Metil-cellulóz-éter szobahőmérsékleten keményedő ultra-nagy teljesítményű betonon

Absztrakt: A hidroxi-propil-metil-cellulóz-éter (HPMC) tartalmának változtatásával normál hőmérsékleten keményedő ultra-nagy teljesítményű betonban (UHPC) vizsgálták a cellulóz-éter hatását az UHPC folyékonyságára, kötési idejére, nyomószilárdságára és hajlítószilárdságára. , tengelyirányú szakítószilárdság és végső szakítószilárdság, és az eredményeket elemeztük. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy: legfeljebb 1,00% alacsony viszkozitású HPMC hozzáadása nem befolyásolja az UHPC folyékonyságát, de csökkenti a folyékonyság elvesztését az idő múlásával. , és meghosszabbítja a kötési időt, nagymértékben javítva az építési teljesítményt; ha a tartalom kisebb, mint 0,50%, a nyomószilárdságra, hajlítószilárdságra és axiális szakítószilárdságra gyakorolt ​​hatás nem jelentős, és ha a tartalom meghaladja a 0,50%-ot, akkor a mechanikai A teljesítmény több mint 1/3-al csökken. Különböző teljesítményeket figyelembe véve a HPMC ajánlott adagja 0,50%.

Kulcsszavak: ultra-nagy teljesítményű beton; cellulóz-éter; normál hőmérsékletű kikeményedés; nyomószilárdság; hajlító szilárdság; szakítószilárdság

0、Előszó

A kínai építőipar gyors fejlődésével a tényleges mérnöki munkában is megnőttek a betonteljesítményre vonatkozó követelmények, és az igényeknek megfelelően ultra-nagy teljesítményű betont (UHPC) gyártottak. A különböző szemcseméretű részecskék optimális aránya elméletileg megtervezett, és acélszállal és nagy hatékonyságú vízcsökkentő szerrel keverve olyan kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, mint például az ultra-nagy nyomószilárdság, a nagy szívósság, a nagy ütésállóság és az erős öngyógyító képesség. mikrorepedések képessége. Teljesítmény. Az UHPC-vel kapcsolatos külföldi technológiai kutatások viszonylag érettek, és számos gyakorlati projektben alkalmazták. A külföldi országokkal összehasonlítva a hazai kutatások nem elég mélyek. Dong Jianmiao és mások különböző típusú és mennyiségű rostok hozzáadásával tanulmányozták a rostok beépülését. A beton hatásmechanizmusa és törvénye; Chen Jing et al. 4 átmérőjű acélszálak kiválasztásával tanulmányozta az acélszál átmérőjének hatását az UHPC teljesítményére. Az UHPC-nek csak kevés mérnöki alkalmazása van Kínában, és még mindig az elméleti kutatás stádiumában van. Az UHPC Superiority teljesítménye a konkrét fejlesztés egyik kutatási irányává vált, de még sok a megoldásra váró probléma. Ilyen például a magas nyersanyagigény, a magas költségek, a bonyolult előkészítési folyamat stb., amelyek korlátozzák az UHPC gyártástechnológia fejlődését. Ezek közül a nagynyomású gőz használata Az UHPC magas hőmérsékleten történő kikeményítése jobb mechanikai tulajdonságokat és tartósságot eredményezhet. A nehézkes gőzkezelési eljárás és a gyártóberendezésekkel szembeni magas követelmények miatt azonban az anyagfelhasználás csak az előregyártó udvarokra korlátozható, a helyben öntött kivitelezés nem végezhető el. Emiatt nem alkalmas a termikus térhálósodás módszerének alkalmazása a tényleges projektekben, és szükséges a normál hőmérsékleten keményedő UHPC alapos kutatása.

A normál hőmérsékleten keményedő UHPC Kínában kutatási stádiumban van, és víz/kötőanyag aránya rendkívül alacsony, és a helyszíni építés során hajlamos a felület gyors kiszáradására. A kiszáradási jelenség hatékony javítása érdekében a cement alapú anyagok általában néhány vízvisszatartó sűrítőanyagot adnak az anyaghoz. Vegyi anyag, amely megakadályozza az anyagok szétválását és vérzését, javítja a vízvisszatartást és a kohéziót, javítja az építési teljesítményt, és hatékonyan javítja a cement alapú anyagok mechanikai tulajdonságait. Hidroxi-propil-metil-cellulóz-éter (HPMC), mint polimer Sűrítő, amely hatékonyan tudja egyenletesen elosztani a polimer gélesedést és a cementalapú anyagokban lévő anyagokat, és a zagyban lévő szabad víz kötött vízzé válik, így nem könnyű elveszíteni Az iszap és a beton vízmegtartó képességének javítása .A cellulóz-éternek az UHPC folyékonyságára gyakorolt ​​hatásának csökkentése érdekében alacsony viszkozitású cellulóz-étert választottunk a vizsgálathoz.

