Éter de metil celulosa sobre formigón de ultra alto rendemento que cura a temperatura ambiente

Resumo: Ao cambiar o contido de éter de hidroxipropil metilcelulosa (HPMC) no formigón de ultra-alto rendemento (UHPC) de curado a temperatura normal, estudouse o efecto do éter de celulosa sobre a fluidez, o tempo de fraguado, a resistencia á compresión e a resistencia á flexión do UHPC. , resistencia á tracción axial e valor final de tracción, e analizáronse os resultados. Os resultados das probas mostran que: engadir non máis do 1,00% de HPMC de baixa viscosidade non afecta a fluidez do UHPC, pero reduce a perda de fluidez ao longo do tempo. , e prolongar o tempo de fraguado, mellorando moito o rendemento da construción; cando o contido é inferior ao 0,50%, o impacto na resistencia á compresión, á flexión e á tracción axial non é significativo, e unha vez que o contido é superior ao 0,50%, o seu rendemento mecánico redúcese en máis de 1/3. Considerando varios rendementos, a dosificación recomendada de HPMC é do 0,50%.

Palabras clave: formigón de ultra alto rendemento; éter de celulosa; cura a temperatura normal; resistencia á compresión; resistencia á flexión; resistencia á tracción

0、Prefacio

Co rápido desenvolvemento da industria da construción de China, os requisitos para o rendemento do formigón na enxeñaría real tamén aumentaron e produciuse formigón de ultra alto rendemento (UHPC) en resposta á demanda. A proporción óptima de partículas con diferentes tamaños de partículas está teoricamente deseñada e mesturada con fibra de aceiro e axente redutor de auga de alta eficiencia, ten excelentes propiedades, como resistencia á compresión ultra alta, alta tenacidade, durabilidade de alta resistencia aos choques e forte autocuración. capacidade de micro-grietas. Rendemento. A investigación tecnolóxica estranxeira sobre UHPC é relativamente madura e aplicouse a moitos proxectos prácticos. En comparación con países estranxeiros, a investigación doméstica non é o suficientemente profunda. Dong Jianmiao e outros estudaron a incorporación de fibras engadindo diferentes tipos e cantidades de fibras. O mecanismo de influencia e a lei do formigón; Chen Jing et al. estudou a influencia do diámetro da fibra de aceiro no rendemento do UHPC seleccionando fibras de aceiro con 4 diámetros. UHPC ten só un pequeno número de aplicacións de enxeñería en China e aínda está en fase de investigación teórica. O desempeño de UHPC Superiority converteuse nunha das direccións de investigación do desenvolvemento concreto, pero aínda quedan moitos problemas por resolver. Tales como altos requisitos de materias primas, alto custo, proceso de preparación complicado, etc., restrinxindo o desenvolvemento da tecnoloxía de produción UHPC. Entre eles, o uso de vapor a alta presión O curado de UHPC a alta temperatura pode facer que obteña propiedades mecánicas e durabilidade máis elevadas. Non obstante, debido ao engorroso proceso de curado a vapor e aos altos requisitos para os equipos de produción, a aplicación de materiais só se pode limitar aos estaleiros de prefabricación e non se pode levar a cabo a construción in situ. Polo tanto, non é adecuado adoptar o método de curado térmico en proxectos reais, e é necesario realizar investigacións en profundidade sobre o curado a temperatura normal UHPC.

O UHPC de curado a temperatura normal está en fase de investigación en China, e a súa relación auga-aglutinante é extremadamente baixa e é propenso a unha rápida deshidratación na superficie durante a construción no lugar. Co fin de mellorar eficazmente o fenómeno de deshidratación, os materiais a base de cemento adoitan engadir algúns espesantes que reten auga ao material. Axente químico para evitar a segregación e o sangramento dos materiais, mellorar a retención de auga e a cohesión, mellorar o rendemento da construción e tamén mellorar eficazmente as propiedades mecánicas dos materiais a base de cemento. Éter de hidroxipropil metil celulosa (HPMC) como espesante de polímero, que pode distribuír eficazmente a suspensión xelificada de polímero e os materiais en materiais a base de cemento de forma uniforme, e a auga libre da suspensión converterase en auga ligada, polo que non é fácil perderla. Para reducir o impacto do éter de celulosa na fluidez do UHPC, seleccionouse éter de celulosa de baixa viscosidade para a proba.

