Methylcelluloseether på stuetemperaturhærdende beton med ultrahøj ydeevne

Abstrakt: Ved at ændre indholdet af hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC) i normaltemperaturhærdende ultrahøjtydende beton (UHPC), blev virkningen af ​​celluloseether på flydende, hærdetid, trykstyrke og bøjningsstyrke af UHPC undersøgt. aksial trækstyrke og ultimativ trækværdi, og resultaterne blev analyseret. Testresultaterne viser, at: tilsætning af ikke mere end 1,00 % lavviskositet HPMC ikke påvirker fluiditeten af ​​UHPC, men reducerer tabet af fluiditet over tid. , og forlænge indstillingstiden, hvilket i høj grad forbedrer byggeydelsen; når indholdet er mindre end 0,50%, er indvirkningen på trykstyrke, bøjningsstyrke og aksial trækstyrke ikke signifikant, og når indholdet er mere end 0,50%, er dets mekaniske Ydeevne reduceret med mere end 1/3. I betragtning af forskellige præstationer er den anbefalede dosis af HPMC 0,50%.

Nøgleord: ultrahøj ydeevne beton; cellulose ether; normal temperatur hærdning; trykstyrke; bøjningsstyrke; trækstyrke

0、Forord

Med den hurtige udvikling af Kinas byggeindustri er kravene til betonydelse i egentlig konstruktion også steget, og ultrahøj ydeevnebeton (UHPC) er blevet produceret som svar på efterspørgslen. Den optimale andel af partikler med forskellige partikelstørrelser er teoretisk designet og blandet med stålfiber og højeffektivt vandreducerende middel, det har fremragende egenskaber såsom ultrahøj trykstyrke, høj sejhed, høj stødbestandighed og stærk selvhelbredelse evne til mikrorevner. Præstation. Udenlandsk teknologiforskning om UHPC er relativt moden og er blevet anvendt til mange praktiske projekter. Sammenlignet med udlandet er indenlandsk forskning ikke dyb nok. Dong Jianmiao og andre studerede fiberinkorporeringen ved at tilføje forskellige typer og mængder af fibre. Betonens indflydelsesmekanisme og lov; Chen Jing et al. undersøgte indflydelsen af ​​stålfiberdiameter på ydeevnen af ​​UHPC ved at vælge stålfibre med 4 diametre. UHPC har kun et lille antal ingeniørapplikationer i Kina, og det er stadig på stadiet af teoretisk forskning. Ydelsen af ​​UHPC Superiority er blevet en af ​​forskningsretningerne for konkret udvikling, men der er stadig mange problemer, der skal løses. Såsom høje krav til råvarer, høje omkostninger, kompliceret forberedelsesproces osv., der begrænser udviklingen af ​​UHPC-produktionsteknologi. Blandt dem, brug af højtryksdamp Hærdning af UHPC ved høj temperatur kan få det til at opnå højere mekaniske egenskaber og holdbarhed. På grund af den besværlige damphærdningsproces og høje krav til produktionsudstyr kan anvendelsen af ​​materialer dog kun begrænses til præfabrikationsgårde, og stedstøbt byggeri kan ikke udføres. Derfor er det ikke egnet at anvende metoden til termisk hærdning i egentlige projekter, og det er nødvendigt at udføre dybdegående forskning i normal temperaturhærdning UHPC.

Normal temperaturhærdning UHPC er på forskningsstadiet i Kina, og dets vand-til-bindemiddel-forhold er ekstremt lavt, og det er tilbøjeligt til hurtig dehydrering på overfladen under byggeri på stedet. For effektivt at forbedre dehydreringsfænomenet tilføjer cementbaserede materialer sædvanligvis nogle vandfastholdende fortykningsmidler til materialet. Kemisk middel til at forhindre adskillelse og blødning af materialer, forbedre vandretention og kohæsion, forbedre konstruktionens ydeevne og også effektivt forbedre de mekaniske egenskaber af cementbaserede materialer. Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC) som et polymerfortykningsmiddel, der effektivt kan fordele den polymergelerede gylle og materialer i cementbaserede materialer jævnt, og det frie vand i gyllen bliver til bundet vand, så det ikke er let at miste fra gyllen og forbedre betonens vandtilbageholdelsesevne. For at reducere virkningen af ​​celluloseether på fluiditeten af ​​UHPC, blev lavviskositetscelluloseether valgt til testen.

