Бөлме температурасында қатайтатын ультра жоғары өнімді бетондағы метилцеллюлоза эфирі

Аннотация: Қалыпты температурада қатаятын ультра жоғары өнімді бетондағы (UHPC) гидроксипропилметилцеллюлоза эфирінің (ГПМК) құрамын өзгерту арқылы целлюлоза эфирінің UHPC сұйықтығына, қату уақытына, қысу беріктігіне және иілу беріктігіне әсері зерттелді. , осьтік созылу күші және соңғы созылу мәні және нәтижелер талданды. Сынақ нәтижелері көрсеткендей: төмен тұтқырлықтағы HPMC 1,00% артық емес қосу UHPC өтімділігіне әсер етпейді, бірақ уақыт өте келе өтімділіктің жоғалуын азайтады. , және орнату уақытын ұзартады, құрылыс өнімділігін айтарлықтай жақсартады; мазмұны 0,50%-дан аз болса, қысу, иілу және осьтік созылу беріктігіне әсері айтарлықтай болмайды, ал мазмұны 0,50%-дан жоғары болған кезде оның механикалық көрсеткіштері 1/3-тен астамға төмендейді. Әртүрлі көрсеткіштерді ескере отырып, HPMC ұсынылатын дозасы 0,50% құрайды.

Негізгі сөздер: өте жоғары өнімді бетон; целлюлоза эфирі; қалыпты температурада қатаю; қысу күші; иілу беріктігі; созылу күші

0、Алғы сөз

Қытайдың құрылыс индустриясының қарқынды дамуымен нақты инженериядағы бетон өнімділігіне қойылатын талаптар да артты және сұранысқа жауап ретінде өте жоғары өнімді бетон (UHPC) шығарылды. Бөлшектердің әртүрлі өлшемдері бар бөлшектердің оңтайлы пропорциясы теориялық тұрғыдан жобаланған және болат талшығымен және жоғары тиімді суды төмендететін агентпен араласқан, ол өте жоғары қысымға төзімділік, жоғары беріктік, жоғары соққыға төзімділік және күшті өзін-өзі емдеу сияқты тамаша қасиеттерге ие. микро-жарықтардың мүмкіндігі. Өнімділік. UHPC бойынша шетелдік технологиялық зерттеулер салыстырмалы түрде жетілген және көптеген практикалық жобаларға қолданылған. Шет елдермен салыстырғанда отандық зерттеулер жеткілікті терең емес. Dong Jianmiao және басқалары талшықтардың әртүрлі түрлері мен мөлшерін қосу арқылы талшықты біріктіруді зерттеді. Бетонның әсер ету механизмі және заңы; Чен Цзин және т.б. 4 диаметрлі болат талшықтарды таңдау арқылы болат талшықтарының диаметрінің UHPC өнімділігіне әсерін зерттеді. UHPC Қытайда инженерлік қосымшалардың аз ғана санына ие және ол әлі де теориялық зерттеу сатысында. UHPC Superiority өнімділігі нақты дамудың зерттеу бағыттарының біріне айналды, бірақ әлі де шешілетін мәселелер көп. Шикізатқа қойылатын жоғары талаптар, жоғары құны, күрделі дайындық процесі және т.б., UHPC өндірісінің технологиясының дамуын шектейді. Олардың ішінде жоғары қысымды буды пайдалану Жоғары температурада UHPC қатайту оның жоғары механикалық қасиеттері мен беріктігін алуға мүмкіндік береді. Дегенмен, бумен өңдеудің қиын процесі мен өндірістік жабдыққа қойылатын жоғары талаптарға байланысты материалдарды қолдану тек дайындайтын алаңдарда ғана шектелуі мүмкін, ал құйылған құрылысты орындау мүмкін емес. Сондықтан нақты жобаларда термиялық қатаю әдісін қолдану жарамсыз және қалыпты температурада қатайту UHPC бойынша терең зерттеулер жүргізу қажет.

