Влияние эфира целлюлозы на водоудержание строительного раствора в горячих условиях

Аннотация: Методом моделирования окружающей среды изучено влияние эфиров целлюлозы с различной степенью замещения и молярного замещения на водоудерживающую способность строительных растворов в горячих условиях. Анализ результатов испытаний с использованием статистических инструментов показывает, что гидроксиэтилметилцеллюлозный эфир с низкой степенью замещения и высокой степенью молярного замещения показывает наилучшее водоудержание в строительном растворе.

Ключевые слова: эфир целлюлозы: водоудержание; раствор; метод имитации окружающей среды; жаркие условия

Благодаря своим преимуществам в контроле качества, удобстве использования и транспортировки, защите окружающей среды, сухие строительные смеси в настоящее время все шире используются в строительстве. Сухой раствор используется после добавления воды и перемешивания на строительной площадке. Вода выполняет две основные функции: одна заключается в обеспечении строительных характеристик раствора, а другая - в обеспечении гидратации вяжущего материала, чтобы раствор после затвердевания мог приобрести требуемые физико-механические свойства. От завершения добавления воды в раствор до завершения строительства до получения достаточных физико-механических свойств свободная вода будет мигрировать в двух направлениях помимо гидратации цемента: 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 ее свободную потерю воды. Ключом к оценке водоудерживающей способности строительного раствора является выбор подходящего метода испытаний. Ли Вэй и др. изучили метод испытания водоудерживающей способности строительного раствора и обнаружили, что по сравнению с методом вакуумной фильтрации и методом фильтровальной бумаги метод моделирования окружающей среды может эффективно характеризовать водоудерживающую способность строительного раствора при различных температурах окружающей среды.

Эфир целлюлозы является наиболее часто используемым водоудерживающим агентом в сухих строительных растворах. Наиболее часто используемые простые эфиры целлюлозы в сухих строительных смесях представляют собой 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 на каждом звене ангидроглюкозы, а степень молярного замещения (MS) указывает на то, что если замещающая группа содержит гидроксильную группу, реакция замещения продолжается. провести реакцию этерификации из новой свободной гидроксильной группы. степень. Химическая структура и степень замещения эфира целлюлозы являются важными факторами, влияющими на влагоперенос в строительном растворе и микроструктуру строительного раствора. Увеличение молекулярной массы эфира целлюлозы увеличит водоудерживающую способность строительного раствора, а различная степень замещения также повлияет на водоудерживающую способность строительного раствора.

Основными факторами строительной среды из сухих строительных смесей являются температура окружающей среды, относительная влажность, скорость ветра и осадки. Что касается жаркого климата, Комитет 305 ACI (Американского института бетона) определяет его как любую комбинацию факторов, таких как высокая атмосферная температура, низкая относительная влажность и скорость ветра, которая ухудшает качество или характеристики свежего или затвердевшего бетона при такой погоде. Лето в моей стране часто является пиковым сезоном для строительства различных 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 сухого раствора. Значительное влияние на производительность, такое как снижение работоспособности, обезвоживание и потеря силы. Способы обеспечения качества сухих строительных смесей в строительстве с жарким климатом привлекли внимание и исследования технических специалистов по производству растворов и строительного персонала.

В этой статье метод моделирования окружающей среды используется для оценки водоудерживающей способности строительного раствора, смешанного с эфиром гидроксиэтилметилцеллюлозы и эфиром гидроксипропилметилцеллюлозы с различной степенью замещения и молярного замещения при 45 ℃, и используется статистическое программное обеспечение для анализа JMP8.02. данные испытаний по изучению влияния различных эфиров целлюлозы на водоудерживающую способность строительного раствора в горячих условиях.

1. Сырье и методы испытаний

1.1 Сырье

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

1.2 Метод моделирования окружающей среды

В испытательном устройстве метода имитации окружающей среды используются йодно-вольфрамовые лампы, вентиляторы и климатические камеры для имитации температуры наружного воздуха, влажности, скорости ветра и т. д., чтобы проверить разницу в качестве свежезамешанного раствора в различных условиях, а также для проверить водоудерживающую способность раствора. В этом эксперименте метод испытаний, описанный в литературе, был усовершенствован, а компьютер подключен к весам для автоматической записи и тестирования, что уменьшило погрешность эксперимента.

Испытание проводили в стандартной лаборатории [температура (23±2)°С, относительная влажность (50±3)%] с использованием невпитывающего базового слоя (пластиковая чашка с внутренним диаметром 88 мм) при температуре облучения 45°С. Метод испытания следующий:

(1) При выключенном вентиляторе включите йодно-вольфрамовую лампу и поместите пластиковую чашку в фиксированное положение вертикально под йод-вольфрамовой лампой для предварительного нагрева в течение 1 ч;

(2) Взвесьте пластиковую посуду, затем поместите перемешанный раствор в пластиковую посуду, разровняйте ее в соответствии с требуемой толщиной, а затем взвесьте;

(3) Верните пластиковую посуду в исходное положение, и программное обеспечение будет управлять балансом для автоматического взвешивания каждые 5 минут, а тест завершится через 1 час.

