Éter metilcelulose em concreto de cura à temperatura ambiente de altíssimo desempenho

Abstrato: Ao alterar o conteúdo de éter hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) em concreto de ultra-alto desempenho (UHPC) de cura em temperatura normal, o efeito do éter de celulose na fluidez, tempo de pega, resistência à compressão e resistência à flexão do UHPC foi estudado., resistência à tração axial e valor de tração final, e os resultados foram analisados.Os resultados dos testes mostram que: adicionar não mais que 1,00% de HPMC de baixa viscosidade não afeta a fluidez do UHPC, mas reduz a perda de fluidez ao longo do tempo., e prolongar o tempo de pega, melhorando muito o desempenho da construção;quando o teor é inferior a 0,50%, o impacto na resistência à compressão, resistência à flexão e resistência à tração axial não é significativo, e quando o teor é superior a 0,50%, seu desempenho mecânico é reduzido em mais de 1/3.Considerando diversas performances, a dosagem recomendada de HPMC é de 0,50%.

Palavras-chave: concreto de altíssimo desempenho;éter de celulose;cura em temperatura normal;força compressiva;resistência à flexão;resistência à tracção

0、Prefácio

Com o rápido desenvolvimento da indústria de construção da China, os requisitos para o desempenho do concreto na engenharia real também aumentaram, e o concreto de ultra-alto desempenho (UHPC) foi produzido em resposta à demanda.A proporção ideal de partículas com diferentes tamanhos de partículas é teoricamente projetada e misturada com fibra de aço e agente redutor de água de alta eficiência, possui excelentes propriedades, como resistência à compressão ultra-alta, alta tenacidade, alta durabilidade de resistência ao choque e forte autocura. capacidade de microfissuras.Desempenho.A investigação tecnológica estrangeira sobre UHPC está relativamente madura e tem sido aplicada a muitos projetos práticos.Em comparação com países estrangeiros, a investigação nacional não é suficientemente profunda.Dong Jianmiao e outros estudaram a incorporação de fibras adicionando diferentes tipos e quantidades de fibras.O mecanismo de influência e a lei do concreto;Chen Jing et al.estudaram a influência do diâmetro da fibra de aço no desempenho do UHPC selecionando fibras de aço com 4 diâmetros.O UHPC tem apenas um pequeno número de aplicações de engenharia na China e ainda está em fase de pesquisa teórica.A atuação da Superioridade UHPC tornou-se uma das direções de pesquisa para o desenvolvimento concreto, mas ainda há muitos problemas a serem resolvidos.Como altos requisitos de matérias-primas, alto custo, processo de preparação complicado, etc., restringindo o desenvolvimento da tecnologia de produção de UHPC.Entre eles, o uso de vapor de alta pressão. A cura do UHPC em alta temperatura pode fazer com que ele obtenha maiores propriedades mecânicas e durabilidade.No entanto, devido ao complicado processo de cura a vapor e aos elevados requisitos dos equipamentos de produção, a aplicação de materiais só pode ser limitada aos pátios de pré-fabricação e a construção moldada no local não pode ser realizada.Portanto, não é adequado adotar o método de cura térmica em projetos reais, sendo necessária a realização de pesquisas aprofundadas sobre a cura em temperatura normal do UHPC.

O UHPC de cura em temperatura normal está em fase de pesquisa na China e sua proporção de água para aglutinante é extremamente baixa e é propenso à desidratação rápida na superfície durante a construção no local.A fim de melhorar efetivamente o fenômeno de desidratação, os materiais à base de cimento geralmente adicionam alguns espessantes retentores de água ao material.Agente químico para prevenir a segregação e sangramento de materiais, aumentar a retenção e coesão de água, melhorar o desempenho da construção e também melhorar efetivamente as propriedades mecânicas dos materiais à base de cimento.Éter de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) como um espessante de polímero, que pode distribuir efetivamente a pasta gelificada de polímero e os materiais em materiais à base de cimento uniformemente, e a água livre na pasta se tornará água ligada, de modo que não é fácil perder de a lama e melhorar o desempenho de retenção de água do concreto. Para reduzir o impacto do éter de celulose na fluidez do UHPC, o éter de celulose de baixa viscosidade foi selecionado para o teste.

