إيثر سليلوز الميثيل في درجة حرارة الغرفة يعالج الخرسانة فائقة الأداء

خلاصة: من خلال تغيير محتوى هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) في درجة الحرارة العادية لمعالجة الخرسانة فائقة الأداء (UHPC)، تمت دراسة تأثير إيثر السليلوز على السيولة، ووقت الإعداد، وقوة الضغط، وقوة الانثناء للUHPC.وقوة الشد المحورية وقيمة الشد النهائية وتم تحليل النتائج.تظهر نتائج الاختبار أن: إضافة ما لا يزيد عن 1.00% من HPMC منخفض اللزوجة لا يؤثر على سيولة UHPC، ولكنه يقلل من فقدان السيولة بمرور الوقت.، وإطالة وقت الإعداد، وتحسين أداء البناء بشكل كبير؛عندما يكون المحتوى أقل من 0.50%، فإن التأثير على قوة الضغط وقوة الانثناء وقوة الشد المحوري ليس كبيرًا، وبمجرد أن يكون المحتوى أكثر من 0.50%، فإن الأداء الميكانيكي الخاص به ينخفض ​​بأكثر من 1/3.بالنظر إلى الأداء المتنوع، فإن الجرعة الموصى بها من HPMC هي 0.50%.

الكلمات الدالة: خرسانة فائقة الأداء؛الأثير السليلوز.علاج درجة الحرارة العادية.قوة الضغط؛قوة العاطفة؛قوة الشد

0、مقدمة

مع التطور السريع لصناعة البناء في الصين، زادت أيضًا متطلبات أداء الخرسانة في الهندسة الفعلية، وتم إنتاج الخرسانة فائقة الأداء (UHPC) استجابة للطلب.تم تصميم النسبة المثالية للجزيئات ذات أحجام الجسيمات المختلفة نظريًا، وخلطها مع الألياف الفولاذية وعامل تقليل الماء عالي الكفاءة، وتتميز بخصائص ممتازة مثل قوة الضغط العالية جدًا، والمتانة العالية، والمتانة العالية لمقاومة الصدمات والشفاء الذاتي القوي. قدرة الشقوق الصغيرة.أداء.تعد أبحاث التكنولوجيا الأجنبية حول UHPC ناضجة نسبيًا وتم تطبيقها على العديد من المشاريع العملية.بالمقارنة مع الدول الأجنبية، فإن الأبحاث المحلية ليست عميقة بما فيه الكفاية.قام دونغ جيانمياو وآخرون بدراسة دمج الألياف عن طريق إضافة أنواع وكميات مختلفة من الألياف.آلية التأثير وقانون الخرسانة.تشن جينغ وآخرون.درس تأثير قطر الألياف الفولاذية على أداء UHPC من خلال اختيار ألياف فولاذية ذات 4 أقطار.لدى UHPC عدد قليل فقط من التطبيقات الهندسية في الصين، ولا يزال في مرحلة البحث النظري.لقد أصبح أداء تفوق UHPC أحد اتجاهات البحث في التطوير الملموس، ولكن لا يزال هناك العديد من المشكلات التي يتعين حلها.مثل المتطلبات العالية للمواد الخام، والتكلفة العالية، وعملية التحضير المعقدة، وما إلى ذلك، مما يحد من تطوير تكنولوجيا إنتاج UHPC.من بينها، استخدام البخار عالي الضغط، يمكن أن يؤدي علاج UHPC عند درجة حرارة عالية إلى الحصول على خصائص ميكانيكية ومتانة أعلى.ومع ذلك، نظرًا لعملية المعالجة بالبخار المرهقة والمتطلبات العالية لمعدات الإنتاج، فإن تطبيق المواد يمكن أن يقتصر فقط على ساحات التصنيع المسبق، ولا يمكن تنفيذ البناء المصبوب في المكان.لذلك، ليس من المناسب اعتماد طريقة المعالجة الحرارية في المشاريع الفعلية، ومن الضروري إجراء بحث متعمق حول المعالجة بالحرارة العادية UHPC.

