Ảnh hưởng của cellulose ether đến khả năng giữ nước

Phương pháp mô phỏng môi trường được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của ete xenlulo với các mức độ thay thế và thay thế mol khác nhau đến khả năng giữ nước của vữa trong điều kiện nóng. Phân tích kết quả thử nghiệm bằng các công cụ thống kê cho thấy hydroxyethyl methyl cellulose ether với mức độ thay thế thấp và mức độ thay thế mol cao cho thấy khả năng giữ nước tốt nhất trong vữa.

Từ khóa: ete cellulose: giữ nước; vữa; phương pháp mô phỏng môi trường; điều kiện nóng bức

Do những ưu điểm về kiểm soát chất lượng, thuận tiện trong sử dụng và vận chuyển, bảo vệ môi trường nên vữa trộn khô hiện nay ngày càng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng công trình. Vữa trộn khô được sử dụng sau khi thêm nước và trộn tại công trường. Nước có hai chức năng chính: một là đảm bảo hiệu suất thi công của vữa, hai là đảm bảo quá trình hydrat hóa của vật liệu xi măng để vữa có thể đạt được các tính chất cơ lý cần thiết sau khi đông cứng. Từ khi hoàn thành việc thêm nước vào vữa cho đến khi hoàn thành thi công cho đến khi đạt đủ các tính chất cơ lý, nước tự do sẽ di chuyển theo hai hướng ngoài việc hydrat hóa xi măng: sự hấp thụ của lớp nền và sự bay hơi bề mặt. Trong điều kiện nóng hoặc dưới ánh nắng trực tiếp, hơi ẩm bốc hơi nhanh khỏi bề mặt. Trong điều kiện nóng hoặc dưới ánh nắng trực tiếp, điều cần thiết là vữa phải nhanh chóng giữ được độ ẩm trên bề mặt và giảm sự mất nước tự do. Chìa khóa để đánh giá khả năng giữ nước của vữa là xác định phương pháp thử thích hợp. Li Wei và cộng sự. đã nghiên cứu phương pháp thử khả năng giữ nước của vữa và nhận thấy rằng so với phương pháp lọc chân không và phương pháp giấy lọc, phương pháp mô phỏng môi trường có thể mô tả một cách hiệu quả khả năng giữ nước của vữa ở các nhiệt độ môi trường khác nhau.

Cellulose ether là chất giữ nước được sử dụng phổ biến nhất trong các sản phẩm vữa trộn khô. Các ete cellulose được sử dụng phổ biến nhất trong vữa trộn khô là hydroxyethyl methyl cellulose ether (HEMC) và hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC). Các nhóm thế tương ứng là hydroxyethyl, methyl và hydroxypropyl, methyl. Mức độ thay thế (DS) của ete xenluloza biểu thị mức độ nhóm hydroxyl trên mỗi đơn vị anhydroglucose được thay thế và mức độ thay thế mol (MS) chỉ ra rằng nếu nhóm thay thế chứa nhóm hydroxyl thì phản ứng thay thế tiếp tục diễn ra. thực hiện phản ứng ete hóa từ nhóm hydroxyl tự do mới. bằng cấp. Cấu trúc hóa học và mức độ thay thế của ete xenlulo là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển hơi ẩm trong vữa và vi cấu trúc của vữa. Sự gia tăng trọng lượng phân tử của ete xenlulo sẽ làm tăng khả năng giữ nước của vữa và mức độ thay thế khác nhau cũng sẽ ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của vữa.

Các yếu tố chính của môi trường thi công vữa trộn khô bao gồm nhiệt độ môi trường, độ ẩm tương đối, tốc độ gió và lượng mưa. Về khí hậu nóng, Ủy ban 305 của ACI (Viện Bê tông Hoa Kỳ) định nghĩa nó là bất kỳ sự kết hợp nào của các yếu tố như nhiệt độ khí quyển cao, độ ẩm tương đối thấp và tốc độ gió làm suy giảm chất lượng hoặc hiệu suất của bê tông tươi hoặc bê tông cứng trong loại thời tiết này. Mùa hè ở nước tôi thường là mùa cao điểm xây dựng các công trình xây dựng khác nhau. Thi công ở nơi có khí hậu nóng, nhiệt độ cao và độ ẩm thấp, đặc biệt phần vữa phía sau tường có thể bị ánh nắng chiếu vào sẽ ảnh hưởng đến quá trình trộn mới và đông cứng của vữa trộn khô. Ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất như giảm khả năng làm việc, mất nước và mất sức. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng vữa trộn khô trong xây dựng khí hậu nóng đã thu hút sự quan tâm và nghiên cứu của các kỹ thuật viên ngành vữa và nhân viên xây dựng.

