Wpływ eteru celulozy na retencję wody

Do badania wpływu eterów celulozy o różnym stopniu podstawienia i podstawienia molowego na retencję wody w zaprawie w warunkach gorących wykorzystano metodę symulacji środowiskowej. Analiza wyników badań za pomocą narzędzi statystycznych wskazuje, że najlepiej retencję wody w zaprawie wykazuje eter hydroksyetylometylocelulozy o niskim stopniu podstawienia i wysokim stopniu podstawienia molowego.

Słowa kluczowe: eter celulozy: zatrzymywanie wody; moździerz; metoda symulacji środowiska; gorące warunki

Ze względu na swoje zalety w kontroli jakości, wygodzie użytkowania i transportu oraz ochronie środowiska, zaprawa sucha jest obecnie coraz szerzej stosowana w budownictwie. Zaprawę suchą stosuje się po dodaniu wody i wymieszaniu na budowie. Woda pełni dwie główne funkcje: jedna zapewnia właściwości konstrukcyjne zaprawy, druga zapewnia uwodnienie materiału cementowego, tak aby zaprawa po stwardnieniu osiągnęła wymagane właściwości fizyko-mechaniczne. Od zakończenia dodawania wody do zaprawy, przez zakończenie budowy, aż do uzyskania wystarczających właściwości fizyko-mechanicznych, wolna woda będzie migrować w dwóch kierunkach oprócz hydratacji cementu: absorpcji warstwy podstawowej i parowaniu powierzchniowym. W gorących warunkach lub w bezpośrednim świetle słonecznym wilgoć szybko odparowuje z powierzchni. W gorących warunkach lub przy bezpośrednim nasłonecznieniu istotne jest, aby zaprawa szybko zatrzymywała wilgoć z podłoża i ograniczała jej swobodną utratę wody. Kluczem do oceny retencji wody w zaprawie jest określenie odpowiedniej metody badawczej. Li Wei i in. zbadali metodę badania retencji wody w zaprawie i odkryli, że w porównaniu z metodą filtracji próżniowej i metodą bibułową metoda symulacji środowiska może skutecznie scharakteryzować retencję wody w zaprawie w różnych temperaturach otoczenia.

Eter celulozy jest najczęściej stosowanym środkiem zatrzymującym wodę w zaprawach mieszanych na sucho. Najczęściej stosowanymi eterami celulozy w zaprawach mieszanych na sucho są eter hydroksyetylometylocelulozy (HEMC) i eter hydroksypropylometylocelulozy (HPMC). Odpowiednimi grupami podstawnikowymi są hydroksyetyl, metyl i hydroksypropyl, metyl. Stopień podstawienia (DS) eteru celulozy wskazuje stopień, w jakim grupa hydroksylowa na każdej jednostce anhydroglukozy jest podstawiona, a stopień podstawienia molowego (MS) wskazuje, że jeśli grupa podstawiająca zawiera grupę hydroksylową, reakcja podstawienia trwa nadal przeprowadzić reakcję eteryfikacji z nowej wolnej grupy hydroksylowej. stopień. Istotnymi czynnikami wpływającymi na transport wilgoci w zaprawie i mikrostrukturę zaprawy jest budowa chemiczna i stopień podstawienia eteru celulozy. Wzrost masy cząsteczkowej eteru celulozy zwiększy retencję wody w zaprawie, a różny stopień podstawienia będzie miał także wpływ na retencję wody w zaprawie.

Do głównych czynników środowiska budowlanego z zaprawą suchą należą temperatura otoczenia, wilgotność względna, prędkość wiatru i opady. Jeśli chodzi o klimat gorący, Komitet 305 ACI (Amerykańskiego Instytutu Betonu) definiuje go jako dowolną kombinację czynników, takich jak wysoka temperatura atmosferyczna, niska wilgotność względna i prędkość wiatru, która pogarsza jakość lub właściwości użytkowe świeżego lub stwardniałego betonu przy tego rodzaju pogodzie. Lato w moim kraju to często szczytowy sezon na realizację różnych projektów budowlanych. Budowa w gorącym klimacie, przy wysokiej temperaturze i niskiej wilgotności, szczególnie część zaprawy za murem może być narażona na działanie promieni słonecznych, co będzie miało wpływ na świeże wymieszanie i utwardzenie zaprawy na sucho. Znaczący wpływ na wydajność, taki jak zmniejszona urabialność, odwodnienie i utrata wytrzymałości. Sposób zapewnienia jakości zaprawy suchej w budownictwie w gorącym klimacie przyciągnął uwagę i badania techników branży zapraw i personelu budowlanego.