Összefoglalva, az építési teljesítmény javítása érdekében a normál hőmérsékleten keményedő UHPC mechanikai tulajdonságainak biztosítása alapján ez a cikk a cellulóz-éter kémiai tulajdonságai alapján vizsgálja az alacsony viszkozitású cellulóz-éter-tartalom normál hőmérsékletű kikeményedésre gyakorolt ​​hatását. és hatásmechanizmusa UHPC zagyban. A folyékonyság, a koagulációs idő, a nyomószilárdság, a hajlítószilárdság, az axiális húzószilárdság és az UHPC végső szakítószilárdságának befolyása a cellulóz-éter megfelelő dózisának meghatározására.

1. Tesztterv

1.1 Vizsgálja meg az alapanyagokat és a keverési arányt

A teszt alapanyagai a következők:

1) Cement: P·O 52,5 közönséges portlandcement, amelyet Liuzhouban gyártanak.

2) Pernye: Liuzhouban gyártott pernye.

3) Salakpor: S95 granulált nagyolvasztó salakpor, amelyet Liuzhouban gyártanak.

4) Szilícium-dioxid füst: félig titkosított szilícium-dioxid füst, szürke por, SiO2 tartalom≥92%, fajlagos felülete 23 m²/g.

5) Kvarchomok: 20-40 mesh (0,833-0,350 mm).

6) Vízcsökkentő: polikarboxilát vízcsökkentő, fehér por, vízcsökkentő sebesség≥30%.

7) Latex por: újra diszpergálható latex por.

8) Száléter: hidroxi-propil-metil-cellulóz, az Egyesült Államokban gyártott METHOCEL, viszkozitása 400 MPa s.

9) Acélszál: egyenes rézbevonatú mikrohuzalos acélszál, átmérőφ 0,22 mm, hossza 13 mm, szakítószilárdsága 2000 MPa.

A korai szakaszban végzett sok kísérleti kutatás után megállapítható, hogy a normál hőmérsékleten keményedő ultranagy teljesítményű beton alapkeverési aránya cement: pernye: ásványi por: szilícium-dioxid füst: homok: vízredukáló szer: latex por: víz = 860:42:83:110:980:11:2:210, az acélszál térfogattartalma 2%. Adjon hozzá 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% HPMC cellulóz-étert (HPMC) ehhez az alapkeverési arányhoz. Készítsen összehasonlító kísérleteket.

1.2 Vizsgálati módszer

Mérjük ki a száraz por alapanyagokat a keverési aránynak megfelelően, és helyezzük a HJW-60 egy vízszintes tengelyű kényszerbeton keverőbe. Indítsa el a keverőt, amíg egynemű nem lesz, adjon hozzá vizet és keverje 3 percig, kapcsolja ki a keverőt, adja hozzá a kimért acélszálat és indítsa újra a keverőt 2 percig. UHPC iszapból készült.

A tesztelemek közé tartozik a folyékonyság, a kötési idő, a nyomószilárdság, a hajlítószilárdság, az axiális szakítószilárdság és a végső szakítószilárdság. A folyékonysági vizsgálatot a JC/T986-2018 „Cementalapú fugázóanyagok” szerint határozzák meg. A kötési idő tesztje a GB /T 1346 szerint történik—2011 „Cement szabványos konzisztenciájú vízfogyasztás és kötési idő vizsgálati módszere”. A hajlítószilárdsági vizsgálatot a GB/T50081-2002 „A közönséges beton mechanikai tulajdonságaira vonatkozó vizsgálati módszerek szabványa” szerint határozzák meg. Nyomószilárdsági vizsgálat, axiális szakítószilárdság és A végső szakítószilárdság vizsgálata a DLT5150-2001 „Hidraulikus betonvizsgálati előírások” szerint történik.

2. Vizsgálati eredmények

2.1 Likviditás

A folyékonysági teszt eredményei azt mutatják, hogy a HPMC tartalom milyen hatással van az UHPC folyékonyság elvesztésére az idő múlásával. A tesztjelenségből megfigyelhető, hogy a cellulóz-éter nélküli zagy egyenletes felkeverése után a felület hajlamos kiszáradásra, kérgesedésre, a folyékonyság gyorsan elveszik. , és a munkaképesség romlott. A cellulóz-éter hozzáadása után nem volt bőrösödés a felületen, az idő múlásával a folyékonyságvesztés csekély volt, a bedolgozhatóság jó maradt. A teszttartományon belül a minimális folyékonyságveszteség 5 mm volt 60 perc alatt. A tesztadatok elemzése azt mutatja, hogy az alacsony viszkozitású cellulóz-éter mennyisége csekély hatással van az UHPC kezdeti folyékonyságára, de nagyobb hatással van a folyékonyság elvesztésére az idő múlásával. Ha nem adunk hozzá cellulóz-étert, az UHPC folyékonysági vesztesége 15 mm; A HPMC növekedésével a habarcs folyékonysági vesztesége csökken; ha az adagolás 0,75%, az UHPC folyékonysági vesztesége idővel a legkisebb, ami 5 mm; ezt követően a HPMC növekedésével az UHPC folyékonysági vesztesége idővel Szinte változatlan.

