Influência do éter de celulose na retenção de água

O método de simulação ambiental foi utilizado para estudar o efeito de éteres de celulose com diferentes graus de substituição e substituição molar na retenção de água de argamassas sob condições quentes. A análise dos resultados dos testes utilizando ferramentas estatísticas mostra que o éter hidroxietilmetilcelulose com baixo grau de substituição e alto grau de substituição molar apresenta a melhor retenção de água na argamassa.

Palavras-chave: éter de celulose: retenção de água; argamassa; método de simulação ambiental; condições quentes

Devido às suas vantagens no controle de qualidade, facilidade de uso e transporte e proteção ambiental, a argamassa misturada a seco é atualmente cada vez mais utilizada na construção civil. A argamassa misturada a seco é utilizada após adição de água e mistura no canteiro de obras. A água tem duas funções principais: uma é garantir o desempenho construtivo da argamassa e a outra é garantir a hidratação do material cimentício para que a argamassa atinja as propriedades físicas e mecânicas exigidas após o endurecimento. Desde a conclusão da adição de água à argamassa até a conclusão da construção e a obtenção de propriedades físicas e mecânicas suficientes, a água livre migrará em duas direções além de hidratar o cimento: absorção da camada de base e evaporação superficial. Em condições de calor ou sob luz solar direta, a umidade evapora rapidamente da superfície. Em condições de calor ou sob luz solar direta, é essencial que a argamassa retenha rapidamente a humidade da superfície e reduza a sua perda de água livre. A chave para avaliar a retenção de água da argamassa é determinar o método de teste apropriado. Li Wei et al. estudou o método de teste de retenção de água da argamassa e descobriu que, comparado ao método de filtração a vácuo e ao método do papel de filtro, o método de simulação ambiental pode caracterizar efetivamente a retenção de água da argamassa em diferentes temperaturas ambientes.

O éter de celulose é o agente de retenção de água mais comumente usado em produtos de argamassa misturados a seco. Os éteres de celulose mais comumente usados ​​em argamassas misturadas a seco são o éter de hidroxietilmetilcelulose (HEMC) e o éter de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC). Os grupos substituintes correspondentes são hidroxietilo, metilo e hidroxipropilo, metilo. O grau de substituição (DS) do éter de celulose indica o grau em que o grupo hidroxila em cada unidade de glicose anidra é substituído, e o grau de substituição molar (MS) indica que se o grupo de substituição contiver um grupo hidroxila, a reação de substituição continua a realizar a reação de eterificação a partir do novo grupo hidroxila livre. grau. A estrutura química e o grau de substituição do éter de celulose são fatores importantes que afetam o transporte de umidade na argamassa e a microestrutura da argamassa. O aumento do peso molecular do éter de celulose aumentará a retenção de água da argamassa, e os diferentes graus de substituição também afetarão a retenção de água da argamassa.

Os principais fatores do ambiente de construção de argamassa misturada a seco incluem temperatura ambiente, umidade relativa, velocidade do vento e precipitação. Em relação aos climas quentes, o Comitê 305 do ACI (American Concrete Institute) o define como qualquer combinação de fatores como alta temperatura atmosférica, baixa umidade relativa e velocidade do vento, que prejudique a qualidade ou desempenho do concreto fresco ou endurecido deste tipo de clima. O verão no meu país costuma ser a alta temporada para a construção de vários projetos de construção. Construção em clima quente com alta temperatura e baixa umidade, principalmente a parte da argamassa atrás da parede pode ficar exposta à luz solar, o que afetará a mistura fresca e o endurecimento da argamassa misturada a seco. Efeitos significativos no desempenho, como redução da trabalhabilidade, desidratação e perda de força. Como garantir a qualidade da argamassa misturada a seco na construção em clima quente tem atraído a atenção e a pesquisa de técnicos da indústria de argamassas e do pessoal da construção.

Neste trabalho, o método de simulação ambiental é utilizado para avaliar a retenção de água de argamassas misturadas com éter hidroxietilmetilcelulose e éter hidroxipropilmetilcelulose com diferentes graus de substituição e substituição molar a 45℃, e é utilizado o software estatístico JMP8.02 que analisa os dados do teste para estudar a influência de diferentes éteres de celulose na retenção de água da argamassa sob condições quentes.

1. Matérias-primas e métodos de teste

1.1 Matérias-primas

Conch P. 042.5 Cimento, areia de quartzo de malha 50-100, éter hidroxietilmetilcelulose (HEMC) e éter hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) com viscosidade de 40000mPa·S. Para evitar a influência de outros componentes, o teste adota uma fórmula simplificada de argamassa, incluindo 30% de cimento, 0,2% de éter de celulose e 69,8% de areia de quartzo, e a quantidade de água adicionada é de 19% da fórmula total da argamassa. Ambos são proporções de massa.

1.2 Método de simulação ambiental

O dispositivo de teste do método de simulação ambiental usa lâmpadas de iodo-tungstênio, ventiladores e câmaras ambientais para simular a temperatura externa, umidade e velocidade do vento, etc., para testar a diferença na qualidade da argamassa recém-misturada sob diferentes condições, e para testar a retenção de água da argamassa. Neste experimento, o método de teste da literatura foi aprimorado, e o computador é conectado à balança para registro e teste automáticos, reduzindo assim o erro experimental.

