Efecto del éter de celulosa sobre la retención de agua del mortero en condiciones calientes

Resumen: Se utilizó el método de simulación ambiental para estudiar el efecto de los éteres de celulosa con diferentes grados de sustitución y sustitución molar sobre la retención de agua del mortero en condiciones calientes. El análisis de los resultados de las pruebas utilizando herramientas estadísticas muestra que el éter de hidroxietilmetilcelulosa con bajo grado de sustitución y alto grado de sustitución molar muestra la mejor retención de agua en el mortero.

Palabras clave: éter de celulosa: retención de agua; mortero; método de simulación ambiental; condiciones calurosas

Debido a sus ventajas en el control de calidad, la comodidad de uso y transporte y la protección del medio ambiente, el mortero de mezcla seca se usa cada vez más en la construcción de edificios. El mortero de mezcla seca se usa después de agregar agua y mezclar en el sitio de construcción. El agua tiene dos funciones principales: una es asegurar el desempeño constructivo del mortero y la otra es asegurar la hidratación del material cementoso para que el mortero pueda alcanzar las propiedades físicas y mecánicas requeridas después del endurecimiento. Desde la finalización de la adición de agua al mortero hasta la finalización de la construcción y la obtención de suficientes propiedades físicas y mecánicas, el agua libre migrará en dos direcciones además de hidratar el cemento: absorción de la capa base y evaporación superficial. En condiciones de calor o bajo la luz solar directa, la humedad se evapora rápidamente de la superficie. En condiciones de calor o bajo la luz solar directa, es esencial que el mortero retenga rápidamente la humedad de la superficie y reduzca la pérdida de agua libre. La clave para evaluar la retención de agua del mortero es determinar el método de prueba apropiado. Li Wei et al. estudió el método de prueba de retención de agua del mortero y descubrió que, en comparación con el método de filtración al vacío y el método de papel de filtro, el método de simulación ambiental puede caracterizar de manera efectiva la retención de agua del mortero a diferentes temperaturas ambientales.

El éter de celulosa es el agente de retención de agua más utilizado en productos de mortero seco. Los éteres de celulosa más utilizados en morteros secos son el éter de hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) y el éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC). Los grupos sustituyentes correspondientes son hidroxietilo, metilo e hidroxipropilo, metilo. El grado de sustitución (DS) del éter de celulosa indica el grado de sustitución del grupo hidroxilo en cada unidad de anhidroglucosa, y el grado de sustitución molar (MS) indica que si el grupo de sustitución contiene un grupo hidroxilo, la reacción de sustitución continúa. llevar a cabo la reacción de eterificación a partir del nuevo grupo hidroxilo libre. grado. La estructura química y el grado de sustitución del éter de celulosa son factores importantes que afectan el transporte de humedad en el mortero y la microestructura del mortero. El aumento del peso molecular del éter de celulosa aumentará la retención de agua del mortero, y el diferente grado de sustitución también afectará la retención de agua del mortero.

Los principales factores del entorno de construcción con mortero de mezcla seca incluyen la temperatura ambiente, la humedad relativa, la velocidad del viento y las precipitaciones. En cuanto a los climas cálidos, el Comité 305 del ACI (American Concrete Institute) lo define como cualquier combinación de factores como alta temperatura atmosférica, baja humedad relativa y velocidad del viento, que perjudican la calidad o desempeño del concreto fresco o endurecido de este tipo de clima. El verano en mi país suele ser la temporada alta para la construcción de varios proyectos de construcción. La construcción en un clima cálido con alta temperatura y baja humedad, especialmente la parte del mortero detrás de la pared, puede estar expuesta a la luz solar, lo que afectará la mezcla fresca y el endurecimiento del mortero mezclado en seco. Efectos significativos en el rendimiento, como la reducción de la trabajabilidad, la deshidratación y la pérdida de resistencia. Cómo garantizar la calidad del mortero de mezcla seca en la construcción en climas cálidos ha atraído la atención y la investigación de los técnicos y el personal de construcción de la industria del mortero.

