm khả năng nứt. Ngoài ra, HPMC cũng có thể tăng cường khả năng chống cắt của vật liệu và cải thiện khả năng chống nứt của vật liệu.
Cải thiện tính linh hoạt của vật liệu: Các phân tử HPMC có thể đóng một vai trò nhất định trong việc tăng cường tính linh hoạt của vật liệu gốc xi măng hoặc vật liệu gốc thạch cao, nhờ đó vật liệu có khả năng chịu kéo và uốn tốt hơn sau khi đóng rắn. Do vật liệu xây dựng thường chịu ứng suất kéo hoặc uốn dưới sự thay đổi và tải trọng của nhiệt độ môi trường xung quanh, nên sau khi thêm HPMC, độ linh hoạt của vật liệu tăng lên, có thể hấp thụ ứng suất bên ngoài tốt hơn và tránh nứt giòn.
Kiểm soát tốc độ phản ứng thủy hóa xi măng: Trong vật liệu gốc xi măng, tốc độ phản ứng thủy hóa ảnh hưởng trực tiếp đến tính năng của vật liệu. Nếu phản ứng hydrat hóa diễn ra quá nhanh, ứng suất bên trong vật liệu không thể được giải phóng kịp thời, dẫn đến các vết nứt. HPMC có thể làm chậm tốc độ phản ứng hydrat hóa một cách thích hợp thông qua khả năng giữ nước và hình thành màng bảo vệ, ngăn xi măng mất nước quá nhanh trong giai đoạn đầu và do đó tránh được hiện tượng co ngót và nứt tự phát trong quá trình đông cứng của vật liệu.
Cải thiện hiệu suất xây dựng: HPMC có thể cải thiện hiệu suất xây dựng của vật liệu xây dựng, chủ yếu thể hiện ở tính lưu động tốt, khả năng giữ nước và bôi trơn, tăng tính đồng nhất của vật liệu và giảm các vết nứt do thi công không đúng cách. Nó có thể làm cho vữa, bột trét, v.v. dễ dàng rải và san bằng hơn trong quá trình thi công, giảm tỷ lệ rỗng của vật liệu, cải thiện mật độ và độ bền tổng thể của vật liệu, đồng thời giảm nguy cơ nứt cục bộ do thi công không bằng phẳng.
3. Ứng dụng HPMC trong vật liệu xây dựng cụ thể
Keo dán gạch: HPMC có thể cải thiện đáng kể hiệu suất chống trượt của keo dán gạch, đảm bảo gạch có thể được gắn đều vào nền trong quá trình lắp đặt và giảm bong tróc hoặc nứt do ứng suất hoặc co ngót không đều. Ngoài ra, tác dụng làm dày và giữ nước của HPMC còn giúp keo dán gạch duy trì thời gian thi công lâu hơn sau khi thi công, nâng cao hiệu quả thi công và giảm các vết nứt do quá trình đóng rắn không đồng đều.
Bột trét: Trong bột bả, đặc tính giữ nước của HPMC có thể giúp bột bả không bị mất nước quá nhanh trong quá trình sấy khô, đồng thời giảm hiện tượng co ngót và nứt do mất nước. Đồng thời, tác dụng làm dày của HPMC có thể cải thiện hiệu suất thi công của bột bả, giúp thi công đều trên tường dễ dàng hơn và giảm các vết nứt bề mặt do thi công không đồng đều.
Vữa: Thêm HPMC vào vữa có thể cải thiện hiệu suất làm việc của nó một cách hiệu quả, làm cho vữa mịn hơn trong quá trình thi công, giảm sự phân tầng và phân tầng, từ đó cải thiện tính đồng nhất và độ bám dính của vữa. Đồng thời, tác dụng giữ nước của HPMC có thể khiến nước bay hơi chậm hơn trong quá trình đông cứng của vữa, tránh hiện tượng co ngót, nứt do mất nước sớm.
4. Những lưu ý khi sử dụng HPMC
Kiểm soát liều lượng: Lượng HPMC được thêm vào có ảnh hưởng trực tiếp đến tác dụng của nó và thường cần được điều chỉnh theo tỷ lệ nguyên liệu và các tình huống ứng dụng cụ thể. HPMC quá mức sẽ khiến vật liệu có độ đồng nhất quá cao, ảnh hưởng đến hiệu quả thi công; trong khi HPMC không đủ sẽ không thể đóng vai trò giữ nước và làm đặc như bình thường.
Sử dụng với các chất phụ gia khác: HPMC thường được sử dụng kết hợp với các chất phụ gia hóa học khác (như chất khử nước, chất cuốn khí, chất hóa dẻo,…) để đạt được kết quả tốt hơn. Khi sử dụng, cần xem xét sự tương tác của các chất phụ gia khác nhau để tránh ảnh hưởng lẫn nhau đến tính năng của vật liệu.
Là một phụ gia xây dựng quan trọng, HPMC có tác dụng đáng kể trong việc giảm độ co ngót và nứt của vật liệu xây dựng. Nó làm giảm hiệu quả các vết nứt do mất nước và tập trung ứng suất bằng cách cải thiện khả năng giữ nước, độ dày, tính linh hoạt của vật liệu và cải thiện tốc độ phản ứng hydrat hóa xi măng. Việc sử dụng HPMC hợp lý không chỉ có thể cải thiện hiệu suất xây dựng của vật liệu mà còn kéo dài tuổi thọ của kết cấu tòa nhà và giảm chi phí bảo trì sau này. Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ vật liệu xây dựng, việc ứng dụng HPMC trong lĩnh vực xây dựng sẽ ngày càng sâu rộng hơn.
Thời gian đăng: 21-09-2024