UtánHPMCUHPC-vel keverve két oldalról is befolyásolja az UHPC reológiai tulajdonságait: az egyik, hogy a keverési folyamatba független mikrobuborékokat visznek be, amitől az adalékanyag és a pernye és egyéb anyagok „labdahatást” képeznek, ami növeli a keverési folyamatot. megmunkálhatóság Ezzel egyidejűleg nagy mennyiségű cementkötésű anyag képes beburkolni az adalékanyagot, így az adalékanyag egyenletesen „felfüggeszthető” a zagyban, szabadon mozoghat, csökken az adalékanyagok közötti súrlódás, nő a folyékonyság; a második az UHPC növelése. A kohéziós erő csökkenti a folyékonyságot. Mivel a teszt alacsony viszkozitású HPMC-t használ, az első szempont megegyezik a második szemponttal, és a kezdeti folyékonyság nem sokat változik, de az idő múlásával a folyékonyságvesztés csökkenthető. A vizsgálati eredmények elemzése alapján tudható, hogy megfelelő mennyiségű HPMC hozzáadásával az UHPC-hez nagymértékben javítható az UHPC konstrukciós teljesítménye.

2.2 Beállítási idő

Az UHPC kötődési idejének HPMC mennyisége által befolyásolt változási trendjéből kitűnik, hogy a HPMC késleltető szerepet játszik az UHPC-ben. Minél nagyobb a mennyiség, annál nyilvánvalóbb a késleltető hatás. Ha a mennyiség 0,50%, a habarcs kötési ideje 55 perc. A kontroll csoporthoz (40 perc) képest 37,5%-kal nőtt, és a növekedés továbbra sem volt szembetűnő. 1,00%-os adagolás esetén a habarcs kötési ideje 100 perc volt, ami 150%-kal haladja meg a kontrollcsoportét (40 perc).

A cellulóz-éter molekulaszerkezeti jellemzői befolyásolják késleltető hatását. A cellulóz-éter alapvető molekulaszerkezete, vagyis az anhidroglükóz gyűrűs szerkezet kalciumionokkal reagálva cukor-kalcium molekuláris vegyületeket képezhet, csökkentve a cementklinker hidratációs reakció indukciós periódusát. A kalciumionok koncentrációja alacsony, megakadályozva a további kiválást. Ca(OH)2, csökkenti a cement hidratációs reakciójának sebességét, ezáltal késlelteti a cement kötését.

2.3 Nyomószilárdság

Az UHPC minták 7. és 28. napos nyomószilárdsága és a HMPC-tartalom közötti összefüggésből jól látható, hogy a HPMC hozzáadása fokozatosan növeli az UHPC nyomószilárdságának csökkenését. 0,25% HPMC, az UHPC nyomószilárdsága kissé csökken, és a nyomószilárdság aránya 96%. A 0,50% HPMC hozzáadásának nincs nyilvánvaló hatása az UHPC nyomószilárdsági arányára. Folytassa a HPMC hozzáadásával a használati, UHPC körébe's A nyomószilárdság jelentősen csökkent. Amikor a HPMC-tartalom 1,00%-ra emelkedett, a nyomószilárdság aránya 66%-ra esett vissza, és a szilárdságveszteség komoly volt. Az adatelemzés szerint célszerűbb 0,50% HPMC hozzáadása, és kicsi a nyomószilárdság vesztesége.

A HPMC-nek van egy bizonyos levegőelvonó hatása. A HPMC hozzáadása bizonyos mennyiségű mikrobuborékot okoz az UHPC-ben, ami csökkenti a frissen kevert UHPC térfogatsűrűségét. A zagy megszilárdulása után a porozitás fokozatosan növekszik és a tömörség is csökken, különösen a HPMC-tartalom. Magasabb. Emellett a bevezetett HPMC mennyiségének növekedésével az UHPC pórusaiban még mindig sok rugalmas polimer található, amelyek a cementkötésű kompozit mátrixának összenyomásakor nem játszhatnak fontos szerepet a jó merevségben és a nyomószilárdságban. .Ezért a HPMC hozzáadása nagymértékben csökkenti az UHPC nyomószilárdságát.

2.4 Hajlítószilárdság

Az UHPC minták 7 napos és 28 napos hajlítószilárdsága és a HMPC tartalom közötti összefüggésből látható, hogy a hajlítószilárdság és a nyomószilárdság változási görbéi hasonlóak, a hajlítószilárdság változása 0 és 0,50% között a HMPC nem ugyanaz. Ahogy a HPMC hozzáadása folytatódott, az UHPC minták hajlítószilárdsága jelentősen csökkent.