W artykule wykorzystano metodę symulacji środowiskowej do oceny retencji wody zaprawy zmieszanej z eterem hydroksyetylometylocelulozy i eterem hydroksypropylometylocelulozy o różnym stopniu podstawienia i podstawienia molowego w temperaturze 45°C.℃, a wykorzystywane jest oprogramowanie statystyczne JMP8.02 analizuje dane testowe w celu zbadania wpływu różnych eterów celulozy na retencję wody w zaprawie w gorących warunkach.

1. Surowce i metody badań

1.1 Surowce

Muszla P. 042.5 Cement, piasek kwarcowy o uziarnieniu 50-100 mesh, eter hydroksyetylometylocelulozy (HEMC) i eter hydroksypropylometylocelulozy (HPMC) o lepkości 40000mPa·S. Aby uniknąć wpływu innych składników, w badaniu przyjęto uproszczony skład zaprawy, zawierający 30% cementu, 0,2% eteru celulozy i 69,8% piasku kwarcowego, a ilość dodanej wody stanowi 19% całkowitego składu zaprawy. Obydwa są stosunkami masowymi.

1.2 Metoda symulacji środowiska

Urządzenie testowe do metody symulacji środowiska wykorzystuje lampy jodowo-wolframowe, wentylatory i komory środowiskowe do symulacji temperatury zewnętrznej, wilgotności i prędkości wiatru itp., aby sprawdzić różnicę w jakości świeżo wymieszanej zaprawy w różnych warunkach oraz sprawdzić retencję wody w zaprawie. W tym eksperymencie udoskonalono metodę testową opisaną w literaturze, a komputer podłączono do wagi w celu automatycznej rejestracji i testowania, zmniejszając w ten sposób błąd eksperymentalny.

Badanie przeprowadzono w standardowym laboratorium [temperatura (23±2)°C, wilgotność względna (50±3)%] przy użyciu niechłonnej warstwy bazowej (naczynie z tworzywa sztucznego o średnicy wewnętrznej 88 mm) w temperaturze naświetlania 45°C°C. Metoda badania jest następująca:

(1) Przy wyłączonym wentylatorze włącz lampę jodowo-wolframową i umieść plastikowe naczynie w ustalonej pozycji pionowo pod lampą jodowo-wolframową, aby rozgrzać ją przez 1 godzinę;

(2) Zważ plastikowe naczynie, następnie umieść w nim wymieszaną zaprawę, wygładź ją do wymaganej grubości, a następnie zważ;

(3) Umieść plastikowe naczynie z powrotem w pierwotnym położeniu, a oprogramowanie steruje wagą tak, aby automatycznie ważyła się co 5 minut, a test kończy się po 1 godzinie.

2. Wyniki i dyskusja

Wyniki obliczeń współczynnika retencji wody R0 zaprawy zmieszanej z różnymi eterami celulozy po napromienianiu w temperaturze 45°C°C przez 30 minut.

Powyższe dane testowe zostały przeanalizowane przy użyciu produktu JMP8.02 grupy oprogramowania statystycznego SAS Company, w celu uzyskania wiarygodnych wyników analiz. Proces analizy jest następujący.

2.1 Analiza i dopasowanie regresji

Dopasowanie modelu przeprowadzono metodą standardowych najmniejszych kwadratów. Porównanie wartości zmierzonej z wartością przewidywaną pozwala ocenić dopasowanie modelu i jest w pełni przedstawione graficznie. Dwie przerywane krzywe przedstawiają „95% przedział ufności”, a przerywana linia pozioma przedstawia średnią wartość wszystkich danych. Krzywa przerywana i Przecięcie przerywanych linii poziomych wskazuje, że pseudoetap modelu jest typowy.

Konkretne wartości dla podsumowania dopasowania i ANOVA. W trafnym podsumowaniu R² osiągnęła 97%, a wartość P w analizie wariancji była znacznie mniejsza niż 0,05. Połączenie tych dwóch warunków pokazuje ponadto, że dopasowanie modelu jest znaczące.

