Metilceliuliozės eteris ant kambario temperatūros kietėjančio itin aukštos kokybės betono

Santrauka: Pakeitus hidroksipropilmetilceliuliozės eterio (HPMC) kiekį normalioje temperatūroje kietėjančiame itin aukštos kokybės betone (UHPC), buvo tiriamas celiuliozės eterio poveikis UHPC sklandumui, stingimo laikui, stipriui gniuždant ir lenkimo stipriui. , ašinis tempiamasis stipris ir ribinė tempimo vertė, o rezultatai buvo išanalizuoti. Bandymo rezultatai rodo, kad: pridėjus ne daugiau kaip 1,00 % mažo klampumo HPMC, UHPC sklandumui įtakos nedaro, tačiau laikui bėgant sumažėja sklandumo praradimas. , ir pailginti stingimo laiką, labai pagerinant konstrukcijos veikimą; kai kiekis yra mažesnis nei 0,50%, poveikis gniuždomajam stipriui, lenkimo stipriui ir ašiniam tempimo stipriui nėra reikšmingas, o kai kiekis yra didesnis nei 0,50%, jo mechaninis Veikimas sumažėja daugiau nei 1/3. Atsižvelgiant į įvairias charakteristikas, rekomenduojama HPMC dozė yra 0,50%.

Pagrindiniai žodžiai: itin aukštos kokybės betonas; celiuliozės eteris; normalios temperatūros kietėjimas; gniuždymo stiprumas; lenkimo stiprumas; atsparumas tempimui

0、Pratarmė

Sparčiai vystantis Kinijos statybų pramonei, betono eksploatacinių savybių reikalavimai faktinėje inžinerijoje taip pat padidėjo, o ypač aukštos kokybės betonas (UHPC) buvo gaminamas atsižvelgiant į paklausą. Optimali skirtingų dalelių dydžių dalelių proporcija yra teoriškai suprojektuota, o sumaišyta su plieno pluoštu ir didelio efektyvumo vandenį mažinančia medžiaga, ji pasižymi tokiomis puikiomis savybėmis kaip ypač didelis gniuždymo stiprumas, didelis kietumas, didelis atsparumas smūgiams ir stiprus savaiminis gijimas. mikro įtrūkimų galimybė. Spektaklis. Užsienio technologijų tyrimai UHPC srityje yra gana brandūs ir buvo pritaikyti daugeliui praktinių projektų. Palyginti su užsienio šalimis, vidaus tyrimai nėra pakankamai gilūs. Dong Jianmiao ir kiti tyrė pluošto įtraukimą, pridėdami skirtingų tipų ir kiekių pluoštų. Betono įtakos mechanizmas ir dėsnis; Chen Jing ir kt. ištyrė plieno pluošto skersmens įtaką UHPC veikimui, pasirinkdamas 4 skersmenų plieno pluoštus. UHPC Kinijoje turi tik nedaug inžinerinių pritaikymų, ir jis vis dar yra teorinių tyrimų stadijoje. „UHPC Superiority“ veikla tapo viena iš konkrečios plėtros tyrimų krypčių, tačiau dar yra daug problemų, kurias reikia išspręsti. Tokie kaip aukšti reikalavimai žaliavoms, didelė kaina, sudėtingas paruošimo procesas ir kt., ribojantis UHPC gamybos technologijos plėtrą. Tarp jų, naudojant aukšto slėgio garus. UHPC kietėjimas aukštoje temperatūroje gali pagerinti mechanines savybes ir padidinti patvarumą. Tačiau dėl sudėtingo kietėjimo garais proceso ir aukštų reikalavimų gamybos įrangai, medžiagų naudojimas gali būti apribotas tik surenkamųjų konstrukcijų aikštelėse, o išliejamos konstrukcijos negalima. Todėl realiuose projektuose netinka taikyti terminio kietėjimo metodo, todėl būtina atlikti nuodugnius normalios temperatūros kietėjimo UHPC tyrimus.

