Metil selulosa eter pada suhu kamar menyembuhkan beton kinerja sangat tinggi

Abstrak: Dengan mengubah kandungan hidroksipropil metilselulosa eter (HPMC) dalam pengawetan beton kinerja ultra tinggi (UHPC) suhu normal, pengaruh selulosa eter terhadap fluiditas, waktu pengerasan, kuat tekan, dan kuat lentur UHPC dipelajari. , kekuatan tarik aksial dan nilai tarik ultimit, dan hasilnya dianalisis. Hasil pengujian menunjukkan bahwa: menambahkan tidak lebih dari 1,00% HPMC dengan viskositas rendah tidak mempengaruhi fluiditas UHPC, namun mengurangi hilangnya fluiditas seiring waktu. , dan memperpanjang waktu pengerasan, sangat meningkatkan kinerja konstruksi; bila kandungannya kurang dari 0,50%, dampak terhadap kuat tekan, kuat lentur, dan kuat tarik aksial tidak signifikan, dan jika kandungannya lebih dari 0,50%, kinerja mekanisnya berkurang lebih dari 1/3. Mengingat berbagai kinerjanya, dosis HPMC yang dianjurkan adalah 0,50%.

Kata kunci: beton kinerja sangat tinggi; selulosa eter; pengawetan suhu normal; kekuatan tekan; kekuatan lentur; kekuatan tarik

0、Kata pengantar

Dengan pesatnya perkembangan industri konstruksi Tiongkok, persyaratan kinerja beton dalam rekayasa aktual juga meningkat, dan beton kinerja ultra-tinggi (UHPC) telah diproduksi sebagai jawaban atas permintaan tersebut. Proporsi partikel yang optimal dengan ukuran partikel yang berbeda dirancang secara teoritis, dan dicampur dengan serat baja dan zat pereduksi air efisiensi tinggi, ia memiliki sifat yang sangat baik seperti kekuatan tekan ultra-tinggi, ketangguhan tinggi, ketahanan guncangan tinggi, dan penyembuhan diri yang kuat. kemampuan retakan mikro. Pertunjukan. Penelitian teknologi asing mengenai UHPC relatif matang dan telah diterapkan pada banyak proyek praktis. Dibandingkan dengan luar negeri, penelitian dalam negeri belum cukup mendalam. Dong Jianmiao dan yang lainnya mempelajari penggabungan serat dengan menambahkan berbagai jenis dan jumlah serat. Mekanisme pengaruh dan hukum konkrit; Chen Jing dkk. mempelajari pengaruh diameter serat baja terhadap kinerja UHPC dengan memilih serat baja dengan 4 diameter. UHPC hanya memiliki sedikit aplikasi teknik di Tiongkok, dan masih dalam tahap penelitian teoretis. Kinerja Keunggulan UHPC telah menjadi salah satu arah penelitian pengembangan konkrit, namun masih banyak permasalahan yang harus diselesaikan. Seperti kebutuhan bahan baku yang tinggi, biaya tinggi, proses persiapan yang rumit, dan lain-lain, membatasi pengembangan teknologi produksi UHPC. Diantaranya, menggunakan uap bertekanan tinggi. Proses curing UHPC pada suhu tinggi dapat memperoleh sifat mekanik dan daya tahan yang lebih tinggi. Namun, karena proses pengawetan uap yang rumit dan persyaratan peralatan produksi yang tinggi, penerapan material hanya dapat dibatasi pada halaman prefabrikasi, dan konstruksi cor di tempat tidak dapat dilakukan. Oleh karena itu, tidak cocok untuk mengadopsi metode pengawetan termal dalam proyek sebenarnya, dan perlu dilakukan penelitian mendalam mengenai pengawetan suhu normal UHPC.

UHPC pengawetan suhu normal sedang dalam tahap penelitian di Tiongkok, dan rasio air terhadap pengikatnya sangat rendah, dan rentan terhadap dehidrasi cepat di permukaan selama konstruksi di lokasi. Untuk memperbaiki fenomena dehidrasi secara efektif, material berbahan dasar semen biasanya menambahkan beberapa pengental penahan air pada material tersebut. Bahan kimia untuk mencegah segregasi dan pendarahan material, meningkatkan retensi dan kohesi air, meningkatkan kinerja konstruksi, dan juga secara efektif meningkatkan sifat mekanik material berbahan dasar semen. Hidroksipropil metil selulosa eter (HPMC) sebagai Pengental polimer, yang secara efektif dapat mendistribusikan slurry gel polimer dan bahan-bahan pada bahan berbahan dasar semen secara merata, dan air bebas dalam slurry akan menjadi air terikat, sehingga tidak mudah hilang. bubur dan meningkatkan kinerja retensi air beton. Untuk mengurangi dampak selulosa eter terhadap fluiditas UHPC, selulosa eter dengan viskositas rendah dipilih untuk pengujian.