Қалыпты температурада қатайтылатын UHPC Қытайда зерттеу сатысында және оның су-байланыстырғыш қатынасы өте төмен және құрылыс орнында құрылыс кезінде бетінде тез сусыздануға бейім. Сусыздандыру құбылысын тиімді жақсарту үшін цемент негізіндегі материалдар әдетте материалға суды сақтайтын қоюландырғыштарды қосады. Химиялық агент материалдардың бөлінуін және қан кетуін болдырмайды, суды ұстауды және біріктіруді күшейтеді, құрылыс өнімділігін жақсартады, сонымен қатар цемент негізіндегі материалдардың механикалық қасиеттерін тиімді жақсартады. Гидроксипропилметилцеллюлоза эфирі (HPMC) полимерлі қоюландырғыш ретінде, ол цемент негізіндегі материалдардағы полимерлі гельді суспензия мен материалдарды біркелкі тарата алады, ал суспензиядағы бос су байланысқан суға айналады, сондықтан оны жоғалту оңай емес. суспензия және бетонның суды ұстап тұру қабілетін жақсарту. Целлюлоза эфирінің UHPC сұйықтығына әсерін азайту үшін сынақ үшін тұтқырлығы төмен целлюлоза эфирі таңдалды.

Қорытындылай келе, қалыпты температурада қатайтылатын UHPC механикалық қасиеттерін қамтамасыз ету негізінде құрылыс өнімділігін жақсарту үшін бұл жұмыс целлюлоза эфирінің химиялық қасиеттеріне негізделген қалыпты температурада қатаюға төмен тұтқырлы целлюлоза эфирінің әсерін зерттейді. және оның UHPC суспензиясындағы әсер ету механизмі. Целлюлоза эфирінің тиісті дозасын анықтау үшін өтімділіктің, коагуляция уақытының, қысу күші, иілу күші, осьтік созылу күші және UHPC соңғы созылу мәнінің әсері.

1. Тест жоспары

1.1 Шикізат пен қоспаның арақатынасын сынау

Бұл сынаққа арналған шикізат:

1) Цемент: П·Лючжоуда өндірілген O 52,5 қарапайым портландцемент.

2) Ұшатын күл: Лючжоуда өндірілген күл.

3) Шлак ұнтағы: Лючжоуда өндірілген S95 түйіршіктелген домна пешінің қож ұнтағы.

4) Кремний тотығы: жартылай шифрланған кремний тотығы, сұр ұнтақ, құрамында SiO2≥92%, меншікті бетінің ауданы 23 м²/г.

5) Кварц құмы: 20~40 тор (0,833~0,350 мм).

6) Су редукторы: поликарбоксилатты су редукторы, ақ ұнтақ, суды азайту жылдамдығы≥30%.

7) Латекс ұнтағы: қайта таралатын латекс ұнтағы.

8) Талшықты эфир: АҚШ-та өндірілген гидроксипропилметилцеллюлоза METHOCEL, тұтқырлығы 400 МПа с.

9) Болат талшық: түзу мыс жалатылған микросымды болат талшық, диаметріφ 0,22 мм, ұзындығы 13 мм, созылу беріктігі 2 000 МПа.

Ерте кезеңдегі көптеген эксперименттік зерттеулерден кейін қалыпты температурада қатаюдан өте жоғары өнімді бетонның негізгі қоспа қатынасы цемент болып табылатынын анықтауға болады: күл: минералды ұнтақ: кремний диоксиді: құм: суды қалпына келтіретін агент: латекс ұнтағы: су = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, болат талшығының көлемі 2%. Осы негізгі араластыру қатынасына целлюлоза эфирінің (HPMC) 0, 0,25%, 0,50%, 0,75, 1,00% HPMC қосыңыз. Сәйкесінше салыстырмалы тәжірибелерді орнатыңыз.

1.2 Тест әдісі

Құрғақ ұнтақ шикізатын араластыру қатынасы бойынша өлшеп, оларды HJW-60 бір көлденең шахталы күшпен бетон араластырғышқа салыңыз. Миксерді біркелкі болғанша іске қосыңыз, су құйыңыз және 3 минут бойы араластырыңыз, араластырғышты өшіріңіз, өлшенген болат талшықты қосыңыз және араластырғышты 2 минутқа қайта қосыңыз. UHPC шламынан жасалған.

