Влияние эфира целлюлозы на удержание воды

Методом экологического моделирования изучено влияние эфиров целлюлозы с различной степенью замещения и молярного замещения на водоудержание строительного раствора в жарких условиях. Анализ результатов испытаний с использованием статистических инструментов показывает, что эфир гидроксиэтилметилцеллюлозы с низкой степенью замещения и высокой молярной степенью замещения показывает лучшее водоудержание в строительном растворе.

Ключевые слова: эфир целлюлозы: удерживает воду; раствор; метод моделирования окружающей среды; жаркие условия

Благодаря своим преимуществам в контроле качества, удобству использования и транспортировки, а также защите окружающей среды, сухие строительные смеси в настоящее время все шире применяются в строительстве зданий. Сухая смесь применяется после добавления воды и перемешивания на строительной площадке. Вода выполняет две основные функции: одна — обеспечение строительных характеристик раствора, а другая — обеспечение гидратации вяжущего материала, чтобы раствор мог достичь необходимых физико-механических свойств после затвердевания. От завершения добавления воды в раствор до завершения строительства и получения достаточных физико-механических свойств свободная вода, помимо гидратации цемента, будет мигрировать в двух направлениях: поглощение базового слоя и испарение с поверхности. В жарких условиях или под прямыми солнечными лучами влага быстро испаряется с поверхности. В жарких условиях или под прямыми солнечными лучами важно, чтобы раствор быстро удерживал влагу с поверхности и уменьшал потерю свободной воды. Ключом к оценке водоудержания строительного раствора является определение подходящего метода испытаний. Ли Вэй и др. изучили метод испытаний на удержание воды в растворе и обнаружили, что по сравнению с методом вакуумной фильтрации и методом фильтровальной бумаги метод моделирования окружающей среды может эффективно характеризовать удержание воды в растворе при различных температурах окружающей среды.

Эфир целлюлозы является наиболее часто используемым водоудерживающим агентом в сухих строительных смесях. Наиболее часто используемыми эфирами целлюлозы в сухих строительных смесях являются эфир гидроксиэтилметилцеллюлозы (HEMC) и эфир гидроксипропилметилцеллюлозы (HPMC). Соответствующими группами заместителей являются гидроксиэтил, метил и гидроксипропил, метил. Степень замещения (DS) эфира целлюлозы указывает на степень замещения гидроксильной группы в каждом звене ангидроглюкозы, а степень молярного замещения (MS) указывает на то, что если замещающая группа содержит гидроксильную группу, реакция замещения продолжает провести реакцию этерификации по новой свободной гидроксильной группе. степень. Химическая структура и степень замещения эфира целлюлозы являются важными факторами, влияющими на перенос влаги в строительном растворе и его микроструктуру. Увеличение молекулярной массы эфира целлюлозы увеличит водоудержание раствора, а различная степень замещения также повлияет на водоудержание раствора.

Основными факторами окружающей среды при строительстве сухих строительных смесей являются температура окружающей среды, относительная влажность, скорость ветра и количество осадков. Что касается жаркого климата, комитет 305 ACI (Американского института бетона) определяет его как любую комбинацию таких факторов, как высокая температура воздуха, низкая относительная влажность и скорость ветра, которая ухудшает качество или характеристики свежего или затвердевшего бетона в таких погодных условиях. Лето в моей стране часто является пиковым сезоном строительства различных строительных объектов. Строительство в жарком климате с высокой температурой и низкой влажностью, особенно часть раствора за стеной может подвергаться воздействию солнечных лучей, что повлияет на свежее замешивание и затвердевание сухой смеси. Значительное влияние на производительность, такое как снижение работоспособности, обезвоживание и потеря прочности. Вопрос о том, как обеспечить качество сухих строительных смесей в строительстве в жарком климате, привлек внимание и исследования технических специалистов строительной промышленности и строительного персонала.

В этой статье метод моделирования окружающей среды используется для оценки водоудержания строительного раствора, смешанного с эфиром гидроксиэтилметилцеллюлозы и эфиром гидроксипропилметилцеллюлозы с различной степенью замещения и молярным замещением при 45℃При этом используется статистическое программное обеспечение JMP8.02, которое анализирует данные испытаний для изучения влияния различных эфиров целлюлозы на водоудержание строительного раствора в жарких условиях.

1. Сырье и методы испытаний.

1.1 Сырье

Цемент Conch P.042.5, кварцевый песок 50-100 меш, эфир гидроксиэтилметилцеллюлозы (HEMC) и эфир гидроксипропилметилцеллюлозы (HPMC) с вязкостью 40000мПа.·с. Чтобы избежать влияния других компонентов, в тесте принимается упрощенная формула раствора, включающая 30% цемента, 0,2% эфира целлюлозы и 69,8% кварцевого песка, а количество добавляемой воды составляет 19% от общей формулы раствора. Оба являются массовыми отношениями.

1.2 Метод моделирования окружающей среды

Испытательное устройство метода моделирования окружающей среды использует йод-вольфрамовые лампы, вентиляторы и климатические камеры для имитации температуры наружного воздуха, влажности, скорости ветра и т. д., чтобы проверить разницу в качестве свежеприготовленного строительного раствора в различных условиях и проверить водоудержание раствора. В этом эксперименте метод испытаний, описанный в литературе, был усовершенствован, и компьютер подключался к весам для автоматической записи и тестирования, тем самым уменьшая ошибку эксперимента.

