Metüültsellulooseeter toatemperatuuril kõveneval ülikõrge jõudlusega betoonil

Abstraktne: Muutes hüdroksüpropüülmetüültsellulooseetri (HPMC) sisaldust normaaltemperatuuril kõvenevas ülikõrge jõudlusega betoonis (UHPC), uuriti tsellulooseetri mõju UHPC voolavusele, tardumisajale, survetugevusele ja paindetugevusele. , aksiaalne tõmbetugevus ja lõplik tõmbeväärtus ning tulemusi analüüsiti. Testi tulemused näitavad, et: mitte rohkem kui 1,00% madala viskoossusega HPMC lisamine ei mõjuta UHPC voolavust, kuid vähendab aja jooksul voolavuse kadu. ja pikendab tardumisaega, parandades oluliselt konstruktsiooni jõudlust; kui sisaldus on alla 0,50%, ei ole mõju survetugevusele, paindetugevusele ja aksiaalsele tõmbetugevusele märkimisväärne ja kui sisaldus on üle 0,50%, siis selle mehaaniline Toimivus väheneb rohkem kui 1/3 võrra. Arvestades erinevaid jõudlusi, on HPMC soovitatav annus 0,50%.

Võtmesõnad: ülikõrge jõudlusega betoon; tselluloosi eeter; kõvenemine normaalsel temperatuuril; survetugevus; paindetugevus; tõmbetugevus

0、Eessõna

Hiina ehitustööstuse kiire arenguga on suurenenud ka nõuded betooni jõudlusele tegelikus inseneritöös ning nõudlusele vastamiseks on toodetud ülikõrge jõudlusega betooni (UHPC). Erineva suurusega osakeste optimaalne osakaal on teoreetiliselt välja töötatud ning teraskiu ja suure tõhususega vett redutseeriva ainega segatuna on sellel suurepärased omadused, nagu ülikõrge survetugevus, kõrge sitkus, kõrge löögikindlus, vastupidavus ja tugev iseparanemine. mikropragude tekkimise võime. Esitus. Välismaised UHPC-alased tehnoloogiauuringud on suhteliselt küpsed ja neid on rakendatud paljudes praktilistes projektides. Võrreldes välisriikidega ei ole kodumaised uuringud piisavalt põhjalikud. Dong Jianmiao ja teised uurisid kiudude lisamist, lisades erinevat tüüpi ja koguseid kiude. Betooni mõjumehhanism ja seadus; Chen Jing et al. uuris teraskiu läbimõõdu mõju UHPC jõudlusele, valides 4 läbimõõduga teraskiud. UHPC-l on Hiinas vaid väike arv insenerirakendusi ja see on endiselt teoreetilise uurimise staadiumis. UHPC Superiority tulemuslikkusest on saanud üks betooniarenduse uurimissuundi, kuid lahendamist vajavaid probleeme on veel palju. Nagu kõrged nõuded toorainele, kõrge hind, keeruline ettevalmistusprotsess jne, mis piiravad UHPC tootmistehnoloogia arengut. Nende hulgas kõrgsurveauru kasutamine UHPC kõvastumine kõrgel temperatuuril võib muuta selle mehaanilisteks omadusteks ja vastupidavamaks. Kuid kohmaka auruga kõvenemise protsessi ja tootmisseadmetele esitatavate kõrgete nõuete tõttu saab materjalide pealekandmine piirduda vaid tehases monteerimisplatsidega ning kohapeal valatud ehitust teostada ei saa. Seetõttu ei sobi termilise kõvenemise meetodi kasutuselevõtt tegelikes projektides ja on vaja läbi viia põhjalikud uuringud normaaltemperatuuril kõveneva UHPC kohta.

Tavalisel temperatuuril kõvenev UHPC on Hiinas uurimisjärgus ning selle vee ja sideaine suhe on äärmiselt madal ning selle pind on kohapeal ehituse ajal altid kiirele dehüdratsioonile. Dehüdratsiooninähtuse tõhusaks parandamiseks lisavad tsemendipõhised materjalid materjalile tavaliselt vettpidavaid paksendajaid. Keemiline aine, mis takistab materjalide eraldumist ja veritsust, suurendab veepeetust ja ühtekuuluvust, parandab konstruktsiooni jõudlust ja parandab tõhusalt ka tsemendipõhiste materjalide mehaanilisi omadusi. Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi eeter (HPMC) polümeeri paksendajana, mis suudab tõhusalt jaotada polümeeri geelistunud suspensiooni ja tsemendipõhistes materjalides olevad materjalid ühtlaselt ning suspensioonis olev vaba vesi muutub seotud veeks, nii et sellest ei ole kerge kaduda. läga ja parandada betooni veepidavust. Et vähendada tsellulooseetri mõju UHPC voolavusele, valiti katseks madala viskoossusega tsellulooseeter.