Įprastoje temperatūroje kietėjantis UHPC Kinijoje yra tiriamas, o jo vandens ir rišiklio santykis yra labai mažas, o statybų vietoje jis linkęs greitai išsausėti paviršiuje. Siekiant veiksmingai pagerinti dehidratacijos reiškinį, cemento pagrindu pagamintos medžiagos į medžiagą paprastai deda vandenį sulaikančių tirštiklių. Cheminis agentas, skirtas užkirsti kelią medžiagų segregacijai ir kraujavimui, pagerinti vandens sulaikymą ir sanglaudą, pagerinti konstrukcijos eksploatacines savybes, taip pat veiksmingai pagerinti cemento pagrindo medžiagų mechanines savybes. Hidroksipropilmetilceliuliozės eteris (HPMC) kaip polimero tirštiklis, galintis efektyviai tolygiai paskirstyti polimero sustingusią srutą ir medžiagas cemento pagrindu, o laisvas vanduo suspensijoje taps surištu vandeniu, todėl jo nebus lengva prarasti. srutos ir pagerinti betono vandens sulaikymo savybes. Siekiant sumažinti celiuliozės eterio įtaką UHPC sklandumui, bandymui buvo pasirinktas mažo klampumo celiuliozės eteris.

Apibendrinant galima teigti, kad siekiant pagerinti konstrukcijos eksploatacines charakteristikas remiantis normalioje temperatūroje kietėjančio UHPC mechaninių savybių užtikrinimu, šiame darbe tiriamas mažo klampumo celiuliozės eterio poveikis kietėjimui normalioje temperatūroje, remiantis celiuliozės eterio cheminėmis savybėmis. ir jo veikimo UHPC srutose mechanizmas. UHPC sklandumo, koaguliacijos laiko, gniuždymo stiprio, lenkimo stiprumo, ašinio tempimo stiprio ir didžiausios tempimo vertės įtaka nustatant tinkamą celiuliozės eterio dozę.

1. Bandymo planas

1.1 Išbandykite žaliavas ir mišinio santykį

Šio bandymo žaliavos yra šios:

1) Cementas: P·O 52.5 paprastas portlandcementis, pagamintas Liudžou.

2) Lakieji pelenai: Lakieji pelenai, pagaminti Liudžou.

3) Šlako milteliai: S95 granuliuoti aukštakrosnių šlako milteliai, pagaminti Liudžou.

4) Silicio dioksido dūmai: pusiau užšifruoti silicio dioksido dūmai, pilki milteliai, SiO2 kiekis≥92%, savitasis paviršiaus plotas 23 m²/g.

5) Kvarcinis smėlis: 20–40 akių (0,833–0,350 mm).

6) Vandens reduktorius: polikarboksilato vandens reduktorius, balti milteliai, vandens mažinimo greitis≥30 proc.

7) Latekso milteliai: pakartotinai disperguojami latekso milteliai.

8) Fiber eteris: hidroksipropilmetilceliuliozė METHOCEL, pagaminta JAV, klampumas 400 MPa s.

9) Plieno pluoštas: tiesus variu dengtas mikrolaidinis plieno pluoštas, skersmuoφ yra 0,22 mm, ilgis 13 mm, tempiamasis stipris 2 000 MPa.

Atlikus daugybę eksperimentinių tyrimų ankstyvoje stadijoje, galima nustatyti, kad pagrindinis normalioje temperatūroje kietėjančio itin aukštos kokybės betono mišinio santykis yra cementas: lakieji pelenai: mineraliniai milteliai: silicio dioksido dūmai: smėlis: vandenį redukuojanti medžiaga: latekso milteliai: vanduo = 860:42:83:110:980:11:2:210, plieno pluošto tūris yra 2%. Į šį pagrindinį mišinio santykį įpilkite 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% HPMC celiuliozės eterio (HPMC) Atitinkamai nustatykite lyginamuosius eksperimentus.

