Influence de l'éther de cellulose sur la rétention d'eau

La méthode de simulation environnementale a été utilisée pour étudier l'effet des éthers de cellulose avec différents degrés de substitution et de substitution molaire sur la rétention d'eau du mortier dans des conditions chaudes. L'analyse des résultats des tests à l'aide d'outils statistiques montre que l'éther d'hydroxyéthylméthylcellulose avec un faible degré de substitution et un degré de substitution molaire élevé présente la meilleure rétention d'eau dans le mortier.

Mots clés : éther de cellulose : rétention d'eau ; mortier; méthode de simulation environnementale ; conditions chaudes

En raison de ses avantages en matière de contrôle de qualité, de commodité d'utilisation et de transport et de protection de l'environnement, le mortier sec est actuellement de plus en plus utilisé dans la construction de bâtiments. Le mortier mélangé à sec est utilisé après ajout d’eau et mélange sur le chantier. L'eau a deux fonctions principales : l'une est d'assurer les performances constructives du mortier, et l'autre est d'assurer l'hydratation du matériau cimentaire afin que le mortier puisse atteindre les propriétés physiques et mécaniques requises après durcissement. Depuis la fin de l’ajout d’eau au mortier jusqu’à la fin de la construction jusqu’à l’obtention de propriétés physiques et mécaniques suffisantes, l’eau libre migrera dans deux directions en plus d’hydrater le ciment : absorption de la couche de base et évaporation superficielle. Par temps chaud ou en plein soleil, l’humidité s’évapore rapidement de la surface. Par temps chaud ou sous la lumière directe du soleil, il est essentiel que le mortier retient rapidement l’humidité de la surface et réduise sa perte d’eau libre. La clé pour évaluer la rétention d’eau du mortier est de déterminer la méthode d’essai appropriée. Li Wei et coll. a étudié la méthode de test de rétention d'eau du mortier et a découvert que, par rapport à la méthode de filtration sous vide et à la méthode du papier filtre, la méthode de simulation environnementale peut caractériser efficacement la rétention d'eau du mortier à différentes températures ambiantes.

L'éther de cellulose est l'agent de rétention d'eau le plus couramment utilisé dans les mortiers mélangés à sec. Les éthers de cellulose les plus couramment utilisés dans les mortiers secs sont l’éther d’hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC) et l’éther d’hydroxypropylméthylcellulose (HPMC). Les groupes substituants correspondants sont hydroxyéthyle, méthyle et hydroxypropyle, méthyle. Le degré de substitution (DS) de l'éther de cellulose indique le degré auquel le groupe hydroxyle sur chaque unité anhydroglucose est substitué, et le degré de substitution molaire (MS) indique que si le groupe de substitution contient un groupe hydroxyle, la réaction de substitution continue à réaliser la réaction d'éthérification à partir du nouveau groupe hydroxyle libre. degré. La structure chimique et le degré de substitution de l'éther de cellulose sont des facteurs importants affectant le transport de l'humidité dans le mortier et la microstructure du mortier. L'augmentation du poids moléculaire de l'éther de cellulose augmentera la rétention d'eau du mortier, et les différents degrés de substitution affecteront également la rétention d'eau du mortier.

Les principaux facteurs de l’environnement de construction du mortier mélangé à sec comprennent la température ambiante, l’humidité relative, la vitesse du vent et les précipitations. Concernant les climats chauds, le comité 305 de l'ACI (American Concrete Institute) le définit comme toute combinaison de facteurs tels qu'une température atmosphérique élevée, une faible humidité relative et la vitesse du vent, qui altèrent la qualité ou les performances du béton frais ou durci dans ce type de temps. L'été dans mon pays est souvent la haute saison pour la construction de divers projets de construction. Construction dans un climat chaud avec une température élevée et une faible humidité, en particulier la partie du mortier derrière le mur peut être exposée au soleil, ce qui affectera le mélange frais et le durcissement du mortier mélangé à sec. Effets importants sur les performances tels qu'une maniabilité réduite, une déshydratation et une perte de force. La manière de garantir la qualité du mortier mélangé à sec dans la construction en climat chaud a attiré l'attention et les recherches des techniciens de l'industrie du mortier et du personnel de construction.