Kokkuvõttes uuritakse käesolevas artiklis tselluloosi eetri keemiliste omaduste põhjal konstruktsiooni jõudluse parandamiseks normaaltemperatuuril kõveneva UHPC mehaaniliste omaduste tagamise alusel madala viskoossusega tsellulooseetri sisalduse mõju normaaltemperatuuril kõvenemisele. ja selle toimemehhanism UHPC lägas. UHPC voolavuse, koagulatsiooniaja, survetugevuse, paindetugevuse, aksiaalse tõmbetugevuse ja lõpliku tõmbeväärtuse mõju tsellulooseetri sobiva annuse määramisel.

1. Katseplaan

1.1 Testige toorainet ja segusuhet

Selle testi toorained on:

1) Tsement: P·Liuzhous toodetud O 52,5 tavaline portlandtsement.

2) Lendtuhk: Liuzhous toodetud lendtuhk.

3) Räbupulber: Liuzhous toodetud S95 granuleeritud kõrgahjuräbu pulber.

4) Ränidioksiid: poolkrüpteeritud ränidioksiidi aur, hall pulber, SiO2 sisaldus≥92%, eripind 23 m²/g.

5) Kvartsliiv: 20-40 silma (0,833-0,350 mm).

6) Vee reduktor: polükarboksülaatvee reduktor, valge pulber, vee reduktor≥30%.

7) Latekspulber: uuesti dispergeeruv lateksipulber.

8) Kiudeeter: USA-s toodetud hüdroksüpropüülmetüültselluloos METHOCEL, viskoossus 400 MPa s.

9) Teraskiud: sirge vasega kaetud mikrotraadiga teraskiud, läbimõõtφ on 0,22 mm, pikkus 13 mm, tõmbetugevus 2000 MPa.

Pärast paljusid eksperimentaalseid uuringuid varases staadiumis saab kindlaks teha, et normaaltemperatuuril kõveneva ülikõrge jõudlusega betooni segu põhisuhe on tsement: lendtuhk: mineraalpulber: ränidioksiidi aur: liiv: vett redutseeriv aine: lateksipulber: vesi = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, teraskiu mahusisaldus on 2%. Lisage sellele põhisegu suhtele 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% HPMC tsellulooseetri (HPMC) sisaldust. Tehke vastavalt võrdlevad katsed.

1.2 Katsemeetod

Kaaluge kuivpulbri toorained vastavalt segamissuhtele ja asetage need ühe horisontaalse šahtiga betoonisegistisse HJW-60. Käivitage mikser ühtlaseks massiks, lisage vesi ja segage 3 minutit, lülitage mikser välja, lisage kaalutud teraskiud ja taaskäivitage mikser 2 minutiks. Valmistatud UHPC lägaks.

Katseelemendid hõlmavad voolavust, tardumisaega, survetugevust, paindetugevust, aksiaalset tõmbetugevust ja lõplikku tõmbeväärtust. Voolukatse määratakse vastavalt JC/T986-2018 “Tsemendipõhised vuugimaterjalid”. Tardumisaja test on GB /T 1346 järgi—2011 “Tsemendi standardkonsistentsi veekulu ja seadistusaja katsemeetod”. Paindetugevuskatse määratakse vastavalt GB/T50081-2002 “Tavalise betooni mehaaniliste omaduste katsemeetodite standard”. Survetugevuse test, aksiaalne tõmbetugevus ja lõplik tõmbeväärtuse katse määratakse vastavalt DLT5150-2001 “Hüdraulilise betooni testimise eeskirjadele”.

2. Testi tulemused

2.1 Likviidsus

Sujuvustesti tulemused näitavad HPMC sisalduse mõju UHPC voolavuse kadumisele aja jooksul. Katsenähtuse põhjal on täheldatud, et pärast tsellulooseetrita suspensiooni ühtlast segamist on pinnale kalduvus kuivada ja koorida ning voolavus kaob kiiresti. ja töövõime halvenes. Peale tsellulooseetri lisamist ei tekkinud pinnal nülgimist, voolavuse kadu aja jooksul oli väike ja töödeldavus püsis hea. Katsevahemikus oli minimaalne voolavuse kadu 5 mm 60 minuti jooksul. Katseandmete analüüs näitab, et Madala viskoossusega tsellulooseetri kogus mõjutab UHPC esialgset voolavust vähe, kuid sellel on suurem mõju voolavuse kadumisele aja jooksul. Kui tsellulooseetrit ei lisata, on UHPC voolavuskadu 15 mm; HPMC suurenemisega väheneb mördi voolavuskadu; kui annus on 0,75%, on UHPC voolavuskadu aja jooksul väikseim, mis on 5 mm; pärast seda, HPMC suurenemisega, UHPC voolavuskadu aja jooksul Peaaegu muutumatu.