إن المعالجة بالحرارة العادية لـ UHPC هي في مرحلة البحث في الصين، ونسبة الماء إلى المادة الرابطة منخفضة للغاية، وهي عرضة للجفاف السريع على السطح أثناء البناء في الموقع.من أجل تحسين ظاهرة الجفاف بشكل فعال، عادة ما تضيف المواد القائمة على الأسمنت بعض المكثفات التي تحتفظ بالماء إلى المادة.عامل كيميائي لمنع فصل ونزيف المواد، وتعزيز احتباس الماء والتماسك، وتحسين أداء البناء، وكذلك تحسين الخواص الميكانيكية للمواد القائمة على الأسمنت بشكل فعال.إيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) كمثخن بوليمر، والذي يمكن أن يوزع بشكل فعال ملاط ​​البوليمر والمواد الموجودة في المواد القائمة على الأسمنت بالتساوي، وسيصبح الماء الحر في الملاط ماءً مرتبطًا، لذلك ليس من السهل فقدانه من الملاط وتحسين أداء احتباس الماء في الخرسانة. من أجل تقليل تأثير إيثر السليلوز على سيولة UHPC، تم اختيار إيثر السليلوز منخفض اللزوجة للاختبار.

باختصار، من أجل تحسين أداء البناء على أساس ضمان الخواص الميكانيكية للمعالجة بدرجة الحرارة العادية UHPC، يدرس هذا البحث تأثير محتوى إيثر السليلوز منخفض اللزوجة على المعالجة بدرجة الحرارة العادية بناءً على الخواص الكيميائية لإيثر السليلوز. وآلية عملها في ملاط ​​UHPC.تأثير السيولة وزمن التخثر وقوة الضغط وقوة الانثناء وقوة الشد المحوري وقيمة الشد النهائية لـ UHPC لتحديد الجرعة المناسبة من إيثر السليلوز.

1. خطة الاختبار

1.1 اختبار المواد الخام ونسبة الخلط

المواد الخام لهذا الاختبار هي:

1) الاسمنت: ص·O 52.5 أسمنت بورتلاند عادي يتم إنتاجه في ليوتشو.

2) الرماد المتطاير: الرماد المتطاير المنتج في ليوتشو.

3) مسحوق الخبث: مسحوق خبث الفرن العالي المحبب S95 يتم إنتاجه في Liuzhou.

4) دخان السيليكا: دخان السيليكا شبه المشفر، مسحوق رمادي، محتوى SiO2≥92% مساحة محددة 23 م²/ز.

5) رمل الكوارتز: 20 ~ 40 شبكة (0.833 ~ 0.350 مم).

6) مخفض الماء: مخفض الماء متعدد الكربوكسيلات، مسحوق أبيض، معدل تخفيض الماء≥30%.

7) مسحوق اللاتكس: مسحوق اللاتكس القابل لإعادة التشتت.

8) إيثر الألياف: هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز METHOCEL المنتج في الولايات المتحدة، اللزوجة 400 ميجاباسكالثانية.

9) الألياف الفولاذية: ألياف فولاذية دقيقة مستقيمة مطلية بالنحاس، القطرφ 0.22 مم، الطول 13 مم، قوة الشد 2000 ميجا باسكال.

بعد الكثير من الأبحاث التجريبية في المرحلة المبكرة، يمكن تحديد أن نسبة الخلط الأساسية للخرسانة فائقة الأداء بدرجة الحرارة العادية هي الأسمنت: الرماد المتطاير: مسحوق معدني: أبخرة السيليكا: الرمل: عامل اختزال الماء: مسحوق اللاتكس: الماء = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210، محتوى حجم الألياف الفولاذية هو 2%.أضف 0، 0.25%، 0.50%، 0.75%، 1.00% HPMC من محتوى أثير السليلوز (HPMC) على نسبة المزيج الأساسية هذه قم بإعداد تجارب مقارنة على التوالي.

1.2 طريقة الاختبار

قم بوزن المواد الخام للمسحوق الجاف وفقًا لنسبة الخلط ووضعها في خلاطة الخرسانة القسرية ذات العمود الأفقي المفرد HJW-60.ابدأ تشغيل الخلاط حتى يصبح متجانسًا، وأضف الماء واخلطه لمدة 3 دقائق، ثم أطفئ الخلاط وأضف الألياف الفولاذية الموزونة وأعد تشغيل الخلاط لمدة دقيقتين.صنع في ملاط ​​UHPC.