Sammenfattende, for at forbedre konstruktionens ydeevne på grundlag af at sikre de mekaniske egenskaber ved normaltemperaturhærdning UHPC, studerer dette papir virkningen af ​​lavviskositets celluloseetherindhold på normaltemperaturhærdning baseret på de kemiske egenskaber af celluloseether og dens virkningsmekanisme i UHPC-gylle. Påvirkningen af ​​fluiditet, koagulationstid, trykstyrke, bøjningsstyrke, aksial trækstyrke og ultimativ trækværdi af UHPC for at bestemme den passende dosis af celluloseether.

1. Testplan

1.1 Test råmaterialer og blandingsforhold

Råvarerne til denne test er:

1) Cement: P·O 52,5 almindelig Portland cement produceret i Liuzhou.

2) Flyveaske: Flyveaske produceret i Liuzhou.

3) Slaggepulver: S95 granuleret højovnsslaggepulver produceret i Liuzhou.

4) Silica-røg: semi-krypteret silica-røg, gråt pulver, SiO2-indhold≥92 %, specifikt overfladeareal 23 m²/g.

5) Kvartssand: 20~40 mesh (0,833~0,350 mm).

6) Vandreduktion: polycarboxylatvandreduktion, hvidt pulver, vandreducerende hastighed≥30 %.

7) Latexpulver: redispergerbart latexpulver.

8) Fiberether: hydroxypropylmethylcellulose METHOCEL produceret i USA, viskositet 400 MPa s.

9) Stålfiber: lige kobberbelagt mikrotråd stålfiber, diameterφ er 0,22 mm, længde er 13 mm, trækstyrke er 2 000 MPa.

Efter megen eksperimentel forskning i det tidlige stadie kan det fastslås, at det grundlæggende blandingsforhold for normal temperaturhærdende ultrahøj ydeevne beton er cement: flyveaske: mineralpulver: silica-røg: sand: vandreducerende middel: latexpulver: vand = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, stålfibervolumenet er 2%. Tilføj 0, 0,25 %, 0,50 %, 0,75 %, 1,00 % HPMC af celluloseether (HPMC) indhold på dette grundlæggende blandingsforhold. Opstil henholdsvis sammenlignende eksperimenter.

1.2 Testmetode

Vej de tørre pulverråmaterialer i henhold til blandingsforholdet og anbring dem i HJW-60 enkelt-vandret tvangsbetonblander. Start mixeren indtil ensartet, tilsæt vand og bland i 3 minutter, sluk for mixeren, tilsæt den vejede stålfiber og genstart mixeren i 2 minutter. Fremstillet til UHPC-gylle.

Testemnerne inkluderer flydende, hærdetid, trykstyrke, bøjningsstyrke, aksial trækstyrke og ultimativ trækværdi. Fluiditetstesten er bestemt i henhold til JC/T986-2018 "Cement-baserede fugematerialer". Indstillingstidstesten er i henhold til GB /T 1346—2011 "Cement Standard Konsistens Vandforbrug og Hærdningstid Testmetode". Bøjningsstyrketesten er bestemt i henhold til GB/T50081-2002 "Standard for testmetoder for mekaniske egenskaber af almindelig beton". Trykstyrketest, aksial trækstyrke og Den ultimative trækværditest bestemmes i henhold til DLT5150-2001 "Hydraulic Concrete Test Regulations".

2. Testresultater

2.1 Likviditet

Fluiditetstestresultaterne viser indflydelsen af ​​HPMC-indhold på tabet af UHPC-fluiditet over tid. Det ses fra testfænomenet, at efter at opslæmningen uden celluloseether er omrørt jævnt, er overfladen tilbøjelig til dehydrering og skorpedannelse, og flydendeheden går hurtigt tabt. , og bearbejdeligheden blev forringet. Efter tilsætning af celluloseether var der ingen afhudning på overfladen, tabet af flydeevne over tid var lille, og bearbejdeligheden forblev god. Inden for testområdet var det minimale tab af fluiditet 5 mm på 60 minutter. Analyse af testdataene viser, at Mængden af ​​lavviskositetscelluloseether har ringe effekt på den initiale fluiditet af UHPC, men har en større indflydelse på tabet af fluiditet over tid. Når der ikke tilsættes celluloseether, er fluiditetstabet af UHPC 15 mm; Med stigningen af ​​HPMC falder mørtelens fluiditetstab; når doseringen er 0,75 %, er fluiditetstabet af UHPC det mindste med tiden, hvilket er 5 mm; derefter, med stigningen af ​​HPMC, flydende tab af UHPC med tiden Næsten uændret.

