Метилцелулозен етер при стайна температура, втвърдяващ ултрависококачествен бетон

Резюме: Чрез промяна на съдържанието на хидроксипропил метилцелулозен етер (HPMC) в втвърдяващ се при нормална температура бетон с ултрависока ефективност (UHPC) беше изследван ефектът на целулозния етер върху течливостта, времето за втвърдяване, якостта на натиск и якостта на огъване на UHPC., аксиална якост на опън и крайна стойност на опън и резултатите бяха анализирани.Резултатите от теста показват, че: добавянето на не повече от 1,00% HPMC с нисък вискозитет не влияе върху течливостта на UHPC, но намалява загубата на течливост с течение на времето., и удължаване на времето за настройка, значително подобряване на строителните характеристики;когато съдържанието е по-малко от 0,50%, въздействието върху якостта на натиск, якостта на огъване и якостта на аксиален опън не е значително, а след като съдържанието е повече от 0,50%, неговата механична производителност се намалява с повече от 1/3.Като се имат предвид различни характеристики, препоръчителната доза HPMC е 0,50%.

Ключови думи: ултрависококачествен бетон;целулозен етер;втвърдяване при нормална температура;якост на натиск;якост на огъване;издръжливост на опън

0、Предговор

С бързото развитие на китайската строителна индустрия, изискванията за изпълнение на бетона в действителното инженерство също се увеличиха и в отговор на търсенето се произвежда бетон с ултрависока ефективност (UHPC).Оптималното съотношение на частици с различни размери на частиците е теоретично проектирано и смесено със стоманени влакна и високоефективен водоредуциращ агент, има отлични свойства като свръхвисока якост на натиск, висока якост, висока устойчивост на удар, издръжливост и силно самовъзстановяване способност за микропукнатини.Производителност.Чуждестранните технологични изследвания на UHPC са сравнително зрели и са приложени в много практически проекти.В сравнение с чуждите страни местните изследвания не са достатъчно задълбочени.Dong Jianmiao и други изследвали включването на влакна чрез добавяне на различни видове и количества влакна.Механизъм и закон на въздействието на бетона;Chen Jing и др.изследва влиянието на диаметъра на стоманените влакна върху работата на UHPC чрез избор на стоманени влакна с 4 диаметъра.UHPC има само малък брой инженерни приложения в Китай и все още е в етап на теоретично изследване.Изпълнението на UHPC Superiority се превърна в едно от изследователските направления на конкретното развитие, но все още има много проблеми за решаване.Като високи изисквания за суровини, висока цена, сложен процес на подготовка и т.н., ограничаващи развитието на технологията за производство на UHPC.Сред тях, използването на пара под високо налягане Втвърдяването на UHPC при висока температура може да го накара да получи по-високи механични свойства и издръжливост.Въпреки това, поради тромавия процес на втвърдяване с пара и високите изисквания към производственото оборудване, прилагането на материали може да бъде ограничено само до сглобяеми площадки и не може да се извърши конструкция на място.Следователно не е подходящо да се възприеме методът на термично втвърдяване в реални проекти и е необходимо да се проведат задълбочени изследвания на UHPC за втвърдяване при нормална температура.

Втвърдяващият се при нормална температура UHPC е в етап на изследване в Китай и съотношението му вода към свързващо вещество е изключително ниско и е склонен към бързо дехидратиране на повърхността по време на строителството на място.За да се подобри ефективно явлението дехидратация, материалите на циментова основа обикновено добавят някои водозадържащи сгъстители към материала.Химически агент за предотвратяване на сегрегация и кървене на материали, подобряване на задържането на вода и кохезията, подобряване на строителните характеристики и също така ефективно подобряване на механичните свойства на материалите на циментова основа.Хидроксипропил метилцелулозен етер (HPMC) като полимерен сгъстител, който може ефективно да разпредели полимерно желираната суспензия и материалите в материали на циментова основа равномерно, а свободната вода в суспензията ще стане свързана вода, така че да не е лесно да се загуби от суспензията и подобряване на показателите за задържане на вода на бетона. За да се намали въздействието на целулозния етер върху течливостта на UHPC, за теста беше избран целулозен етер с нисък вискозитет.

