Метылавы эфір цэлюлозы пры пакаёвай тэмпературы цвярдзее бетону звышвысокіх характарыстык

Анатацыя: Змяняючы ўтрыманне эфіру гідраксіпрапілметылцэлюлозы (HPMC) у звышвысокаэфектыўным бетоне (UHPC) пры нармальнай тэмпературы, быў вывучаны ўплыў эфіру цэлюлозы на цякучасць, час схоплівання, трываласць на сціск і трываласць на выгіб UHPC. , трываласць на восевае расцяжэнне і канчатковае значэнне расцяжэння, і вынікі былі прааналізаваны. Вынікі выпрабаванняў паказваюць, што: даданне не больш за 1,00% нізкавязкай HPMC не ўплывае на цякучасць UHPC, але памяншае страту цякучасці з цягам часу. , і падоўжыць час схоплівання, што значна паляпшае прадукцыйнасць будаўніцтва; калі ўтрыманне складае менш за 0,50%, уплыў на трываласць на сціск, трываласць на выгіб і трываласць на восевае расцяжэнне не з'яўляецца значным, а калі ўтрыманне складае больш за 0,50%, яго механічная прадукцыйнасць зніжаецца больш чым на 1/3. Улічваючы розныя характарыстыкі, рэкамендуемая доза HPMC складае 0,50%.

Ключавыя словы: бетон звышвысокіх характарыстык; эфір цэлюлозы; нармальная тэмпература отвержденія; трываласць на сціск; трываласць на выгіб; трываласць на разрыў

0、Прадмова

З хуткім развіццём будаўнічай індустрыі Кітая патрабаванні да эксплуатацыйных характарыстык бетону ў рэальным будаўніцтве таксама ўзраслі, і ў адказ на попыт быў выраблены бетон звышвысокіх характарыстык (UHPC). Тэарэтычна распрацавана аптымальная прапорцыя часціц рознага памеру, якая ў сумесі са сталёвым валакном і высокаэфектыўным аднаўляльнікам вады валодае выдатнымі ўласцівасцямі, такімі як звышвысокая трываласць на сціск, высокая трываласць, высокая ўстойлівасць да ўдараў, трываласць і моцнае самааднаўленне здольнасць да адукацыі мікротрэшчыны. Прадукцыйнасць. Замежныя тэхналагічныя даследаванні UHPC адносна спелыя і прымяняюцца ў многіх практычных праектах. У параўнанні з замежнымі краінамі айчынныя даследаванні недастаткова глыбокія. Дун Цзяньмяо і іншыя вывучалі ўключэнне валокнаў шляхам дадання розных тыпаў і колькасці валокнаў. Механізм уздзеяння і закон бетону; Чэнь Цзін і інш. вывучалі ўплыў дыяметра сталёвага валакна на прадукцыйнасць UHPC, выбіраючы сталёвыя валакна з 4 дыяметрамі. UHPC мае толькі невялікую колькасць інжынерных прыкладанняў у Кітаі, і ён усё яшчэ знаходзіцца ў стадыі тэарэтычных даследаванняў. Прадукцыйнасць UHPC Superiority стала адным з напрамкаў даследаванняў канкрэтных распрацовак, але ёсць яшчэ шмат праблем, якія трэба вырашыць. Такія, як высокія патрабаванні да сыравіны, высокі кошт, складаны працэс падрыхтоўкі і г.д., абмяжоўваюць развіццё тэхналогіі вытворчасці UHPC. Сярод іх выкарыстанне пара пад высокім ціскам. Зацвярдзенне UHPC пры высокай тэмпературы можа зрабіць яго больш высокімі механічнымі ўласцівасцямі і трываласцю. Аднак з-за грувасткага працэсу паравой апрацоўкі і высокіх патрабаванняў да вытворчага абсталявання прымяненне матэрыялаў можа быць абмежавана толькі зборнымі ярдамі, і не можа быць выканана монолитное будаўніцтва. Такім чынам, непрыдатна выкарыстоўваць метад тэрмічнага отвержденія ў рэальных праектах, і неабходна правесці глыбокія даследаванні UHPC адвердзення пры нармальнай тэмпературы.