Тест проводился в стандартной лаборатории [температура (23±2)°С, относительная влажность (50±3)%] с использованием невпитывающего основного слоя (пластиковой тарелки внутренним диаметром 88мм) при температуре облучения 45°С.°C. Метод испытания следующий:

(1) При выключенном вентиляторе включите йод-вольфрамовую лампу и поместите пластиковую чашку в фиксированном положении вертикально под йод-вольфрамовой лампой для предварительного нагрева в течение 1 часа;

(2) Взвесьте пластиковую чашку, затем поместите в нее перемешанный раствор, разровняйте его до необходимой толщины и затем взвесьте;

(3) Верните пластиковую чашку в исходное положение, и программное обеспечение будет автоматически взвешивать весы каждые 5 минут, а тест закончится через 1 час.

2. Результаты и обсуждение.

Результаты расчета скорости удержания воды R0 раствора, смешанного с различными эфирами целлюлозы, после облучения при 45°С.°С в течение 30 мин.

Вышеуказанные данные испытаний были проанализированы с использованием продукта JMP8.02 группы статистического программного обеспечения SAS Company, чтобы получить надежные результаты анализа. Процесс анализа заключается в следующем.

2.1 Регрессионный анализ и подгонка

Аппроксимация модели проводилась стандартным методом наименьших квадратов. Сравнение измеренного значения и прогнозируемого значения показывает оценку соответствия модели и полностью отображается графически. Две пунктирные кривые представляют собой «95% доверительный интервал», а пунктирная горизонтальная линия представляет собой среднее значение всех данных. Штриховая кривая и Пересечение пунктирных горизонтальных линий указывает на то, что модельный псевдоэтап является типичным.

Конкретные значения для подгонки сводки и ANOVA. В подходящем резюме R² достигала 97%, а значение P при дисперсионном анализе было намного меньше 0,05. Сочетание этих двух условий также показывает, что подгонка модели имеет важное значение.

2.2 Анализ влияющих факторов

В рамках данного эксперимента, при условии 30-минутного облучения, подходящие факторы влияния являются следующими: в пересчете на отдельные факторы значения p, полученные в зависимости от типа эфира целлюлозы и степени молярного замещения, составляют менее 0,05. , что показывает, что второе оказывает существенное влияние на водоудержание раствора. Что касается взаимодействия, то из экспериментальных результатов фитингового анализа видно влияние типа эфира целлюлозы, степени замещения (Ds) и степени молярного замещения (MS) на водоудержание строительного раствора, тип эфира целлюлозы и степень замещения. Взаимодействие между степенью замещения и молярной степенью замещения оказывает существенное влияние на водоудержание строительного раствора, поскольку значения p для обоих составляют менее 0,05. Взаимодействие факторов указывает на то, что взаимодействие двух факторов описывается более интуитивно. Крест указывает на то, что эти два показателя имеют сильную корреляцию, а параллелизм указывает на то, что они имеют слабую корреляцию. На диаграмме взаимодействия факторов возьмем площадьα где, например, вертикальный тип и степень латерального замещения взаимодействуют, два отрезка линии пересекаются, что указывает на то, что корреляция между типом и степенью латерального замещения сильная, а в области b, где вертикальный тип и степень молярного латерального замещения взаимодействуют, два сегмента линии имеют тенденцию быть параллельными, что указывает на то, что корреляция между типом и молярным замещением слабая.

2.3 Прогноз удержания воды

На основе подходящей модели, в соответствии с комплексным влиянием различных эфиров целлюлозы на водоудержание строительного раствора, с помощью программного обеспечения JMP прогнозируется водоудержание строительного раствора и находится комбинация параметров для наилучшего удержания воды раствором. Прогноз водоудержания показывает сочетание лучшего водоудержания строительного раствора и тенденции его развития, то есть HEMC лучше, чем HPMC при сравнении типов, среднее и низкое замещение лучше, чем высокое замещение, а среднее и высокое замещение лучше, чем низкое замещение. при молярном замещении, но в этой комбинации между ними нет существенной разницы. Таким образом, эфиры гидроксиэтилметилцеллюлозы с низкой степенью замещения и высокой степенью молярного замещения показали лучшее удержание воды в строительном растворе при 45°С.℃. При этой комбинации прогнозируемое значение удержания воды, определяемое системой, составляет 0,611736.±0,014244.

3. Заключение

(1) В качестве важного фактора тип эфира целлюлозы оказывает значительное влияние на удержание воды раствором, а эфир гидроксиэтилметилцеллюлозы (HEMC) лучше, чем эфир гидроксипропилметилцеллюлозы (HPMC). Это показывает, что разница в типе замещения приведет к разнице в водоудержании. В то же время тип эфира целлюлозы также влияет на степень замещения.

(2) В качестве значимого отдельного фактора, влияющего на фактор, молярная степень замещения эфира целлюлозы снижается, а водоудержание строительного раствора имеет тенденцию к снижению. Это показывает, что, поскольку боковая цепь группы-заместителя эфира целлюлозы продолжает подвергаться реакции этерификации со свободной гидроксильной группой, это также приведет к различиям в удерживании воды раствором.

(3) Степень замещения эфиров целлюлозы взаимодействовала с типом и молярной степенью замещения. В зависимости от степени замещения и типа в случае низкой степени замещения водоудержание HEMC лучше, чем у HPMC; в случае высокой степени замещения разница между HEMC и HPMC невелика. Что касается взаимодействия между степенью замещения и молярным замещением, в случае низкой степени замещения удержание воды при низкой молярной степени замещения лучше, чем при высокой молярной степени замещения; Разница невелика.

(4) Раствор, смешанный с эфиром гидроксиэтилметилцеллюлозы с низкой степенью замещения и высокой степенью молярного замещения, показал лучшее удержание воды в жарких условиях. Однако, как объяснить влияние типа эфира целлюлозы, степени замещения и молярной степени замещения на водоудержание строительного раствора, механистический вопрос в этом аспекте все еще требует дальнейшего изучения.