تشمل عناصر الاختبار السيولة، ووقت الإعداد، وقوة الضغط، وقوة الانثناء، وقوة الشد المحوري، وقيمة الشد النهائية.يتم تحديد اختبار السيولة وفقًا لمعايير JC/T986-2018 "مواد الحشو القائمة على الأسمنت".اختبار وقت الإعداد وفقًا لـ GB /T 1346—2011 "استهلاك المياه للاتساق القياسي للأسمنت وتحديد طريقة اختبار الوقت".يتم تحديد اختبار قوة الانثناء وفقًا لـ GB/T50081-2002 "معيار طرق اختبار الخواص الميكانيكية للخرسانة العادية".يتم تحديد اختبار قوة الضغط وقوة الشد المحوري واختبار قيمة الشد النهائية وفقًا لـ DLT5150-2001 "لوائح اختبار الخرسانة الهيدروليكية".

2. نتائج الاختبار

2.1 السيولة

تُظهر نتائج اختبار السيولة تأثير محتوى HPMC على فقدان سيولة UHPC مع مرور الوقت.لوحظ من ظاهرة الاختبار أنه بعد تحريك الملاط الخالي من إيثر السليلوز بالتساوي، يصبح السطح عرضة للجفاف والتقشر، ويتم فقدان السيولة بسرعة.، وتدهورت قابلية التشغيل.بعد إضافة إيثر السليلوز، لم يكن هناك تقشر على السطح، وكان فقدان السيولة بمرور الوقت صغيرًا، وظلت قابلية التشغيل جيدة.ضمن نطاق الاختبار، كان الحد الأدنى لفقدان السيولة 5 ملم في 60 دقيقة.يوضح تحليل بيانات الاختبار أن كمية إيثر السليلوز منخفض اللزوجة لها تأثير ضئيل على السيولة الأولية لـ UHPC، ولكن لها تأثير أكبر على فقدان السيولة بمرور الوقت.عند عدم إضافة إيثر السليلوز، يكون فقدان سيولة UHPC 15 مم؛مع زيادة HPMC، ينخفض ​​فقدان سيولة الملاط؛عندما تكون الجرعة 0.75%، يكون فقدان سيولة UHPC هو الأصغر مع مرور الوقت، وهو 5 مم؛بعد ذلك، مع زيادة HPMC، فإن فقدان سيولة UHPC مع مرور الوقت لم يتغير تقريبًا.

بعدHPMCإذا تم خلطه مع UHPC، فإنه يؤثر على الخواص الريولوجية لـ UHPC من جانبين: الأول هو إدخال فقاعات صغيرة مستقلة في عملية التحريك، مما يجعل الرماد الكلي والمتطاير والمواد الأخرى تشكل "تأثير كروي"، مما يزيد من قابلية التشغيل في الوقت نفسه، يمكن لكمية كبيرة من المواد الأسمنتية أن تغلف الركام، بحيث يمكن "تعليق" الركام بالتساوي في الملاط، ويمكن أن يتحرك بحرية، ويقلل الاحتكاك بين الركام، وتزداد السيولة؛والثاني هو زيادة UHPC. تقلل قوة التماسك من السيولة.نظرًا لأن الاختبار يستخدم HPMC منخفض اللزوجة، فإن الجانب الأول يساوي الجانب الثاني، ولا تتغير السيولة الأولية كثيرًا، ولكن يمكن تقليل فقدان السيولة بمرور الوقت.وفقًا لتحليل نتائج الاختبار، يمكن معرفة أن إضافة كمية مناسبة من HPMC إلى UHPC يمكن أن يحسن أداء بناء UHPC بشكل كبير.