Dans cet article, la méthode de simulation environnementale est utilisée pour évaluer la rétention d'eau du mortier mélangé à de l'éther d'hydroxyéthylméthylcellulose et de l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose avec différents degrés de substitution et de substitution molaire à 45℃, et le logiciel statistique est utilisé JMP8.02 analyse les données de test pour étudier l'influence de différents éthers de cellulose sur la rétention d'eau du mortier dans des conditions chaudes.

1. Matières premières et méthodes de test

1.1 Matières premières

Conch P. 042.5 Ciment, sable de quartz 50-100 mesh, éther d'hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC) et éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) d'une viscosité de 40 000 mPa·s. Afin d'éviter l'influence d'autres composants, le test adopte une formule de mortier simplifiée, comprenant 30 % de ciment, 0,2 % d'éther de cellulose et 69,8 % de sable de quartz, et la quantité d'eau ajoutée est de 19 % de la formule totale du mortier. Les deux sont des rapports de masse.

1.2 Méthode de simulation environnementale

Le dispositif de test de la méthode de simulation environnementale utilise des lampes à iode-tungstène, des ventilateurs et des chambres environnementales pour simuler la température extérieure, l'humidité et la vitesse du vent, etc., pour tester la différence de qualité du mortier fraîchement mélangé dans différentes conditions, et pour tester la rétention d'eau du mortier. Dans cette expérience, la méthode de test dans la littérature a été améliorée et l'ordinateur est connecté à la balance pour un enregistrement et un test automatiques, réduisant ainsi l'erreur expérimentale.

Le test a été réalisé dans un laboratoire standard [température (23±2)°C, humidité relative (50±3)%] en utilisant une couche de base non absorbante (assiette en plastique d'un diamètre intérieur de 88 mm) à une température d'irradiation de 45°C. La méthode de test est la suivante :

(1) Avec le ventilateur éteint, allumez la lampe à iode-tungstène et placez le plat en plastique dans une position fixe verticalement sous la lampe à iode-tungstène pour préchauffer pendant 1 h ;

(2) Pesez le plat en plastique, puis placez le mortier agité dans le plat en plastique, lissez-le selon l'épaisseur requise, puis pesez-le ;

(3) Remettez le plat en plastique dans sa position d'origine, et le logiciel contrôle la balance pour qu'elle pèse automatiquement une fois toutes les 5 minutes, et le test se termine après 1 heure.

2. Résultats et discussion

Résultats du calcul du taux de rétention d'eau R0 du mortier mélangé à différents éthers de cellulose après irradiation à 45°C pendant 30 min.

Les données de tests ci-dessus ont été analysées à l'aide du produit JMP8.02 du groupe de logiciels statistiques SAS Company, afin d'obtenir des résultats d'analyse fiables. Le processus d’analyse est le suivant.

2.1 Analyse de régression et ajustement

L'ajustement du modèle a été effectué par les moindres carrés standards. La comparaison entre la valeur mesurée et la valeur prédite montre l'évaluation de l'ajustement du modèle, et elle est entièrement affichée graphiquement. Les deux courbes en pointillés représentent « l'intervalle de confiance à 95 % » et la ligne horizontale en pointillés représente la valeur moyenne de toutes les données. La courbe pointillée et l'intersection des lignes horizontales pointillées indiquent que le pseudo-étage du modèle est typique.

Valeurs spécifiques pour le résumé d’ajustement et l’ANOVA. Dans le résumé d'ajustement, le R² atteint 97 % et la valeur P dans l'analyse de variance était bien inférieure à 0,05. La combinaison des deux conditions montre en outre que l’ajustement du modèle est significatif.