A HPMC hatása az UHPC hajlítószilárdságára főként három aspektusban jelentkezik: a cellulóz-éter késleltető és levegőt magával ragadó hatással rendelkezik, ami csökkenti az UHPC hajlítószilárdságát; a harmadik szempont pedig a cellulóz-éter által előállított rugalmas polimer. A próbatest merevségének csökkentése kismértékben lassítja a próbatest hajlítószilárdságának csökkenését. E három szempont egyidejű megléte csökkenti az UHPC próbatest nyomószilárdságát és a hajlítószilárdságát is.

2.5 Axiális szakítószilárdság és végső szakítószilárdság

Az UHPC próbatestek 7 és 28 napos szakítószilárdsága és a HMPC tartalma közötti összefüggés. A HPMC tartalom növekedésével az UHPC próbatestek szakítószilárdsága először alig változott, majd gyorsan csökkent. A szakítószilárdsági görbe azt mutatja, hogy amikor a HPMC-tartalom a próbatestben eléri a 0,50%-ot, az UHPC próbatest tengelyirányú szakítószilárdsági értéke 12,2 MPa, a szakítószilárdság aránya pedig 103%. A próbatest HPMC tartalmának további növekedésével az axiális A központi szakítószilárdság értéke meredeken csökkenni kezdett. Amikor a próbatest HPMC-tartalma 0,75% és 1,00%, a szakítószilárdság aránya 94%, illetve 78% volt, ami alacsonyabb volt, mint a HPMC nélküli UHPC axiális szakítószilárdsága.

Az UHPC minták 7 napos és 28 napos szakítószilárdsági értékei és a HMPC tartalom közötti összefüggésből látható, hogy a végső szakítószilárdsági értékek szinte változatlanok a cellulóz-éter kezdeti növekedésével, és amikor a cellulóz-éter eléri a 0,50 %-ot, majd gyorsan csökkenni kezdett.

A HPMC hozzáadott mennyiségének hatása az UHPC próbatestek axiális szakítószilárdságára és végső szakítószilárdságára szinte változatlan, majd csökkenő tendenciát mutat. Ennek fő oka, hogy a HPMC közvetlenül képződhet a hidratált cementszemcsék között. A vízálló polimer zárófólia réteg tölti be a tömítés szerepét, így bizonyos mennyiségű víz tárolódik az UHPC-ben, amely biztosítja a szükséges vizet a további hidratáció folyamatos fejlődéséhez. cementtel, ezáltal javítva a cement szilárdságát. A HPMC hozzáadása javítja a Az UHPC kohéziója rugalmassággal ruházza fel a zagyot, ami az UHPC-t teljes mértékben alkalmazkodik az alapanyag zsugorodásához és deformációjához, és kis mértékben javítja az UHPC szakítószilárdságát. Ha azonban a HPMC-tartalom meghaladja a kritikus értéket, a magával ragadott levegő befolyásolja a minta szilárdságát. A káros hatások fokozatosan vezető szerepet játszottak, és a próbatest tengelyirányú szakítószilárdsága és végső szakítóértéke csökkenni kezdett.

3. Következtetés

1) A HPMC jelentősen javíthatja a normál hőmérsékleten keményedő UHPC működési teljesítményét, meghosszabbíthatja koagulációs idejét, és idővel csökkentheti a frissen kevert UHPC folyékonysági veszteségét.

2) A HPMC hozzáadása bizonyos mennyiségű apró buborékot vezet be a zagy keverési folyamata során. Ha a mennyiség túl nagy, a buborékok túl sok összegyűlnek, és nagyobb buborékokat képeznek. A zagy nagyon kohéziós, a buborékok nem tudnak túlcsordulni és felszakadni. A megkeményedett UHPC pórusai csökkennek; emellett a HPMC által előállított rugalmas polimer nyomás alatt nem tud merev alátámasztást biztosítani, és a nyomó- és hajlítószilárdság jelentősen csökken.

3) A HPMC hozzáadásával az UHPC műanyag és rugalmas. Az UHPC próbatestek tengelyirányú szakítószilárdsága és szakítószilárdsága alig változik a HPMC tartalom növekedésével, de ha a HPMC tartalom meghalad egy bizonyos értéket, az axiális szakítószilárdság és a végső szakítószilárdság nagymértékben csökken.

4) Normál hőmérsékleten keményedő UHPC készítésekor a HPMC adagolását szigorúan ellenőrizni kell. Ha az adagolás 0,50%, a normál hőmérsékleten keményedő UHPC munkateljesítménye és mechanikai tulajdonságai közötti kapcsolat jól koordinálható.