Сынақ элементтеріне аққыштық, орнату уақыты, қысу күші, иілу күші, осьтік созылу күші және соңғы созылу мәні кіреді. Ағындылық сынағы JC/T986-2018 «Цемент негізіндегі төсеу материалдарына» сәйкес анықталады. Орнату уақыты сынағы GB /T 1346 сәйкес—2011 «Цементтің стандартты консистенциясы суды тұтыну және орнату уақытын сынау әдісі». Иілуге ​​төзімділік сынағы GB/T50081-2002 «Қарапайым бетонның механикалық қасиеттерін сынау әдістерінің стандартына» сәйкес анықталады. Сығылу беріктігі сынағы, осьтік созылу күші және соңғы созылу мәні сынағы DLT5150-2001 «Гидравликалы бетонды сынау ережелеріне» сәйкес анықталады.

2. Тест нәтижелері

2.1 Өтімділік

Ағымдылық сынағы нәтижелері HPMC мазмұнының уақыт өте келе UHPC өтімділігін жоғалтуға әсерін көрсетеді. Сынау құбылысынан байқалғандай, целлюлоза эфирі жоқ суспензия біркелкі араластырылғаннан кейін беті сусыздануға және қабыршақтануға бейім, сұйықтығы тез жоғалады. , және жұмыс қабілеттілігі нашарлады. Целлюлоза эфирін қосқаннан кейін бетінде тері жамылғылары болмады, уақыт өте келе сұйықтықтың жоғалуы аз болды, жұмыс қабілеттілігі жақсы болды. Сынақ диапазонында сұйықтықтың ең аз жоғалуы 60 минут ішінде 5 мм болды. Сынақ деректерін талдау көрсеткендей, төмен тұтқырлы целлюлоза эфирінің мөлшері UHPC бастапқы өтімділігіне аз әсер етеді, бірақ уақыт өте келе өтімділіктің жоғалуына көбірек әсер етеді. Целлюлоза эфирі қосылмаған кезде, UHPC сұйықтығының жоғалуы 15 мм құрайды; HPMC ұлғаюымен ерітіндінің өтімділігін жоғалту төмендейді; дозасы 0,75% болғанда, UHPC өтімділігін жоғалту уақыт бойынша ең аз, ол 5 мм; содан кейін, HPMC ұлғаюымен, уақыт бойынша UHPC өтімділігін жоғалту дерлік өзгермейді.

КейінHPMCUHPC-мен араласады, ол UHPC реологиялық қасиеттеріне екі аспектіден әсер етеді: бірі - араластыру процесіне тәуелсіз микро-көпіршіктер енгізіледі, бұл агрегат пен күлді және басқа материалдарды «шар эффектісін» құрайды, бұл жұмыс қабілеттілігі Сонымен қатар, цементті материалдың көп мөлшері толтырғышты орау мүмкін, осылайша толтырғыш суспензияда біркелкі «ілулі» болады және еркін қозғала алады, толтырғыштар арасындағы үйкеліс азаяды және өтімділік жоғарылайды; екіншісі - UHPC ұлғайту Біріктіруші күш сұйықтықты азайтады. Сынақта тұтқырлығы төмен HPMC пайдаланылғандықтан, бірінші аспект екінші аспектке тең және бастапқы өтімділік көп өзгермейді, бірақ уақыт өте келе өтімділіктің жоғалуын азайтуға болады. Сынақ нәтижелерін талдауға сәйкес, UHPC-ге HPMC тиісті мөлшерін қосу UHPC құрылыс өнімділігін айтарлықтай жақсартуға болатынын білуге ​​болады.

2.2 Уақытты орнату

HPMC мөлшеріне әсер ететін UHPC орнату уақытының өзгеру үрдісінен HPMC UHPC-де баяулататын рөл атқаратынын көруге болады. Мөлшер неғұрлым көп болса, соғұрлым баяу әсер айқынырақ болады. Мөлшері 0,50% болғанда, ерітіндінің қату уақыты 55 мин. Бақылау тобымен салыстырғанда (40 мин) 37,5%-ға өсті, ал өсу әлі де айқын емес. Дозалау 1,00% болғанда, ерітіндінің қату уақыты 100 мин болды, бұл бақылау тобының (40 мин) деңгейінен 150% жоғары болды.

