Einfluss von Celluloseether auf die Wasserretention

Mithilfe der Umweltsimulationsmethode wurde der Einfluss von Celluloseethern mit unterschiedlichem Substitutionsgrad und molarer Substitution auf die Wasserretention von Mörtel unter heißen Bedingungen untersucht. Die Analyse der Testergebnisse mithilfe statistischer Tools zeigt, dass Hydroxyethylmethylcelluloseether mit niedrigem Substitutionsgrad und hohem molarem Substitutionsgrad die beste Wasserretention im Mörtel aufweist.

Schlüsselwörter: Celluloseether: Wasserretention; Mörtel; Umweltsimulationsmethode; heiße Bedingungen

Aufgrund seiner Vorteile in Bezug auf Qualitätskontrolle, Benutzerfreundlichkeit und Transport sowie Umweltschutz wird Trockenmörtel derzeit immer häufiger im Hochbau eingesetzt. Trockenmörtel wird nach Zugabe von Wasser und Mischen auf der Baustelle verarbeitet. Wasser hat zwei Hauptfunktionen: Zum einen sorgt es für die Bauleistung des Mörtels und zum anderen für die Hydratation des zementären Materials, damit der Mörtel nach dem Aushärten die erforderlichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften erreichen kann. Vom Abschluss der Zugabe von Wasser zum Mörtel über die Fertigstellung der Bauarbeiten bis hin zum Erreichen ausreichender physikalischer und mechanischer Eigenschaften wandert freies Wasser neben der Hydratisierung des Zements in zwei Richtungen: Absorption in der Grundschicht und Verdunstung an der Oberfläche. Bei Hitze oder direkter Sonneneinstrahlung verdunstet Feuchtigkeit schnell von der Oberfläche. Bei heißen Bedingungen oder direkter Sonneneinstrahlung ist es wichtig, dass der Mörtel die Feuchtigkeit schnell von der Oberfläche speichert und den Verlust an freiem Wasser verringert. Der Schlüssel zur Beurteilung der Wasserretention von Mörtel liegt in der Bestimmung der geeigneten Prüfmethode. Li Wei et al. untersuchte die Testmethode zur Mörtelwasserretention und stellte fest, dass die Umweltsimulationsmethode im Vergleich zur Vakuumfiltrationsmethode und der Filterpapiermethode die Wasserretention von Mörtel bei verschiedenen Umgebungstemperaturen effektiv charakterisieren kann.

Celluloseether ist das am häufigsten verwendete wasserhaltende Mittel in Trockenmörtelprodukten. Die am häufigsten verwendeten Celluloseether in Trockenmörtel sind Hydroxyethylmethylcelluloseether (HEMC) und Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC). Entsprechende Substituentengruppen sind Hydroxyethyl, Methyl und Hydroxypropyl, Methyl. Der Substitutionsgrad (DS) von Celluloseether gibt den Grad an, in dem die Hydroxylgruppe an jeder Anhydroglucoseeinheit substituiert ist, und der molare Substitutionsgrad (MS) gibt an, dass die Substitutionsreaktion weitergeht, wenn die substituierende Gruppe eine Hydroxylgruppe enthält Führen Sie die Veretherungsreaktion ausgehend von der neuen freien Hydroxylgruppe durch. Grad. Die chemische Struktur und der Substitutionsgrad von Celluloseether sind wichtige Faktoren, die den Feuchtigkeitstransport im Mörtel und die Mikrostruktur des Mörtels beeinflussen. Die Erhöhung des Molekulargewichts von Celluloseether erhöht die Wasserretention des Mörtels, und der unterschiedliche Substitutionsgrad wirkt sich auch auf die Wasserretention des Mörtels aus.

Zu den Hauptfaktoren der Trockenmörtelbauumgebung gehören Umgebungstemperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Niederschlag. Der Ausschuss 305 des ACI (American Concrete Institute) definiert heißes Klima als jede Kombination von Faktoren wie hohe Lufttemperatur, niedrige relative Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit, die die Qualität oder Leistung von frischem oder ausgehärtetem Beton bei dieser Art von Wetter beeinträchtigt. Der Sommer ist in meinem Land oft die Hochsaison für den Bau verschiedener Bauprojekte. Bei Bauarbeiten in einem heißen Klima mit hoher Temperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit kann insbesondere der Teil des Mörtels hinter der Wand dem Sonnenlicht ausgesetzt sein, was sich auf die Frischmischung und Aushärtung des Trockenmörtels auswirkt. Erhebliche Auswirkungen auf die Leistung wie verminderte Belastbarkeit, Dehydrierung und Kraftverlust. Die Frage, wie die Qualität von Trockenmörtel beim Bau in heißen Klimazonen sichergestellt werden kann, hat die Aufmerksamkeit und Forschung von Technikern und Baupersonal der Mörtelindustrie auf sich gezogen.

