Utjecaj celuloznog etera na zadržavanje vode

Metodom simulacije okoliša proučavan je učinak etera celuloze s različitim stupnjevima supstitucije i molarne supstitucije na zadržavanje vode u mortu u toplim uvjetima.Analiza rezultata ispitivanja pomoću statističkih alata pokazuje da hidroksietil metilcelulozni etar sa niskim stepenom supstitucije i visokim stepenom molarne supstitucije pokazuje najbolje zadržavanje vode u malteru.

Ključne riječi: celulozni eter: zadržavanje vode;malter;metoda simulacije okoliša;toplim uslovima

Zbog svojih prednosti u kontroli kvaliteta, praktičnosti upotrebe i transporta i zaštite životne sredine, suhi malter se trenutno sve više koristi u građevinarstvu.Suho izmiješani malter se koristi nakon dodavanja vode i miješanja na gradilištu.Voda ima dvije glavne funkcije: jedna je osigurati građevinske performanse maltera, a druga je osigurati hidrataciju cementnog materijala kako bi malter nakon stvrdnjavanja mogao postići potrebna fizička i mehanička svojstva.Od završetka dodavanja vode u malter do završetka izgradnje do postizanja dovoljnih fizičkih i mehaničkih svojstava, slobodna voda će migrirati u dva smjera osim hidratacije cementa: apsorpcija osnovnog sloja i površinsko isparavanje.U vrućim uvjetima ili na direktnoj sunčevoj svjetlosti, vlaga brzo isparava s površine.U toplim uvjetima ili pod direktnim sunčevim zracima, bitno je da malter brzo zadrži vlagu s površine i smanji njen slobodni gubitak vode.Ključ za procjenu zadržavanja vode u malteru je određivanje odgovarajuće metode ispitivanja.Li Wei et al.proučavao je metodu ispitivanja zadržavanja vode u malteru i otkrio da u poređenju sa metodom vakuumske filtracije i metodom filter papira, metoda simulacije okoline može efikasno okarakterisati zadržavanje vode u malteru na različitim temperaturama okoline.

Eter celuloze je najčešće korišteno sredstvo za zadržavanje vode u suhom miješanju maltera.Najčešće korišteni eteri celuloze u suhom miješanom malteru su hidroksietil metil celulozni eter (HEMC) i eter hidroksipropil metil celuloze (HPMC).Odgovarajuće supstituentske grupe su hidroksietil, metil i hidroksipropil, metil.Stepen supstitucije (DS) celuloznog etra ukazuje na stepen do kojeg je hidroksilna grupa na svakoj anhidroglukoznoj jedinici supstituisana, a stepen molarne supstitucije (MS) ukazuje da ako supstituciona grupa sadrži hidroksilnu grupu, reakcija supstitucije se nastavlja provesti reakciju eterifikacije iz nove slobodne hidroksilne grupe.stepen.Hemijska struktura i stepen supstitucije celuloznog etra važni su faktori koji utiču na transport vlage u malteru i mikrostrukturu maltera.Povećanje molekularne mase celuloznog etra će povećati zadržavanje vode u malteru, a različit stepen supstitucije će uticati i na zadržavanje vode maltera.

Glavni faktori okruženja za gradnju sa suhom mješavinom maltera uključuju temperaturu okoline, relativnu vlažnost, brzinu vjetra i padavine.Što se tiče vruće klime, ACI (American Concrete Institute) Komitet 305 definira je kao bilo koju kombinaciju faktora kao što su visoka temperatura atmosfere, niska relativna vlažnost i brzina vjetra, koja narušava kvalitet ili performanse svježeg ili očvrslog betona ove vrste vremena.Ljeto je u mojoj zemlji često vrhunac za izgradnju raznih građevinskih projekata.Izgradnja u toploj klimi sa visokom temperaturom i niskom vlažnošću, posebno dio maltera iza zida može biti izložen sunčevoj svjetlosti, što će uticati na svježe miješanje i stvrdnjavanje suhog maltera.Značajni učinci na performanse kao što su smanjena obradivost, dehidracija i gubitak snage.Kako osigurati kvalitet suhog miješanog maltera u gradnji s vrućom klimom privuklo je pažnju i istraživanja tehničara u industriji maltera i građevinskog osoblja.

