אתר מתיל תאית על טמפרטורת החדר מרפא בטון בעל ביצועים גבוהים במיוחד

תַקצִיר: על ידי שינוי תכולת האתר הידרוקסיפרופיל מתיל צלולוז (HPMC) בבטון עם ביצועים גבוהים במיוחד (UHPC) בטמפרטורה רגילה, נחקרה ההשפעה של אתר תאית על הנזילות, זמן ההתקבעות, חוזק הלחיצה וחוזק הכיפוף של UHPC. , חוזק מתיחה צירי וערך מתיחה אולטימטיבי, והתוצאות נותחו. תוצאות הבדיקה מראות כי: הוספת לא יותר מ-1.00% של HPMC בעל צמיגות נמוכה אינה משפיעה על הנזילות של UHPC, אך מפחיתה את אובדן הנזילות לאורך זמן. , ולהאריך את זמן ההגדרה, לשפר מאוד את ביצועי הבנייה; כאשר התוכן נמוך מ-0.50%, ההשפעה על חוזק הלחיצה, חוזק הכיפוף וחוזק המתיחה הצירי אינה משמעותית, וברגע שהתכולה היא יותר מ-0.50%, הביצועים מופחתים ביותר מ-1/3. בהתחשב בביצועים שונים, המינון המומלץ של HPMC הוא 0.50%.

מילות מפתח: בטון בעל ביצועים גבוהים במיוחד; אתר תאית; ריפוי בטמפרטורה רגילה; חוזק לחיצה; חוזק כיפוף; חוזק מתיחה

0、הַקדָמָה

עם ההתפתחות המהירה של תעשיית הבנייה בסין, עלו גם הדרישות לביצועי בטון בהנדסה בפועל, ובטון בעל ביצועים גבוהים במיוחד (UHPC) הופק בתגובה לביקוש. החלק האופטימלי של חלקיקים בגדלים שונים של חלקיקים מתוכנן תיאורטית, ומעורב עם סיבי פלדה וחומר מפחית מים בעל יעילות גבוהה, יש לו תכונות מצוינות כגון חוזק לחיצה גבוה במיוחד, קשיחות גבוהה, עמידות גבוהה בפני זעזועים וריפוי עצמי חזק. יכולת של מיקרו-סדקים. ביצועים. מחקר טכנולוגי זר על UHPC הוא בוגר יחסית ויושם על פרויקטים מעשיים רבים. בהשוואה למדינות זרות, המחקר המקומי אינו מעמיק מספיק. Dong Jianmiao ואחרים חקרו את שילוב הסיבים על ידי הוספת סוגים וכמויות שונות של סיבים. מנגנון ההשפעה וחוק הבטון; צ'ן ג'ינג ואחרים. חקר את ההשפעה של קוטר סיבי פלדה על הביצועים של UHPC על ידי בחירת סיבי פלדה עם 4 קטרים. ל-UHPC יש רק מספר קטן של יישומים הנדסיים בסין, והוא עדיין בשלב של מחקר תיאורטי. הביצועים של UHPC Superiority הפכו לאחד מכיווני המחקר של פיתוח בטון, אבל עדיין יש הרבה בעיות שצריך לפתור. כגון דרישות גבוהות לחומרי גלם, עלות גבוהה, תהליך הכנה מסובך וכו', המגביל את הפיתוח של טכנולוגיית ייצור UHPC. ביניהם, שימוש בקיטור בלחץ גבוה ריפוי UHPC בטמפרטורה גבוהה יכול לגרום לו לקבל תכונות מכניות ועמידות גבוהות יותר. עם זאת, בשל תהליך ריפוי בקיטור המסורבל ודרישות גבוהות לציוד ייצור, ניתן להגביל את יישום החומרים רק לחצרות טרומיות, ולא ניתן לבצע בנייה יצוקה במקום. לכן, לא מתאים לאמץ את שיטת האשפרה התרמית בפרויקטים בפועל, ויש צורך לערוך מחקר מעמיק על אשפרה בטמפרטורה רגילה UHPC.