Singkatnya, untuk meningkatkan kinerja konstruksi berdasarkan memastikan sifat mekanik UHPC pengawetan suhu normal, makalah ini mempelajari pengaruh kandungan selulosa eter dengan viskositas rendah pada pengawetan suhu normal berdasarkan sifat kimia selulosa eter dan mekanisme kerjanya dalam slurry UHPC. Pengaruh fluiditas, waktu koagulasi, kuat tekan, kuat lentur, kuat tarik aksial dan nilai tarik ultimit UHPC menentukan dosis selulosa eter yang tepat.

1. Rencana pengujian

1.1 Uji bahan baku dan rasio campuran

Bahan baku untuk tes ini adalah:

1) Semen : P·O 52,5 semen Portland biasa yang diproduksi di Liuzhou.

2) Fly ash: Fly ash diproduksi di Liuzhou.

3) Serbuk terak: Serbuk terak tanur sembur butiran S95 yang diproduksi di Liuzhou.

4) Asap silika: asap silika semi-terenkripsi, bubuk abu-abu, kandungan SiO2≥92%, luas permukaan spesifik 23 m²/G.

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

6) Peredam air: peredam air polikarboksilat, bubuk putih, laju pengurangan air≥30%.

7) Bubuk lateks: bubuk lateks yang dapat didispersikan kembali.

8) Serat eter: hidroksipropil metilselulosa METHOCEL diproduksi di Amerika Serikat, viskositas 400 MPa s.

9) Serat baja: serat baja mikro kawat berlapis tembaga lurus, diameterφ adalah 0,22 mm, panjang 13 mm, kuat tarik 2.000 MPa.

Setelah banyak penelitian eksperimental pada tahap awal, dapat ditentukan bahwa rasio campuran dasar beton kinerja ultra-tinggi pengawetan suhu normal adalah semen: abu terbang: bubuk mineral: asap silika: pasir: zat pereduksi air: bubuk lateks: air = 860:42:83:110:980:11:2:210, kandungan volume serat baja 2%. Tambahkan 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% HPMC dari kandungan selulosa eter (HPMC) pada rasio campuran dasar ini. Siapkan percobaan perbandingan masing-masing.

1.2 Metode pengujian

Timbang bahan baku bubuk kering sesuai dengan rasio pencampuran dan masukkan ke dalam mixer beton paksa poros horizontal tunggal HJW-60. Nyalakan mixer hingga merata, tambahkan air dan aduk selama 3 menit, matikan mixer, tambahkan serat baja yang sudah ditimbang dan nyalakan kembali mixer selama 2 menit. Dibuat menjadi bubur UHPC.

Benda uji yang diuji meliputi fluiditas, setting time, kuat tekan, kuat lentur, kuat tarik aksial dan nilai tarik ultimit. Uji fluiditas ditentukan menurut JC/T986-2018 “Bahan Grouting Berbasis Semen”. Tes pengaturan waktu sesuai dengan GB /T 1346—2011 “Metode Uji Konsistensi Air Konsistensi Standar Semen dan Waktu Setting”. Uji kuat lentur ditentukan menurut GB/T50081-2002 “Standar Metode Uji Sifat Mekanik Beton Biasa”. Uji kuat tekan, kuat tarik aksial dan Uji nilai tarik ultimit ditentukan menurut DLT5150-2001 “Peraturan Uji Beton Hidraulik”.

2. Hasil tes

2.1 Likuiditas

Hasil uji fluiditas menunjukkan pengaruh kandungan HPMC terhadap hilangnya fluiditas UHPC seiring berjalannya waktu. Dari fenomena pengujian terlihat bahwa setelah bubur tanpa selulosa eter diaduk secara merata, permukaannya rentan terhadap dehidrasi dan pengerasan kulit, serta fluiditasnya cepat hilang. , dan kemampuan kerja memburuk. Setelah menambahkan selulosa eter, tidak ada kulit yang terkelupas di permukaan, kehilangan fluiditas seiring waktu kecil, dan kemampuan kerja tetap baik. Dalam rentang pengujian, kehilangan fluiditas minimum adalah 5 mm dalam 60 menit. Analisis data pengujian menunjukkan bahwa, Jumlah selulosa eter dengan viskositas rendah memiliki pengaruh yang kecil terhadap fluiditas awal UHPC, namun memiliki dampak yang lebih besar terhadap hilangnya fluiditas seiring berjalannya waktu. Jika tidak ada selulosa eter yang ditambahkan, kehilangan fluiditas UHPC adalah 15 mm; Dengan meningkatnya HPMC, hilangnya fluiditas mortar berkurang; bila dosisnya 0,75%, kehilangan fluiditas UHPC paling kecil terhadap waktu, yaitu 5 mm; setelah itu, dengan meningkatnya HPMC, hilangnya fluiditas UHPC seiring waktu Hampir tidak berubah.

