تأثیر اتر سلولز بر احتباس آب

از روش شبیه سازی محیطی برای بررسی اثر اترهای سلولزی با درجات مختلف جایگزینی و جایگزینی مولی بر حفظ آب ملات در شرایط گرم استفاده شد. تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش با استفاده از ابزارهای آماری نشان می‌دهد که اتر هیدروکسی اتیل متیل سلولز با درجه جانشینی کم و درجه جانشینی مولی بالا بهترین احتباس آب را در ملات نشان می‌دهد.

کلمات کلیدی: اتر سلولز: احتباس آب؛ ملات; روش شبیه سازی محیطی; شرایط گرم

ملات مخلوط خشک به دلیل مزایایی که در کنترل کیفیت، راحتی استفاده و حمل و نقل و حفاظت از محیط زیست دارد، در حال حاضر بیشتر و بیشتر در ساخت و ساز ساختمان استفاده می شود. ملات مخلوط خشک پس از افزودن آب و اختلاط در محل ساخت و ساز استفاده می شود. آب دو وظیفه اصلی دارد: یکی اطمینان از عملکرد ساختمانی ملات و دیگری اطمینان از هیدراتاسیون مواد سیمانی به طوری که ملات بتواند پس از سخت شدن به خواص فیزیکی و مکانیکی مورد نیاز دست یابد. از اتمام افزودن آب به ملات تا پایان ساخت و ساز تا به دست آوردن خواص فیزیکی و مکانیکی کافی، آب آزاد علاوه بر هیدراته کردن سیمان به دو جهت جذب لایه پایه و تبخیر سطحی مهاجرت می کند. در شرایط گرم یا زیر نور مستقیم خورشید، رطوبت به سرعت از سطح تبخیر می شود. در شرایط گرم یا زیر نور مستقیم خورشید، ضروری است که ملات رطوبت را به سرعت از سطح حفظ کند و از اتلاف آب آزاد آن بکاهد. کلید ارزیابی میزان نگهداری آب ملات، تعیین روش آزمایش مناسب است. لی وی و همکاران روش آزمایش نگهداری آب ملات را مطالعه کرد و دریافت که در مقایسه با روش فیلتراسیون خلاء و روش کاغذ صافی، روش شبیه‌سازی محیطی می‌تواند به طور موثری حفظ آب ملات را در دماهای مختلف محیط مشخص کند.

اتر سلولزی متداول ترین عامل نگهدارنده آب در محصولات ملات مخلوط خشک است. متداول ترین اترهای سلولزی مورد استفاده در ملات مخلوط خشک هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر (HEMC) و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر (HPMC) هستند. گروه های جایگزین مربوطه هیدروکسی اتیل، متیل و هیدروکسی پروپیل، متیل هستند. درجه جانشینی (DS) اتر سلولز نشان‌دهنده درجه جایگزینی گروه هیدروکسیل در هر واحد آنهیدروگلوکز است و درجه جایگزینی مولی (MS) نشان می‌دهد که اگر گروه جایگزین دارای یک گروه هیدروکسیل باشد، واکنش جایگزینی ادامه می‌یابد. واکنش اتریفیکاسیون را از گروه هیدروکسیل آزاد جدید انجام دهید. درجه ساختار شیمیایی و درجه جایگزینی اتر سلولز عوامل مهمی هستند که بر انتقال رطوبت در ملات و ریزساختار ملات تأثیر می‌گذارند. افزایش وزن مولکولی اتر سلولز باعث افزایش احتباس آب ملات می شود و درجه جایگزینی متفاوت نیز بر حفظ آب ملات تأثیر می گذارد.

عوامل اصلی محیط ساخت ملات مخلوط خشک شامل دمای محیط، رطوبت نسبی، سرعت باد و بارندگی است. در مورد آب و هوای گرم، کمیته 305 ACI (موسسه بتن آمریکا) آن را به عنوان هر ترکیبی از عوامل مانند دمای اتمسفر بالا، رطوبت نسبی کم و سرعت باد تعریف می کند که کیفیت یا عملکرد بتن تازه یا سخت شده این نوع آب و هوا را مختل می کند. تابستان در کشور من اغلب فصل اوج ساخت و ساز پروژه های مختلف ساختمانی است. ساخت و ساز در آب و هوای گرم با درجه حرارت بالا و رطوبت کم، به خصوص قسمتی از ملات پشت دیوار ممکن است در معرض نور خورشید قرار گیرد که بر اختلاط تازه و سخت شدن ملات مخلوط خشک تأثیر می گذارد. اثرات قابل توجهی بر عملکرد مانند کاهش کارایی، کم آبی و از دست دادن قدرت. نحوه اطمینان از کیفیت ملات مخلوط خشک در ساخت و ساز با اقلیم گرم مورد توجه و تحقیقات تکنسین های صنعت ملات و پرسنل ساختمانی قرار گرفته است.

