Invloed van cellulose-ether op het vasthouden van water

De omgevingssimulatiemethode werd gebruikt om het effect van cellulose-ethers met verschillende substitutiegraden en molaire substituties op de waterretentie van mortel onder warme omstandigheden te bestuderen. Uit de analyse van de testresultaten met behulp van statistische hulpmiddelen blijkt dat hydroxyethylmethylcellulose-ether met een lage substitutiegraad en een hoge molaire substitutiegraad de beste waterretentie in mortel laat zien.

Trefwoorden: cellulose-ether: waterretentie; mortier; milieusimulatiemethode; warme omstandigheden

Vanwege de voordelen op het gebied van kwaliteitscontrole, gebruiksgemak en transport en milieubescherming wordt drooggemengde mortel momenteel steeds vaker gebruikt in de bouwconstructie. Droog gemengde mortel wordt gebruikt na toevoeging van water en mengen op de bouwplaats. Water heeft twee hoofdfuncties: de ene is het verzekeren van de constructieprestaties van de mortel, en de andere is het verzekeren van de hydratatie van het cementachtige materiaal, zodat de mortel na uitharding de vereiste fysische en mechanische eigenschappen kan bereiken. Vanaf de voltooiing van het toevoegen van water aan de mortel tot de voltooiing van de constructie en het verkrijgen van voldoende fysische en mechanische eigenschappen, zal vrij water naast het hydrateren van het cement in twee richtingen migreren: absorptie van de basislaag en verdamping van het oppervlak. In warme omstandigheden of in direct zonlicht verdampt vocht snel van het oppervlak. In warme omstandigheden of in direct zonlicht is het essentieel dat de mortel het vocht snel van het oppervlak vasthoudt en het vrije waterverlies vermindert. De sleutel tot het evalueren van de waterretentie van mortel is het bepalen van de juiste testmethode. Li Wei et al. bestudeerde de testmethode voor het vasthouden van mortelwater en ontdekte dat, vergeleken met de vacuümfiltratiemethode en de filterpapiermethode, de omgevingssimulatiemethode de waterretentie van mortel bij verschillende omgevingstemperaturen effectief kan karakteriseren.

Cellulose-ether is het meest gebruikte watervasthoudend middel in droog gemengde mortelproducten. De meest gebruikte cellulose-ethers in droog gemengde mortel zijn hydroxyethylmethylcellulose-ether (HEMC) en hydroxypropylmethylcellulose-ether (HPMC). Overeenkomstige substituentgroepen zijn hydroxyethyl, methyl en hydroxypropyl, methyl. De substitutiegraad (DS) van cellulose-ether geeft de mate aan waarin de hydroxylgroep op elke anhydroglucose-eenheid is gesubstitueerd, en de mate van molaire substitutie (MS) geeft aan dat als de substituerende groep een hydroxylgroep bevat, de substitutiereactie doorgaat. voer de veretheringsreactie uit vanaf de nieuwe vrije hydroxylgroep. rang. De chemische structuur en de mate van substitutie van cellulose-ether zijn belangrijke factoren die het vochttransport in mortel en de microstructuur van mortel beïnvloeden. De toename van het molecuulgewicht van cellulose-ether zal de waterretentie van mortel vergroten, en de verschillende mate van substitutie zal ook de waterretentie van mortel beïnvloeden.

De belangrijkste factoren van de bouwomgeving met droog gemengde mortel zijn omgevingstemperatuur, relatieve vochtigheid, windsnelheid en regenval. Met betrekking tot warme klimaten definieert commissie 305 van het ACI (American Concrete Institute) dit als elke combinatie van factoren zoals hoge atmosferische temperatuur, lage relatieve vochtigheid en windsnelheid, die de kwaliteit of prestaties van vers of verhard beton bij dit soort weersomstandigheden aantast. De zomer is in mijn land vaak het hoogseizoen voor de bouw van verschillende bouwprojecten. Bouwen in een warm klimaat met hoge temperaturen en lage luchtvochtigheid, vooral het deel van de mortel achter de muur kan worden blootgesteld aan zonlicht, wat de verse menging en uitharding van de drooggemengde mortel zal beïnvloeden. Aanzienlijke effecten op de prestaties zoals verminderde verwerkbaarheid, uitdroging en krachtverlies. Hoe de kwaliteit van drooggemengde mortel in constructies met een warm klimaat kan worden gegarandeerd, heeft de aandacht en het onderzoek getrokken van technici en bouwpersoneel uit de mortelindustrie.