U ovom radu, metoda simulacije okoliša je korištena za procjenu zadržavanja vode u mortu pomiješanom s hidroksietil metil celuloznim etrom i hidroksipropil metil celuloznim etrom sa različitim stupnjevima supstitucije i molarne supstitucije na 45℃, a koristi se statistički softver JMP8.02 analizira podatke testa za proučavanje utjecaja različitih etera celuloze na zadržavanje vode u malteru u toplim uvjetima.

1. Sirovine i metode ispitivanja

1.1 Sirovine

Conch P. 042.5 Cement, 50-100 mesh kvarcni pijesak, hidroksietil metilcelulozni eter (HEMC) i eter hidroksipropil metilceluloze (HPMC) sa viskozitetom od 40000mPa·s.Kako bi se izbjegao utjecaj drugih komponenti, test usvaja pojednostavljenu formulu maltera, uključujući 30% cementa, 0,2% etera celuloze i 69,8% kvarcnog pijeska, a količina dodane vode je 19% ukupne formule maltera.Oba su omjera mase.

1.2 Metoda simulacije okoliša

Ispitni uređaj metode simulacije okoline koristi jod-volframove lampe, ventilatore i komore za simulaciju vanjske temperature, vlažnosti i brzine vjetra, itd., kako bi se testirala razlika u kvalitetu svježe izmiješanog maltera u različitim uvjetima i za testirati zadržavanje vode u malteru.U ovom eksperimentu je poboljšana metoda testiranja u literaturi, a kompjuter je povezan na vagu za automatsko snimanje i testiranje, čime se smanjuje eksperimentalna greška.

Test je obavljen u standardnoj laboratoriji [temperatura (23±2)°C, relativna vlažnost (50±3)%] upotrebom neupijajućeg osnovnog sloja (plastične posude unutrašnjeg prečnika 88 mm) na temperaturi zračenja od 45°C. Metoda ispitivanja je sljedeća:

(1) Sa isključenim ventilatorom, uključite jod-volfram lampu i postavite plastičnu posudu u fiksni položaj okomito ispod jod-volframove lampe da se prethodno zagreva 1 h;

(2) Izvagajte plastičnu posudu, zatim stavite promešani malter u plastičnu posudu, zagladite je prema potrebnoj debljini, a zatim je izmerite;

(3) Vratite plastičnu posudu u prvobitni položaj, a softver kontroliše vagu da automatski vaga svakih 5 minuta, a test se završava nakon 1 sata.

2. Rezultati i diskusija

Rezultati proračuna stope zadržavanja vode R0 maltera pomešanog sa različitim celuloznim eterima nakon zračenja na 45°C 30 min.

Navedeni podaci ispitivanja analizirani su proizvodom JMP8.02 statističke softverske grupe SAS Company, kako bi se dobili pouzdani rezultati analize.Proces analize je sljedeći.

2.1 Regresiona analiza i uklapanje

Prilagođavanje modela izvedeno je standardnim najmanjim kvadratima.Poređenje između izmjerene i predviđene vrijednosti pokazuje procjenu uklapanja modela, a ona je u potpunosti prikazana grafički.Dvije isprekidane krive predstavljaju “95% interval pouzdanosti”, a isprekidana horizontalna linija predstavlja prosječnu vrijednost svih podataka.Isprekidana kriva i Presek isprekidanih horizontalnih linija ukazuje da je model pseudo-faza tipičan.

Specifične vrijednosti za sažetak uklapanja i ANOVA.U odgovarajućem sažetku, R² dostigla 97%, a P vrijednost u analizi varijanse bila je daleko manja od 0,05.Kombinacija ova dva uslova dalje pokazuje da je prilagođavanje modela značajno.

