Influenza dell'etere di cellulosa sulla ritenzione idrica

Il metodo di simulazione ambientale è stato utilizzato per studiare l'effetto degli eteri di cellulosa con diversi gradi di sostituzione e sostituzione molare sulla ritenzione idrica della malta in condizioni calde. L'analisi dei risultati dei test utilizzando strumenti statistici mostra che l'etere di idrossietilmetilcellulosa con basso grado di sostituzione e alto grado di sostituzione molare mostra la migliore ritenzione d'acqua nella malta.

Parole chiave: etere di cellulosa: ritenzione idrica; mortaio; metodo di simulazione ambientale; condizioni calde

Grazie ai suoi vantaggi nel controllo della qualità, nella comodità d'uso e nel trasporto e nella protezione dell'ambiente, la malta miscelata a secco è attualmente sempre più ampiamente utilizzata nella costruzione di edifici. La malta mista a secco viene utilizzata dopo l'aggiunta di acqua e la miscelazione in cantiere. L'acqua ha due funzioni principali: una è quella di garantire le prestazioni costruttive della malta, l'altra è quella di garantire l'idratazione del materiale cementizio affinché la malta possa raggiungere le proprietà fisico-meccaniche richieste dopo l'indurimento. Dal completamento dell'aggiunta di acqua alla malta al completamento della costruzione fino all'ottenimento di proprietà fisiche e meccaniche sufficienti, l'acqua libera migrerà in due direzioni oltre a idratare il cemento: assorbimento dello strato di base ed evaporazione superficiale. In condizioni calde o alla luce diretta del sole, l'umidità evapora rapidamente dalla superficie. In condizioni calde o sotto la luce solare diretta, è essenziale che la malta trattenga rapidamente l'umidità dalla superficie e riduca la perdita di acqua libera. La chiave per valutare la ritenzione idrica della malta è determinare il metodo di prova appropriato. Li Wei et al. ha studiato il metodo di prova della ritenzione idrica della malta e ha scoperto che, rispetto al metodo di filtrazione sotto vuoto e al metodo della carta da filtro, il metodo di simulazione ambientale può caratterizzare efficacemente la ritenzione idrica della malta a diverse temperature ambiente.

L'etere di cellulosa è l'agente di ritenzione idrica più comunemente utilizzato nei prodotti a base di malta mista a secco. Gli eteri di cellulosa più comunemente usati nella malta miscelata a secco sono l'etere di idrossietilmetilcellulosa (HEMC) e l'etere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC). Gruppi sostituenti corrispondenti sono idrossietile, metile e idrossipropile, metile. Il grado di sostituzione (DS) dell'etere di cellulosa indica il grado di sostituzione del gruppo ossidrile su ciascuna unità di anidroglucosio, mentre il grado di sostituzione molare (MS) indica che se il gruppo sostitutivo contiene un gruppo ossidrile, la reazione di sostituzione continua a effettuare la reazione di eterificazione dal nuovo gruppo ossidrile libero. grado. La struttura chimica e il grado di sostituzione dell'etere di cellulosa sono fattori importanti che influenzano il trasporto dell'umidità nella malta e la microstruttura della malta. L'aumento del peso molecolare dell'etere di cellulosa aumenterà la ritenzione idrica della malta e il diverso grado di sostituzione influenzerà anche la ritenzione idrica della malta.

I principali fattori dell'ambiente di costruzione con malta mista secca comprendono la temperatura ambiente, l'umidità relativa, la velocità del vento e le precipitazioni. Per quanto riguarda i climi caldi, il Comitato 305 dell'ACI (American Concrete Institute) lo definisce come qualsiasi combinazione di fattori quali elevata temperatura atmosferica, bassa umidità relativa e velocità del vento, che compromette la qualità o le prestazioni del calcestruzzo fresco o indurito di questo tipo di clima. L'estate nel mio paese è spesso la stagione di punta per la realizzazione di vari progetti di costruzione. Costruzione in un clima caldo con temperatura elevata e bassa umidità, in particolare la parte della malta dietro il muro può essere esposta alla luce solare, che influenzerà la miscelazione fresca e l'indurimento della malta miscelata a secco. Effetti significativi sulle prestazioni quali ridotta lavorabilità, disidratazione e perdita di forza. Come garantire la qualità della malta miscelata a secco nelle costruzioni con climi caldi ha attirato l'attenzione e la ricerca dei tecnici dell'industria delle malte e del personale di costruzione.