Em resumo, a fim de melhorar o desempenho da construção com base na garantia das propriedades mecânicas do UHPC de cura em temperatura normal, este artigo estuda o efeito do teor de éter de celulose de baixa viscosidade na cura em temperatura normal com base nas propriedades químicas do éter de celulose. e seu mecanismo de ação em pasta de UHPC.A influência da fluidez, tempo de coagulação, resistência à compressão, resistência à flexão, resistência à tração axial e valor de tração final do UHPC para determinar a dosagem apropriada de éter de celulose.

1. Plano de teste

1.1 Teste de matérias-primas e proporção de mistura

As matérias-primas para este teste são:

1) Cimento: P·O 52,5 cimento Portland comum produzido em Liuzhou.

2) Cinzas volantes: Cinzas volantes produzidas em Liuzhou.

3) Pó de escória: pó de escória granulada de alto forno S95 produzido em Liuzhou.

4) Sílica ativa: sílica ativa semi-criptografada, pó cinza, teor de SiO2≥92%, área de superfície específica 23 m²/g.

5) Areia de quartzo: malha 20 ~ 40 (0,833 ~ 0,350 mm).

6) Redutor de água: redutor de água de policarboxilato, pó branco, taxa de redução de água≥30%.

7) Pó de látex: pó de látex redispersível.

8) Éter de fibra: hidroxipropilmetilcelulose METHOCEL produzido nos Estados Unidos, viscosidade 400 MPa s.

9) Fibra de aço: fibra de aço de microfio banhado a cobre reto, diâmetroφ é de 0,22 mm, o comprimento é de 13 mm, a resistência à tração é de 2.000 MPa.

Depois de muita pesquisa experimental no estágio inicial, pode-se determinar que a proporção básica da mistura de concreto de ultra-alto desempenho com cura em temperatura normal é cimento: cinza volante: pó mineral: sílica ativa: areia: agente redutor de água: pó de látex: água = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, o conteúdo do volume da fibra de aço é de 2%.Adicione 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% de HPMC de conteúdo de éter de celulose (HPMC) nesta proporção de mistura básica. Configure experimentos comparativos respectivamente.

1.2 Método de teste

Pese as matérias-primas em pó seco de acordo com a proporção de mistura e coloque-as na betoneira forçada de eixo horizontal único HJW-60.Ligue a batedeira até ficar uniforme, acrescente água e bata por 3 minutos, desligue a batedeira, acrescente a fibra de aço pesada e reinicie a batedeira por 2 minutos.Transformado em pasta UHPC.

Os itens de teste incluem fluidez, tempo de presa, resistência à compressão, resistência à flexão, resistência à tração axial e valor de tração final.O teste de fluidez é determinado de acordo com JC/T986-2018 “Materiais de reboco à base de cimento”.O teste de tempo de configuração está de acordo com GB /T 1346-2011 “Método de teste de consumo de água e tempo de pega de consistência padrão de cimento”.O teste de resistência à flexão é determinado de acordo com GB/T50081-2002 “Norma para métodos de teste de propriedades mecânicas de concreto comum”.Teste de resistência à compressão, resistência à tração axial e O teste de valor de tração final é determinado de acordo com DLT5150-2001 “Regulamentos de teste de concreto hidráulico”.

2. Resultados do teste

2.1 Liquidez

Os resultados do teste de fluidez mostram a influência do teor de HPMC na perda de fluidez do UHPC ao longo do tempo.Observa-se a partir do fenômeno de teste que depois que a pasta sem éter de celulose é agitada uniformemente, a superfície fica propensa à desidratação e formação de crostas, e a fluidez é rapidamente perdida.e a trabalhabilidade se deteriorou.Após a adição de éter de celulose, não houve descamação na superfície, a perda de fluidez ao longo do tempo foi pequena e a trabalhabilidade permaneceu boa.Dentro da faixa de teste, a perda mínima de fluidez foi de 5 mm em 60 minutos.A análise dos dados do teste mostra que a quantidade de éter de celulose de baixa viscosidade tem pouco efeito na fluidez inicial do UHPC, mas tem um impacto maior na perda de fluidez ao longo do tempo.Quando não é adicionado éter de celulose, a perda de fluidez do UHPC é de 15 mm;Com o aumento do HPMC, a perda de fluidez da argamassa diminui;quando a dosagem é de 0,75%, a perda de fluidez do UHPC é a menor com o tempo, que é de 5mm;depois disso, com o aumento do HPMC, a perda de fluidez do UHPC com o tempo quase inalterada.