در این مقاله از روش شبیه سازی محیطی برای ارزیابی میزان احتباس آب ملات مخلوط با هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر با درجات مختلف جایگزینی و جایگزینی مولی در دمای 45 استفاده شده است.℃و از نرم افزار آماری JMP8.02 برای بررسی تاثیر اترهای سلولزی مختلف بر حفظ آب ملات در شرایط گرم استفاده می شود.

1. مواد اولیه و روش های آزمایش

1.1 مواد اولیه

Conch P. 042.5 سیمان، 50-100 مش کوارتز ماسه، هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر (HEMC) و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر (HPMC) با ویسکوزیته 40000 mPa·س به منظور اجتناب از تأثیر سایر اجزاء، آزمون یک فرمول ملات ساده شده شامل 30٪ سیمان، 0.2٪ اتر سلولز و 69.8٪ ماسه کوارتز را اتخاذ می کند و مقدار آب اضافه شده 19٪ از فرمول کل ملات است. هر دو نسبت جرم هستند.

1.2 روش شبیه سازی محیطی

دستگاه آزمایش روش شبیه‌سازی محیطی از لامپ‌های ید – تنگستن، فن‌ها و محفظه‌های محیطی برای شبیه‌سازی دما، رطوبت و سرعت باد در فضای باز و غیره استفاده می‌کند تا تفاوت کیفیت ملات تازه مخلوط شده را در شرایط مختلف آزمایش کند و احتباس آب ملات را تست کنید. در این آزمایش، روش آزمایش در ادبیات بهبود یافته است و رایانه برای ضبط و آزمایش خودکار به ترازوی متصل می شود و در نتیجه خطای آزمایشی کاهش می یابد.

آزمایش در آزمایشگاه استاندارد [درجه حرارت 23±2)°C، رطوبت نسبی (50±3)٪] با استفاده از یک لایه پایه غیر جاذب (ظروف پلاستیکی با قطر داخلی 88 میلی متر) در دمای تابش 45°ج- روش آزمون به شرح زیر است:

(1) در حالی که فن خاموش است، لامپ ید- تنگستن را روشن کنید و ظرف پلاستیکی را در یک موقعیت ثابت به صورت عمودی زیر لامپ ید- تنگستن قرار دهید تا به مدت 1 ساعت پیش گرم شود.

(2) ظرف پلاستیکی را وزن کنید، سپس ملات هم زده را در ظرف پلاستیکی قرار دهید، آن را به ضخامت لازم صاف کنید و سپس آن را وزن کنید.

(3) ظرف پلاستیکی را به موقعیت اولیه خود برگردانید و نرم افزار تعادل را کنترل می کند تا هر 5 دقیقه یک بار به طور خودکار وزن شود و آزمایش پس از 1 ساعت به پایان می رسد.

2. نتایج و بحث

نتایج محاسبه میزان نگهداری آب R0 ملات مخلوط با اترهای سلولزی مختلف پس از تابش در 45°C به مدت 30 دقیقه

داده‌های آزمون فوق با استفاده از محصول JMP8.02 گروه نرم‌افزار آماری شرکت SAS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت تا نتایج آنالیز قابل اعتماد به دست آید. فرآیند تحلیل به شرح زیر است.

2.1 تجزیه و تحلیل رگرسیون و برازش

برازش مدل با حداقل مربعات استاندارد انجام شد. مقایسه بین مقدار اندازه گیری شده و مقدار پیش بینی شده، ارزیابی برازش مدل را نشان می دهد و به طور کامل به صورت گرافیکی نمایش داده می شود. دو منحنی نقطه چین نشان دهنده «فاصله اطمینان 95 درصد» و خط افقی نقطه چین نشان دهنده مقدار متوسط ​​همه داده ها است. منحنی نقطه چین و تلاقی خطوط افقی چین نشان می دهد که مدل شبه مرحله معمولی است.

مقادیر ویژه برای برازش خلاصه و ANOVA. در خلاصه مناسب، R² به 97% رسید و مقدار P در تحلیل واریانس به مراتب کمتر از 0.05 بود. ترکیب این دو شرط بیشتر نشان می دهد که برازش مدل قابل توجه است.