Целлюлоза эфирінің молекулалық құрылымының сипаттамалары оның баяулау әсеріне әсер етеді. Целлюлоза эфиріндегі іргелі молекулалық құрылым, яғни ангидроглюкоза сақинасының құрылымы кальций иондарымен әрекеттесіп, қант-кальций молекулалық қосылыстарын түзе алады, цемент клинкерінің гидратация реакциясының индукциялық кезеңін қысқартады. Кальций иондарының концентрациясы төмен, одан әрі тұнбаға жол бермейді. Ca(OH)2, цементтің гидратация реакциясының жылдамдығын төмендетеді, осылайша цементтің қатуын кешіктіреді.

2.3 Қысу күші

7 күн және 28 күндегі UHPC үлгілерінің қысу беріктігі мен HMPC мазмұны арасындағы байланыстан HPMC қосу UHPC қысу беріктігінің төмендеуін біртіндеп арттыратынын анық көруге болады. 0,25% HPMC, UHPC қысу күші аздап төмендейді, ал қысу беріктігі коэффициенті 96% құрайды. 0,50% HPMC қосу UHPC қысу беріктігі қатынасына айқын әсер етпейді. Пайдалану ауқымында HPMC қосуды жалғастырыңыз, UHPC's Қысу күші айтарлықтай төмендеді. HPMC мазмұны 1,00% -ға дейін өскен кезде, қысу беріктігі коэффициенті 66% -ға дейін төмендеді, ал беріктік жоғалуы елеулі болды. Деректерді талдауға сәйкес, 0,50% HPMC қосу дұрысырақ, ал қысу беріктігінің жоғалуы аз.

HPMC белгілі бір ауаны тарту әсері бар. HPMC қосу UHPC-де микрокөпіршіктердің белгілі бір мөлшерін тудырады, бұл жаңадан араласқан UHPC массалық тығыздығын азайтады. Қойма қатайтылғаннан кейін кеуектілік біртіндеп артады және ықшамдығы да төмендейді, әсіресе HPMC мазмұны. Жоғарырақ. Сонымен қатар, енгізілген HPMC мөлшерінің ұлғаюымен UHPC кеуектерінде әлі де көптеген икемді полимерлер бар, олар цементті композиттің матрицасы сығылған кезде жақсы қаттылық пен қысу қолдауында маңызды рөл атқара алмайды. .Сондықтан, HPMC қосу UHPC қысымының беріктігін айтарлықтай төмендетеді.

2.4 Иілуге ​​төзімділік

UHPC үлгілерінің 7 күн және 28 күндегі иілу беріктігі мен HMPC мазмұны арасындағы байланыстан иілу және қысу беріктігінің өзгеру қисықтарының ұқсас екенін және иілу беріктігінің өзгеруінің 0 және 0,50% арасында екенін көруге болады. HMPC бірдей емес. HPMC қосу жалғасуда, UHPC үлгілерінің иілу беріктігі айтарлықтай төмендеді.

ЖҚБК-ның иілу беріктігіне әсері негізінен үш аспектіде: целлюлоза эфирі UHPC иілу беріктігін төмендететін баяулататын және ауаны сіңіретін әсерге ие; және үшінші аспект целлюлоза эфирімен өндірілетін икемді полимер болып табылады, үлгінің қаттылығын азайту үлгінің иілу беріктігінің төмендеуін аздап баяулатады. Осы үш аспектінің бір мезгілде болуы UHPC үлгісінің қысу беріктігін төмендетеді, сонымен қатар иілу беріктігін төмендетеді.