У Кітаі на стадыі даследаванняў знаходзіцца UHPC пры нармальнай тэмпературы, і яго суадносіны вады і злучнага надзвычай нізкае, і ён схільны да хуткага абязводжвання на паверхні падчас будаўніцтва на месцы. Для эфектыўнага паляпшэння з'явы абязводжвання матэрыялы на аснове цэменту звычайна дадаюць у матэрыял некаторыя загушчальнікі, якія ўтрымліваюць ваду. Хімічны агент для прадухілення сегрэгацыі і крывацёку матэрыялаў, павышэння ўтрымання вады і згуртаванасці, паляпшэння характарыстык канструкцыі, а таксама эфектыўнага паляпшэння механічных уласцівасцей матэрыялаў на аснове цэменту. Гідраксіпрапілметылавы эфір цэлюлозы (HPMC) у якасці палімернага загушчальніка, які можа эфектыўна раўнамерна размяркоўваць гелеобразную палімерную суспензію і матэрыялы ў матэрыялах на аснове цэменту, а свабодная вада ў суспензіі стане звязанай вадой, так што яе няпроста страціць з завісі і палепшыць характарыстыкі ўтрымання вады ў бетоне. Каб паменшыць уплыў эфіру цэлюлозы на цякучасць UHPC, для тэсту быў абраны эфір цэлюлозы з нізкай вязкасцю.

Такім чынам, для таго, каб палепшыць характарыстыкі канструкцыі на аснове забеспячэння механічных уласцівасцей UHPC пры нармальнай тэмпературы отвержденія, у гэтым артыкуле вывучаецца ўплыў утрымання эфіру цэлюлозы з нізкай вязкасцю на отвержденія пры нармальнай тэмпературы на аснове хімічных уласцівасцяў эфіру цэлюлозы. і механізм яго дзеяння ў завісі UHPC. Уплыў цякучасці, часу каагуляцыі, трываласці на сціск, трываласці на выгіб, трываласці на восевае расцяжэнне і канчатковага значэння расцяжэння UHPC для вызначэння адпаведнай дазоўкі эфіру цэлюлозы.

1. План тэсціравання

1.1 Выпрабуйце сыравіну і суадносіны сумесі

Сыравіна для гэтага тэсту:

1) Цэмент: П·O 52,5 звычайны портландцемент вырабляецца ў Лючжоу.

2) Лятучая попел: лятучая попел вырабляецца ў Лючжоу.

3) Парашок дзындры: грануляваны парашок даменнага дзындры S95, выраблены ў Лючжоу.

4) Дым крэмнія: напаўзашыфраваны дым кремнезема, шэры парашок, утрыманне SiO2≥92%, удзельная паверхня 23 м²/г.

5) Кварцавы пясок: 20~40 меш (0,833~0,350 мм).

6) Рэдуктар вады: рэдуктар вады з полікарбаксілату, белы парашок, хуткасць зніжэння вады≥30%.

7) Латексный парашок: редиспергируемый латексный парашок.

8) Эфір валакна: гидроксипропилметилцеллюлоза METHOCEL вытворчасці ЗША, глейкасць 400 МПа с.

9) Сталёвае валакно: прамое меднае сталёвае валакно з мікрадроту, дыяметрφ 0,22 мм, даўжыня 13 мм, трываласць на разрыў 2000 МПа.

Пасля шматлікіх эксперыментальных даследаванняў на ранняй стадыі можна вызначыць, што асноўнае суадносіны сумесі звышвысокапрадукцыйнага бетону нармальнага тэмпературнага отвержденія складаецца з цэменту: лятучай попелу: мінеральнага парашка: пылу кремнезема: пяску: аднаўляльніка вады: парашка латекса: вада = 860: 42: 83: 110: 980: 11: 2: 210, аб'ёмнае ўтрыманне сталёвага валакна складае 2%. Дадайце 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% утрыманне HPMC эфіру цэлюлозы (HPMC) да гэтага асноўнага суадносін сумесі. Устанавіце параўнальныя эксперыменты адпаведна.