אשפרת טמפרטורה רגילה UHPC נמצאת בשלב המחקר בסין, ויחס המים לחומר מקשר שלה נמוך ביותר, והוא נוטה להתייבשות מהירה על פני השטח במהלך הבנייה באתר. על מנת לשפר ביעילות את תופעת ההתייבשות, חומרים המבוססים על צמנט מוסיפים בדרך כלל כמה מעבים שומרי מים לחומר. סוכן כימי למניעת הפרדה ודימום של חומרים, לשפר את שימור המים ולכידות, לשפר את ביצועי הבנייה, וגם לשפר ביעילות את התכונות המכניות של חומרים מבוססי צמנט. Hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC) כחומר מעבה פולימרי, שיכול להפיץ ביעילות את התרחיץ הג'ל הפולימרי וחומרים המבוססים על מלט באופן שווה, והמים החופשיים בתמיסה יהפכו למים קשורים, כך שלא קל לאבד אותם את התרחיץ ולשפר את ביצועי החזקת המים של בטון. על מנת להפחית את ההשפעה של אתר תאית על נזילות UHPC, נבחר אתר תאית בעל צמיגות נמוכה לבדיקה.

לסיכום, על מנת לשפר את ביצועי הבנייה על בסיס הבטחת התכונות המכניות של UHPC אשפרה בטמפרטורה רגילה, מאמר זה בוחן את ההשפעה של תכולת אתר תאית בעלת צמיגות נמוכה על אשפרה בטמפרטורה רגילה על סמך התכונות הכימיות של אתר תאית ומנגנון הפעולה שלו ב- UHPC slurry. ההשפעה של נזילות, זמן קרישה, חוזק לחיצה, חוזק כיפוף, חוזק מתיחה צירית וערך מתיחה אולטימטיבי של UHPC כדי לקבוע את המינון המתאים של אתר תאית.

1. תוכנית בדיקה

1.1 בדיקת חומרי גלם ויחס ערבוב

חומרי הגלם לבדיקה זו הם:

1) מלט: P·O 52.5 צמנט פורטלנד רגיל המיוצר בליוז'ו.

2) אפר טוס: אפר טוס המיוצר ב-Liuzhou.

3) אבקת סיגים: אבקת סיגים מגורען של תנור פיצוץ S95 המיוצרת ב-Liuzhou.

4) אדי סיליקה: אדי סיליקה מוצפנים למחצה, אבקה אפורה, תכולת SiO2≥92%, שטח פנים ספציפי 23 מ'²/g.

5) חול קוורץ: 20~40 mesh (0.833~0.350 מ"מ).

6) מפחית מים: מפחית מים מפוליקרבוקסילאט, אבקה לבנה, קצב הפחתת מים≥30%.

7) אבקת לטקס: אבקת לטקס מתפזרת מחדש.

8) אתר סיבים: hydroxypropyl methylcellulose METHOCEL המיוצר בארצות הברית, צמיגות 400 MPa s.

9) סיבי פלדה: סיבי פלדה מצופה נחושת ישר, קוטרφ הוא 0.22 מ"מ, אורך הוא 13 מ"מ, חוזק מתיחה הוא 2,000 MPa.

לאחר מחקר ניסיוני רב בשלב המוקדם, ניתן לקבוע שיחס התערובת הבסיסי של אשפרה בטמפרטורה רגילה בטון בעל ביצועים גבוהים הוא מלט: אפר טוס: אבקה מינרלית: אדי סיליקה: חול: חומר מפחית מים: אבקת לטקס: מים = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, תכולת נפח סיבי הפלדה היא 2%. הוסף 0, 0.25%, 0.50%, 0.75%, 1.00% תוכן HPMC של אתר תאית (HPMC) ביחס תערובת בסיסי זה הגדר ניסויים השוואתיים בהתאמה.

1.2 שיטת בדיקה

שקלו את חומרי הגלם האבקה היבשים לפי יחס הערבוב והניחו במערבל בטון כפוי HJW-60 פיר חד אופקי. מפעילים את המיקסר עד לקבלת תערובת אחידה, מוסיפים מים ומערבבים 3 דקות, מכבים את המיקסר, מוסיפים את סיבי הפלדה הנשקלים ומפעילים מחדש את המיקסר למשך 2 דקות. עשוי ל- UHPC slurry.