EfterHPMCblandes med UHPC, påvirker det UHPC's rheologiske egenskaber ud fra to aspekter: Det ene er, at uafhængige mikrobobler bringes ind i omrøringsprocessen, hvilket får tilslaget og flyveaske og andre materialer til at danne en "kugleeffekt", som øger bearbejdelighed Samtidig kan en stor mængde cementholdigt materiale omvikle tilslaget, så tilslaget kan "suspenderes" jævnt i gyllen, og kan bevæge sig frit, friktionen mellem tilslagene reduceres, og fluiditeten øges; den anden er at øge UHPC. Den sammenhængende kraft reducerer fluiditeten. Da testen anvender HPMC med lav viskositet, er det første aspekt lig med det andet aspekt, og den initiale fluiditet ændres ikke meget, men tabet af fluiditet over tid kan reduceres. Ifølge analysen af ​​testresultaterne kan det vides, at tilsætning af en passende mængde HPMC til UHPC i høj grad kan forbedre UHPC's konstruktionsydelse.

2.2 Indstilling af tid

Ud fra ændringstrenden af ​​afbindingstiden for UHPC påvirket af mængden af ​​HPMC, kan det ses, at HPMC spiller en retarderende rolle i UHPC. Jo større mængden er, jo mere tydelig er den retarderende effekt. Når mængden er 0,50%, er afbindingstiden for mørtlen 55min. Sammenlignet med kontrolgruppen (40 min) steg den med 37,5 %, og stigningen var stadig ikke tydelig. Når doseringen var 1,00 %, var hærdetiden for mørtlen 100 min, hvilket var 150 % højere end kontrolgruppens (40 min).

Celluloseetherens molekylære strukturegenskaber påvirker dens retarderende virkning. Den grundlæggende molekylære struktur i celluloseether, det vil sige anhydroglucose-ringstrukturen, kan reagere med calciumioner og danne sukker-calcium molekylære forbindelser, hvilket reducerer induktionsperioden for cementklinker-hydreringsreaktion. Koncentrationen af ​​calciumioner er lav, hvilket forhindrer yderligere udfældning af Ca(OH)2, hvilket reducerer hastigheden af ​​cementhydreringsreaktionen og forsinker derved afbindingen af ​​cement.

2.3 Trykstyrke

Fra forholdet mellem trykstyrken af ​​UHPC-prøver ved 7 dage og 28 dage og indholdet af HMPC, kan det tydeligt ses, at tilsætning af HPMC gradvist øger faldet i trykstyrken af ​​UHPC. 0,25% HPMC, UHPC's trykstyrke falder lidt, og trykstyrkeforholdet er 96%. Tilføjelse af 0,50 % HPMC har ingen indlysende effekt på trykstyrkeforholdet for UHPC. Fortsæt med at tilføje HPMC inden for anvendelsesområdet, UHPC's Trykstyrken faldt betydeligt. Når indholdet af HPMC steg til 1,00%, faldt trykstyrkeforholdet til 66%, og styrketabet var alvorligt. Ifølge dataanalysen er det mere hensigtsmæssigt at tilføje 0,50% HPMC, og tabet af trykstyrke er lille

HPMC har en vis luftinddragende effekt. Tilsætning af HPMC vil forårsage en vis mængde mikrobobler i UHPC, hvilket vil reducere bulkdensiteten af ​​frisk blandet UHPC. Efter at gyllen er hærdet, vil porøsiteten gradvist stige, og kompaktheden vil også falde, især HPMC-indholdet. Højere. Derudover er der med stigningen i mængden af ​​introduceret HPMC stadig mange fleksible polymerer i porerne i UHPC, som ikke kan spille en vigtig rolle i god stivhed og kompressionsunderstøttelse, når matrixen af ​​den cementholdige komposit komprimeres. .Derfor reducerer tilsætningen af ​​HPMC i høj grad trykstyrken af ​​UHPC.

2.4 Bøjningsstyrke

Ud fra forholdet mellem bøjningsstyrken af ​​UHPC-prøver ved 7 dage og 28 dage og indholdet af HMPC kan det ses, at ændringskurverne for bøjningsstyrke og trykstyrke er ens, og ændringen i bøjningsstyrke mellem 0 og 0,50 % af HMPC er ikke det samme. Efterhånden som tilsætningen af ​​HPMC fortsatte, faldt bøjningsstyrken af ​​UHPC-prøver signifikant.

