Continuo progressu industriae et technologiae amplificatione, per introductionem et emendationem machinarum externarum ad mortariam spargendam, technologia mechanicae spargendae et gypsiendae in patria mea his annis magnopere evoluta est. Mortarium mechanicum spargendum a mortario communi differt, quod magnam aquae retentionem, fluiditatem idoneam, et certam vim anti-flacidis requirit. Solet hydroxypropylmethylcellulosa mortario addi, cuius Aether cellulosicus (HPMC) latissime adhibetur. Functiones principales hydroxypropylmethylcellulosae HPMC in mortario sunt: spissatio et viscositas, rheologiam temperans, et optima facultas aquae retentionis. Attamen, defectus HPMC neglegi non possunt. HPMC effectum aeris attrahendi habet, qui plura vitia interna causabit et proprietates mechanicas mortarii graviter minuet. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. vim HPMC in ratem aquae retentionis, densitatem, contentum aeris, et proprietates mechanicas mortarii ex aspectu macroscopico investigavit, et vim hydroxypropylmethylcellulosae HPMC in structuram L mortarii ex aspectu microscopico investigavit.
1. Experimentum
1.1 Materiae primae
Cementum: cementum P.0 42.5 in commercio praesto, cuius vires flexurales et compressivae 28d sunt 6.9 et 48.2 MPa respective; arena: arena fluvialis Chengde tenuis, 40-100 mesh; aether cellulosae: productum a Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Aether hydroxypropylmethylcellulosae, pulvis albus, viscositas nominalis 40, 100, 150, 200 Pa-s; aqua: aqua pura e fistula.
1.2 Methodus probationis
Secundum JGJ/T 105-2011 "Regulae Constructionis pro Pulverisatione Mechanica et Gypsatura", crassitudo mortarii est 80-120 mm, et ratio retentionis aquae maior quam 90% est. In hoc experimento, proportio calcis et arenae ad 1:5 statuta est, crassitudo ad (93+2) mm moderata est, et aether cellulosicus externe mixtus est, et quantitas mixtionis secundum massam cementi fundata est. Proprietates fundamentales mortarii, ut densitas humida, contentum aeris, retentio aquae, et crassitudo, probantur cum referentia ad JGJ 70-2009 "Methodos Probationis pro Proprietatibus Fundamentalibus Mortarii Aedificandi", et contentum aeris probatur et calculatur secundum methodum densitatis. Probationes praeparationis, roboris flexuralis et compressionis speciminum peractae sunt secundum GB/T 17671-1999 "Methodos ad Probandam Robur Arenae Mortarii Cementi (Methodus ISO)". Diameter larvarum per porosimetriam mercurialem mensuratus est. Exemplar porosimetri mercurialis AUTOPORE 9500 erat, et spatium mensurae 5.5 nm-360 μm erat. Summa quattuor series probationum peractae sunt. Proportio cementi et arenae 1:5 erat, viscositas HPMC 100 Pa-s, et dosis 0, 0.1%, 0.2%, 0.3% (numeri sunt A, B, C, D respective).
2. Resultata et analysis
2.1 Effectus HPMC in ratem retentionis aquae in mortario cementicio
Retentio aquae ad facultatem mortarii aquam retinendi refertur. In mortario machinaliter asperso, additio aetheris cellulosici aquam efficaciter retinere, celeritatem effusionis minuere, et requisitis plenae hydrationis materiarum cementiciarum satisfacere potest. Effectus HPMC in retentionem aquae mortarii.
Cum incremento quantitatis HPMC, ratio retentionis aquae in mortario gradatim crescit. Curvae aetheris hydroxypropylmethylcellulosae cum viscositatibus 100, 150 et 200 Pa.s fere eaedem sunt. Cum contentum est 0.05%-0.15%, ratio retentionis aquae lineariter crescit, et cum contentum est 0.15%, ratio retentionis aquae maior est quam 93%. Cum quantitas granorum granulariorum 0.20% excedit, inclinatio crescens rationis retentionis aquae plana fit, quod indicat quantitatem HPMC prope saturationem esse. Curva influentiae quantitatis HPMC cum viscositate 40 Pa.s in rationem retentionis aquae fere linea recta est. Cum quantitas maior est quam 0.15%, ratio retentionis aquae in mortario significanter minor est quam trium aliorum generum HPMC cum eadem viscositate. Creditur plerumque mechanismum retentionis aquae aetheris cellulosae esse hunc: grex hydroxylus in molecula aetheris cellulosae et atomus oxygenii in vinculo aetheris cum molecula aquae coniunguntur ad vinculum hydrogenii formandum, ita ut aqua libera in aqua ligata transeat, ita bonum effectum retentionis aquae exercentes; creditur etiam interdiffusionem inter moleculas aquae et catenas moleculares aetheris cellulosae permittere ut moleculae aquae in interiora catenarum macromolecularium aetheris cellulosae ingrediantur et viribus ligationis validis subiiciantur, ita retentionem aquae in massa cementi emendans. Excellens retentio aquae mortarium homogeneum servare potest, non facile segregandum, et bonam mixturam consequi, simul detritionem mechanicam minuens et vitam machinae mortarii spargendi augens.
2.2 Effectus hydroxypropylmethylcellulosae HPMC in densitatem et aeris contentum mortarii cementitii
Cum quantitas HPMC 0-0.20% est, densitas mortarii acriter decrescit cum incremento quantitatis HPMC, a 2050 kg/m3 ad circiter 1650 kg/m3, quod est circiter 20% minus; cum quantitas HPMC 0.20% excedit, densitas in tranquillitate decrescit. Quattuor genera HPMC cum diversis viscositatibus comparatis, quo maior viscositas, eo minor densitas mortarii; curvae densitatis mortariorum cum viscositatibus mixtis 150 et 200 Pa.s HPMC plerumque se invicem tegunt, quod indicat, dum viscositas HPMC pergit crescere, densitatem non iam decrescere.