פריטי הבדיקה כוללים נזילות, זמן התייצבות, חוזק לחיצה, חוזק כיפוף, חוזק מתיחה צירית וערך מתיחה אולטימטיבי. בדיקת הנזילות נקבעת על פי JC/T986-2018 "חומרי דיוס מבוססי צמנט". בדיקת זמן ההגדרה היא לפי GB /T 1346—2011 "שיטת בדיקת צריכת מים בעקביות בתקן מלט וזמן קביעת". מבחן חוזק הכיפוף נקבע על פי GB/T50081-2002 "תקן לשיטות בדיקה של מאפיינים מכניים של בטון רגיל". מבחן חוזק לחיצה, חוזק מתיחה צירי ומבחן ערך המתיחה האולטימטיבי נקבע על פי DLT5150-2001 "תקנות בדיקת בטון הידראולי".

2. תוצאות הבדיקה

2.1 נזילות

תוצאות בדיקת הנזילות מראות את ההשפעה של תוכן HPMC על אובדן נזילות UHPC לאורך זמן. מתופעת הבדיקה נצפה כי לאחר ערבוב אחיד של התרחיץ ללא אתר תאית, פני השטח נוטים להתייבשות וקרום, והנזילות אובדת במהירות. , וכושר העבודה הידרדר. לאחר הוספת אתר תאית, לא הייתה קליפת עור על פני השטח, אובדן הנזילות לאורך זמן היה קטן, ויכולת העבודה נותרה טובה. בטווח הבדיקה, אובדן הנזילות המינימלי היה 5 מ"מ ב-60 דקות. ניתוח נתוני הבדיקה מראה כי לכמות האתר תאית בעל צמיגות נמוכה יש השפעה מועטה על הנזילות הראשונית של UHPC, אך יש לה השפעה רבה יותר על אובדן הנזילות לאורך זמן. כאשר לא מוסיפים אתר תאית, אובדן הנזילות של UHPC הוא 15 מ"מ; עם העלייה של HPMC, אובדן הנזילות של טיט פוחת; כאשר המינון הוא 0.75%, אובדן הנזילות של UHPC הוא הקטן ביותר עם הזמן, שהוא 5 מ"מ; לאחר מכן, עם העלייה של HPMC, אובדן הנזילות של UHPC עם הזמן כמעט ללא שינוי.

לְאַחַרHPMCמעורבב עם UHPC, הוא משפיע על התכונות הריאולוגיות של UHPC משני היבטים: האחד הוא שמכניסות מיקרו-בועות עצמאיות לתהליך הערבול, מה שגורם לצבירה ולאפר המעופף ולחומרים אחרים ליצור "אפקט כדורי", מה שמגביר את יכולת עבודה במקביל, כמות גדולה של חומר צמנטי יכולה לעטוף את האגרגט, כך שהאגרגט יכול להיות "מושעה" באופן שווה בתרחיץ, והוא יכול לנוע בחופשיות, החיכוך בין האגרגטים מופחת, והנזילות מוגברת; השני הוא להגדיל את UHPC הכוח המלוכד מפחית את הנזילות. מכיוון שהבדיקה משתמשת ב-HPMC בעל צמיגות נמוכה, ההיבט הראשון שווה להיבט השני, והנזילות הראשונית אינה משתנה הרבה, אך ניתן להפחית את אובדן הנזילות לאורך זמן. על פי ניתוח תוצאות הבדיקה, ניתן לדעת שהוספת כמות מתאימה של HPMC ל-UHPC יכולה לשפר מאוד את ביצועי הבנייה של UHPC.

2.2 הגדרת זמן

ממגמת השינוי של זמן הקביעה של UHPC המושפע מכמות HPMC, ניתן לראות כי HPMC משחק תפקיד מעכב ב-UHPC. ככל שהכמות גדולה יותר, כך ההשפעה המעכבת ברורה יותר. כאשר הכמות היא 0.50%, זמן ההתייצבות של המרגמה הוא 55 דקות. בהשוואה לקבוצת הביקורת (40 דקות), הוא עלה ב-37.5%, והעלייה עדיין לא הייתה ברורה. כאשר המינון היה 1.00%, זמן ההתייצבות של המרגמה היה 100 דקות, שהיה גבוה ב-150% מזה של קבוצת הביקורת (40 דקות).