2.2 Analiza faktora koji utiču

U okviru ovog eksperimenta, pod uslovom 30 minuta ozračivanja, faktori uticaja uklapanja su sledeći: u smislu pojedinačnih faktora, p vrednosti dobijene prema vrsti celuloznog etra i stepenu molarne supstitucije su sve manje od 0,05 , što pokazuje da drugi potonji ima značajan utjecaj na zadržavanje vode maltera.Što se interakcije tiče, iz eksperimentalnih rezultata analize fitinga rezultata uticaja vrste celuloznog etera, stepena supstitucije (Ds) i stepena molarne supstitucije (MS) na zadržavanje vode maltera, vrsta celuloznog etra i stepen supstitucije. Interakcija između stepena supstitucije i molarnog stepena supstitucije ima značajan uticaj na zadržavanje vode maltera, jer su p-vrednosti oba manje od 0,05.Interakcija faktora ukazuje da je interakcija dva faktora intuitivnije opisana.Križ ukazuje na to da ova dva imaju jaku korelaciju, a paralelizam pokazuje da ova dva imaju slabu korelaciju.U dijagramu interakcije faktora uzmite površinuα gdje vertikalni tip i stepen lateralne supstitucije djeluju kao primjer, dva segmenta linije se sijeku, što ukazuje da je korelacija između tipa i stepena supstitucije jaka, a u području b gdje su vertikalni tip i molarni stepen lateralne zamjene u interakciji, dva segmenta linije imaju tendenciju da budu paralelna, što ukazuje da je korelacija između tipa i molarne supstitucije slaba.

2.3 Predviđanje zadržavanja vode

Na osnovu modela uklapanja, prema sveobuhvatnom utjecaju različitih celuloznih etera na zadržavanje vode u mortu, programom JMP predviđa se zadržavanje vode morta i pronalazi kombinacija parametara za najbolje zadržavanje vode morta.Predviđanje zadržavanja vode pokazuje kombinaciju najboljeg zadržavanja vode u malteru i trenda njegovog razvoja, to jest, HEMC je bolji od HPMC u poređenju sa tipom, srednja i niska supstitucija je bolja od visoke supstitucije, a srednja i visoka supstitucija je bolja od niske supstitucije u molarnoj supstituciji, ali nema značajne razlike između njih u ovoj kombinaciji.Ukratko, eteri hidroksietil metil celuloze sa niskim stepenom supstitucije i visokim stepenom molarne supstitucije pokazali su najbolje zadržavanje vode u malteru na 45℃.Pod ovom kombinacijom, predviđena vrijednost zadržavanja vode koju daje sistem je 0,611736±0,014244.

3. Zaključak

(1) Kao značajan pojedinačni faktor, vrsta celuloznog etera ima značajan uticaj na zadržavanje vode u malteru, a hidroksietil metil celulozni eter (HEMC) je bolji od etera hidroksipropil metil celuloze (HPMC).To pokazuje da će razlika u vrsti zamjene dovesti do razlike u zadržavanju vode.Istovremeno, vrsta celuloznog etra takođe utiče na stepen supstitucije.

(2) Kao značajan pojedinačni faktor koji utiče, stepen molarne supstitucije celuloznog etra se smanjuje, a zadržavanje vode u malteru ima tendenciju da se smanji.Ovo pokazuje da kako bočni lanac supstituentske grupe celuloznog etera nastavlja da prolazi kroz reakciju eterifikacije sa slobodnom hidroksilnom grupom, to će takođe dovesti do razlika u zadržavanju vode u malteru.

(3) Stepen supstitucije etera celuloze bio je u interakciji sa vrstom i molarnim stepenom supstitucije.Između stepena supstitucije i tipa, u slučaju niskog stepena supstitucije, zadržavanje vode HEMC je bolje od HPMC;u slučaju visokog stepena supstitucije, razlika između HEMC i HPMC nije velika.Za interakciju između stepena supstitucije i molarne supstitucije, u slučaju niskog stepena supstitucije, zadržavanje vode niskog molarnog stepena supstitucije je bolje od visokog molarnog stepena supstitucije;Razlika nije velika.

(4) Malter pomešan sa hidroksietil metil celuloznim etrom sa niskim stepenom supstitucije i visokim stepenom molarne supstitucije pokazao je najbolje zadržavanje vode u vrućim uslovima.Međutim, kako objasniti uticaj vrste celuloznog etera, stepena supstitucije i molarnog stepena supstitucije na zadržavanje vode u malteru, mehaničko pitanje u ovom aspektu još treba dalje proučavati.