In questo articolo, il metodo di simulazione ambientale viene utilizzato per valutare la ritenzione idrica della malta miscelata con etere di idrossietilmetilcellulosa e etere di idrossipropilmetilcellulosa con diversi gradi di sostituzione e sostituzione molare a 45℃e viene utilizzato il software statistico JMP8.02 che analizza i dati del test per studiare l'influenza di diversi eteri di cellulosa sulla ritenzione idrica della malta in condizioni calde.

1. Materie prime e metodi di prova

1.1 Materie prime

Conch P. 042.5 Cemento, sabbia di quarzo da 50-100 mesh, etere di idrossietilmetilcellulosa (HEMC) e etere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) con una viscosità di 40000 mPa·S. Per evitare l'influenza di altri componenti, il test adotta una formula di malta semplificata, comprendente 30% di cemento, 0,2% di etere di cellulosa e 69,8% di sabbia di quarzo, e la quantità di acqua aggiunta è pari al 19% della formula totale della malta. Entrambi sono rapporti di massa.

1.2 Metodo di simulazione ambientale

Il dispositivo di prova del metodo di simulazione ambientale utilizza lampade, ventilatori e camere ambientali allo iodio-tungsteno per simulare la temperatura esterna, l'umidità e la velocità del vento, ecc., per testare la differenza di qualità della malta appena miscelata in diverse condizioni e per testare la ritenzione idrica della malta. In questo esperimento, il metodo di test in letteratura è stato migliorato e il computer è collegato alla bilancia per la registrazione e il test automatici, riducendo così l'errore sperimentale.

Il test è stato effettuato in un laboratorio standard [temperatura (23±2)°C, umidità relativa (50±3)%] utilizzando uno strato di base non assorbente (piatto di plastica con un diametro interno di 88 mm) ad una temperatura di irradiazione di 45°C. Il metodo di prova è il seguente:

(1) Con la ventola spenta, accendere la lampada allo iodio-tungsteno e posizionare il piatto di plastica in una posizione fissa verticalmente sotto la lampada allo iodio-tungsteno per preriscaldare per 1 ora;

(2) Pesare il piatto di plastica, quindi posizionare la malta mescolata nel piatto di plastica, lisciarla secondo lo spessore richiesto, quindi pesarla;

(3) Riporta il piatto di plastica nella sua posizione originale e il software controlla la bilancia per pesare automaticamente una volta ogni 5 minuti e il test termina dopo 1 ora.

2. Risultati e discussione

Risultati del calcolo del tasso di ritenzione idrica R0 della malta miscelata con diversi eteri di cellulosa dopo irraggiamento a 45°C per 30 minuti.

I dati dei test di cui sopra sono stati analizzati utilizzando il prodotto JMP8.02 del gruppo di software statistico SAS Company, al fine di ottenere risultati di analisi affidabili. Il processo di analisi è il seguente.

2.1 Analisi di regressione e adattamento

L'adattamento del modello è stato eseguito mediante i minimi quadrati standard. Il confronto tra il valore misurato e il valore previsto mostra la valutazione dell'adattamento del modello ed è completamente visualizzato graficamente. Le due curve tratteggiate rappresentano l'"intervallo di confidenza del 95%" e la linea orizzontale tratteggiata rappresenta il valore medio di tutti i dati. La curva tratteggiata e l'intersezione delle linee orizzontali tratteggiate indicano che lo pseudo-stadio del modello è tipico.

Valori specifici per il riepilogo dell'adattamento e l'ANOVA. Nella doverosa sintesi, il R² ha raggiunto il 97% e il valore P nell’analisi della varianza era di gran lunga inferiore a 0,05. La combinazione delle due condizioni dimostra inoltre che l’adattamento del modello è significativo.