2.5 Осьтік созылу күші және соңғы созылу мәні

UHPC үлгілерінің 7 және 28 күндегі созылу беріктігі мен HMPC мазмұны арасындағы байланыс. HPMC мазмұнының жоғарылауымен UHPC үлгілерінің созылу беріктігі алдымен аз өзгерді, содан кейін тез төмендеді. Созылу беріктігі қисығы үлгідегі HPMC мазмұны 0,50% жеткенде, UHPC үлгісінің осьтік созылу беріктігінің мәні 12,2МПа, ал созылу беріктігі қатынасы 103% екенін көрсетеді. Үлгідегі HPMC мазмұнының одан әрі ұлғаюымен осьтік Орталық созылу беріктігінің мәні күрт төмендей бастады. Үлгідегі HPMC мазмұны 0,75% және 1,00% болғанда, созуға төзімділік коэффициенттері тиісінше 94% және 78% болды, олар HPMC жоқ UHPC осьтік созылу беріктігінен төмен болды.

UHPC үлгілерінің 7 күн және 28 күндегі шекті созылу мәндері мен HMPC мазмұны арасындағы байланыстан, соңғы созылу мәндерінің бастапқыда целлюлоза эфирінің жоғарылауымен өзгермейтінін көруге болады. целлюлоза эфирі 0,50% жетеді, содан кейін тез төмендей бастады.

HPMC қосу мөлшерінің осьтік созылу беріктігіне және UHPC үлгілерінің соңғы созылу мәніне әсері дерлік өзгеріссіз қалу, содан кейін төмендеу үрдісін көрсетеді. Негізгі себебі, HPMC гидратталған цемент бөлшектері арасында тікелей түзілуі мүмкін. Су өткізбейтін полимерлі тығыздағыш пленка қабаты тығыздау рөлін атқарады, сондықтан UHPC-де судың белгілі бір мөлшері сақталады, бұл одан әрі гидратацияның үздіксіз дамуы үшін қажетті суды қамтамасыз етеді. цемент, осылайша цементтің беріктігін арттырады. HPMC қосу UHPC біріктіргіштігін жақсартады UHPC суспензияға икемділік береді, бұл UHPC-ны негізгі материалдың шөгуіне және деформациясына толығымен бейімделуге мүмкіндік береді және UHPC-нің созылу беріктігін аздап жақсартады. Дегенмен, HPMC мазмұны критикалық мәннен асып кетсе, енген ауа үлгінің беріктігіне әсер етеді. Жағымсыз әсерлер бірте-бірте жетекші рөл атқарды және үлгінің осьтік созылу күші мен соңғы созылу мәні төмендей бастады.

3. Қорытынды

1) HPMC қалыпты температурада қатайтатын UHPC жұмыс өнімділігін айтарлықтай жақсарта алады, оның коагуляция уақытын ұзартады және уақыт өте жаңа араласқан UHPC сұйықтығының жоғалуын азайтады.

2) HPMC қосу суспензияны араластыру процесінде кішкене көпіршіктердің белгілі бір мөлшерін енгізеді. Егер мөлшер тым үлкен болса, көпіршіктер тым көп жиналып, үлкенірек көпіршіктерді құрайды. Шламның тығыздығы жоғары, көпіршіктер толып кетпейді және жарылып кете алмайды. Қаттыланған UHPC тесіктері азаяды; сонымен қатар, HPMC шығаратын икемді полимер қысым астында болған кезде қатты қолдауды қамтамасыз ете алмайды және қысу және иілу беріктігі айтарлықтай төмендейді.

3) HPMC қосу UHPC пластикасын және икемді етеді. UHPC үлгілерінің осьтік созылу күші мен соңғы созылу мәні HPMC мазмұнының ұлғаюымен әрең өзгереді, бірақ HPMC мазмұны белгілі бір мәннен асқанда, осьтік созылу күші мен соңғы созылу мәндері айтарлықтай төмендейді.

4) Қалыпты температурада қатайтатын UHPC дайындаған кезде HPMC дозасын қатаң бақылау керек. Доза 0,50% болғанда, қалыпты температурада қатайтылатын UHPC жұмыс өнімділігі мен механикалық қасиеттері арасындағы байланыс жақсы үйлестірілуі мүмкін.