2. Результаты и обсуждение

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

Приведенные выше данные испытаний были проанализированы с использованием продукта JMP8.02 группы статистического программного обеспечения SAS Company, чтобы получить надежные результаты анализа. Процесс анализа выглядит следующим образом.

2.1 Регрессионный анализ и подгонка

Подгонка модели выполнялась по стандартному методу наименьших квадратов. Сравнение между измеренным значением и прогнозируемым значением показывает оценку подгонки модели, и она полностью отображается графически. Две пунктирные кривые представляют «95% доверительный интервал», а пунктирная горизонтальная линия представляет собой среднее значение всех данных. Штриховая кривая и пересечение пунктирных горизонтальных линий указывают на то, что модельная псевдостадия является типичной.

Конкретные значения для подгонки сводки и дисперсионного анализа. В сводке по подгонке R² достиг 97%, а значение P в дисперсионном анализе было намного меньше 0,05. Комбинация этих двух условий также показывает, что подгонка модели значительна.

2.2 Анализ влияющих факторов

В рамках этого эксперимента при условии 30-минутного облучения подходящие факторы влияния следующие: в пересчете на отдельные факторы значения р, полученные по типу эфира целлюлозы и молярной степени замещения, все меньше 0,05. , что показывает, что второе оказывает существенное влияние на водоудерживающую способность раствора. Что касается взаимодействия, из экспериментальных результатов подгонки результатов анализа влияния 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 значительное влияние на водоудерживающую способность 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 они имеют сильную корреляцию, а параллелизм указывает на то, что они имеют слабую корреляцию. На диаграмме взаимодействия факторов в качестве примера возьмем область α, где взаимодействуют вертикальный тип и степень латерального замещения, два отрезка пересекаются, что указывает на сильную корреляцию между типом и степенью замещения, а в области b там, где взаимодействуют вертикальный тип и молярная латеральная степень замещения, два сегмента линии имеют тенденцию быть параллельными, что указывает на слабую корреляцию между типом и молярной заменой.

2.3 Прогноз удержания воды

На основе подгоночной модели, согласно всестороннему влиянию различных эфиров целлюлозы на водоудерживающую способность строительного раствора, с помощью программного обеспечения JMP прогнозируется водоудерживающая способность строительного раствора, и определяется комбинация параметров для наилучшего водоудерживания строительного раствора. Прогноз водоудерживающей способности показывает сочетание лучшей водоудерживающей способности строительного раствора и тенденции ее развития, то есть HEMC лучше, чем HPMC при сравнении типов, средняя и низкая степень замещения лучше, чем высокая степень замещения, а средняя и высокая степень замещения лучше, чем низкая степень замещения. в молярном замещении, но в этой комбинации между ними нет существенной разницы. Таким образом, эфиры гидроксиэтилметилцеллюлозы с низкой степенью замещения и высокой молярной степенью замещения показали наилучшее водоудержание строительного раствора при 45 ℃. При этой комбинации прогнозируемое значение удержания воды, данное системой, составляет 0,611736 ± 0,014244.

3. Заключение

(1) В качестве важного отдельного фактора тип эфира целлюлозы оказывает значительное влияние на водоудержание строительного раствора, и эфир гидроксиэтилметилцеллюлозы (HEMC) лучше, чем эфир гидроксипропилметилцеллюлозы (HPMC). Это показывает, что различие в типе замещения приводит к различию в удержании воды. В то же время тип эфира целлюлозы также взаимодействует со степенью замещения.

(2) В качестве важного фактора, влияющего на одиночный фактор, молярная степень замещения эфира целлюлозы снижается, и водоудержание строительного раствора имеет тенденцию к снижению. Это показывает, что, поскольку боковая цепь замещающей группы простого эфира целлюлозы продолжает подвергаться реакции этерификации со свободной гидроксильной группой, это также приводит к различиям в водоудержании строительного раствора.

(3) Степень замещения взаимодействующих эфиров целлюлозы с типом и молярной степенью замещения. Между степенью замещения и типом, в случае низкой степени замещения, водоудержание ГЭМС лучше, чем у ГПМЦ; в случае высокой степени замещения разница между ГЭМС и ГПМЦ невелика. Что касается взаимодействия между степенью замещения и молярным замещением, в случае низкой степени замещения водоудержание при низкой молярной степени замещения лучше, чем при высокой молярной степени замещения; Разница не велика.

(4) Строительный раствор, смешанный с эфиром гидроксиэтилметилцеллюлозы с низкой степенью замещения и высокой молярной степенью замещения, показал наилучшее водоудержание в горячих условиях. Однако как объяснить влияние типа эфира целлюлозы, степени замещения и молярной степени замещения на водоудерживающую способность строительного раствора, механистический вопрос в этом аспекте еще нуждается в дальнейшем изучении.