1.2 Метад выпрабаванняў

Узважце сухую парашковую сыравіну ў адпаведнасці з суадносінамі змешвання і змесціце яе ў бетонамяшалку з адным гарызантальным валам HJW-60. Уключыце міксер да аднастайнасці, дадайце ваду і змешвайце на працягу 3 хвілін, выключыце міксер, дадайце ўзважанае сталёвае валакно і перазапусціце міксер на 2 хвіліны. Зроблена ў завісь UHPC.

Тэсты ўключаюць цякучасць, час схоплівання, трываласць на сціск, трываласць на выгіб, трываласць на восевае расцяжэнне і канчатковае значэнне трываласці на расцяжэнне. Тэст на цякучасць вызначаецца ў адпаведнасці з JC/T986-2018 «Матэрыялы для залівання цэменту». Выпрабаванне часу схоплівання праводзіцца ў адпаведнасці з GB /T 1346—2011 г. «Метад выпрабаванняў на спажыванне вады і час схоплівання стандартнай кансістэнцыі цэменту». Тэст на трываласць на выгіб вызначаецца ў адпаведнасці з GB/T50081-2002 «Стандарт метадаў выпрабаванняў механічных уласцівасцей звычайнага бетону». Выпрабаванне трываласці на сціск, трываласць на восевае расцяжэнне і канчатковае значэнне трываласці на расцяжэнне вызначаецца ў адпаведнасці з DLT5150-2001 «Правіламі гідраўлічных выпрабаванняў бетону».

2. Вынікі выпрабаванняў

2.1 Ліквіднасць

Вынікі тэсту на цякучасць паказваюць уплыў утрымання HPMC на страту цякучасці UHPC з цягам часу. З з'явы тэсту назіраецца, што пасля раўнамернага мяшання завісі без эфіру цэлюлозы паверхня схільная да абязводжвання і адукацыі скарыначкі, і цякучасць хутка губляецца. , і працаздольнасць пагоршылася. Пасля дадання эфіру цэлюлозы на паверхні не было скуркі, страта цякучасці з цягам часу была невялікай, а працаздольнасць заставалася добрай. У дыяпазоне выпрабаванняў мінімальная страта цякучасці складала 5 мм за 60 хвілін. Аналіз дадзеных выпрабаванняў паказвае, што колькасць эфіру цэлюлозы з нізкай вязкасцю практычна не ўплывае на пачатковую цякучасць UHPC, але больш уплывае на страту цякучасці з цягам часу. Калі эфір цэлюлозы не дадаецца, страта цякучасці UHPC складае 15 мм; З павелічэннем HPMC страта цякучасці раствора памяншаецца; калі дазоўка складае 0,75%, страта цякучасці UHPC з'яўляецца найменшай з часам, якая складае 5 мм; пасля гэтага, з павелічэннем HPMC, страта цякучасці UHPC з часам амаль не змяняецца.

ПасляГПМЦзмешваецца з UHPC, гэта ўплывае на рэалагічныя ўласцівасці UHPC з двух аспектаў: ​​адзін заключаецца ў тым, што ў працэсе мяшання ўводзяцца незалежныя мікрабурбалкі, што прымушае запаўняльнік, лятучую попел і іншыя матэрыялы ўтвараць «эфект шара», які павялічвае працаздольнасць У той жа час, вялікая колькасць цэментавага матэрыялу можа ахінуць запаўняльнік, так што запаўняльнік можа быць раўнамерна «падвешаны» ў завісі, і можа свабодна рухацца, трэнне паміж запаўняльнікамі памяншаецца, і цякучасць павялічваецца; другі - павялічыць UHPC. Сіла згуртавання памяншае цякучасць. Паколькі ў тэсце выкарыстоўваецца НРМС з нізкай глейкасцю, першы аспект роўны другому, і першапачатковая цякучасць не моцна змяняецца, але страта цякучасці з цягам часу можа быць зменшана. Згодна з аналізам вынікаў выпрабаванняў, можна даведацца, што даданне адпаведнай колькасці HPMC да UHPC можа значна палепшыць канструктыўныя характарыстыкі UHPC.