В обобщение, за да се подобрят конструктивните характеристики на базата на осигуряване на механичните свойства на UHPC, втвърдяващ се при нормална температура, тази статия проучва ефекта от съдържанието на целулозен етер с нисък вискозитет върху втвърдяването при нормална температура въз основа на химичните свойства на целулозния етер и неговия механизъм на действие в UHPC суспензия.Влиянието на течливостта, времето на коагулация, якостта на натиск, якостта на огъване, якостта на аксиален опън и крайната стойност на опън на UHPC за определяне на подходящата доза целулозен етер.

1. План за тестване

1.1 Тествайте суровините и съотношението на смесване

Суровините за този тест са:

1) Цимент: P·O 52.5 обикновен портланд цимент, произведен в Люджоу.

2) Летяща пепел: летлива пепел, произведена в Люджоу.

3) Шлака на прах: S95 гранулирана шлака на прах от доменни пещи, произведена в Liuzhou.

4) Силициев диоксид: полукриптиран силициев диоксид, сив прах, съдържание на SiO2≥92%, специфична повърхност 23 m²/g.

5) Кварцов пясък: 20~40 меша (0,833~0,350 mm).

6) Воден редуктор: поликарбоксилатен воден редуктор, бял прах, скорост на намаляване на водата≥30%.

7) Латекс на прах: повторно диспергиран латекс на прах.

8) Влакнест етер: хидроксипропил метилцелулоза METHOCEL, произведена в Съединените щати, вискозитет 400 MPa s.

9) Стоманени влакна: прави стоманени влакна с медно покритие от микротел, диаметърφ е 0,22 mm, дължина 13 mm, якост на опън 2 000 MPa.

След много експериментални изследвания в ранния етап, може да се определи, че основното съотношение на сместа на втвърдяващ се при нормална температура ултрависококачествен бетон е цимент: летлива пепел: минерален прах: силициев диоксид: пясък: редуциращ агент: латекс на прах: вода = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, обемното съдържание на стоманени влакна е 2%.Добавете 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% HPMC съдържание на целулозен етер (НРМС) към това основно съотношение на смесване. Направете съответно сравнителни експерименти.

1.2 Метод на изпитване

Претеглете сухите прахообразни суровини според съотношението на смесване и ги поставете в HJW-60 бетонобъркачка с един хоризонтален вал.Пуснете миксера до еднородност, добавете вода и разбъркайте за 3 минути, изключете миксера, добавете претеглените стоманени влакна и рестартирайте миксера за 2 минути.Произведено в UHPC суспензия.

Елементите за изпитване включват течливост, време на втвърдяване, якост на натиск, якост на огъване, аксиална якост на опън и крайна стойност на опън.Тестът за течливост се определя съгласно JC/T986-2018 „Материали за фугиране на циментова основа“.Тестът за време на настройка е съгласно GB /T 1346—2011 „Метод за изпитване на консумация на вода за стандартна консистенция на цимент и време на втвърдяване“.Тестът за якост на огъване се определя съгласно GB/T50081-2002 „Стандарт за методи за изпитване на механичните свойства на обикновения бетон“.Тест за якост на натиск, аксиална якост на опън и Тестът за крайна стойност на опън се определя съгласно DLT5150-2001 „Правила за хидравлични изпитвания на бетон“.

2. Резултати от теста

2.1 Ликвидност

Резултатите от теста за течливост показват влиянието на съдържанието на HPMC върху загубата на течливост на UHPC с течение на времето.От тестовото явление се наблюдава, че след като суспензията без целулозен етер се разбърква равномерно, повърхността е склонна към дехидратация и образуване на кора и течливостта бързо се губи.и работоспособността се влошава.След добавяне на целулозен етер нямаше лющене на повърхността, загубата на течливост във времето беше малка и обработваемостта остана добра.В рамките на тестовия диапазон минималната загуба на течливост беше 5 mm за 60 минути.Анализът на данните от теста показва, че количеството целулозен етер с нисък вискозитет има малък ефект върху първоначалната течливост на UHPC, но има по-голямо влияние върху загубата на течливост с течение на времето.Когато не се добавя целулозен етер, загубата на течливост на UHPC е 15 mm;С увеличаването на HPMC загубата на течливост на разтвора намалява;когато дозата е 0,75%, загубата на течливост на UHPC е най-малката с времето, което е 5 mm;след това, с увеличаването на HPMC, загубата на течливост на UHPC с времето остава почти непроменена.