SetelahHPMCdicampur dengan UHPC, hal ini mempengaruhi sifat reologi UHPC dari dua aspek: pertama adalah gelembung mikro independen dibawa ke dalam proses pengadukan, yang membuat agregat dan abu terbang serta bahan lainnya membentuk “efek bola”, yang meningkatkan kemampuan kerja Pada saat yang sama, sejumlah besar material semen dapat membungkus agregat, sehingga agregat dapat “tersuspensi” secara merata di dalam bubur, dan dapat bergerak bebas, gesekan antar agregat berkurang, dan fluiditas meningkat; yang kedua adalah meningkatkan UHPC. Gaya kohesif mengurangi fluiditas. Karena pengujian menggunakan HPMC dengan viskositas rendah, aspek pertama sama dengan aspek kedua, dan fluiditas awal tidak banyak berubah, namun hilangnya fluiditas seiring waktu dapat dikurangi. Berdasarkan analisis hasil pengujian, dapat diketahui bahwa menambahkan HPMC dalam jumlah yang sesuai ke UHPC dapat sangat meningkatkan kinerja konstruksi UHPC.

2.2 Pengaturan waktu

Dari tren perubahan waktu setting UHPC yang dipengaruhi oleh jumlah HPMC, terlihat bahwa HPMC berperan sebagai penghambat UHPC. Semakin besar jumlahnya, semakin jelas efek perlambatannya. Bila jumlahnya 0,50%, waktu pengerasan mortar adalah 55 menit. Dibandingkan dengan kelompok kontrol (40 menit), peningkatannya sebesar 37,5%, dan peningkatannya masih belum terlihat jelas. Ketika dosisnya 1,00%, waktu pengerasan mortar adalah 100 menit, yang 150% lebih tinggi dibandingkan kelompok kontrol (40 menit).

Karakteristik struktur molekul selulosa eter mempengaruhi efek perlambatannya. Struktur molekul dasar selulosa eter, yaitu struktur cincin anhidroglukosa, dapat bereaksi dengan ion kalsium membentuk senyawa molekul gula-kalsium, mengurangi periode induksi reaksi hidrasi klinker semen. Konsentrasi ion kalsium rendah, mencegah pengendapan lebih lanjut Ca(OH)2, mengurangi kecepatan reaksi hidrasi semen, sehingga memperlambat pengerasan semen.

2.3 Kekuatan tekan

Dari hubungan kuat tekan sampel UHPC umur 7 hari dan 28 hari dengan kandungan HMPC terlihat jelas bahwa penambahan HPMC lambat laun meningkatkan penurunan kuat tekan UHPC. HPMC 0,25%, kuat tekan UHPC sedikit menurun, dan rasio kuat tekannya 96%. Penambahan HPMC 0,50% tidak memberikan pengaruh nyata terhadap rasio kuat tekan UHPC. Terus tambahkan HPMC dalam lingkup penggunaan, UHPC's Kekuatan tekan menurun secara signifikan. Ketika kandungan HPMC meningkat menjadi 1,00%, rasio kuat tekan turun menjadi 66%, dan kehilangan kekuatannya sangat parah. Menurut analisis data, lebih tepat menambahkan 0,50% HPMC, dan kehilangan kuat tekannya kecil

HPMC memiliki efek pemasukan udara tertentu. Penambahan HPMC akan menimbulkan sejumlah gelembung mikro pada UHPC, sehingga menurunkan densitas curah UHPC yang baru dicampur. Setelah slurry mengeras maka porositas lambat laun akan meningkat dan kekompakannya juga akan menurun, terutama kandungan HPMC. Lebih tinggi. Selain itu, dengan bertambahnya jumlah HPMC yang dimasukkan, masih banyak polimer fleksibel di pori-pori UHPC, yang tidak dapat berperan penting dalam memberikan kekakuan dan dukungan tekan yang baik ketika matriks komposit semen dikompresi. .Oleh karena itu, penambahan HPMC sangat mengurangi kuat tekan UHPC.

2.4 Kekuatan lentur

Dari hubungan kuat lentur sampel UHPC umur 7 hari dan 28 hari dengan kandungan HMPC terlihat bahwa kurva perubahan kuat lentur dan kuat tekan serupa, dan perubahan kuat lentur antara 0 hingga 0,50%. HMPC tidak sama. Dengan penambahan HPMC yang terus menerus, kekuatan lentur sampel UHPC menurun secara signifikan.