DepoisHPMCé misturado com UHPC, afeta as propriedades reológicas do UHPC de dois aspectos: um é que microbolhas independentes são trazidas para o processo de agitação, o que faz com que o agregado, as cinzas volantes e outros materiais formem um “efeito de bola”, o que aumenta o trabalhabilidade Ao mesmo tempo, uma grande quantidade de material cimentício pode envolver o agregado, de modo que o agregado possa ser “suspenso” uniformemente na lama e se mover livremente, o atrito entre os agregados seja reduzido e a fluidez seja aumentada;a segunda é aumentar o UHPC. A força coesiva reduz a fluidez.Como o teste utiliza HPMC de baixa viscosidade, o primeiro aspecto é igual ao segundo aspecto, e a fluidez inicial não muda muito, mas a perda de fluidez ao longo do tempo pode ser reduzida.De acordo com a análise dos resultados dos testes, pode-se saber que adicionar uma quantidade adequada de HPMC ao UHPC pode melhorar muito o desempenho de construção do UHPC.

2.2 Tempo de configuração

A partir da tendência de mudança do tempo de pega do UHPC afetado pela quantidade de HPMC, pode-se observar que o HPMC desempenha um papel retardador no UHPC.Quanto maior for a quantidade, mais óbvio será o efeito retardador.Quando a quantidade é de 0,50%, o tempo de pega da argamassa é de 55min.Comparado com o grupo controle (40 min), aumentou 37,5%, e o aumento ainda não era óbvio.Quando a dosagem foi de 1,00%, o tempo de presa da argamassa foi de 100 min, 150% superior ao do grupo controle (40 min).

As características da estrutura molecular do éter de celulose afetam seu efeito retardador.A estrutura molecular fundamental do éter de celulose, ou seja, a estrutura do anel anidroglicose, pode reagir com íons cálcio para formar compostos moleculares açúcar-cálcio, reduzindo o período de indução da reação de hidratação do clínquer de cimento. A concentração de íons cálcio é baixa, evitando maior precipitação de Ca(OH)2, reduzindo a velocidade da reação de hidratação do cimento, atrasando assim a pega do cimento.

2.3 Resistência à compressão

A partir da relação entre a resistência à compressão das amostras de UHPC aos 7 dias e 28 dias e o conteúdo de HMPC, pode-se ver claramente que a adição de HPMC aumenta gradualmente o declínio na resistência à compressão do UHPC.0,25% HPMC, a resistência à compressão do UHPC diminui ligeiramente e a taxa de resistência à compressão é de 96%.A adição de 0,50% de HPMC não tem efeito óbvio na relação de resistência à compressão do UHPC.Continue adicionando HPMC dentro do escopo de uso, UHPC's A resistência à compressão diminuiu significativamente.Quando o teor de HPMC aumentou para 1,00%, a taxa de resistência à compressão caiu para 66% e a perda de resistência foi grave.De acordo com a análise dos dados, é mais adequado adicionar 0,50% de HPMC, e a perda de resistência à compressão é pequena

HPMC tem um certo efeito de incorporação de ar.A adição de HPMC causará uma certa quantidade de microbolhas no UHPC, o que reduzirá a densidade aparente do UHPC recém-misturado.Após o endurecimento da pasta, a porosidade aumentará gradativamente e a compactação também diminuirá, principalmente o teor de HPMC.Mais alto.Além disso, com o aumento da quantidade de HPMC introduzida, ainda existem muitos polímeros flexíveis nos poros do UHPC, que não podem desempenhar um papel importante na boa rigidez e suporte à compressão quando a matriz do compósito cimentício é comprimida..Portanto, a adição de HPMC reduz bastante a resistência à compressão do UHPC.

2.4 Resistência à flexão

A partir da relação entre a resistência à flexão das amostras de UHPC aos 7 dias e 28 dias e o teor de HMPC, pode-se observar que as curvas de mudança da resistência à flexão e da resistência à compressão são semelhantes, e a mudança da resistência à flexão entre 0 e 0,50% do HMPC não é a mesma.À medida que a adição de HPMC continuou, a resistência à flexão das amostras de UHPC diminuiu significativamente.