מאפייני המבנה המולקולרי של אתר תאית משפיעים על השפעתו המעכבת. המבנה המולקולרי הבסיסי באתר תאית, כלומר מבנה הטבעת האנהידרוגלוקוז, יכול להגיב עם יוני סידן ליצירת תרכובות מולקולריות של סוכר-סידן, מה שמפחית את תקופת האינדוקציה של תגובת הידרציה של צמנט קלינקר ריכוז יוני הסידן נמוך, ומונע משקעים נוספים של Ca(OH)2, מפחית את מהירות תגובת הידרציה של המלט, ובכך מעכב את התייצבות המלט.

2.3 חוזק לחיצה

מהקשר בין חוזק הלחיצה של דגימות UHPC ב-7 ימים ו-28 ימים לבין התוכן של HMPC, ניתן לראות בבירור שתוספת HPMC מגבירה בהדרגה את הירידה בחוזק הלחיצה של UHPC. 0.25% HPMC, חוזק הלחיצה של UHPC יורד מעט, ויחס חוזק הלחיצה הוא 96%. להוספת 0.50% HPMC אין השפעה ברורה על יחס חוזק הלחיצה של UHPC. המשך להוסיף את HPMC במסגרת השימוש, UHPC's חוזק הלחיצה ירד באופן משמעותי. כאשר התוכן של HPMC עלה ל-1.00%, יחס חוזק הלחיצה ירד ל-66%, ואובדן החוזק היה רציני. לפי ניתוח הנתונים, נכון יותר להוסיף 0.50% HPMC, ואובדן חוזק הלחיצה קטן

ל-HPMC יש אפקט סחף אוויר מסוים. הוספת HPMC תגרום לכמות מסוימת של מיקרו-בועות ב-UHPC, שתפחית את צפיפות התפזורת של UHPC שזה עתה מעורבב. לאחר התקשות התרחיץ, הנקבוביות תגדל בהדרגה וגם הקומפקטיות תקטן, במיוחד תכולת HPMC. גבוה יותר. בנוסף, עם העלייה בכמות ה- HPMC המוכנסת, ישנם עדיין פולימרים גמישים רבים בנקבוביות של UHPC, אשר אינם יכולים למלא תפקיד חשוב בקשיחות טובה ובתמיכה דחיסה כאשר המטריצה ​​של הקומפוזיט הצמנטי נדחסת. .לכן, תוספת HPMC מפחיתה מאוד את חוזק הלחיצה של UHPC.

2.4 חוזק כפיפה

מהקשר בין חוזק הכפיפה של דגימות UHPC ב-7 ימים ו-28 ימים לבין התוכן של HMPC, ניתן לראות כי עקומות השינוי של חוזק הכפיפה וחוזק הלחיצה דומות, והשינוי בחוזק הכפיפה בין 0 ל-0.50% של HMPC אינו זהה. ככל שהתוספת של HPMC נמשכה, חוזק הכיפוף של דגימות UHPC ירד באופן משמעותי.

ההשפעה של HPMC על חוזק הכפיפה של UHPC היא בעיקר בשלושה היבטים: לאתר תאית יש השפעות מעכבות וסוחפות אוויר, המפחיתות את חוזק הכיפוף של UHPC; וההיבט השלישי הוא הפולימר הגמיש המיוצר על ידי אתר תאית, הפחתת קשיחות הדגימה מאטה מעט את הירידה בחוזק הכיפוף של הדגימה. הקיום בו-זמני של שלושת ההיבטים הללו מפחית את חוזק הלחיצה של דגימת ה-UHPC וגם מפחית את חוזק הכיפוף.