Pengaruh HPMC terhadap kekuatan lentur UHPC terutama terletak pada tiga aspek: selulosa eter memiliki efek penghambatan dan pemasukan udara, yang mengurangi kekuatan lentur UHPC; dan aspek ketiga adalah polimer fleksibel yang dihasilkan oleh selulosa eter, Mengurangi kekakuan spesimen sedikit memperlambat penurunan kekuatan lentur spesimen. Keberadaan ketiga aspek tersebut secara bersamaan akan menurunkan kuat tekan spesimen UHPC dan juga menurunkan kuat lentur.

2.5 Kuat tarik aksial dan nilai tarik ultimit

Hubungan kekuatan tarik spesimen UHPC pada umur 7 hari dan 28 hari dengan kandungan HMPC. Dengan bertambahnya kandungan HPMC, kekuatan tarik spesimen UHPC awalnya sedikit berubah dan kemudian menurun dengan cepat. Kurva kuat tarik menunjukkan bahwa ketika kandungan HPMC pada benda uji mencapai 0,50%, maka nilai kuat tarik aksial benda uji UHPC sebesar 12,2MPa, dan rasio kuat tarik sebesar 103%. Dengan semakin meningkatnya kandungan HPMC pada spesimen, nilai kekuatan tarik pusat aksial mulai turun tajam. Ketika kandungan HPMC spesimen adalah 0,75% dan 1,00%, rasio kekuatan tarik masing-masing adalah 94% dan 78%, lebih rendah dari kekuatan tarik aksial UHPC tanpa HPMC.

Dari hubungan nilai tarik ultimat sampel UHPC umur 7 hari dan 28 hari dengan kandungan HMPC terlihat bahwa nilai tarik ultimat hampir tidak berubah dengan bertambahnya selulosa eter di awal, dan saat kandungan. selulosa eter mencapai 0,50 % dan kemudian mulai turun dengan cepat.

Pengaruh penambahan jumlah HPMC terhadap kuat tarik aksial dan nilai tarik ultimit benda uji UHPC menunjukkan kecenderungan hampir tidak berubah dan kemudian menurun. Alasan utamanya adalah HPMC dapat langsung terbentuk di antara partikel semen terhidrasi. Lapisan film penyegel polimer tahan air berperan sebagai penyegelan, sehingga sejumlah air disimpan dalam UHPC, yang menyediakan air yang diperlukan untuk pengembangan hidrasi lebih lanjut secara berkelanjutan. semen, sehingga meningkatkan kekuatan semen. Penambahan HPMC meningkatkan kekompakan UHPC memberikan fleksibilitas pada bubur, yang membuat UHPC sepenuhnya beradaptasi dengan penyusutan dan deformasi bahan dasar, dan sedikit meningkatkan kekuatan tarik UHPC. Namun, bila kandungan HPMC melebihi nilai kritis, udara yang masuk mempengaruhi kekuatan spesimen. Efek buruk secara bertahap memainkan peran utama, dan kekuatan tarik aksial serta nilai tarik akhir spesimen mulai menurun.

3. Kesimpulan

1) HPMC dapat secara signifikan meningkatkan kinerja kerja UHPC pengawetan suhu normal, memperpanjang waktu koagulasi, dan mengurangi hilangnya fluiditas UHPC yang baru dicampur seiring waktu.

2) Penambahan HPMC menimbulkan sejumlah gelembung kecil selama proses pengadukan bubur. Jika jumlahnya terlalu besar, gelembung akan berkumpul terlalu banyak dan membentuk gelembung yang lebih besar. Buburnya sangat kohesif, dan gelembungnya tidak bisa meluap dan pecah. Pori-pori UHPC yang mengeras mengecil; selain itu, polimer fleksibel yang diproduksi oleh HPMC tidak dapat memberikan dukungan yang kaku ketika berada di bawah tekanan, dan kekuatan tekan dan lenturnya sangat berkurang.

3) Penambahan HPMC menjadikan plastik UHPC dan fleksibel. Kekuatan tarik aksial dan nilai tarik ultimat spesimen UHPC hampir tidak berubah seiring dengan bertambahnya kandungan HPMC, namun bila kandungan HPMC melebihi nilai tertentu, Kekuatan tarik aksial dan nilai tarik ultimat akan sangat berkurang.

4) Saat menyiapkan UHPC pengawetan suhu normal, dosis HPMC harus dikontrol dengan ketat. Ketika dosisnya 0,50%, hubungan antara kinerja kerja dan sifat mekanik UHPC pengawetan suhu normal dapat terkoordinasi dengan baik.