PärastHPMCon segatud UHPC-ga, mõjutab see UHPC reoloogilisi omadusi kahest aspektist: üks on see, et segamisprotsessi tuuakse sõltumatud mikromullid, mis muudab täitematerjali ja lendtuha ning muude materjalide „palliefekti“, mis suurendab töödeldavus Samal ajal võib täitematerjali mässida suur kogus tsemendimaterjali, nii et täitematerjal võib ühtlaselt lägas "suspendeerida" ja vabalt liikuda, väheneb hõõrdumine täitematerjalide vahel ja suureneb voolavus; teine ​​on UHPC suurendamine. Ühtekuuluvusjõud vähendab voolavust. Kuna testis kasutatakse madala viskoossusega HPMC-d, siis esimene aspekt on võrdne teise aspektiga ja esialgne voolavus ei muutu kuigi palju, kuid voolavuse kadu aja jooksul saab vähendada. Katsetulemuste analüüsi põhjal võib teada, et sobiva koguse HPMC lisamine UHPC-le võib oluliselt parandada UHPC ehitusomadusi.

2.2 Kellaaja seadistamine

HPMC kogusest mõjutatud UHPC tardumisaja muutumistrendist on näha, et HPMC mängib UHPC puhul pidurdavat rolli. Mida suurem on kogus, seda ilmsem on aeglustav toime. Kui kogus on 0,50%, on mördi tardumisaeg 55 min. Võrreldes kontrollrühmaga (40 min) suurenes see 37,5% ja tõus ei olnud ikka veel ilmne. Kui doos oli 1,00%, oli mördi tardumisaeg 100 min, mis oli 150% kõrgem kui kontrollrühmal (40 min).

Tsellulooseetri molekulaarstruktuuri omadused mõjutavad selle aeglustavat toimet. Tsellulooseetri põhiline molekulaarstruktuur, st anhüdroglükoosi ringstruktuur, võib reageerida kaltsiumiioonidega, moodustades suhkru-kaltsiumi molekulaarseid ühendeid, vähendades tsemendiklinkri hüdratatsioonireaktsiooni induktsiooniperioodi. Kaltsiumiioonide kontsentratsioon on madal, mis takistab edasist sadestumist. Ca(OH)2, mis vähendab tsemendi hüdratatsioonireaktsiooni kiirust, lükates seeläbi edasi tsemendi tardumist.

2.3 Survetugevus

UHPC proovide 7 päeva ja 28 päeva survetugevuse ja HMPC sisalduse vahelisest seosest on selgelt näha, et HPMC lisamine suurendab järk-järgult UHPC survetugevuse langust. 0,25% HPMC, UHPC survetugevus väheneb veidi ja survetugevuse suhe on 96%. 0,50% HPMC lisamine ei avalda UHPC survetugevuse suhtele ilmset mõju. Jätkake HPMC lisamist kasutusalasse, UHPC's Survetugevus vähenes oluliselt. Kui HPMC sisaldus tõusis 1,00% -ni, langes survetugevuse suhe 66% -ni ja tugevuse kadu oli tõsine. Andmeanalüüsi järgi on õigem lisada 0,50% HPMC ja survetugevuse kadu on väike

HPMC-l on teatav õhku kaasahaarav toime. HPMC lisamine põhjustab UHPC-s teatud koguse mikromulle, mis vähendab värskelt segatud UHPC puistetihedust. Pärast lobri kõvenemist suureneb järk-järgult poorsus ja väheneb ka tihedus, eriti HPMC sisaldus. Kõrgem. Lisaks on sissetoodud HPMC koguse suurenemisega UHPC poorides endiselt palju painduvaid polümeere, mis tsemendikomposiidi maatriksi kokkusurumisel ei saa mängida olulist rolli hea jäikuse ja survetoe tagamisel. .Seetõttu vähendab HPMC lisamine oluliselt UHPC survetugevust.

2.4 Paindetugevus

UHPC proovide 7 päeva ja 28 päeva paindetugevuse ja HMPC sisalduse vahelisest seosest on näha, et paindetugevuse ja survetugevuse muutumise kõverad on sarnased ning paindetugevuse muutus vahemikus 0 kuni 0,50%. HMPC ei ole sama. Kuna HPMC lisamine jätkus, vähenes UHPC proovide paindetugevus oluliselt.