2.2 Analiza czynników wpływających

W ramach tego eksperymentu, pod warunkiem 30 minut naświetlania, odpowiednie współczynniki wpływu są następujące: w przypadku pojedynczych czynników wartości p uzyskane dla rodzaju eteru celulozy i stopnia podstawienia molowego są mniejsze niż 0,05 , co pokazuje, że ten drugi ma istotny wpływ na retencję wody w zaprawie. Jeśli chodzi o interakcję, z wyników eksperymentalnych wynika analizy dopasowań wpływu rodzaju eteru celulozy, stopnia podstawienia (Ds) i stopnia podstawienia molowego (MS) na retencję wody w zaprawie, rodzaj eteru celulozy i stopień podstawienia. Interakcja pomiędzy stopniem podstawienia a molowym stopniem podstawienia ma istotny wpływ na retencję wody w zaprawie, ponieważ wartości p obu są mniejsze niż 0,05. Interakcja czynników wskazuje, że interakcja dwóch czynników jest opisana bardziej intuicyjnie. Krzyżyk wskazuje, że oba mają silną korelację, a równoległość wskazuje, że mają słabą korelację. Na diagramie interakcji czynników weź obszarα gdzie na przykład typ pionowy i stopień podstawienia bocznego oddziałują na siebie, oba odcinki linii przecinają się, co wskazuje, że korelacja pomiędzy typem a stopniem podstawienia jest silna, a w obszarze b, gdzie typ pionowy i stopień podstawienia bocznego molowego oddziałują, dwa odcinki linii wydają się być równoległe, co wskazuje, że korelacja między typem a podstawieniem molowym jest słaba.

2.3 Przewidywanie retencji wody

Na podstawie modelu dopasowania, uwzględniając kompleksowy wpływ różnych eterów celulozy na retencję wody w zaprawie, program JMP przewiduje retencję wody w zaprawie i wyznacza kombinację parametrów zapewniającą najlepszą retencję wody w zaprawie. Prognoza retencji wody pokazuje kombinację najlepszej retencji wody w zaprawie i trendu jej rozwoju, czyli HEMC jest lepszy od HPMC w porównaniu typów, średnia i niska substytucja jest lepsza niż wysoka substytucja, a średnia i wysoka substytucja jest lepsza niż niska substytucja w podstawieniu molowym, ale nie ma znaczącej różnicy między nimi w tej kombinacji. Podsumowując, etery hydroksyetylometylocelulozy o niskim stopniu podstawienia i wysokim stopniu podstawienia molowego wykazały najlepszą retencję wody w zaprawie w temperaturze 45℃. W ramach tej kombinacji przewidywana wartość retencji wody podana przez system wynosi 0,611736±0,014244.

3. Wniosek

(1) Jako istotny pojedynczy czynnik, rodzaj eteru celulozy ma znaczący wpływ na retencję wody w zaprawie, a eter hydroksyetylometylocelulozy (HEMC) jest lepszy niż eter hydroksypropylometylocelulozy (HPMC). Pokazuje, że różnica w rodzaju substytucji będzie prowadzić do różnicy w zatrzymywaniu wody. Jednocześnie rodzaj eteru celulozy wpływa również na stopień podstawienia.

(2) Jako istotny pojedynczy czynnik wpływający, stopień podstawienia molowego eteru celulozy maleje, a retencja wody w zaprawie ma tendencję do zmniejszania się. Pokazuje to, że w miarę jak łańcuch boczny grupy podstawnikowej eteru celulozy w dalszym ciągu podlega reakcji eteryfikacji z wolną grupą hydroksylową, będzie to również prowadzić do różnic w zatrzymywaniu wody w zaprawie.

(3) Stopień podstawienia eterów celulozy wpływa na rodzaj i molowy stopień podstawienia. Pomiędzy stopniem podstawienia a rodzajem, w przypadku niskiego stopnia podstawienia, retencja wody w HEMC jest lepsza niż w przypadku HPMC; w przypadku wysokiego stopnia podstawienia różnica pomiędzy HEMC i HPMC nie jest duża. Dla interakcji pomiędzy stopniem podstawienia a podstawieniem molowym, w przypadku niskiego stopnia podstawienia, retencja wody o niskim molowym stopniu podstawienia jest lepsza niż w przypadku wysokiego molowego stopnia podstawienia; Różnica nie jest ogromna.

(4) Zaprawa zmieszana z eterem hydroksyetylometylocelulozowym o niskim stopniu podstawienia i wysokim molowym stopniu podstawienia wykazała najlepszą retencję wody w gorących warunkach. Jednakże, jak wyjaśnić wpływ rodzaju eteru celulozy, stopnia podstawienia i molowego stopnia podstawienia na retencję wody w zaprawie, kwestia mechanistyczna w tym aspekcie wymaga dalszych badań.