2.2 Час застывання

З тэндэнцыі змены часу застывання UHPC, на які ўплывае колькасць HPMC, відаць, што HPMC адыгрывае ролю затрымкі ў UHPC. Чым большая колькасць, тым больш відавочны запавольваючы эфект. Калі колькасць складае 0,50%, час застывання раствора складае 55 хвілін. У параўнанні з кантрольнай групай (40 мін) яна павялічылася на 37,5%, прычым павелічэнне ўсё яшчэ не было відавочным. Пры дазоўцы 1,00% час схоплівання раствора складаў 100 мін, што было на 150% вышэй, чым у кантрольнай групы (40 мін).

Характарыстыкі малекулярнай структуры эфіру цэлюлозы ўплываюць на яго запавольваючы эфект. Фундаментальная малекулярная структура эфіру цэлюлозы, гэта значыць кальцавая структура ангідраглюкозы, можа ўступаць у рэакцыю з іёнамі кальцыя з утварэннем малекулярных злучэнняў цукар-кальцый, скарачаючы перыяд індукцыі рэакцыі гідратацыі цэментавага клінкеру Канцэнтрацыя іёнаў кальцыя нізкая, што прадухіляе далейшае выпадзенне ў асадак Ca(OH)2, зніжаючы хуткасць рэакцыі гідратацыі цэменту, тым самым затрымліваючы схопліванне цэменту.

2.3 Трываласць на сціск

З залежнасці паміж трываласцю на сціск узораў UHPC праз 7 і 28 дзён і ўтрыманнем HMPC можна выразна бачыць, што даданне HPMC паступова павялічвае зніжэнне трываласці на сціск UHPC. 0,25% HPMC, трываласць на сціск UHPC нязначна зніжаецца, а каэфіцыент трываласці на сціск складае 96%. Даданне 0,50% HPMC не аказвае відавочнага ўплыву на каэфіцыент трываласці на сціск UHPC. Працягвайце дадаваць HPMC у сферу выкарыстання, UHPC's Трываласць на сціск значна знізілася. Калі ўтрыманне HPMC павялічылася да 1,00%, каэфіцыент трываласці на сціск знізіўся да 66%, і страта трываласці была сур'ёзнай. Згодна з аналізам дадзеных, мэтазгодней дадаць 0,50% HPMC, а страта трываласці на сціск невялікая

ГПМЦ валодае пэўным воздуховвлекательным эфектам. Даданне HPMC выкліча пэўную колькасць мікрапузыркаў у UHPC, што паменшыць аб'ёмную шчыльнасць свежазмешанага UHPC. Пасля зацвярдзення завісі сітаватасць паступова павялічваецца, а кампактнасць таксама памяншаецца, асабліва ўтрыманне HPMC. Вышэйшая. Акрамя таго, з павелічэннем колькасці ўведзенага HPMC у порах UHPC застаецца шмат гнуткіх палімераў, якія не могуць гуляць важную ролю ў добрай калянасці і падтрымцы сціску, калі матрыца цэментавага кампазіта сціскаецца. .Такім чынам, даданне HPMC значна зніжае трываласць на сціск UHPC.

2.4 Трываласць на выгіб

З залежнасці паміж трываласцю на выгіб узораў UHPC праз 7 і 28 дзён і ўтрыманнем HMPC відаць, што крывыя змены трываласці на выгіб і трываласці на сціск падобныя, а змяненне трываласці на выгіб ад 0 да 0,50% HMPC - гэта не тое самае. Па меры працягвання дадання HPMC трываласць на выгіб узораў UHPC значна знізілася.

Уплыў HPMC на трываласць на выгіб UHPC у асноўным заключаецца ў трох аспектах: эфір цэлюлозы мае запавольваючы і паветраўцягваючы эфекты, якія зніжаюць трываласць на выгіб UHPC; і трэці аспект - гэта гнуткі палімер, выраблены з эфіру цэлюлозы. Зніжэнне калянасці ўзору нязначна запавольвае зніжэнне трываласці ўзору на выгіб. Адначасовае існаванне гэтых трох аспектаў зніжае трываласць на сціск узору UHPC, а таксама зніжае трываласць на выгіб.