СледHPMCсе смесва с UHPC, това влияе върху реологичните свойства на UHPC от два аспекта: единият е, че независими микромехурчета се въвеждат в процеса на разбъркване, което прави агрегата и летливата пепел и други материали образуват „ефект на топка“, което увеличава обработваемост В същото време голямо количество циментов материал може да обвие инертния материал, така че инертният материал да може да бъде равномерно „окачен“ в суспензията и да се движи свободно, триенето между инертните материали е намалено и течливостта е увеличена;второто е да се увеличи UHPC Кохезионната сила намалява течливостта.Тъй като тестът използва HPMC с нисък вискозитет, първият аспект е равен на втория аспект и първоначалната течливост не се променя много, но загубата на течливост с течение на времето може да бъде намалена.Според анализа на резултатите от теста може да се знае, че добавянето на подходящо количество HPMC към UHPC може значително да подобри конструктивните характеристики на UHPC.

2.2 Време за втвърдяване

От тенденцията на промяна на времето за втвърдяване на UHPC, повлиян от количеството HPMC, може да се види, че HPMC играе забавяща роля в UHPC.Колкото по-голямо е количеството, толкова по-очевиден е забавящият ефект.Когато количеството е 0,50%, времето за втвърдяване на разтвора е 55 минути.В сравнение с контролната група (40 минути), той се е увеличил с 37,5%, като увеличението все още не е очевидно.Когато дозировката е 1,00%, времето за втвърдяване на хоросана е 100 минути, което е 150% по-високо от това на контролната група (40 минути).

Характеристиките на молекулярната структура на целулозния етер влияят върху неговия забавящ ефект.Основната молекулярна структура в целулозния етер, тоест анхидроглюкозната пръстенна структура, може да реагира с калциеви йони, за да образува захарно-калциеви молекулни съединения, намалявайки индукционния период на реакцията на хидратиране на циментов клинкер. Концентрацията на калциеви йони е ниска, предотвратявайки по-нататъшно утаяване на Ca(OH)2, намалявайки скоростта на реакцията на хидратация на цимента, като по този начин забавя втвърдяването на цимента.

2.3 Якост на натиск

От връзката между якостта на натиск на UHPC пробите на 7 дни и 28 дни и съдържанието на HMPC, може ясно да се види, че добавянето на HPMC постепенно увеличава спада на якостта на натиск на UHPC.0,25% HPMC, якостта на натиск на UHPC намалява леко, а съотношението на якост на натиск е 96%.Добавянето на 0,50% HPMC няма очевиден ефект върху коефициента на якост на натиск на UHPC.Продължете да добавяте HPMC в обхвата на употреба, UHPC's Силата на натиск намалява значително.Когато съдържанието на HPMC се увеличи до 1,00%, коефициентът на якост на натиск спадна до 66%, а загубата на якост беше сериозна.Според анализа на данните е по-подходящо да се добави 0,50% HPMC и загубата на якост на натиск е малка

HPMC има известен въздушен ефект.Добавянето на HPMC ще причини известно количество микромехурчета в UHPC, което ще намали обемната плътност на прясно смесения UHPC.След като суспензията се втвърди, порьозността постепенно ще се увеличи и компактността също ще намалее, особено съдържанието на HPMC.По-висок.В допълнение, с увеличаването на въведеното количество HPMC, все още има много гъвкави полимери в порите на UHPC, които не могат да играят важна роля за добрата твърдост и опора на натиск, когато матрицата на циментовия композит е компресирана.Следователно, добавянето на HPMC значително намалява якостта на натиск на UHPC.

2.4 Якост на огъване

От връзката между якостта на огъване на UHPC пробите на 7 дни и 28 дни и съдържанието на HMPC може да се види, че кривите на промяна на якостта на огъване и якостта на натиск са сходни, а промяната на якостта на огъване е между 0 и 0,50% на HMPC не е същото.Тъй като добавянето на HPMC продължи, якостта на огъване на UHPC пробите намаля значително.