En este artículo, se utiliza el método de simulación ambiental para evaluar la retención de agua del mortero mezclado con éter de hidroxietilmetilcelulosa y éter de hidroxipropilmetilcelulosa con diferentes grados de sustitución y sustitución molar a 45 ℃, y se utiliza el software estadístico JMP8.02 para análisis. los datos de prueba para estudiar la influencia de diferentes éteres de celulosa en la retención de agua del mortero en condiciones calientes.

1. Materias primas y métodos de prueba

1.1 Materias primas

Conch P. 042.5 Cemento, arena de cuarzo malla 50-100, éter de hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) y éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) con una viscosidad de 40000mPa·s. Para evitar la influencia de otros componentes, la prueba adopta una fórmula de mortero simplificada, que incluye 30 % de cemento, 0,2 % de éter de celulosa y 69,8 % de arena de cuarzo, y la cantidad de agua añadida es el 19 % de la fórmula total del mortero. Ambos son proporciones de masa.

1.2 Método de simulación ambiental

El dispositivo de prueba del método de simulación ambiental utiliza lámparas de yodo-tungsteno, ventiladores y cámaras ambientales para simular la temperatura exterior, la humedad y la velocidad del viento, etc., para probar la diferencia de calidad del mortero recién mezclado en diferentes condiciones y para comprobar la retención de agua del mortero. En este experimento, se mejoró el método de prueba en la literatura y la computadora está conectada a la balanza para el registro y la prueba automáticos, lo que reduce el error experimental.

La prueba se llevó a cabo en un laboratorio estándar [temperatura (23±2)°C, humedad relativa (50±3)%] utilizando una capa base no absorbente (placa de plástico con un diámetro interior de 88 mm) a una temperatura de irradiación de 45°C. El método de prueba es el siguiente:

(1) Con el ventilador apagado, encienda la lámpara de yodo-tungsteno y coloque el plato de plástico en una posición fija verticalmente debajo de la lámpara de yodo-tungsteno para precalentar durante 1 h;

(2) Pese el plato de plástico, luego coloque el mortero agitado en el plato de plástico, alíselo de acuerdo con el espesor requerido y luego péselo;

(3) Vuelva a colocar el plato de plástico en su posición original, y el software controlará la balanza para pesar automáticamente una vez cada 5 minutos, y la prueba finalizará después de 1 hora.

2. Resultados y discusión

Resultados del cálculo de la tasa de retención de agua R0 del mortero mezclado con diferentes éteres de celulosa después de la irradiación a 45°C durante 30 min.

Los datos de prueba anteriores se analizaron utilizando el producto JMP8.02 del grupo de software estadístico SAS Company, para obtener resultados de análisis confiables. El proceso de análisis es el siguiente.

2.1 Análisis de regresión y ajuste

El ajuste del modelo se realizó por mínimos cuadrados estándar. La comparación entre el valor medido y el valor predicho muestra la evaluación del ajuste del modelo y se muestra gráficamente en su totalidad. Las dos curvas discontinuas representan el "intervalo de confianza del 95%" y la línea horizontal discontinua representa el valor promedio de todos los datos. La curva discontinua y La intersección de las líneas horizontales discontinuas indica que la pseudoetapa del modelo es típica.

Valores específicos para resumen de ajuste y ANOVA. En el resumen de ajuste, el R² alcanzó el 97 % y el valor de P en el análisis de varianza fue mucho menor que 0,05. La combinación de las dos condiciones muestra además que el ajuste del modelo es significativo.