Effekten af ​​HPMC på bøjningsstyrken af ​​UHPC er hovedsageligt i tre aspekter: celluloseether har retarderende og luftinddragende virkninger, som reducerer bøjningsstyrken af ​​UHPC; og det tredje aspekt er den fleksible polymer fremstillet af celluloseether. Reduktion af stivheden af ​​prøven sænker faldet i prøvens bøjningsstyrke en smule. Den samtidige eksistens af disse tre aspekter reducerer trykstyrken af ​​UHPC-prøven og reducerer også bøjningsstyrken.

2.5 Aksial trækstyrke og ultimativ trækværdi

Forholdet mellem trækstyrken af ​​UHPC-prøver ved 7 d og 28 d og indholdet af HMPC. Med stigningen i indholdet af HPMC ændredes trækstyrken af ​​UHPC-prøver først lidt og faldt derefter hurtigt. Trækstyrkekurven viser, at når indholdet af HPMC i prøven når 0,50 %, er den aksiale trækstyrkeværdi for UHPC-prøven 12,2 MPa, og trækstyrkeforholdet er 103 %. Med den yderligere stigning af HPMC-indholdet i prøven begyndte den aksiale værdi for den centrale trækstyrke at falde kraftigt. Når HPMC-indholdet i prøven var 0,75 % og 1,00 %, var trækstyrkeforholdene henholdsvis 94 % og 78 %, hvilket var lavere end den aksiale trækstyrke for UHPC uden HPMC.

Af forholdet mellem de ultimative trækværdier for UHPC-prøver ved 7 dage og 28 dage og indholdet af HMPC kan det ses, at de ultimative trækværdier er næsten uændrede med stigningen af ​​celluloseether i begyndelsen, og når indholdet af celluloseether når 0,50 % og begyndte derefter at falde hurtigt.

Effekten af ​​tilsætningsmængden af ​​HPMC på den aksiale trækstyrke og ultimative trækværdi af UHPC-prøver viser en tendens til at holde sig næsten uændret og derefter faldende. Hovedårsagen er, at HPMC kan dannes direkte mellem hydratiserede cementpartikler. Et lag af vandtæt polymerforseglingsfilm spiller rollen som tætning, således at en vis mængde vand lagres i UHPC, hvilket giver nødvendigt vand til den kontinuerlige udvikling af yderligere hydrering cement og derved forbedre cementens styrke. Tilsætningen af ​​HPMC forbedrer UHPC's sammenhængskraft giver gyllen fleksibilitet, hvilket gør, at UHPC fuldt ud tilpasser sig til krympningen og deformationen af ​​basismaterialet og en smule forbedrer UHPC's trækstyrke. Men når indholdet af HPMC overstiger den kritiske værdi, påvirker den medførte luft prøvens styrke. De negative virkninger spillede gradvist en ledende rolle, og den aksiale trækstyrke og den endelige trækværdi af prøven begyndte at falde.

3. Konklusion

1) HPMC kan væsentligt forbedre arbejdsydelsen af ​​normal temperaturhærdende UHPC, forlænge dets koagulationstid og reducere fluiditetstabet af frisk blandet UHPC over tid.

2) Tilsætningen af ​​HPMC introducerer en vis mængde små bobler under omrøringsprocessen af ​​gyllen. Hvis mængden er for stor, vil boblerne samle sig for meget og danne større bobler. Gyllen er meget sammenhængende, og boblerne kan ikke flyde over og briste. Porerne i det hærdede UHPC falder; desuden kan den fleksible polymer produceret af HPMC ikke give stiv støtte, når den er under tryk, og tryk- og bøjningsstyrkerne er stærkt reduceret.

3) Tilføjelsen af ​​HPMC gør UHPC plastisk og fleksibel. Den aksiale trækstyrke og den endelige trækværdi af UHPC-prøver ændres næppe med stigningen i HPMC-indholdet, men når HPMC-indholdet overstiger en vis værdi, reduceres den aksiale trækstyrke og den endelige trækstyrke kraftigt.

4) Ved forberedelse af normal temperaturhærdende UHPC bør doseringen af ​​HPMC kontrolleres nøje. Når doseringen er 0,50%, kan forholdet mellem arbejdsydelsen og mekaniske egenskaber ved normal temperaturhærdning UHPC koordineres godt.