Trong bài báo này, phương pháp mô phỏng môi trường được sử dụng để đánh giá khả năng giữ nước của vữa trộn với hydroxyethyl methyl cellulose ether và hydroxypropyl methyl cellulose ether với các mức độ thay thế và thay thế mol khác nhau ở 45oC, và phần mềm thống kê JMP8.02 được sử dụng để phân tích dữ liệu thử nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của các ete xenlulo khác nhau đến khả năng giữ nước của vữa trong điều kiện nóng.

1. Nguyên liệu và phương pháp thử

1.1 Nguyên liệu thô

Xi măng Conch P. 042.5, cát thạch anh lưới 50-100, ete hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) và ete hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) có độ nhớt 40000mPa·S. Để tránh ảnh hưởng của các thành phần khác, thử nghiệm áp dụng công thức vữa đơn giản, bao gồm 30% xi măng, 0,2% ete xenlulo và 69,8% cát thạch anh, lượng nước thêm vào là 19% tổng công thức vữa. Cả hai đều là tỷ lệ khối lượng.

1.2 Phương pháp mô phỏng môi trường

Thiết bị thử nghiệm phương pháp mô phỏng môi trường sử dụng đèn, quạt và buồng môi trường để mô phỏng nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió ngoài trời, v.v., để kiểm tra sự khác biệt về chất lượng của vữa mới trộn trong các điều kiện khác nhau và để kiểm tra sự khác biệt về chất lượng của vữa mới trộn trong các điều kiện khác nhau. kiểm tra khả năng giữ nước của vữa. Trong thí nghiệm này, phương pháp thí nghiệm trong tài liệu đã được cải tiến, máy tính được kết nối với cân để ghi chép và kiểm tra tự động, từ đó giảm thiểu sai số thí nghiệm.

Thử nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm tiêu chuẩn [nhiệt độ (23±2)°C, độ ẩm tương đối (50±3)%] sử dụng lớp đế không thấm nước (đĩa nhựa có đường kính trong 88mm) ở nhiệt độ chiếu xạ 45°C. Phương pháp thử nghiệm như sau:

(1) Tắt quạt, bật đèn iốt-vonfram và đặt đĩa nhựa ở vị trí cố định thẳng đứng bên dưới đèn iốt-vonfram để làm nóng trước trong 1 giờ;

(2) Cân đĩa nhựa, sau đó đặt cối đã khuấy vào đĩa nhựa, dàn phẳng theo độ dày yêu cầu rồi cân;

(3) Đặt đĩa nhựa trở lại vị trí ban đầu, phần mềm điều khiển cân sẽ tự động cân 5 phút một lần và quá trình kiểm tra kết thúc sau 1 giờ.

2. Kết quả và thảo luận

Kết quả tính toán tỷ lệ giữ nước R0 của vữa trộn với các ete xenlulo khác nhau sau khi chiếu xạ ở 45°C trong 30 phút.

Dữ liệu thử nghiệm trên được phân tích bằng sản phẩm JMP8.02 của nhóm phần mềm thống kê SAS Company, nhằm thu được kết quả phân tích đáng tin cậy. Quá trình phân tích như sau.

2.1 Phân tích hồi quy và điều chỉnh

Việc lắp mô hình được thực hiện bằng bình phương tối thiểu tiêu chuẩn. Việc so sánh giữa giá trị đo được và giá trị dự đoán cho thấy đánh giá về độ phù hợp của mô hình và được hiển thị đầy đủ bằng đồ họa. Hai đường cong nét đứt biểu thị “khoảng tin cậy 95%” và đường ngang nét đứt biểu thị giá trị trung bình của tất cả dữ liệu. Đường cong nét đứt và Giao điểm của các đường ngang nét đứt cho thấy giai đoạn giả của mô hình là điển hình.

Các giá trị cụ thể cho bản tóm tắt phù hợp và ANOVA. Trong bản tóm tắt phù hợp, R² đạt 97% và giá trị P trong phân tích phương sai nhỏ hơn nhiều so với 0,05. Sự kết hợp của hai điều kiện càng cho thấy sự phù hợp của mô hình là rất quan trọng.