O efeito do HPMC na resistência à flexão do UHPC ocorre principalmente em três aspectos: o éter de celulose tem efeitos retardadores e incorporadores de ar, que reduzem a resistência à flexão do UHPC;e o terceiro aspecto é o polímero flexível produzido pelo éter de celulose. A redução da rigidez da amostra retarda ligeiramente a diminuição da resistência à flexão da amostra.A existência simultânea destes três aspectos reduz a resistência à compressão da amostra UHPC e também reduz a resistência à flexão.

2.5 Resistência à tração axial e valor de tração final

A relação entre a resistência à tração das amostras de UHPC aos 7 dias e 28 dias e o conteúdo de HMPC.Com o aumento do teor de HPMC, a resistência à tração das amostras de UHPC primeiro mudou pouco e depois diminuiu rapidamente.A curva de resistência à tração mostra que quando o conteúdo de HPMC na amostra atinge 0,50%, o valor da resistência à tração axial da amostra UHPC é 12,2 MPa e a relação de resistência à tração é 103%.Com o aumento adicional do teor de HPMC da amostra, o valor da resistência à tração axial central começou a cair drasticamente.Quando o teor de HPMC da amostra foi de 0,75% e 1,00%, as taxas de resistência à tração foram de 94% e 78%, respectivamente, que foram inferiores à resistência à tração axial do UHPC sem HPMC.

A partir da relação entre os valores de resistência à tração final das amostras de UHPC aos 7 dias e 28 dias e o teor de HMPC, pode-se observar que os valores de resistência à tração final permanecem quase inalterados com o aumento do éter de celulose no início, e quando o conteúdo de o éter de celulose atinge 0,50% e depois começa a cair rapidamente.

O efeito da quantidade de adição de HPMC na resistência à tração axial e no valor de tração final das amostras de UHPC mostra uma tendência de se manter quase inalterado e depois diminuir.A principal razão é que o HPMC pode ser formado diretamente entre partículas de cimento hidratado. Uma camada de filme de vedação de polímero à prova d'água desempenha o papel de vedação, de modo que uma certa quantidade de água é armazenada no UHPC, o que fornece a água necessária para o desenvolvimento contínuo de hidratação adicional de cimento, melhorando assim a resistência do cimento.A adição de HPMC melhora a coesão do UHPC confere flexibilidade à pasta, o que faz com que o UHPC se adapte totalmente ao encolhimento e deformação do material de base e melhora ligeiramente a resistência à tração do UHPC.Contudo, quando o conteúdo de HPMC excede o valor crítico, o ar incorporado afeta a resistência da amostra.Os efeitos adversos gradualmente desempenharam um papel importante, e a resistência à tração axial e o valor de tração final da amostra começaram a diminuir.

3. Conclusão

1) HPMC pode melhorar significativamente o desempenho de trabalho do UHPC de cura à temperatura normal, prolongar seu tempo de coagulação e reduzir a perda de fluidez do UHPC recém-misturado ao longo do tempo.

2) A adição de HPMC introduz uma certa quantidade de pequenas bolhas durante o processo de agitação da pasta.Se a quantidade for muito grande, as bolhas se acumularão demais e formarão bolhas maiores.A pasta é altamente coesa e as bolhas não podem transbordar e romper.Os poros do UHPC endurecido diminuem;além disso, o polímero flexível produzido pela HPMC não pode fornecer suporte rígido quando está sob pressão e as resistências à compressão e à flexão são bastante reduzidas.

3) A adição de HPMC torna o UHPC plástico e flexível.A resistência à tração axial e o valor de tração final das amostras de UHPC dificilmente mudam com o aumento do conteúdo de HPMC, mas quando o conteúdo de HPMC excede um determinado valor, a resistência à tração axial e os valores de tração finais são bastante reduzidos.

4) Ao preparar UHPC com cura em temperatura normal, a dosagem de HPMC deve ser estritamente controlada.Quando a dosagem é de 0,50%, a relação entre o desempenho de trabalho e as propriedades mecânicas do UHPC de cura à temperatura normal pode ser bem coordenada.