Lex mutationis aeris contenti in mortario mutationi densitatis mortarii contraria est. Cum contentum hydroxypropylmethylcellulosae HPMC 0-0.20% est, cum contentum HPMC augetur, aeris contentum mortarii fere lineariter crescit; contentum HPMC post 0.20% excedit, aeris contentum vix mutatur, quod indicat effectum aerem attrahentem mortarii prope saturationem esse. Effectus aerem attrahens HPMC cum viscositate 150 et 200 Pa.s maior est quam HPMC cum viscositate 40 et 100 Pa.s.
Effectus aëris cellulosici ad aerem attrahendum praecipue structura moleculari eius determinatur. Aether cellulosicus et greges hydrophilicos (hydroxylum, aetherem) et greges hydrophobicos (methylum, anulum glucosii) habet, et est surfactans, actionem superficialem habet, ita effectum aëris attrahentem habens. Ex una parte, gas introductum quasi fulcrum sphaericum in mortario agere potest, operationem mortarii emendans, volumen augens, et productionem augens, quod artifici prodest. Sed ex altera parte, effectus aëris attrahens aëris contentum mortarii et porositatem post duritiem auget, quod poros noxios auget et proprietates mechanicas magnopere minuit. Quamquam HPMC quendam effectum aëris attrahentem habet, agens aëris attrahentem substituere non potest. Praeterea, cum HPMC et agens aëris attrahens simul adhibentur, agens aëris attrahens deficere potest.
2.3 Effectus HPMC in proprietates mechanicas mortarii cementitii
Cum quantitas HPMC tantum 0.05% est, robur flexurale mortarii significanter decrescit, quod circiter 25% inferius est quam in exemplo inanis sine hydroxypropylmethylcellulosa HPMC, et robur compressionis tantum 65% exempli inanis -80% attingere potest. Cum quantitas HPMC 0.20% excedit, decrementum in robore flexurali et robore compressionis mortarii non est manifestum. Viscositas HPMC parum effectum in proprietates mechanicas mortarii habet. HPMC multas bullas aeris minutas inducit, et effectus aerem attrahens in mortarium porositatem internam et poros noxios mortarii auget, quod ad significantem decrementum in robore compressionis et robore flexurali ducit. Alia causa decrementi in robore mortarii est effectus retentionis aquae aetheris cellulosae, qui aquam in mortario indurato retinet, et magna proportio aquae ad ligamen ad decrementum in robore lateris probationis ducit. In mortario constructionis mechanicae, quamquam aether cellulosicus ratem retentionis aquae mortarii significanter augere eiusque operabilitatem emendare potest, si dosis nimis magna est, proprietates mechanicas mortarii graviter afficiet, ergo relatio inter duo rationabiliter ponderanda est.
Cum incremento quantitatis hydroxypropylmethylcellulosae HPMC, proportio plicaturae mortarii cursum generalem crescere ostendit, qui fere relatio linearis erat. Hoc fit quia aether cellulosicus additus magnum numerum bullarum aeris inducit, quod plura vitia intra mortarium efficit, et robur compressionis mortarii rosae ducis vehementer decrescit, quamquam robur flexurale etiam quodammodo decrescit; sed aether cellulosicus flexibilitatem mortarii augere potest, quod robur flexurale utile est, quod ratem decrementi tardat. Omnino considerato, effectus coniunctus utriusque ad augmentum proportionis plicaturae ducit.
2.4 Effectus HPMC in diametrum L mortarii
Ex curva distributionis magnitudinis pororum, datis distributionis magnitudinis pororum, et variis parametris statisticis exemplorum AD, videri potest HPMC magnam vim habere in structuram pororum mortarii cementitii:
(1) Post additionem HPMC, magnitudo pororum mortarii cementicii significanter augetur. In curva distributionis magnitudinis pororum, area imaginis ad dextram movetur, et valor pororum valori culminis correspondens maior fit. Post additionem HPMC, mediana diameter pororum mortarii cementicii significanter maior est quam ea exempli inanis, et mediana diameter pororum exempli cum dosi 0.3% duobus magnitudinibus ordinibus augetur comparata cum exemplo inanis.
(2) Poros in concreto in quattuor genera divide, scilicet poros innocuos (≤20 nm), poros minus noxios (20-100 nm), poros noxios (100-200 nm) et poros multinoxios (≥200 nm). Ex Tabula 1 videri potest numerum foraminum innocuorum vel minus noxiorum significanter reduci post additionem HPMC, et numerum foraminum noxiorum vel magis noxiorum augeri. Pori innocui vel minus noxii exemplorum non mixtorum cum HPMC sunt circiter 49.4%. Post additionem HPMC, pori innocui vel minus noxii significanter reducuntur. Exempli gratia, dosi 0.1% sumpta, pori innocui vel minus noxii circiter 45% reducuntur, numerus foraminum noxiorum maiorum quam 10um circiter 9 vicibus auctus est.
(3) Diameter pororum medianus, diameter pororum medius, volumen pororum specificum et area superficialis specifica regulam mutationis strictam non sequuntur cum incremento contenti hydroxypropylmethylcellulosae HPMC, quod fortasse cum selectione exempli in experimento injectionis mercurii ad magnam dispersionem refertur. Sed in universum, diameter pororum medianus, diameter pororum medius et volumen pororum specificum exempli cum HPMC mixti augeri tendunt comparati cum exemplo inanis, dum area superficialis specifica decrescit.
Tempus publicationis: III Aprilis MMXXIII