In dit artikel wordt de omgevingssimulatiemethode gebruikt om de waterretentie te evalueren van mortel gemengd met hydroxyethylmethylcellulose-ether en hydroxypropylmethylcellulose-ether met verschillende substitutiegraden en molaire substitutie bij 45 graden.℃, en de statistische software wordt gebruikt. JMP8.02 analyseert de testgegevens om de invloed van verschillende cellulose-ethers op de waterretentie van mortel onder warme omstandigheden te bestuderen.

1. Grondstoffen en testmethoden

1.1 Grondstoffen

Conch P. 042.5 Cement, kwartszand 50-100 mesh, hydroxyethylmethylcellulose-ether (HEMC) en hydroxypropylmethylcellulose-ether (HPMC) met een viscositeit van 40.000 mPa·S. Om de invloed van andere componenten te vermijden, wordt bij de test een vereenvoudigde mortelformule gebruikt, inclusief 30% cement, 0,2% cellulose-ether en 69,8% kwartszand, en de toegevoegde hoeveelheid water bedraagt ​​19% van de totale mortelformule. Beide zijn massaverhoudingen.

1.2 Milieusimulatiemethode

Het testapparaat van de omgevingssimulatiemethode maakt gebruik van jodium-wolfraamlampen, ventilatoren en klimaatkamers om de buitentemperatuur, vochtigheid en windsnelheid enz. te simuleren, om het verschil in kwaliteit van de vers gemengde mortel onder verschillende omstandigheden te testen, en om test de waterretentie van de mortel. In dit experiment is de testmethode uit de literatuur verbeterd en is de computer aangesloten op de balans voor automatisch opnemen en testen, waardoor de experimentele fout wordt verminderd.

De test werd uitgevoerd in een standaardlaboratorium [temperatuur (23±2)°C, relatieve vochtigheid (50±3)%] met een niet-absorberende basislaag (kunststof schaaltje met een binnendiameter van 88 mm) bij een bestralingstemperatuur van 45°C°C. De testmethode is als volgt:

(1) Zet ​​de jodium-wolfraamlamp aan, terwijl de ventilator uitgeschakeld is, en plaats de plastic schaal in een vaste positie verticaal onder de jodium-wolfraamlamp om gedurende 1 uur voor te verwarmen;

(2) Weeg de plastic schaal, plaats vervolgens de geroerde mortel in de plastic schaal, strijk deze glad tot de gewenste dikte en weeg hem vervolgens;

(3) Plaats de plastic schaal terug in de oorspronkelijke positie en de software regelt de balans om automatisch elke 5 minuten te wegen, en de test eindigt na 1 uur.

2. Resultaten en discussie

Berekeningsresultaten van de waterretentie R0 van mortel gemengd met verschillende cellulose-ethers na bestraling bij 45°C°C gedurende 30 minuten.

De bovenstaande testgegevens werden geanalyseerd met behulp van het product JMP8.02 van de statistische softwaregroep SAS Company, om betrouwbare analyseresultaten te verkrijgen. Het analyseproces is als volgt.

2.1 Regressieanalyse en aanpassing

Modelaanpassing werd uitgevoerd met standaard kleinste kwadraten. De vergelijking tussen de gemeten waarde en de voorspelde waarde toont de evaluatie van de modelaanpassing en wordt volledig grafisch weergegeven. De twee gestippelde curven vertegenwoordigen het “95% betrouwbaarheidsinterval” en de gestippelde horizontale lijn vertegenwoordigt de gemiddelde waarde van alle gegevens. De gestippelde curve en het snijpunt van de horizontale stippellijnen geven aan dat het pseudo-stadium van het model typisch is.

Specifieke waarden voor fittingoverzicht en ANOVA. In de passende samenvatting, de R² bereikte 97% en de P-waarde in de variantieanalyse was veel minder dan 0,05. De combinatie van de twee voorwaarden laat verder zien dat de modelaanpassing significant is.