2.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng

Trong phạm vi của thí nghiệm này, trong điều kiện chiếu xạ 30 phút, các hệ số ảnh hưởng phù hợp như sau: xét về các hệ số đơn lẻ, các giá trị p thu được từ loại ete xenlulo và mức độ thay thế mol đều nhỏ hơn 0,05 , điều này cho thấy cái thứ hai Cái sau có tác động đáng kể đến khả năng giữ nước của vữa. Về mặt tương tác, từ kết quả thực nghiệm của kết quả phân tích phù hợp về tác động của loại ete xenlulo, mức độ thay thế (Ds) và mức độ thay thế mol (MS) đến khả năng giữ nước của vữa, loại ete cellulose và mức độ thay thế. Sự tương tác giữa mức độ thay thế và mức độ thay thế mol có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng giữ nước của vữa, vì giá trị p của cả hai đều nhỏ hơn 0,05. Sự tương tác của các yếu tố cho thấy sự tương tác của hai yếu tố được mô tả trực quan hơn. Dấu chéo chỉ ra rằng cả hai có mối tương quan chặt chẽ và sự song song cho thấy cả hai có mối tương quan yếu. Trong sơ đồ tương tác nhân tố, lấy diện tíchα trong đó loại dọc và mức độ thay thế bên tương tác làm ví dụ, hai đoạn đường giao nhau, cho thấy mối tương quan giữa loại và mức độ thay thế là mạnh mẽ và trong khu vực b nơi loại dọc và mức độ thay thế bên mol tương tác với nhau, hai đoạn thẳng có xu hướng song song, cho thấy mối tương quan giữa loại và sự thay thế mol là yếu.

2.3 Dự đoán khả năng giữ nước

Dựa trên mô hình lắp, theo ảnh hưởng toàn diện của các ete xenlulo khác nhau đến khả năng giữ nước của vữa, khả năng giữ nước của vữa được dự đoán bằng phần mềm JMP và tìm ra tổ hợp thông số để giữ nước tốt nhất cho vữa. Dự đoán khả năng giữ nước cho thấy sự kết hợp giữa khả năng giữ nước tốt nhất của vữa và xu hướng phát triển của nó, tức là HEMC tốt hơn HPMC khi so sánh loại, mức thay thế trung bình và thấp tốt hơn mức thay thế cao, và mức thay thế trung bình và cao tốt hơn mức thay thế thấp trong sự thay thế mol, nhưng không có sự khác biệt đáng kể giữa hai loại trong sự kết hợp này. Tóm lại, ete hydroxyethyl methyl cellulose với mức độ thay thế thấp và mức độ thay thế mol cao cho thấy khả năng giữ nước của vữa tốt nhất ở 45oC. Theo sự kết hợp này, giá trị dự đoán của khả năng giữ nước do hệ thống đưa ra là 0,611736±0,014244.

3. Kết luận

(1) Là một yếu tố quan trọng, loại ete cellulose có tác động đáng kể đến khả năng giữ nước của vữa và hydroxyethyl methyl cellulose ether (HEMC) tốt hơn hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC). Nó cho thấy sự khác biệt về kiểu thay thế sẽ dẫn đến sự khác biệt về khả năng giữ nước. Đồng thời, loại ete cellulose cũng tương tác với mức độ thay thế.

(2) Là yếu tố ảnh hưởng đơn lẻ quan trọng, mức độ thay thế mol của ete xenlulo giảm và khả năng giữ nước của vữa có xu hướng giảm. Điều này cho thấy khi chuỗi bên của nhóm thế ete cellulose tiếp tục trải qua phản ứng ete hóa với nhóm hydroxyl tự do thì cũng sẽ dẫn đến sự khác biệt về khả năng giữ nước của vữa.

(3) Mức độ thay thế của ete cellulose tương tác với loại và mức độ thay thế mol. Giữa mức độ thay thế và loại, trong trường hợp mức độ thay thế thấp thì khả năng giữ nước của HEMC tốt hơn HPMC; trong trường hợp mức độ thay thế cao thì sự khác biệt giữa HEMC và HPMC không lớn. Đối với sự tương tác giữa mức độ thay thế và sự thay thế mol, trong trường hợp mức độ thay thế thấp, khả năng giữ nước của mức độ thay thế mol thấp sẽ tốt hơn so với mức độ thay thế mol cao; Sự khác biệt không lớn.

(4) Vữa trộn với hydroxyethyl methyl cellulose ether có độ thay thế thấp và độ thay thế mol cao cho thấy khả năng giữ nước tốt nhất trong điều kiện nóng. Tuy nhiên, làm thế nào để giải thích ảnh hưởng của loại ete cellulose, mức độ thay thế và mức độ thay thế mol đến khả năng giữ nước của vữa, vấn đề cơ học ở khía cạnh này vẫn cần được nghiên cứu thêm.