2.5 חוזק מתיחה צירי וערך מתיחה אולטימטיבי

הקשר בין חוזק המתיחה של דגימות UHPC ב-7 ד' ו-28 ד' לבין התוכן של HMPC. עם העלייה בתכולת HPMC, חוזק המתיחה של דגימות UHPC השתנה תחילה מעט ולאחר מכן ירד במהירות. עקומת חוזק המתיחה מראה שכאשר תכולת HPMC בדגימה מגיעה ל-0.50%, ערך חוזק המתיחה הצירי של דגימת ה-UHPC הוא 12.2MPa, ויחס חוזק המתיחה הוא 103%. עם עלייה נוספת של תכולת HPMC של הדגימה, הערך הצירי חוזק המתיחה המרכזי החל לרדת בחדות. כאשר תכולת HPMC של הדגימה הייתה 0.75% ו-1.00%, יחסי חוזק המתיחה היו 94% ו-78%, בהתאמה, שהיו נמוכים מחוזק המתיחה הצירי של UHPC ללא HPMC.

מהקשר בין ערכי המתיחה האולטימטיביים של דגימות UHPC ב-7 ימים ו-28 ימים לבין התוכן של HMPC, ניתן לראות שערכי המתיחה האולטימטיביים כמעט ללא שינוי עם עליית האתר התאית בתחילת הדרך, וכאשר התוכן של אתר תאית מגיע ל-0.50% ואז החל לרדת במהירות.

ההשפעה של כמות התוספת של HPMC על חוזק המתיחה הצירית וערך המתיחה הסופי של דגימות UHPC מראה מגמה של שמירה כמעט ללא שינוי ואז ירידה. הסיבה העיקרית היא שניתן ליצור HPMC ישירות בין חלקיקי צמנט מוחים. שכבה של סרט איטום פולימרי עמיד למים ממלאת את תפקיד האיטום, כך שכמות מסוימת של מים מאוחסנת ב-UHPC, המספקת מים הדרושים להתפתחות מתמשכת של הידרציה נוספת. של מלט, ובכך לשפר את חוזק המלט. התוספת של HPMC משפרת את הלכידות של UHPC מעניקה לגמישות לרחם, מה שגורם ל-UHPC להתאים את עצמה במלואה להתכווצות ולעיוות של חומר הבסיס, ומשפרת מעט את חוזק המתיחה של UHPC. עם זאת, כאשר התוכן של HPMC עולה על הערך הקריטי, האוויר הנבלע משפיע על חוזק הדגימה. ההשפעות השליליות מילאו בהדרגה תפקיד מוביל, וחוזק המתיחה הצירי וערך המתיחה הסופי של הדגימה החלו לרדת.

3. מסקנה

1) HPMC יכול לשפר משמעותית את ביצועי העבודה של UHPC לריפוי טמפרטורה רגילה, להאריך את זמן הקרישה שלו ולהפחית את אובדן הנזילות של UHPC מעורבב טרי לאורך זמן.

2) הוספה של HPMC מכניסה כמות מסוימת של בועות זעירות במהלך תהליך הערבול של התרחיץ. אם הכמות גדולה מדי, הבועות יאספו יותר מדי ויווצרו בועות גדולות יותר. התרחיץ מלוכד מאוד, והבועות אינן יכולות לעלות על גדותיו ולהיקרע. הנקבוביות של UHPC המוקשה יורדות; בנוסף, הפולימר הגמיש המיוצר על ידי HPMC אינו יכול לספק תמיכה קשיחה כאשר הוא נמצא בלחץ, וחוזק הלחיצה והכיפוף מופחתים מאוד.

3) התוספת של HPMC הופכת את UHPC לפלסטיק וגמיש. חוזק המתיחה הצירי וערך המתיחה הסופי של דגימות UHPC כמעט ולא משתנים עם העלייה בתכולת HPMC, אך כאשר תכולת HPMC עולה על ערך מסוים, חוזק המתיחה הצירי וערכי המתיחה הסופי מופחתים מאוד.

4) בעת הכנת UHPC לריפוי טמפרטורה רגילה, יש לשלוט בקפדנות על המינון של HPMC. כאשר המינון הוא 0.50%, ניתן לתאם היטב את הקשר בין ביצועי העבודה למאפיינים המכניים של ריפוי טמפרטורה רגילה.