2.2 تحديد الوقت

من اتجاه التغيير في وقت إعداد UHPC المتأثر بكمية HPMC، يمكن ملاحظة أن HPMC يلعب دورًا مثبطًا في UHPC.كلما كانت الكمية أكبر، كلما كان تأثير التثبيط أكثر وضوحًا.عندما تكون الكمية 0.50%، يكون وقت إعداد الملاط 55 دقيقة.وبالمقارنة مع المجموعة الضابطة (40 دقيقة)، فقد زادت بنسبة 37.5%، وكانت الزيادة لا تزال غير واضحة.عندما كانت الجرعة 1.00%، كان وقت إعداد الملاط 100 دقيقة، وهو أعلى بنسبة 150% من زمن المجموعة الضابطة (40 دقيقة).

تؤثر خصائص التركيب الجزيئي لإيثر السليلوز على تأثيره المثبط.يمكن أن يتفاعل التركيب الجزيئي الأساسي في إيثر السليلوز، وهو هيكل حلقة الأنهيدروجلوكوز، مع أيونات الكالسيوم لتكوين مركبات جزيئية من السكر والكالسيوم، مما يقلل من فترة تحريض تفاعل ترطيب كلنكر الأسمنت. تركيز أيونات الكالسيوم منخفض، مما يمنع المزيد من هطول الأمطار Ca(OH)2، يقلل من سرعة تفاعل ترطيب الأسمنت، وبالتالي يؤخر تماسك الأسمنت.

2.3 قوة الضغط

من العلاقة بين قوة الضغط لعينات UHPC في 7 أيام و28 يومًا ومحتوى HMPC، يمكن أن نرى بوضوح أن إضافة HPMC تزيد تدريجيًا من انخفاض قوة الضغط لـ UHPC.0.25% HPMC، تنخفض قوة الضغط لـ UHPC قليلاً، ونسبة قوة الضغط 96%.إن إضافة 0.50% من HPMC ليس له أي تأثير واضح على نسبة قوة الضغط لـ UHPC.استمر في إضافة HPMC ضمن نطاق الاستخدام، UHPC'ق انخفضت قوة الضغط بشكل ملحوظ.عندما زاد محتوى HPMC إلى 1.00%، انخفضت نسبة قوة الضغط إلى 66%، وكان فقدان القوة خطيرًا.وفقًا لتحليل البيانات، من الأنسب إضافة 0.50% من HPMC، ويكون فقدان قوة الضغط صغيرًا

HPMC له تأثير معين على حبس الهواء.ستؤدي إضافة HPMC إلى ظهور كمية معينة من الفقاعات الصغيرة في UHPC، مما سيقلل من الكثافة الظاهرية لـ UHPC المختلط حديثًا.بعد تصلب الملاط، ستزداد المسامية تدريجيًا وسيقل الضغط أيضًا، خاصة محتوى HPMC.أعلى.بالإضافة إلى ذلك، مع زيادة كمية HPMC المقدمة، لا يزال هناك العديد من البوليمرات المرنة في مسام UHPC، والتي لا يمكن أن تلعب دورًا مهمًا في الصلابة الجيدة ودعم الضغط عند ضغط مصفوفة المركب الأسمنتي.ولذلك، فإن إضافة HPMC يقلل بشكل كبير من قوة الضغط لـ UHPC.

2.4 قوة الانثناء

من العلاقة بين قوة الانثناء لعينات UHPC في 7 أيام و28 يومًا ومحتوى HMPC، يمكن ملاحظة أن منحنيات التغيير لقوة الانثناء وقوة الضغط متشابهة، وتغير قوة الانثناء بين 0 و0.50% من HMPC ليست هي نفسها.مع استمرار إضافة HPMC، انخفضت قوة الانثناء لعينات UHPC بشكل ملحوظ.

تأثير HPMC على قوة الانثناء لـ UHPC يكون بشكل رئيسي في ثلاثة جوانب: إيثر السليلوز له تأثيرات مثبطة وحابسة للهواء، مما يقلل من قوة الانثناء لـ UHPC؛والجانب الثالث هو البوليمر المرن الناتج عن أثير السليلوز، حيث يؤدي تقليل صلابة العينة إلى إبطاء انخفاض قوة الانثناء للعينة قليلاً.إن الوجود المتزامن لهذه الجوانب الثلاثة يقلل من قوة الضغط لعينة UHPC ويقلل أيضًا من قوة الانثناء.

