Èter de metil cel·lulosa sobre formigó d'alt rendiment que cura a temperatura ambient

Resum: En canviar el contingut d'èter d'hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) en formigó d'ultraalt rendiment (UHPC) de curat a temperatura normal, es va estudiar l'efecte de l'èter de cel·lulosa sobre la fluïdesa, el temps de presa, la resistència a la compressió i la resistència a la flexió de l'UHPC. , resistència a la tracció axial i valor de tracció final, i es van analitzar els resultats. Els resultats de la prova mostren que: afegir no més de l'1,00% de HPMC de baixa viscositat no afecta la fluïdesa de l'UHPC, però redueix la pèrdua de fluïdesa amb el temps. , i allargar el temps de fixació, millorant molt el rendiment de la construcció; quan el contingut és inferior al 0,50%, l'impacte sobre la resistència a la compressió, la resistència a la flexió i la resistència a la tracció axial no és significatiu, i una vegada que el contingut és superior al 0,50%, el seu rendiment mecànic es redueix en més d'1/3. Tenint en compte diverses prestacions, la dosi recomanada d'HPMC és del 0,50%.

Paraules clau: formigó d'alt rendiment; èter de cel·lulosa; curat a temperatura normal; resistència a la compressió; resistència a la flexió; resistència a la tracció

0、Pròleg

Amb el ràpid desenvolupament de la indústria de la construcció de la Xina, els requisits de rendiment del formigó en l'enginyeria real també han augmentat i s'ha produït formigó d'alt rendiment (UHPC) com a resposta a la demanda. La proporció òptima de partícules amb diferents mides de partícules està dissenyada teòricament i es barreja amb fibra d'acer i un agent reductor d'aigua d'alta eficiència, té excel·lents propietats, com ara una resistència a la compressió ultra alta, una gran tenacitat, una gran durabilitat amb resistència als cops i una forta autocuració. capacitat de micro-esquerdes. Rendiment. La investigació tecnològica estrangera sobre UHPC és relativament madura i s'ha aplicat a molts projectes pràctics. En comparació amb països estrangers, la investigació nacional no és prou profunda. Dong Jianmiao i altres van estudiar la incorporació de fibres afegint diferents tipus i quantitats de fibres. El mecanisme d'influència i la llei del formigó; Chen Jing et al. va estudiar la influència del diàmetre de la fibra d'acer en el rendiment de l'UHPC seleccionant fibres d'acer amb 4 diàmetres. UHPC només té un petit nombre d'aplicacions d'enginyeria a la Xina i encara es troba en l'etapa d'investigació teòrica. El rendiment de UHPC Superiority s'ha convertit en una de les direccions de recerca del desenvolupament concret, però encara queden molts problemes per resoldre. Com ara requisits elevats de matèries primeres, alt cost, procés de preparació complicat, etc., restringint el desenvolupament de la tecnologia de producció UHPC. Entre ells, l'ús de vapor d'alta pressió. El curat de UHPC a alta temperatura pot fer que obtingui majors propietats mecàniques i durabilitat. Tanmateix, a causa del complicat procés de curat al vapor i dels alts requisits per als equips de producció, l'aplicació de materials només es pot limitar als patis de prefabricació i no es pot dur a terme la construcció colada en el lloc. Per tant, no és adequat adoptar el mètode de curat tèrmic en projectes reals, i és necessari dur a terme una investigació en profunditat sobre el curat a temperatura normal UHPC.

L'UHPC de curat a temperatura normal es troba en fase d'investigació a la Xina i la seva relació aigua-aglutinant és extremadament baixa i és propensa a una ràpida deshidratació a la superfície durant la construcció in situ. Per tal de millorar eficaçment el fenomen de deshidratació, els materials a base de ciment solen afegir alguns espessidors que retenen l'aigua al material. Agent químic per evitar la segregació i sagnat dels materials, millorar la retenció d'aigua i la cohesió, millorar el rendiment de la construcció i també millorar eficaçment les propietats mecàniques dels materials a base de ciment. L'èter d'hidroxipropil metil cel·lulosa (HPMC) com a espessidor de polímer, que pot distribuir eficaçment el purí gelificat de polímer i els materials en materials a base de ciment de manera uniforme, i l'aigua lliure del purí es convertirà en aigua lligada, de manera que no és fàcil perdre-la. la purín i millorar el rendiment de retenció d'aigua del formigó. Per tal de reduir l'impacte de l'èter de cel·lulosa sobre la fluïdesa de l'UHPC, es va seleccionar èter de cel·lulosa de baixa viscositat.