2.2 Analyse des facteurs d'influence

Dans le cadre de cette expérience, dans les conditions de 30 minutes d'irradiation, les facteurs d'influence appropriés sont les suivants : en termes de facteurs uniques, les valeurs p obtenues par le type d'éther de cellulose et le degré de substitution molaire sont toutes inférieures à 0,05. , ce qui montre que ce dernier a un impact significatif sur la rétention d'eau du mortier. En ce qui concerne l'interaction, à partir des résultats expérimentaux des résultats d'analyse d'ajustement de l'impact du type d'éther de cellulose, du degré de substitution (Ds) et du degré de substitution molaire (MS) sur la rétention d'eau du mortier, le type d'éther de cellulose et le degré de substitution. L'interaction entre le degré de substitution et le degré molaire de substitution a un effet significatif sur la rétention d'eau du mortier, car les valeurs p des deux sont inférieures à 0,05. L'interaction des facteurs indique que l'interaction de deux facteurs est décrite de manière plus intuitive. Le croisement indique que les deux ont une forte corrélation et le parallélisme indique que les deux ont une faible corrélation. Dans le diagramme d'interaction factorielle, prenez l'aireα où le type vertical et le degré de substitution latérale interagissent à titre d'exemple, les deux segments de ligne se croisent, indiquant que la corrélation entre le type et le degré de substitution est forte, et dans la zone b où le type vertical et le degré de substitution latérale molaire interagissent, les deux segments de ligne ont tendance à être parallèles, ce qui indique que la corrélation entre le type et la substitution molaire est faible.

2.3 Prédiction de la rétention d'eau

Sur la base du modèle d'ajustement, en fonction de l'influence globale des différents éthers de cellulose sur la rétention d'eau du mortier, la rétention d'eau du mortier est prédite par le logiciel JMP et la combinaison de paramètres pour la meilleure rétention d'eau du mortier est trouvée. La prédiction de la rétention d'eau montre la combinaison de la meilleure rétention d'eau du mortier et de sa tendance de développement, c'est-à-dire que HEMC est meilleur que HPMC en comparaison de type, une substitution moyenne et faible est meilleure qu'une substitution élevée, et une substitution moyenne et élevée est meilleure qu'une substitution faible. en substitution molaire, mais il n'y a pas de différence significative entre les deux dans cette combinaison. En résumé, les éthers d'hydroxyéthylméthylcellulose avec un faible degré de substitution et un degré de substitution molaire élevé ont montré la meilleure rétention d'eau du mortier à 45℃. Sous cette combinaison, la valeur prédite de rétention d'eau donnée par le système est de 0,611736.±0,014244.

3. Conclusion

(1) En tant que facteur important, le type d'éther de cellulose a un impact significatif sur la rétention d'eau du mortier, et l'éther d'hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC) est meilleur que l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC). Cela montre que la différence dans le type de substitution entraînera une différence dans la rétention d’eau. Dans le même temps, le type d’éther de cellulose interagit également avec le degré de substitution.

(2) En tant que facteur d'influence significatif, le degré de substitution molaire de l'éther de cellulose diminue et la rétention d'eau du mortier a tendance à diminuer. Cela montre que, à mesure que la chaîne latérale du groupe substituant éther de cellulose continue de subir une réaction d'éthérification avec le groupe hydroxyle libre, cela entraînera également des différences dans la rétention d'eau du mortier.

(3) Le degré de substitution des éthers de cellulose interagit avec le type et le degré molaire de substitution. Entre le degré de substitution et le type, en cas de faible degré de substitution, la rétention d'eau des HEMC est meilleure que celle des HPMC ; dans le cas d'un degré de substitution élevé, la différence entre HEMC et HPMC n'est pas grande. Pour l'interaction entre le degré de substitution et la substitution molaire, dans le cas d'un faible degré de substitution, la rétention d'eau d'un faible degré de substitution molaire est meilleure que celle d'un degré de substitution molaire élevé ; La différence n'est pas énorme.

(4) Le mortier mélangé à de l'éther d'hydroxyéthylméthylcellulose avec un faible degré de substitution et un degré de substitution molaire élevé a montré la meilleure rétention d'eau dans des conditions chaudes. Cependant, comment expliquer l'effet du type d'éther de cellulose, du degré de substitution et du degré molaire de substitution sur la rétention d'eau du mortier, la question mécanistique de cet aspect nécessite encore une étude plus approfondie.