En resumo, co fin de mellorar o rendemento da construción a partir de garantir as propiedades mecánicas do UHPC de curado a temperatura normal, este artigo estuda o efecto do contido de éter de celulosa de baixa viscosidade no curado a temperatura normal en función das propiedades químicas do éter de celulosa. e o seu mecanismo de acción en purín UHPC. A influencia da fluidez, o tempo de coagulación, a resistencia á compresión, a resistencia á flexión, a resistencia á tracción axial e o valor final de tracción de UHPC para determinar a dosificación adecuada de éter de celulosa.

1. Plan de proba

1.1 Proba de materias primas e proporción de mestura

As materias primas para esta proba son:

1) Cemento: P·O 52,5 cemento Portland ordinario producido en Liuzhou.

2) Cinzas volantes: cinzas volantes producidas en Liuzhou.

3) Po de escoria: po de escoria de alto forno granulado S95 producido en Liuzhou.

4) Fume de sílice: fume de sílice semi-cifrado, po gris, contido de SiO2≥92 %, superficie específica 23 m²/g.

5) Area de cuarzo: malla 20~40 (0,833~0,350 mm).

6) Redutor de auga: redutor de auga de policarboxilato, po branco, taxa de redución de auga≥30%.

7) Po de látex: po de látex redispersable.

8) Éter de fibra: METHOCEL de hidroxipropil metilcelulosa producida nos Estados Unidos, viscosidade 400 MPa s.

9) Fibra de aceiro: fibra de aceiro de microfíos de cobre recto, diámetroφ é de 0,22 mm, a lonxitude é de 13 mm, a resistencia á tracción é de 2 000 MPa.

Despois de moitas investigacións experimentais na fase inicial, pódese determinar que a proporción de mestura básica do formigón de ultra-alto rendemento de curado a temperatura normal é cemento: cinzas volantes: po mineral: fume de sílice: area: axente redutor de auga: po de látex: auga = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, o contido en volume de fibra de aceiro é do 2%. Engade 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% de contido de HPMC de éter de celulosa (HPMC) nesta proporción de mestura básica. Configure experimentos comparativos respectivamente.

1.2 Método de proba

Pese as materias primas en po seco segundo a proporción de mestura e colócaas na formigoneira forzada de eixo único HJW-60. Comezar a batidora ata que estea uniforme, engadir auga e mesturar durante 3 minutos, apagar a batidora, engadir a fibra de aceiro pesada e reiniciar a batidora durante 2 minutos. Feito en purín UHPC.

Os elementos de proba inclúen a fluidez, o tempo de fraguado, a resistencia á compresión, a resistencia á flexión, a resistencia á tracción axial e o valor final de tracción. A proba de fluidez determínase segundo o JC/T986-2018 "Materiais de rejuntado a base de cemento". A proba do tempo de configuración é segundo GB/T 1346—2011 "Método de proba de consumo de auga e tempo de fraguado de consistencia estándar de cemento". A proba de resistencia á flexión determínase segundo o GB/T50081-2002 "Norma para os métodos de proba das propiedades mecánicas do formigón ordinario". Ensaio de resistencia a compresión, resistencia a tracción axial e A proba de valor final de tracción determínase segundo DLT5150-2001 "Regulamento de probas de formigón hidráulico".

2. Resultados das probas

2.1 Liquidez

Os resultados das probas de fluidez mostran a influencia do contido de HPMC na perda de fluidez do UHPC ao longo do tempo. A partir do fenómeno de proba obsérvase que despois de que a suspensión sen éter de celulosa se axita uniformemente, a superficie é propensa a deshidratarse e a formación de codias e a fluidez pérdese rapidamente. , e a traballabilidade deteriorouse. Despois de engadir éter de celulosa, non houbo desollado na superficie, a perda de fluidez co paso do tempo foi pequena e a traballabilidade mantívose boa. Dentro do intervalo de proba, a perda mínima de fluidez foi de 5 mm en 60 minutos. A análise dos datos da proba mostra que, A cantidade de éter de celulosa de baixa viscosidade ten pouco efecto sobre a fluidez inicial do UHPC, pero ten un maior impacto na perda de fluidez ao longo do tempo. Cando non se engade éter de celulosa, a perda de fluidez do UHPC é de 15 mm; Co aumento de HPMC, a perda de fluidez do morteiro diminúe; cando a dosificación é do 0,75%, a perda de fluidez de UHPC é a menor co tempo, que é de 5 mm; despois diso, co aumento de HPMC, a perda de fluidez de UHPC co tempo case sen cambios.