2.5 قوة الشد المحوري وقيمة الشد النهائية

العلاقة بين قوة الشد لعينات UHPC عند 7 d و 28 d ومحتوى HMPC.مع زيادة محتوى HPMC، تغيرت قوة الشد لعينات UHPC أولاً قليلاً ثم انخفضت بسرعة.يوضح منحنى قوة الشد أنه عندما يصل محتوى HPMC في العينة إلى 0.50%، تكون قيمة قوة الشد المحورية لعينة UHPC 12.2MPa، ونسبة قوة الشد 103%.مع زيادة محتوى HPMC للعينة، بدأت قيمة قوة الشد المركزية في الانخفاض بشكل حاد.عندما كان محتوى HPMC للعينة 0.75% و1.00%، كانت نسب قوة الشد 94% و78%، على التوالي، والتي كانت أقل من قوة الشد المحورية لـ UHPC بدون HPMC.

من العلاقة بين قيم الشد النهائية لعينات UHPC في 7 أيام و 28 يومًا ومحتوى HMPC، يمكن ملاحظة أن قيم الشد النهائية لم تتغير تقريبًا مع زيادة إيثر السليلوز في البداية، وعندما يكون محتوى يصل إيثر السليولوز إلى 0.50% ثم يبدأ بالانخفاض بسرعة.

يُظهر تأثير كمية إضافة HPMC على قوة الشد المحوري وقيمة الشد النهائية لعينات UHPC اتجاهًا للبقاء دون تغيير تقريبًا ثم التناقص.السبب الرئيسي هو أن HPMC يمكن أن يتشكل مباشرة بين جزيئات الأسمنت المائي. تلعب طبقة من فيلم الختم البوليمر المقاوم للماء دور الختم، بحيث يتم تخزين كمية معينة من الماء في UHPC، مما يوفر الماء اللازم للتطوير المستمر لمزيد من الترطيب. الأسمنت، وبالتالي تحسين قوة الأسمنت.تعمل إضافة HPMC على تحسين تماسك UHPC مما يمنح الملاط المرونة، مما يجعل UHPC يتكيف تمامًا مع انكماش وتشوه المادة الأساسية، ويحسن قليلاً من قوة الشد لـ UHPC.ومع ذلك، عندما يتجاوز محتوى HPMC القيمة الحرجة، يؤثر الهواء المحبوس على قوة العينة.لعبت التأثيرات الضارة دورًا رائدًا تدريجيًا، وبدأت قوة الشد المحوري وقيمة الشد النهائية للعينة في الانخفاض.

3 - الخلاصة

1) يمكن لـ HPMC أن يحسن بشكل كبير أداء العمل لمعالجة UHPC بدرجة الحرارة العادية، وإطالة وقت تخثره وتقليل فقدان سيولة UHPC المختلط حديثًا مع مرور الوقت.

2) تؤدي إضافة HPMC إلى ظهور كمية معينة من الفقاعات الصغيرة أثناء عملية تحريك الملاط.إذا كانت الكمية كبيرة جدًا، فسوف تتجمع الفقاعات كثيرًا وتشكل فقاعات أكبر.الملاط متماسك للغاية، ولا يمكن للفقاعات أن تفيض أو تتمزق.تنخفض مسام UHPC المتصلبة ؛بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن للبوليمر المرن الذي تنتجه HPMC أن يوفر دعمًا صلبًا عندما يكون تحت الضغط، كما تنخفض قوة الضغط والانحناء بشكل كبير.

3) إضافة HPMC يجعل البلاستيك UHPC مرنًا.بالكاد تتغير قوة الشد المحوري وقيمة الشد النهائية لعينات UHPC مع زيادة محتوى HPMC، ولكن عندما يتجاوز محتوى HPMC قيمة معينة، تقل قوة الشد المحوري وقيم الشد النهائية بشكل كبير.

4) عند تحضير المعالجة بدرجة الحرارة العادية UHPC، يجب التحكم بدقة في جرعة HPMC.عندما تكون الجرعة 0.50%، يمكن تنسيق العلاقة بين أداء العمل والخصائص الميكانيكية للمعالجة بدرجة الحرارة العادية UHPC بشكل جيد.