En resum, per tal de millorar el rendiment de la construcció sobre la base de garantir les propietats mecàniques de l'UHPC de curat a temperatura normal, aquest article estudia l'efecte del contingut d'èter de cel·lulosa de baixa viscositat en el curat a temperatura normal basant-se en les propietats químiques de l'èter de cel·lulosa. i el seu mecanisme d'acció en purins UHPC. La influència de la fluïdesa, el temps de coagulació, la resistència a la compressió, la resistència a la flexió, la resistència a la tracció axial i el valor de tracció final d'UHPC per determinar la dosi adequada d'èter de cel·lulosa.

1. Pla de proves

1.1 Prova matèries primeres i proporció de barreja

Les matèries primeres per a aquesta prova són:

1) Ciment: P·O 52,5 ciment Portland ordinari produït a Liuzhou.

2) Cendres volants: cendres volants produïdes a Liuzhou.

3) Pols d'escòria: pols d'escòria granulada S95 produïda a Liuzhou.

4) Fum de sílice: fum de sílice semi-encriptat, pols gris, contingut de SiO2≥92%, superfície específica 23 m²/g.

5) Sorra de quars: malla 20~40 (0,833~0,350 mm).

6) Reductor d'aigua: reductor d'aigua de policarboxilat, pols blanca, taxa de reducció d'aigua≥30%.

7) Pols de làtex: pols de làtex redispersible.

8) Èter de fibra: hidroxipropil metilcel·lulosa METHOCEL produïda als Estats Units, viscositat 400 MPa s.

9) Fibra d'acer: fibra d'acer de microfils de coure recte, diàmetreφ és de 0,22 mm, la longitud és de 13 mm, la resistència a la tracció és de 2 000 MPa.

Després de moltes investigacions experimentals en l'etapa inicial, es pot determinar que la proporció de barreja bàsica del formigó d'alt rendiment de curat a temperatura normal és ciment: cendres volants: pols mineral: fum de sílice: sorra: agent reductor d'aigua: pols de làtex: aigua = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, el contingut en volum de fibra d'acer és del 2%. Afegiu 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% d'HPMC d'èter de cel·lulosa (HPMC) en aquesta proporció de barreja bàsica. Configureu experiments comparatius respectivament.

1.2 Mètode de prova

Peseu les matèries primeres en pols seca segons la proporció de mescla i col·loqueu-les a la formigonera forçada d'eix horitzontal únic HJW-60. Engegueu la batedora fins que estigui uniforme, afegiu-hi aigua i barregeu durant 3 minuts, apagueu la batedora, afegiu-hi la fibra d'acer pesada i reinicieu la batedora durant 2 minuts. Fet en purín UHPC.

Els elements de prova inclouen fluïdesa, temps de fixació, resistència a la compressió, resistència a la flexió, resistència a la tracció axial i valor de tracció final. La prova de fluïdesa es determina segons JC/T986-2018 "Materials de rejuntat a base de ciment". La prova del temps de configuració és segons GB /T 1346—2011 "Mètode d'assaig de consum d'aigua i temps de fragància de consistència estàndard de ciment". La prova de resistència a la flexió es determina segons GB/T50081-2002 "Norma per als mètodes d'assaig de les propietats mecàniques del formigó ordinari". Prova de resistència a la compressió, resistència a la tracció axial i la prova del valor de tracció final es determina segons DLT5150-2001 "Reglaments d'assaig de formigó hidràulic".

2. Resultats de la prova

2.1 Liquiditat

Els resultats de la prova de fluïdesa mostren la influència del contingut d'HPMC en la pèrdua de fluïdesa d'UHPC al llarg del temps. A partir del fenomen de prova, s'observa que, després d'agitar uniformement el purí sense èter de cel·lulosa, la superfície és propensa a la deshidratació i l'escorça i la fluïdesa es perd ràpidament. , i la treballabilitat es va deteriorar. Després d'afegir èter de cel·lulosa, no hi havia cap pell a la superfície, la pèrdua de fluïdesa amb el temps va ser petita i la treballabilitat es va mantenir bona. Dins del rang de prova, la pèrdua mínima de fluïdesa va ser de 5 mm en 60 minuts. L'anàlisi de les dades de la prova mostra que, la quantitat d'èter de cel·lulosa de baixa viscositat té poc efecte sobre la fluïdesa inicial de l'UHPC, però té un impacte més gran en la pèrdua de fluïdesa al llarg del temps. Quan no s'afegeix èter de cel·lulosa, la pèrdua de fluïdesa de l'UHPC és de 15 mm; Amb l'augment de HPMC, la pèrdua de fluïdesa del morter disminueix; quan la dosi és del 0,75%, la pèrdua de fluïdesa d'UHPC és la més petita amb el temps, que és de 5 mm; després d'això, amb l'augment de HPMC, la pèrdua de fluïdesa de l'UHPC amb el temps gairebé sense canvis.