HPMC mõju UHPC paindetugevusele avaldub peamiselt kolmes aspektis: tsellulooseetris on aeglustav ja õhku kaasahaarav toime, mis vähendab UHPC paindetugevust; ja kolmas aspekt on tsellulooseetri poolt toodetud painduv polümeer. Proovi jäikuse vähendamine aeglustab veidi proovi paindetugevuse vähenemist. Nende kolme aspekti samaaegne olemasolu vähendab UHPC proovi survetugevust ja vähendab ka paindetugevust.

2.5 Aksiaalne tõmbetugevus ja maksimaalne tõmbeväärtus

UHPC proovide tõmbetugevuse seos 7 päeva ja 28 päeva jooksul HMPC sisalduse vahel. HPMC sisalduse suurenemisega muutus UHPC proovikehade tõmbetugevus esmalt vähe ja seejärel langes kiiresti. Tõmbetugevuskõver näitab, et kui HPMC sisaldus proovis jõuab 0,50% -ni, on UHPC proovi aksiaalse tõmbetugevuse väärtus 12,2 MPa ja tõmbetugevuse suhe on 103%. Proovikeha HPMC sisalduse edasise suurenemisega hakkas aksiaalne Keskne tõmbetugevuse väärtus järsult langema. Kui proovi HPMC sisaldus oli 0,75% ja 1,00%, olid tõmbetugevuse suhted vastavalt 94% ja 78%, mis olid madalamad kui UHPC aksiaalne tõmbetugevus ilma HPMCta.

UHPC proovide 7 päeva ja 28 päeva tõmbetugevuse ja HMPC sisalduse vahelisest seosest on näha, et lõplikud tõmbeväärtused on peaaegu muutumatud tsellulooseetri suurenemisega alguses ja kui tsellulooseeter saavutab 0,50 % ja hakkas seejärel kiiresti langema.

HPMC lisamise mõju UHPC proovide aksiaalsele tõmbetugevusele ja lõplikule tõmbeväärtusele näitab suundumust, mis jääb peaaegu muutumatuks ja seejärel väheneb. Peamine põhjus on see, et HPMC saab vahetult moodustada hüdraatunud tsemendiosakeste vahel. Veekindla polümeeri tihenduskile kiht täidab tihendusfunktsiooni, nii et UHPC-s hoitakse teatud kogus vett, mis tagab vajaliku vee edasise hüdratsiooni pidevaks arenguks. tsemendist, parandades seeläbi tsemendi tugevust. HPMC lisamine parandab UHPC sidusus annab lägale paindlikkuse, mis muudab UHPC täielikult alusmaterjali kokkutõmbumise ja deformatsiooniga kohanemiseks ning parandab veidi UHPC tõmbetugevust. Kui aga HPMC sisaldus ületab kriitilist väärtust, mõjutab kaasavõetud õhk proovi tugevust. Kahjulikud mõjud mängisid järk-järgult juhtivat rolli ning proovi aksiaalne tõmbetugevus ja lõplik tõmbeväärtus hakkasid vähenema.

3. Järeldus

1) HPMC võib märkimisväärselt parandada normaalsel temperatuuril kõveneva UHPC töövõimet, pikendada selle koagulatsiooniaega ja vähendada aja jooksul värskelt segatud UHPC voolavuskadu.

2) HPMC lisamine tekitab läga segamise käigus teatud koguse pisikesi mullikesi. Kui kogus on liiga suur, kogunevad mullid liiga palju ja moodustuvad suuremad mullid. Puder on väga ühtlane ning mullid ei saa üle voolata ega puruneda. Karastatud UHPC poorid vähenevad; lisaks ei suuda HPMC toodetud painduv polümeer pakkuda jäika tuge, kui see on surve all, ning surve- ja paindetugevus on oluliselt vähenenud.

3) HPMC lisamine muudab UHPC plastiliseks ja paindlikuks. UHPC proovide aksiaalne tõmbetugevus ja lõplik tõmbeväärtus ei muutu peaaegu HPMC sisalduse suurenemisega, kuid kui HPMC sisaldus ületab teatud väärtuse, vähenevad aksiaalne tõmbetugevus ja lõplik tõmbetugevus oluliselt.

4) Normaalsel temperatuuril kõveneva UHPC valmistamisel tuleb HPMC annust rangelt kontrollida. Kui annus on 0,50%, saab normaalsel temperatuuril kõveneva UHPC töövõime ja mehaaniliste omaduste vahelist seost hästi koordineerida.