1.2 Bandymo metodas

Pasverkite sausų miltelių žaliavas pagal maišymo santykį ir sudėkite į vieno horizontalaus veleno priverstinę betono maišyklę HJW-60. Įjunkite maišytuvą iki vientisos masės, įpilkite vandens ir maišykite 3 minutes, išjunkite maišytuvą, įpilkite pasverto plieno pluošto ir vėl paleiskite maišytuvą 2 minutes. Pagaminta į UHPC srutas.

Bandomieji elementai apima sklandumą, stingimo laiką, gniuždymo stiprumą, lenkimo stiprumą, ašinį tempimo stiprumą ir didžiausią tempimo vertę. Skystumo bandymas nustatytas pagal JC/T986-2018 „Cemento pagrindo glaistymo medžiagos“. Nustatymo laiko testas atliekamas pagal GB /T 1346—2011 „Cemento standartinės konsistencijos vandens suvartojimo ir nustatymo laiko tyrimo metodas“. Lenkimo stiprumo bandymas nustatytas pagal GB/T50081-2002 „Įprasto betono mechaninių savybių tyrimo metodų standartas“. Atsparumo gniuždymui bandymas, ašinis tempiamasis stipris ir ribinės tempimo vertės bandymas nustatomas pagal DLT5150-2001 „Hidraulinio betono bandymo taisykles“.

2. Testo rezultatai

2.1 Likvidumas

Sklandumo bandymo rezultatai rodo HPMC kiekio įtaką UHPC sklandumo praradimui laikui bėgant. Iš bandymo reiškinio pastebėta, kad suspensiją be celiuliozės eterio tolygiai išmaišius, paviršius linkęs išsausėti ir susidaryti pluta, greitai prarandamas skystumas. , o darbingumas pablogėjo. Įpylus celiuliozės eterio, paviršius nenulupo, laikui bėgant skystumo praradimas buvo nedidelis, o apdirbamumas išliko geras. Bandymo diapazone mažiausias takumo praradimas buvo 5 mm per 60 minučių. Bandymų duomenų analizė rodo, kad mažo klampumo celiuliozės eterio kiekis turi mažai įtakos pradiniam UHPC sklandumui, tačiau turi didesnį poveikį sklandumo praradimui laikui bėgant. Kai nepridedama celiuliozės eterio, UHPC sklandumo nuostoliai yra 15 mm; Didėjant HPMC, skiedinio takumo nuostoliai mažėja; kai dozė yra 0,75%, UHPC sklandumo praradimas yra mažiausias laikui bėgant, kuris yra 5 mm; po to, padidėjus HPMC, UHPC sklandumo praradimas laikui bėgant Beveik nepakito.

Po toHPMCsumaišytas su UHPC, jis turi įtakos UHPC reologinėms savybėms dviem aspektais: vienas yra tai, kad į maišymo procesą patenka nepriklausomi mikro burbuliukai, todėl užpildai ir lakieji pelenai bei kitos medžiagos sudaro „rutulinį efektą“, o tai padidina apdirbamumas Tuo pačiu metu didelis kiekis cementinės medžiagos gali apvynioti užpildą, todėl užpildas gali tolygiai „pakabinti“ srutoje ir laisvai judėti, sumažėja trintis tarp užpildų ir padidėja sklandumas; antrasis – padidinti UHPC. Sanglaudos jėga sumažina sklandumą. Kadangi bandyme naudojamas mažo klampumo HPMC, pirmasis aspektas yra lygus antrajam aspektui, o pradinis sklandumas beveik nesikeičia, tačiau laikui bėgant sklandumo praradimą galima sumažinti. Remiantis bandymų rezultatų analize, galima žinoti, kad į UHPC pridėjus atitinkamą kiekį HPMC, galima labai pagerinti UHPC konstrukcines charakteristikas.