2.2 Analisi dei fattori che influenzano

Nell'ambito di questo esperimento, in condizioni di 30 minuti di irradiazione, i fattori di influenza adeguati sono i seguenti: in termini di singoli fattori, i valori p ottenuti dal tipo di etere di cellulosa e dal grado di sostituzione molare sono tutti inferiori a 0,05 , il che dimostra che il secondo Quest'ultimo ha un impatto significativo sulla ritenzione idrica della malta. Per quanto riguarda l'interazione, dai risultati sperimentali dell'analisi di adattamento risulta l'impatto del tipo di etere di cellulosa, del grado di sostituzione (Ds) e del grado di sostituzione molare (MS) sulla ritenzione idrica della malta, il tipo di etere di cellulosa e il grado di sostituzione. L'interazione tra il grado di sostituzione e il grado molare di sostituzione ha un effetto significativo sulla ritenzione idrica della malta, poiché i valori p di entrambi sono inferiori a 0,05. L'interazione dei fattori indica che l'interazione di due fattori è descritta in modo più intuitivo. La croce indica che i due hanno una forte correlazione, mentre il parallelismo indica che i due hanno una correlazione debole. Nel diagramma di interazione dei fattori, prendi l'areaα dove ad esempio interagiscono il tipo verticale e il grado di sostituzione laterale, i due segmenti di linea si intersecano, indicando che la correlazione tra il tipo e il grado di sostituzione è forte, e nell'area b dove il tipo verticale e il grado di sostituzione laterale molare interagiscono, i due segmenti di linea tendono ad essere paralleli, indicando che la correlazione tra tipo e sostituzione molare è debole.

2.3 Previsione della ritenzione idrica

Sulla base del modello di adattamento, in base all'influenza complessiva dei diversi eteri di cellulosa sulla ritenzione idrica della malta, la ritenzione idrica della malta viene prevista dal software JMP e viene trovata la combinazione di parametri per la migliore ritenzione idrica della malta. La previsione della ritenzione idrica mostra la combinazione della migliore ritenzione idrica della malta e il suo trend di sviluppo, ovvero HEMC è migliore di HPMC nel confronto dei tipi, la sostituzione media e bassa è migliore della sostituzione alta e la sostituzione media e alta è migliore della sostituzione bassa nella sostituzione molare, ma non c'è differenza significativa tra i due in questa combinazione. In sintesi, gli eteri di idrossietilmetilcellulosa con basso grado di sostituzione e alto grado di sostituzione molare hanno mostrato la migliore ritenzione idrica della malta a 45℃. Con questa combinazione, il valore previsto di ritenzione idrica data dal sistema è 0,611736±0,014244.

3. Conclusione

(1) Come singolo fattore significativo, il tipo di etere di cellulosa ha un impatto significativo sulla ritenzione idrica della malta e l'etere di idrossietilmetilcellulosa (HEMC) è migliore dell'etere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC). Mostra che la differenza nel tipo di sostituzione porterà alla differenza nella ritenzione idrica. Allo stesso tempo, anche il tipo di etere di cellulosa interagisce con il grado di sostituzione.

(2) Come fattore d'influenza singolo e significativo, il grado di sostituzione molare dell'etere di cellulosa diminuisce e la ritenzione idrica della malta tende a diminuire. Ciò dimostra che poiché la catena laterale del gruppo sostituente dell'etere di cellulosa continua a subire una reazione di eterificazione con il gruppo ossidrile libero, ciò porterà anche a differenze nella ritenzione idrica della malta.

(3) Il grado di sostituzione degli eteri di cellulosa interagiva con il tipo e il grado molare di sostituzione. Tra il grado di sostituzione e la tipologia, nel caso di basso grado di sostituzione, la ritenzione idrica degli HEMC è migliore di quella degli HPMC; nel caso di un elevato grado di sostituzione, la differenza tra HEMC e HPMC non è grande. Per l'interazione tra grado di sostituzione e sostituzione molare, nel caso di basso grado di sostituzione, la ritenzione idrica di basso grado di sostituzione molare è migliore di quella di alto grado di sostituzione molare; La differenza non è enorme.

(4) La malta miscelata con etere di idrossietilmetilcellulosa con basso grado di sostituzione e alto grado di sostituzione molare ha mostrato la migliore ritenzione d'acqua in condizioni calde. Tuttavia, come spiegare l’effetto del tipo di etere di cellulosa, del grado di sostituzione e del grado di sostituzione molare sulla ritenzione idrica della malta, la questione meccanicistica in questo aspetto necessita ancora di ulteriori studi.