DespoisHPMCmestúrase con UHPC, afecta ás propiedades reolóxicas do UHPC desde dous aspectos: un é que se incorporan microburbullas independentes ao proceso de axitación, o que fai que o agregado e as cinzas volantes e outros materiais formen un "efecto bola", o que aumenta o traballabilidade Ao mesmo tempo, unha gran cantidade de material cementoso pode envolver o árido, de xeito que o árido pode ser "suspendido" uniformemente na suspensión e pode moverse libremente, a fricción entre os áridos redúcese e aumenta a fluidez; o segundo é aumentar o UHPC A forza de cohesión reduce a fluidez. Dado que a proba usa HPMC de baixa viscosidade, o primeiro aspecto é igual ao segundo e a fluidez inicial non cambia moito, pero a perda de fluidez co paso do tempo pódese reducir. Segundo a análise dos resultados das probas, pódese saber que engadir unha cantidade adecuada de HPMC a UHPC pode mellorar moito o rendemento da construción de UHPC.

2.2 Axuste do tempo

A partir da tendencia de cambio do tempo de fraguado de UHPC afectado pola cantidade de HPMC, pódese ver que HPMC xoga un papel retardador no UHPC. Canto maior sexa a cantidade, máis evidente é o efecto retardador. Cando a cantidade é do 0,50%, o tempo de fraguado do morteiro é de 55 min. En comparación co grupo control (40 min), aumentou un 37,5%, e o aumento aínda non era obvio. Cando a dosificación era do 1,00%, o tempo de fraguado do morteiro era de 100 min, que era un 150% superior ao do grupo control (40 min).

As características da estrutura molecular do éter de celulosa afectan o seu efecto retardador. A estrutura molecular fundamental do éter de celulosa, é dicir, a estrutura do anel de anhidroglicosa, pode reaccionar cos ións de calcio para formar compostos moleculares de azucre e calcio, reducindo o período de indución da reacción de hidratación do clínker do cemento. A concentración de ións de calcio é baixa, evitando a precipitación adicional de Ca(OH)2, reducindo a velocidade da reacción de hidratación do cemento, atrasando así a fraguación do cemento.

2.3 Resistencia á compresión

A partir da relación entre a resistencia á compresión das mostras de UHPC a 7 días e 28 días e o contido de HMPC, pódese ver claramente que a adición de HPMC aumenta gradualmente o descenso da resistencia á compresión de UHPC. 0,25% HPMC, a resistencia á compresión de UHPC diminúe lixeiramente e a relación de resistencia á compresión é do 96%. Engadir un 0,50% de HPMC non ten ningún efecto obvio sobre a relación de resistencia a compresión do UHPC. Continúa engadindo HPMC dentro do ámbito de uso, UHPC's A resistencia á compresión diminuíu significativamente. Cando o contido de HPMC aumentou ata o 1,00%, a relación de resistencia á compresión caeu ata o 66% e a perda de resistencia foi grave. Segundo a análise de datos, é máis apropiado engadir un 0,50% de HPMC e a perda de resistencia á compresión é pequena.

HPMC ten un certo efecto de incorporación de aire. A adición de HPMC provocará unha certa cantidade de microburbullas no UHPC, o que reducirá a densidade aparente do UHPC recén mesturado. Despois do endurecemento da suspensión, a porosidade aumentará gradualmente e a compacidade tamén diminuirá, especialmente o contido de HPMC. Máis alto. Ademais, co aumento da cantidade de HPMC introducida, aínda hai moitos polímeros flexibles nos poros do UHPC, que non poden desempeñar un papel importante na boa rixidez e soporte compresivo cando se comprime a matriz do composto cementoso. .Polo tanto, a adición de HPMC reduce moito a resistencia á compresión do UHPC.

2.4 Resistencia á flexión

A partir da relación entre a resistencia á flexión das mostras de UHPC a 7 días e 28 días e o contido de HMPC, pódese ver que as curvas de cambio de resistencia á flexión e resistencia á compresión son similares, e o cambio da resistencia á flexión entre 0 e 0,50% de HMPC non é o mesmo. A medida que continuou a adición de HPMC, a resistencia á flexión das mostras de UHPC diminuíu significativamente.