Ефектът на HPMC върху якостта на огъване на UHPC е главно в три аспекта: целулозен етер има забавящи и въздушни ефекти, които намаляват якостта на огъване на UHPC;и третият аспект е гъвкавият полимер, произведен от целулозен етер. Намаляването на твърдостта на образеца забавя леко намаляването на якостта на огъване на образеца.Едновременното съществуване на тези три аспекта намалява якостта на натиск на UHPC образеца и също така намалява якостта на огъване.

2.5 Аксиална якост на опън и крайна стойност на опън

Връзката между якостта на опън на UHPC образци на 7 d и 28 d и съдържанието на HMPC.С увеличаването на съдържанието на HPMC, якостта на опън на UHPC образците първо се промени малко и след това бързо намаля.Кривата на якост на опън показва, че когато съдържанието на HPMC в образеца достигне 0,50%, стойността на аксиалната якост на опън на UHPC образеца е 12,2MPa, а съотношението на якост на опън е 103%.С по-нататъшното увеличаване на съдържанието на НРМС в образеца, аксиалната централна стойност на якост на опън започва да спада рязко.Когато съдържанието на HPMC в образеца е 0,75% и 1,00%, съотношенията на якост на опън са съответно 94% и 78%, което е по-ниско от аксиалната якост на опън на UHPC без HPMC.

От връзката между крайните стойности на опън на UHPC пробите на 7 дни и 28 дни и съдържанието на HMPC, може да се види, че крайните стойности на опън са почти непроменени с увеличаването на целулозния етер в началото и когато съдържанието на целулозен етер достига 0,50 % и след това започва бързо да спада.

Ефектът от добавеното количество HPMC върху аксиалната якост на опън и крайната стойност на опън на UHPC образците показва тенденция на запазване почти непроменена и след това намаляваща.Основната причина е, че HPMC може да се образува директно между хидратирани циментови частици. Слой от водоустойчив полимерен запечатващ филм играе ролята на запечатване, така че определено количество вода се съхранява в UHPC, което осигурява необходимата вода за непрекъснато развитие на по-нататъшна хидратация цимент, като по този начин се подобрява здравината на цимента.Добавянето на HPMC подобрява Кохезионността на UHPC придава на суспензията гъвкавост, което прави UHPC напълно адаптирана към свиването и деформацията на основния материал и леко подобрява якостта на опън на UHPC.Въпреки това, когато съдържанието на HPMC надвиши критичната стойност, увлеченият въздух влияе върху якостта на образеца.Неблагоприятните ефекти постепенно изиграха водеща роля и якостта на аксиален опън и крайната стойност на опън на образеца започнаха да намаляват.

3. Заключение

1) HPMC може значително да подобри работните характеристики на UHPC, втвърдяващ се при нормална температура, да удължи времето му за коагулация и да намали загубата на течливост на прясно смесен UHPC с течение на времето.

2) Добавянето на HPMC въвежда определено количество малки мехурчета по време на процеса на разбъркване на суспензията.Ако количеството е твърде голямо, мехурчетата ще се съберат твърде много и ще образуват по-големи мехурчета.Суспензията е силно кохезивна и мехурчетата не могат да прелеят и да се спукат.Порите на втвърдения UHPC намаляват;в допълнение, гъвкавият полимер, произведен от HPMC, не може да осигури твърда опора, когато е под налягане, и якостта на натиск и огъване са значително намалени.

3) Добавянето на HPMC прави UHPC пластичен и гъвкав.Аксиалната якост на опън и крайната стойност на опън на UHPC образците почти не се променят с увеличаването на съдържанието на HPMC, но когато съдържанието на HPMC надвиши определена стойност, аксиалната якост на опън и крайните стойности на опън са значително намалени.

4) Когато се приготвя UHPC, втвърдяващ се при нормална температура, дозировката на HPMC трябва да бъде строго контролирана.Когато дозировката е 0,50%, връзката между работната производителност и механичните свойства на UHPC с нормална температура може да бъде добре координирана.