In dieser Arbeit wird die Umweltsimulationsmethode verwendet, um die Wasserretention von Mörtel zu bewerten, der mit Hydroxyethylmethylcelluloseether und Hydroxypropylmethylcelluloseether mit unterschiedlichen Substitutionsgraden und molarer Substitution bei 45 gemischt ist℃, und die Statistiksoftware JMP8.02 analysiert die Testdaten, um den Einfluss verschiedener Celluloseether auf die Wasserretention von Mörtel unter heißen Bedingungen zu untersuchen.

1. Rohstoffe und Prüfmethoden

1.1 Rohstoffe

Conch P. 042.5 Zement, 50–100 Mesh Quarzsand, Hydroxyethylmethylcelluloseether (HEMC) und Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC) mit einer Viskosität von 40.000 mPa·S. Um den Einfluss anderer Komponenten zu vermeiden, verwendet der Test eine vereinfachte Mörtelformel, die 30 % Zement, 0,2 % Celluloseether und 69,8 % Quarzsand umfasst, und die zugesetzte Wassermenge beträgt 19 % der gesamten Mörtelformel. Beides sind Massenverhältnisse.

1.2 Umweltsimulationsmethode

Das Testgerät der Umweltsimulationsmethode verwendet Jod-Wolfram-Lampen, Ventilatoren und Klimakammern, um Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit usw. zu simulieren, um den Qualitätsunterschied des frisch gemischten Mörtels unter verschiedenen Bedingungen zu testen Testen Sie die Wasserspeicherfähigkeit des Mörtels. In diesem Experiment wurde die Testmethode in der Literatur verbessert und der Computer zur automatischen Aufzeichnung und Prüfung an die Waage angeschlossen, wodurch der experimentelle Fehler reduziert wurde.

Der Test wurde in einem Standardlabor [Temperatur (23)] durchgeführt±2)°C, relative Luftfeuchtigkeit (50±3)%] unter Verwendung einer nicht absorbierenden Basisschicht (Kunststoffschale mit einem Innendurchmesser von 88 mm) bei einer Bestrahlungstemperatur von 45 °C°C. Die Testmethode ist wie folgt:

(1) Schalten Sie bei ausgeschaltetem Ventilator die Jod-Wolfram-Lampe ein und platzieren Sie die Kunststoffschale in einer festen Position vertikal unter der Jod-Wolfram-Lampe, um sie 1 Stunde lang vorzuheizen.

(2) Wiegen Sie die Plastikschale, geben Sie dann den gerührten Mörtel in die Plastikschale, glätten Sie ihn entsprechend der erforderlichen Dicke und wiegen Sie ihn dann.

(3) Bringen Sie die Plastikschale wieder in ihre ursprüngliche Position. Die Software steuert die Waage so, dass sie alle 5 Minuten automatisch wiegt. Der Test endet nach 1 Stunde.

2. Ergebnisse und Diskussion

Berechnungsergebnisse der Wasserretentionsrate R0 von Mörtel, gemischt mit verschiedenen Celluloseethern, nach Bestrahlung bei 45 °C°C für 30 Min.

Die oben genannten Testdaten wurden mit dem Produkt JMP8.02 des Statistiksoftwarekonzerns SAS Company analysiert, um zuverlässige Analyseergebnisse zu erhalten. Der Analyseprozess ist wie folgt.

2.1 Regressionsanalyse und Anpassung

Die Modellanpassung erfolgte mittels der standardmäßigen Methode der kleinsten Quadrate. Der Vergleich zwischen Messwert und Prognosewert zeigt die Bewertung der Modellanpassung und wird vollständig grafisch dargestellt. Die beiden gestrichelten Kurven stellen das „95 %-Konfidenzintervall“ dar und die gestrichelte horizontale Linie stellt den Durchschnittswert aller Daten dar. Die gestrichelte Kurve und der Schnittpunkt der gestrichelten horizontalen Linien zeigen an, dass das Pseudostadium des Modells typisch ist.

Spezifische Werte für Anpassungszusammenfassung und ANOVA. In der passenden Zusammenfassung schreibt der R² erreichte 97 % und der P-Wert in der Varianzanalyse lag weit unter 0,05. Die Kombination der beiden Bedingungen zeigt weiter, dass die Modellanpassung signifikant ist.