DesprésHPMCes barreja amb UHPC, afecta les propietats reològiques de l'UHPC des de dos aspectes: un és que s'introdueixen microbombolles independents al procés d'agitació, cosa que fa que l'àrid i les cendres volants i altres materials formin un "efecte bola", que augmenta el treballabilitat Al mateix temps, una gran quantitat de material cimentós pot embolicar l'àrid, de manera que l'àrid es pot "suspensió" uniformement a la purina i es pot moure lliurement, es redueix la fricció entre els agregats i augmenta la fluïdesa; el segon és augmentar la UHPC La força de cohesió redueix la fluïdesa. Com que la prova utilitza HPMC de baixa viscositat, el primer aspecte és igual al segon aspecte i la fluïdesa inicial no canvia gaire, però la pèrdua de fluïdesa amb el temps es pot reduir. Segons l'anàlisi dels resultats de la prova, es pot saber que afegir una quantitat adequada de HPMC a UHPC pot millorar molt el rendiment de la construcció d'UHPC.

2.2 Configuració del temps

A partir de la tendència de canvi del temps de fixació d'UHPC afectat per la quantitat de HPMC, es pot veure que HPMC té un paper retardador en UHPC. Com més gran sigui la quantitat, més evident és l'efecte retardador. Quan la quantitat és del 0,50%, el temps de presa del morter és de 55 minuts. En comparació amb el grup control (40 min), va augmentar un 37,5% i l'augment encara no era evident. Quan la dosi era de l'1,00%, el temps de presa del morter era de 100 min, que era un 150% superior al del grup control (40 min).

Les característiques de l'estructura molecular de l'èter de cel·lulosa afecten el seu efecte retardador. L'estructura molecular fonamental de l'èter de cel·lulosa, és a dir, l'estructura de l'anell d'anhidroglucosa, pot reaccionar amb ions de calci per formar compostos moleculars de sucre i calci, reduint el període d'inducció de la reacció d'hidratació del clínquer de ciment. La concentració d'ions de calci és baixa, evitant la precipitació addicional de Ca (OH) 2, reduint la velocitat de la reacció d'hidratació del ciment, retardant així la fixació del ciment.

2.3 Resistència a la compressió

A partir de la relació entre la resistència a la compressió de les mostres d'UHPC als 7 dies i als 28 dies i el contingut d'HMPC, es pot veure clarament que l'addició de HPMC augmenta gradualment la disminució de la resistència a la compressió d'UHPC. 0,25% HPMC, la resistència a la compressió d'UHPC disminueix lleugerament i la relació de resistència a la compressió és del 96%. L'addició d'un 0,50% de HPMC no té cap efecte evident sobre la relació de resistència a la compressió d'UHPC. Continueu afegint HPMC dins de l'àmbit d'ús, UHPC's La resistència a la compressió va disminuir significativament. Quan el contingut de HPMC va augmentar a l'1,00%, la relació de resistència a la compressió va baixar al 66% i la pèrdua de resistència va ser greu. Segons l'anàlisi de dades, és més apropiat afegir un 0,50% de HPMC i la pèrdua de resistència a la compressió és petita.

HPMC té un cert efecte d'entrada d'aire. L'addició de HPMC provocarà una certa quantitat de microbombolles en UHPC, la qual cosa reduirà la densitat aparent de l'UHPC acabat de barrejar. Després de l'enduriment del purí, la porositat augmentarà gradualment i la compacitat també disminuirà, especialment el contingut de HPMC. Més alt. A més, amb l'augment de la quantitat d'HPMC introduïda, encara hi ha molts polímers flexibles als porus de l'UHPC, que no poden tenir un paper important en una bona rigidesa i suport a la compressió quan es comprimeix la matriu del compost de ciment. .Per tant, l'addició de HPMC redueix molt la resistència a la compressió d'UHPC.

2.4 Resistència a la flexió

A partir de la relació entre la resistència a la flexió de les mostres d'UHPC als 7 dies i als 28 dies i el contingut de HMPC, es pot veure que les corbes de canvi de resistència a la flexió i resistència a la compressió són similars, i el canvi de resistència a la flexió entre 0 i 0,50% de HMPC no és el mateix. A mesura que continuava l'addició de HPMC, la resistència a la flexió de les mostres d'UHPC va disminuir significativament.