2.2 تجزیه و تحلیل عوامل تأثیرگذار

در محدوده این آزمایش، تحت شرایط 30 دقیقه تابش، فاکتورهای تأثیر برازش به شرح زیر است: از نظر تک فاکتورها، مقادیر p حاصل از نوع اتر سلولز و درجه جانشینی مولی کمتر از 05/0 است. ، که نشان می دهد دومی تأثیر بسزایی در حفظ آب ملات دارد. تا آنجا که به تعامل مربوط می شود، از نتایج تجربی نتایج تجزیه و تحلیل برازش تاثیر نوع اتر سلولز، درجه جانشینی (Ds) و درجه جایگزینی مولی (MS) بر احتباس آب ملات، نوع اتر سلولز و درجه جانشینی، برهمکنش درجه جانشینی و درجه مولی جانشینی تأثیر بسزایی در حفظ آب ملات دارد، زیرا مقادیر p هر دو کمتر از 05/0 است. تأثیر متقابل عوامل نشان می دهد که تعامل دو عامل به طور شهودی تر توصیف می شود. ضربدر نشان می دهد که این دو دارای همبستگی قوی هستند و موازی نشان می دهد که این دو دارای همبستگی ضعیف هستند. در نمودار برهمکنش عامل، مساحت را در نظر بگیریدα در جایی که نوع عمودی و درجه جانشینی جانبی به عنوان مثال با هم تعامل دارند، دو پاره خط متقاطع می شوند که نشان می دهد همبستگی بین نوع و درجه جانشینی قوی است و در ناحیه b که نوع عمودی و درجه جانشینی جانبی مولی وجود دارد. برهم کنش، دو بخش خط تمایل به موازی دارند، که نشان می دهد که همبستگی بین نوع و جانشینی مولر ضعیف است.

2.3 پیش بینی احتباس آب

بر اساس مدل برازش، با توجه به تاثیر همه جانبه اترهای سلولزی مختلف بر حفظ آب ملات، احتباس آب ملات توسط نرم افزار JMP پیش‌بینی شده و ترکیب پارامتری برای بهترین نگهداری آب ملات یافت می‌شود. پیش‌بینی حفظ آب ترکیبی از بهترین احتباس آب ملات و روند توسعه آن را نشان می‌دهد، یعنی HEMC در مقایسه نوع بهتر از HPMC، جایگزینی متوسط ​​و کم بهتر از جایگزینی زیاد و جایگزینی متوسط ​​و زیاد بهتر از جایگزینی کم است. در جایگزینی مولر، اما در این ترکیب تفاوت معنی داری بین این دو وجود ندارد. به طور خلاصه، اترهای هیدروکسی اتیل متیل سلولز با درجه جایگزینی کم و درجه جایگزینی مولی بالا بهترین احتباس آب ملات را در 45 نشان دادند.℃. در این ترکیب، مقدار پیش‌بینی شده احتباس آب توسط سیستم 0.611736 است±0.014244.

3. نتیجه گیری

(1) به عنوان یک عامل مهم واحد، نوع اتر سلولز تأثیر قابل توجهی بر حفظ آب ملات دارد و هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر (HEMC) بهتر از اتر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) است. نشان می دهد که تفاوت در نوع جایگزینی منجر به تفاوت در حفظ آب می شود. در عین حال، نوع اتر سلولز نیز با درجه جایگزینی در تعامل است.

(2) به عنوان یک عامل موثر تک فاکتور مهم، درجه جایگزینی مولی اتر سلولز کاهش می‌یابد و احتباس آب ملات تمایل به کاهش دارد. این نشان می دهد که از آنجایی که زنجیره جانبی گروه جانشین اتر سلولز به واکنش اتریفیکاسیون با گروه هیدروکسیل آزاد ادامه می دهد، همچنین منجر به تفاوت در حفظ آب ملات می شود.

(3) درجه جایگزینی اترهای سلولز با نوع و درجه مولی جایگزینی در تعامل است. بین درجه جانشینی و نوع، در مورد درجه جانشینی پایین، احتباس آب HEMC بهتر از HPMC است. در مورد درجه بالای جایگزینی، تفاوت بین HEMC و HPMC زیاد نیست. برای برهمکنش بین درجه جانشینی و جانشینی مولر، در مورد درجه جانشینی کم، احتباس آب در درجه مولی پایین جانشینی بهتر از درجه جایگزینی مولی بالا است. تفاوت زیاد نیست.

(4) ملات مخلوط شده با اتر هیدروکسی اتیل متیل سلولز با درجه جایگزینی کم و درجه جایگزینی مولی بالا بهترین احتباس آب را در شرایط گرم نشان داد. با این حال، چگونگی توضیح اثر نوع اتر سلولز، درجه جایگزینی و درجه مولی جایگزینی بر حفظ آب ملات، موضوع مکانیکی در این جنبه هنوز نیاز به مطالعه بیشتر دارد.