2.2 Análisis de los factores de influencia

Dentro del alcance de este experimento, bajo la condición de 30 minutos de irradiación, los factores de influencia apropiados son los siguientes: en términos de factores individuales, los valores de p obtenidos por el tipo de éter de celulosa y el grado de sustitución molar son todos inferiores a 0,05 , lo que demuestra que la segunda tiene un impacto significativo en la retención de agua del mortero. En cuanto a la interacción, a partir de los resultados experimentales de los resultados del análisis de ajuste del impacto del tipo de éter de celulosa, el grado de sustitución (Ds) y el grado de sustitución molar (MS) sobre la retención de agua del mortero, el tipo de éter de celulosa y el grado de sustitución. La interacción entre el grado de sustitución y el grado molar de sustitución tiene un efecto significativo en la retención de agua del mortero, debido a que los valores de p de ambos son menores a 0.05. La interacción de factores indica que la interacción de dos factores se describe de manera más intuitiva. La cruz indica que los dos tienen una correlación fuerte y el paralelismo indica que los dos tienen una correlación débil. En el diagrama de interacción de factores, tome el área α donde interactúan el tipo vertical y el grado de sustitución lateral como ejemplo, los dos segmentos de línea se cruzan, lo que indica que la correlación entre el tipo y el grado de sustitución es fuerte, y en el área b donde interactúan el tipo vertical y el grado de sustitución molar lateral, los dos segmentos de línea tienden a ser paralelos, lo que indica que la correlación entre el tipo y la sustitución molar es débil.

2.3 Predicción de retención de agua

Según el modelo de ajuste, de acuerdo con la influencia integral de diferentes éteres de celulosa en la retención de agua del mortero, el software JMP predice la retención de agua del mortero y se encuentra la combinación de parámetros para la mejor retención de agua del mortero. La predicción de retención de agua muestra la combinación de la mejor retención de agua del mortero y su tendencia de desarrollo, es decir, HEMC es mejor que HPMC en comparación de tipos, la sustitución media y baja es mejor que la sustitución alta, y la sustitución media y alta es mejor que la sustitución baja en sustitución molar, pero no hay diferencia significativa entre los dos en esta combinación. En resumen, los éteres de hidroxietilmetilcelulosa con bajo grado de sustitución y alto grado de sustitución molar mostraron la mejor retención de agua en el mortero a 45 ℃. Bajo esta combinación, el valor predicho de retención de agua dado por el sistema es 0.611736±0.014244.

3. Conclusión

(1) Como factor único significativo, el tipo de éter de celulosa tiene un impacto significativo en la retención de agua del mortero, y el éter de hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) es mejor que el éter de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC). Muestra que la diferencia en el tipo de sustitución conducirá a la diferencia en la retención de agua. Al mismo tiempo, el tipo de éter de celulosa también interactúa con el grado de sustitución.

(2) Como factor de influencia de un solo factor significativo, el grado de sustitución molar del éter de celulosa disminuye y la retención de agua del mortero tiende a disminuir. Esto muestra que a medida que la cadena lateral del grupo sustituyente de éter de celulosa continúa experimentando una reacción de eterificación con el grupo hidroxilo libre, también dará lugar a diferencias en la retención de agua del mortero.

(3) El grado de sustitución de los éteres de celulosa interaccionó con el tipo y grado molar de sustitución. Entre el grado de sustitución y el tipo, en el caso de bajo grado de sustitución, la retención de agua de HEMC es mejor que la de HPMC; en el caso de un alto grado de sustitución, la diferencia entre HEMC y HPMC no es grande. Para la interacción entre el grado de sustitución y la sustitución molar, en el caso de bajo grado de sustitución, la retención de agua del bajo grado de sustitución molar es mejor que la del alto grado de sustitución molar; La diferencia no es enorme.

(4) El mortero mezclado con éter de hidroxietilmetilcelulosa con bajo grado de sustitución y alto grado de sustitución molar mostró la mejor retención de agua en condiciones calientes. Sin embargo, cómo explicar el efecto del tipo de éter de celulosa, el grado de sustitución y el grado molar de sustitución en la retención de agua del mortero, la cuestión mecánica en este aspecto aún necesita más estudio.