2.2 Analyse van beïnvloedende factoren

Binnen de reikwijdte van dit experiment, onder de voorwaarde van 30 minuten bestraling, zijn de passende invloedsfactoren als volgt: in termen van afzonderlijke factoren zijn de p-waarden verkregen door het type cellulose-ether en de molaire substitutiegraad allemaal minder dan 0,05. , waaruit blijkt dat de tweede een aanzienlijke invloed heeft op de waterretentie van de mortel. Wat de interactie betreft, uit de experimentele resultaten van de fittinganalyseresultaten van de impact van het type cellulose-ether, de substitutiegraad (Ds) en de mate van molaire substitutie (MS) op de waterretentie van mortel, het type cellulose-ether en de substitutiegraad. De interactie tussen de substitutiegraad en de molaire substitutiegraad heeft een significant effect op de waterretentie van mortel, omdat de p-waarden van beide kleiner zijn dan 0,05. De interactie van factoren geeft aan dat de interactie van twee factoren intuïtiever wordt beschreven. Het kruis geeft aan dat de twee een sterke correlatie hebben, en het parallellisme geeft aan dat de twee een zwakke correlatie hebben. Neem in het factorinteractiediagram de oppervlakteα waar bijvoorbeeld het verticale type en de mate van laterale substitutie op elkaar inwerken, kruisen de twee lijnsegmenten elkaar, wat aangeeft dat de correlatie tussen het type en de mate van substitutie sterk is, en in gebied b waar het verticale type en de mate van molaire laterale substitutie sterk zijn. interactie hebben de twee lijnsegmenten de neiging evenwijdig te zijn, wat aangeeft dat de correlatie tussen type- en molaire vervanging zwak is.

2.3 Voorspelling van waterretentie

Op basis van het passende model wordt, op basis van de uitgebreide invloed van verschillende cellulose-ethers op de waterretentie van mortel, de waterretentie van mortel voorspeld door JMP-software en wordt de parametercombinatie voor de beste waterretentie van mortel gevonden. De waterretentievoorspelling toont de combinatie van de beste mortelwaterretentie en de ontwikkelingstrend ervan, dat wil zeggen dat HEMC beter is dan HPMC in typevergelijking, gemiddelde en lage substitutie is beter dan hoge substitutie, en gemiddelde en hoge substitutie is beter dan lage substitutie. in molaire substitutie, maar er is geen significant verschil tussen de twee in deze combinatie. Samenvattend vertoonden hydroxyethylmethylcellulose-ethers met een lage substitutiegraad en een hoge molaire substitutiegraad de beste mortelwaterretentie bij 45°C.℃. Bij deze combinatie is de door het systeem voorspelde waarde van de waterretentie 0,611736±0,014244.

3. Conclusie

(1) Als een belangrijke factor heeft het type cellulose-ether een aanzienlijke invloed op de waterretentie van mortel, en hydroxyethylmethylcellulose-ether (HEMC) is beter dan hydroxypropylmethylcellulose-ether (HPMC). Het laat zien dat het verschil in het type vervanging zal leiden tot een verschil in waterretentie. Tegelijkertijd heeft het type cellulose-ether ook een wisselwerking met de substitutiegraad.

(2) Als een significante factor die op zichzelf van invloed is, neemt de molaire substitutiegraad van cellulose-ether af, en heeft de waterretentie van mortel de neiging af te nemen. Dit toont aan dat naarmate de zijketen van de cellulose-ethersubstituentgroep een veretheringsreactie met de vrije hydroxylgroep blijft ondergaan, dit ook zal leiden tot verschillen in de waterretentie van mortel.

(3) De mate van substitutie van cellulose-ethers had een wisselwerking met het type en de molaire mate van substitutie. Tussen de mate van substitutie en het type is, in het geval van een lage substitutiegraad, de waterretentie van HEMC beter dan die van HPMC; bij een hoge substitutiegraad is het verschil tussen HEMC en HPMC niet groot. Voor de interactie tussen substitutiegraad en molaire substitutie is, in het geval van een lage substitutiegraad, de waterretentie bij een lage molaire substitutiegraad beter dan die bij een hoge molaire substitutiegraad; Het verschil is niet groot.

(4) De mortel gemengd met hydroxyethylmethylcellulose-ether met een lage substitutiegraad en een hoge molaire substitutiegraad vertoonde de beste waterretentie onder warme omstandigheden. Hoe het effect van het cellulose-ethertype, de substitutiegraad en de molaire substitutiegraad op de waterretentie van mortel verklaard kan worden, de mechanistische kwestie in dit aspect behoeft echter nog verder onderzoek.