2.2 Analyse der Einflussfaktoren

Im Rahmen dieses Experiments sind die passenden Einflussfaktoren unter der Bedingung einer 30-minütigen Bestrahlung wie folgt: In Bezug auf einzelne Faktoren betragen die durch die Art des Celluloseethers und den molaren Substitutionsgrad erhaltenen p-Werte alle weniger als 0,05 , was zeigt, dass das zweite Letztere einen erheblichen Einfluss auf die Wasserretention des Mörtels hat. Was die Wechselwirkung betrifft, ergeben sich aus den experimentellen Ergebnissen der Anpassungsanalyse die Ergebnisse des Einflusses der Art des Celluloseethers, des Substitutionsgrads (Ds) und des molaren Substitutionsgrads (MS) auf die Wasserretention von Mörtel. die Art des Celluloseethers und der Substitutionsgrad. Die Wechselwirkung zwischen dem Substitutionsgrad und dem molaren Substitutionsgrad hat einen erheblichen Einfluss auf die Wasserretention von Mörtel, da die p-Werte beider kleiner als 0,05 sind. Das Zusammenwirken von Faktoren weist darauf hin, dass das Zusammenspiel zweier Faktoren intuitiver beschrieben wird. Das Kreuz zeigt an, dass die beiden eine starke Korrelation haben, und die Parallelität zeigt an, dass die beiden eine schwache Korrelation haben. Nehmen Sie im Faktor-Interaktionsdiagramm die Flächeα Dort, wo beispielsweise der vertikale Typ und der laterale Substitutionsgrad interagieren, schneiden sich die beiden Liniensegmente, was darauf hinweist, dass die Korrelation zwischen dem Typ und dem Grad der Substitution stark ist, und im Bereich b, wo der vertikale Typ und der molare laterale Substitutionsgrad interagieren interagieren, neigen die beiden Liniensegmente dazu, parallel zu sein, was darauf hindeutet, dass die Korrelation zwischen Typ und molarer Substitution schwach ist.

2.3 Vorhersage der Wasserretention

Basierend auf dem Anpassungsmodell wird entsprechend dem umfassenden Einfluss verschiedener Celluloseether auf die Wasserretention von Mörtel die Wasserretention von Mörtel von der JMP-Software vorhergesagt und die Parameterkombination für die beste Wasserretention von Mörtel ermittelt. Die Vorhersage der Wasserretention zeigt die Kombination aus der besten Mörtelwasserretention und ihrem Entwicklungstrend, d. h. HEMC ist im Typenvergleich besser als HPMC, mittlere und niedrige Substitution ist besser als hohe Substitution und mittlere und hohe Substitution ist besser als niedrige Substitution bei der molaren Substitution, aber in dieser Kombination gibt es keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden. Zusammenfassend zeigten Hydroxyethylmethylcelluloseether mit niedrigem Substitutionsgrad und hohem molarem Substitutionsgrad mit 45 die beste Mörtelwasserretention℃. Unter dieser Kombination beträgt der vom System vorhergesagte Wert der Wasserretention 0,611736±0,014244.

3. Fazit

(1) Als wichtiger Einzelfaktor hat die Art des Celluloseethers einen erheblichen Einfluss auf die Wasserretention des Mörtels, und Hydroxyethylmethylcelluloseether (HEMC) ist besser als Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC). Es zeigt, dass der Unterschied in der Art der Substitution zu einem Unterschied in der Wasserretention führt. Gleichzeitig beeinflusst die Art des Celluloseethers auch den Substitutionsgrad.

(2) Als wesentlicher Einzelfaktor nimmt der molare Substitutionsgrad von Celluloseether ab und die Wasserretention von Mörtel nimmt tendenziell ab. Dies zeigt, dass die fortgesetzte Veretherungsreaktion der Seitenkette der Celluloseether-Substituentengruppe mit der freien Hydroxylgruppe auch zu Unterschieden in der Wasserretention des Mörtels führt.

(3) Der Substitutionsgrad von Celluloseethern stand in Wechselwirkung mit der Art und dem molaren Substitutionsgrad. Je nach Substitutionsgrad und Typ ist die Wasserretention von HEMC bei niedrigem Substitutionsgrad besser als die von HPMC; Bei hohem Substitutionsgrad ist der Unterschied zwischen HEMC und HPMC nicht groß. Was die Wechselwirkung zwischen Substitutionsgrad und molarer Substitution betrifft, so ist im Fall eines niedrigen Substitutionsgrads die Wasserretention eines niedrigen molaren Substitutionsgrads besser als die eines hohen molaren Substitutionsgrads; Der Unterschied ist nicht riesig.

(4) Der mit Hydroxyethylmethylcelluloseether gemischte Mörtel mit niedrigem Substitutionsgrad und hohem molarem Substitutionsgrad zeigte die beste Wasserretention unter heißen Bedingungen. Wie sich jedoch der Einfluss des Celluloseethertyps, des Substitutionsgrads und des molaren Substitutionsgrads auf die Wasserretention von Mörtel erklären lässt, bedarf der mechanistischen Frage in diesem Aspekt noch weiterer Untersuchung.