L'efecte de l'HPMC sobre la resistència a la flexió de l'UHPC és principalment en tres aspectes: l'èter de cel·lulosa té efectes retardants i d'entrada d'aire, que redueixen la resistència a la flexió de l'UHPC; i el tercer aspecte és el polímer flexible produït per l'èter de cel·lulosa, la reducció de la rigidesa de la mostra alenteix lleugerament la disminució de la resistència a la flexió de la mostra. L'existència simultània d'aquests tres aspectes redueix la resistència a la compressió de la mostra UHPC i també redueix la resistència a la flexió.

2.5 Resistència a la tracció axial i valor de tracció final

La relació entre la resistència a la tracció dels exemplars d'UHPC a 7 i 28 d i el contingut d'HMPC. Amb l'augment del contingut de HPMC, la resistència a la tracció dels exemplars UHPC primer va canviar poc i després va disminuir ràpidament. La corba de resistència a la tracció mostra que quan el contingut de HPMC a la mostra arriba al 0,50%, el valor de resistència a la tracció axial de la mostra UHPC és de 12,2 MPa i la relació de resistència a la tracció és del 103%. Amb l'augment encara més del contingut d'HPMC de la mostra, el valor axial de la resistència a la tracció central va començar a baixar bruscament. Quan el contingut d'HPMC de la mostra era del 0,75% i 1,00%, les relacions de resistència a la tracció eren del 94% i del 78%, respectivament, que eren inferiors a la resistència a la tracció axial d'UHPC sense HPMC.

A partir de la relació entre els valors de tracció finals de les mostres d'UHPC als 7 dies i els 28 dies i el contingut de HMPC, es pot veure que els valors de tracció finals es mantenen gairebé sense canvis amb l'augment de l'èter de cel·lulosa al principi, i quan el contingut de L'èter de cel·lulosa arriba al 0,50% i després va començar a baixar ràpidament.

L'efecte de la quantitat additiva de HPMC sobre la resistència a la tracció axial i el valor de tracció final dels exemplars UHPC mostra una tendència a mantenir-se gairebé sense canvis i després a disminuir. El motiu principal és que HPMC es pot formar directament entre partícules de ciment hidratat. Una capa de pel·lícula de segellat de polímer impermeable té el paper de segellat, de manera que una certa quantitat d'aigua s'emmagatzema a UHPC, que proporciona l'aigua necessària per al desenvolupament continu d'una hidratació addicional. de ciment, millorant així la resistència del ciment. L'addició d'HPMC millora la cohesió de l'UHPC dota el purí de flexibilitat, cosa que fa que l'UHPC s'adapti completament a la contracció i deformació del material base i millora lleugerament la resistència a la tracció d'UHPC. Tanmateix, quan el contingut d'HPMC supera el valor crític, l'aire arrossegat afecta la força de la mostra. Els efectes adversos van tenir un paper protagonista gradualment i la resistència a la tracció axial i el valor de tracció final de la mostra van començar a disminuir.

3. Conclusió

1) HPMC pot millorar significativament el rendiment de treball de l'UHPC de curat a temperatura normal, allargar el seu temps de coagulació i reduir la pèrdua de fluïdesa de l'UHPC acabat de barrejar al llarg del temps.

2) L'addició d'HPMC introdueix una certa quantitat de petites bombolles durant el procés d'agitació de la purín. Si la quantitat és massa gran, les bombolles es reuniran massa i formaran bombolles més grans. El purí és altament cohesionat i les bombolles no poden desbordar-se ni trencar-se. Els porus de l'UHPC endurit disminueixen; a més, el polímer flexible produït per HPMC no pot proporcionar un suport rígid quan està sota pressió, i les forces a la compressió i a la flexió es redueixen molt.

3) L'addició de HPMC fa que UHPC sigui plàstic i flexible. La resistència a la tracció axial i el valor de tracció final de les mostres UHPC gairebé no canvien amb l'augment del contingut d'HPMC, però quan el contingut d'HPMC supera un cert valor, la resistència a la tracció axial i els valors de tracció finals es redueixen molt.

4) Quan es prepara UHPC de curat a temperatura normal, la dosi de HPMC s'ha de controlar estrictament. Quan la dosi és del 0,50%, la relació entre el rendiment de treball i les propietats mecàniques de l'UHPC de curat a temperatura normal es pot coordinar bé.