2.5 Мяжа трываласці на восевае расцяжэнне і канчатковае значэнне расцяжэння

Адносіны паміж трываласцю на разрыў узораў UHPC на 7 і 28 d і ўтрыманнем HMPC. З павелічэннем утрымання ГПМЦ трываласць на разрыў узораў СВПК спачатку мала змянялася, а потым хутка зніжалася. Крывая трываласці на разрыў паказвае, што калі ўтрыманне HPMC ва ўзоры дасягае 0,50%, значэнне трываласці на восевае расцяжэнне ўзору UHPC складае 12,2 МПа, а каэфіцыент трываласці на разрыў складае 103%. Пры далейшым павелічэнні ўтрымання HPMC ва ўзоры восевая цэнтральная трываласць на расцяжэнне пачала рэзка падаць. Калі ўтрыманне ГПМЦ ва ўзоры складала 0,75% і 1,00%, каэфіцыенты трываласці на разрыў былі 94% і 78% адпаведна, што было ніжэй, чым трываласць на восевае расцяжэнне UHPC без ГПМЦ.

З залежнасці паміж канчатковымі значэннямі трываласці на расцяжэнне ўзораў UHPC праз 7 дзён і 28 дзён і ўтрыманнем HMPC відаць, што канчатковыя значэнні трываласці на расцяжэнне амаль не змяняюцца з павелічэннем эфіру цэлюлозы ў пачатку і калі ўтрыманне эфіру цэлюлозы дасягае 0,50 %, а затым пачынае хутка падаць.

Уплыў дабаўленай колькасці ГПМЦ на трываласць на восевае расцяжэнне і канчатковае значэнне трываласці на расцяжэнне ўзораў UHPC паказвае тэндэнцыю захавання амаль нязменнага, а затым зніжэння. Асноўная прычына ў тым, што HPMC можа ўтварацца непасрэдна паміж часціцамі гідратаванага цэменту. Пласт воданепранікальнай палімернай герметызуючай плёнкі выконвае ролю ўшчыльнення, так што пэўная колькасць вады захоўваецца ў UHPC, што забяспечвае неабходную ваду для бесперапыннага развіцця далейшай гідратацыі цэменту, тым самым паляпшаючы трываласць цэменту. Даданне HPMC паляпшае згуртаванасць UHPC надзяляе суспензію гнуткасцю, што дазваляе UHPC цалкам адаптавацца да ўсаджвання і дэфармацыі асноўнага матэрыялу, і трохі паляпшае трываласць на разрыў UHPC. Аднак, калі ўтрыманне HPMC перавышае крытычнае значэнне, уцягнутае паветра ўплывае на трываласць узору. Неспрыяльныя эфекты паступова адыгралі вядучую ролю, і трываласць на восевае расцяжэнне і канчатковае значэнне расцяжэння ўзору пачалі змяншацца.

3. Заключэнне

1) ГПМЦ можа значна павысіць прадукцыйнасць цвёрдасці UHPC пры нармальнай тэмпературы, падоўжыць час яго каагуляцыі і паменшыць страту цякучасці свежазмешанага UHPC з цягам часу.

2) Даданне HPMC уводзіць пэўную колькасць малюсенькіх бурбалак у працэсе мяшання завісі. Калі колькасць занадта вялікая, бурбалкі будуць збірацца занадта шмат і ўтвараць больш буйныя бурбалкі. Суспензія вельмі згуртаваная, і бурбалкі не могуць пералівацца і лопнуць. Памяншаюцца пары загартаванага UHPC; акрамя таго, гнуткі палімер вытворчасці HPMC не можа забяспечыць жорсткую падтрымку, калі ён знаходзіцца пад ціскам, і трываласць на сціск і выгіб значна зніжаецца.

3) Даданне HPMC робіць UHPC пластычным і гнуткім. Мяжа трываласці на восевае расцяжэнне і канчатковае значэнне трываласці на разрыў узораў UHPC амаль не змяняюцца з павелічэннем утрымання НРМС, але калі ўтрыманне НРМС перавышае пэўнае значэнне, трываласць на восевае расцяжэнне і гранічныя значэнні трываласці на расцяжэнне значна зніжаюцца.

4) Пры падрыхтоўцы нармальнага тэмпературнага отвержденія UHPC дазоўка HPMC павінна строга кантралявацца. Калі дазоўка складае 0,50%, суадносіны паміж працоўнымі характарыстыкамі і механічнымі ўласцівасцямі UHPC пры нармальнай тэмпературы отвержденія можна добра скаардынаваць.