O teste foi realizado em laboratório padrão [temperatura (23±2)°C, umidade relativa (50±3)%] usando uma camada de base não absorvente (prato de plástico com diâmetro interno de 88 mm) a uma temperatura de irradiação de 45°C. O método de teste é o seguinte:

(1) Com o ventilador desligado, ligue a lâmpada de iodo-tungstênio e coloque o prato de plástico em uma posição fixa verticalmente abaixo da lâmpada de iodo-tungstênio para pré-aquecer por 1 h;

(2) Pesar o prato de plástico, em seguida colocar a argamassa mexida no prato de plástico, alisar de acordo com a espessura necessária e depois pesar;

(3) Coloque o prato de plástico de volta à sua posição original e o software controla a balança para pesar automaticamente uma vez a cada 5 minutos e o teste termina após 1 hora.

2. Resultados e discussão

Resultados do cálculo da taxa de retenção de água R0 da argamassa misturada com diferentes éteres de celulose após irradiação a 45°C por 30 min.

Os dados de teste acima foram analisados ​​utilizando o produto JMP8.02 do grupo de software estatístico SAS Company, a fim de obter resultados de análise confiáveis. O processo de análise é o seguinte.

2.1 Análise de regressão e ajuste

O ajuste do modelo foi realizado por mínimos quadrados padrão. A comparação entre o valor medido e o valor previsto mostra a avaliação do ajuste do modelo e é totalmente exibida graficamente. As duas curvas tracejadas representam o “intervalo de confiança de 95%” e a linha horizontal tracejada representa o valor médio de todos os dados. A curva tracejada e a interseção das linhas horizontais tracejadas indicam que o pseudoestágio do modelo é típico.

Valores específicos para resumo de ajuste e ANOVA. No resumo adequado, o R² atingiu 97% e o valor P na análise de variância foi muito inferior a 0,05. A combinação das duas condições mostra ainda que o ajuste do modelo é significativo.

2.2 Análise dos Fatores Influenciadores

No âmbito deste experimento, na condição de 30 minutos de irradiação, os fatores de influência adequados são os seguintes: em termos de fatores únicos, os valores de p obtidos pelo tipo de éter de celulose e pelo grau de substituição molar são todos inferiores a 0,05 , o que mostra que o segundo tem um impacto significativo na retenção de água da argamassa. No que diz respeito à interação, a partir dos resultados experimentais da análise de ajuste do impacto do tipo de éter de celulose, do grau de substituição (Ds) e do grau de substituição molar (MS) na retenção de água da argamassa, o tipo de éter de celulose e o grau de substituição. A interação entre o grau de substituição e o grau molar de substituição tem um efeito significativo na retenção de água da argamassa, pois os valores p de ambos são inferiores a 0,05. A interação de fatores indica que a interação de dois fatores é descrita de forma mais intuitiva. A cruz indica que os dois têm uma correlação forte, e o paralelismo indica que os dois têm uma correlação fraca. No diagrama de interação fatorial, considere a áreaα onde o tipo vertical e o grau de substituição lateral interagem, por exemplo, os dois segmentos de linha se cruzam, indicando que a correlação entre o tipo e o grau de substituição é forte, e na área b onde o tipo vertical e o grau de substituição lateral molar interagir, os dois segmentos de linha tendem a ser paralelos, indicando que a correlação entre tipo e substituição molar é fraca.

2.3 Previsão de retenção de água

Com base no modelo de ajuste, de acordo com a influência abrangente de diferentes éteres de celulose na retenção de água da argamassa, a retenção de água da argamassa é prevista pelo software JMP, e é encontrada a combinação de parâmetros para a melhor retenção de água da argamassa. A previsão de retenção de água mostra a combinação da melhor retenção de água da argamassa e sua tendência de desenvolvimento, ou seja, HEMC é melhor que HPMC na comparação de tipos, substituição média e baixa é melhor que substituição alta, e substituição média e alta é melhor que substituição baixa na substituição molar, mas não há diferença significativa entre os dois nesta combinação. Em resumo, os éteres de hidroxietilmetilcelulose com baixo grau de substituição e alto grau de substituição molar apresentaram a melhor retenção de água na argamassa a 45℃. Sob esta combinação, o valor previsto de retenção de água dado pelo sistema é 0,611736±0,014244.

3. Conclusão

(1) Como fator único significativo, o tipo de éter de celulose tem um impacto significativo na retenção de água da argamassa, e o éter de hidroxietilmetilcelulose (HEMC) é melhor do que o éter de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC). Mostra que a diferença no tipo de substituição levará à diferença na retenção de água. Ao mesmo tempo, o tipo de éter de celulose também interage com o grau de substituição.

(2) Como fator único e significativo de influência, o grau de substituição molar do éter de celulose diminui e a retenção de água da argamassa tende a diminuir. Isto mostra que à medida que a cadeia lateral do grupo substituinte éter de celulose continua a sofrer reação de eterificação com o grupo hidroxila livre, isso também levará a diferenças na retenção de água da argamassa.

(3) O grau de substituição dos éteres de celulose interagiu com o tipo e grau molar de substituição. Entre o grau de substituição e o tipo, no caso de baixo grau de substituição, a retenção de água do HEMC é melhor que a do HPMC; no caso de alto grau de substituição, a diferença entre HEMC e HPMC não é grande. Para a interação entre o grau de substituição e a substituição molar, no caso de baixo grau de substituição, a retenção de água do baixo grau de substituição molar é melhor do que a do alto grau de substituição molar; A diferença não é enorme.

(4) A argamassa misturada com éter hidroxietilmetilcelulose com baixo grau de substituição e alto grau de substituição molar apresentou melhor retenção de água em condições quentes. Porém, como explicar o efeito do tipo de éter de celulose, grau de substituição e grau molar de substituição na retenção de água da argamassa, a questão mecanicista neste aspecto ainda necessita de mais estudos.