O efecto da HPMC sobre a resistencia á flexión do UHPC está principalmente en tres aspectos: o éter de celulosa ten efectos retardadores e de incorporación de aire, que reducen a resistencia á flexión do UHPC; e o terceiro aspecto é o polímero flexible producido polo éter de celulosa, reducindo a rixidez da mostra ralentiza lixeiramente a diminución da resistencia á flexión da mostra. A existencia simultánea destes tres aspectos reduce a resistencia á compresión da mostra de UHPC e tamén reduce a resistencia á flexión.

2.5 Resistencia á tracción axial e valor final de tracción

A relación entre a resistencia á tracción dos exemplares de UHPC a 7 d e 28 d e o contido de HMPC. Co aumento do contido de HPMC, a resistencia á tracción dos exemplares de UHPC primeiro cambiou pouco e despois diminuíu rapidamente. A curva de resistencia á tracción mostra que cando o contido de HPMC no espécimen alcanza o 0,50%, o valor de resistencia á tracción axial da mostra UHPC é de 12,2 MPa e a relación de resistencia á tracción é do 103%. Co aumento adicional do contido de HPMC da mostra, o valor axial da resistencia á tracción central comezou a caer drasticamente. Cando o contido de HPMC da mostra era do 0,75% e do 1,00%, as relacións de resistencia á tracción foron do 94% e do 78%, respectivamente, que eran inferiores á resistencia á tracción axial de UHPC sen HPMC.

A partir da relación entre os valores últimos de tracción das mostras de UHPC a 7 días e 28 días e o contido de HMPC, pódese ver que os valores últimos de tracción son case inalterados co aumento do éter de celulosa ao principio, e cando o contido de o éter de celulosa alcanza o 0,50 % e despois comezou a caer rapidamente.

O efecto da cantidade adicional de HPMC sobre a resistencia á tracción axial e o valor final de tracción dos exemplares de UHPC mostra unha tendencia de manterse case inalterado e despois diminuír. A razón principal é que HPMC pode formarse directamente entre partículas de cemento hidratado. Unha capa de película de selado de polímero impermeable desempeña o papel de selado, polo que se almacena unha certa cantidade de auga en UHPC, que proporciona a auga necesaria para o desenvolvemento continuo dunha hidratación. de cemento, mellorando así a resistencia do cemento. A adición de HPMC mellora a A cohesión do UHPC dota á suspensión de flexibilidade, o que fai que o UHPC se adapte completamente á contracción e deformación do material base e mellora lixeiramente a resistencia á tracción do UHPC. Non obstante, cando o contido de HPMC supera o valor crítico, o aire arrastrado afecta a resistencia da mostra. Os efectos adversos xogaron gradualmente un papel principal, e a resistencia á tracción axial e o valor final de tracción da mostra comezaron a diminuír.

3. Conclusión

1) HPMC pode mellorar significativamente o rendemento de traballo do UHPC de curado a temperatura normal, prolongar o seu tempo de coagulación e reducir a perda de fluidez do UHPC recén mesturado ao longo do tempo.

2) A adición de HPMC introduce unha certa cantidade de pequenas burbullas durante o proceso de axitación da suspensión. Se a cantidade é demasiado grande, as burbullas acumularanse demasiado e formarán burbullas máis grandes. O purín é moi cohesivo e as burbullas non poden desbordarse nin romperse. Os poros do UHPC endurecido diminúen; ademais, o polímero flexible producido por HPMC non pode proporcionar soporte ríxido cando está baixo presión, e as resistencias á compresión e á flexión redúcense moito.

3) A adición de HPMC fai que UHPC sexa plástico e flexible. A resistencia á tracción axial e o valor final de tracción dos exemplares de UHPC apenas cambian co aumento do contido en HPMC, pero cando o contido en HPMC supera un determinado valor, a resistencia á tracción axial e os valores finais de tracción redúcense moito.

4) Ao preparar UHPC de curado a temperatura normal, a dosificación de HPMC debe controlarse estritamente. Cando a dosificación é do 0,50%, a relación entre o rendemento de traballo e as propiedades mecánicas do UHPC de curado a temperatura normal pódese coordinar ben.