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 выпрабаванні быў абраны низковязкий эфір цэлюлозы.

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 кремнезема: 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 агрэгатамі памяншаецца, а 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 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.