2.2 Laiko nustatymas

Iš UHPC stingimo laiko kitimo tendencijos, paveiktos HPMC kiekio, matyti, kad HPMC atlieka stabdantį vaidmenį UHPC. Kuo didesnis kiekis, tuo ryškesnis stabdantis poveikis. Kai kiekis 0,50%, skiedinio stingimo laikas 55min. Palyginti su kontroline grupe (40 min.), jis padidėjo 37,5%, o padidėjimas vis dar nebuvo akivaizdus. Kai dozė buvo 1,00%, skiedinio stingimo laikas buvo 100 min., o tai buvo 150% didesnis nei kontrolinės grupės (40 min.).

Celiuliozės eterio molekulinės struktūros ypatybės turi įtakos jo lėtinamajam poveikiui. Pagrindinė celiuliozės eterio molekulinė struktūra, ty anhidrogliukozės žiedo struktūra, gali reaguoti su kalcio jonais, sudarydami cukraus ir kalcio molekulinius junginius, sumažindami cemento klinkerio hidratacijos reakcijos indukcijos laikotarpį. Kalcio jonų koncentracija yra maža, todėl neleidžiama toliau nusodinti Ca(OH)2, sumažina cemento hidratacijos reakcijos greitį, todėl vėluoja cemento kietėjimas.

2.3 Atsparumas gniuždymui

Iš santykio tarp UHPC mėginių gniuždymo stiprio po 7 dienų ir 28 dienų ir HMPC kiekio galima aiškiai matyti, kad HPMC pridėjimas palaipsniui didina UHPC gniuždymo stiprio mažėjimą. 0,25% HPMC, UHPC gniuždymo stipris šiek tiek sumažėja, o gniuždymo stiprio santykis yra 96%. 0,50 % HPMC pridėjimas neturi akivaizdaus poveikio UHPC gniuždymo stiprio santykiui. Toliau pridėkite HPMC į naudojimo sritį, UHPC's Stipris gniuždymui žymiai sumažėjo. Kai HPMC kiekis padidėjo iki 1,00%, stiprio gniuždymo koeficientas sumažėjo iki 66%, o stiprumo praradimas buvo rimtas. Remiantis duomenų analize, tikslingiau pridėti 0,50% HPMC, o gniuždymo stiprio praradimas yra mažas

HPMC turi tam tikrą orą sutraukiantį poveikį. Pridėjus HPMC, UHPC susidarys tam tikras mikroburbuliukų kiekis, o tai sumažins šviežiai sumaišyto UHPC tūrinį tankį. Sustingus srutoms, palaipsniui didės poringumas ir mažės kompaktiškumas, ypač HPMC kiekis. Aukščiau. Be to, didėjant HPMC kiekiui, UHPC porose vis dar yra daug lanksčių polimerų, kurie negali atlikti svarbaus vaidmens užtikrinant gerą standumą ir gniuždomąją atramą, kai suspaudžiama cementinio kompozito matrica. .Todėl pridėjus HPMC labai sumažėja UHPC gniuždymo stipris.

2.4 Lenkimo stipris

Iš UHPC mėginių stiprio lenkimo po 7 ir 28 dienų ir HMPC kiekio santykio matyti, kad stiprio lenkimo ir gniuždymo stiprio kitimo kreivės yra panašios, o stiprio lenkimo pokytis nuo 0 iki 0,50 %. HMPC nėra tas pats. Tęsiant HPMC pridėjimą, UHPC mėginių lenkimo stipris labai sumažėjo.

HPMC poveikis UHPC lenkimo stiprumui daugiausia pasireiškia trimis aspektais: celiuliozės eteris turi lėtinantį ir orą sutraukiantį poveikį, kuris sumažina UHPC lenkimo stiprumą; ir trečiasis aspektas yra lankstus polimeras, pagamintas iš celiuliozės eterio. Bandinio standumo mažinimas šiek tiek sulėtina bandinio lenkimo stiprumo mažėjimą. Šių trijų aspektų egzistavimas tuo pačiu metu sumažina UHPC bandinio stiprumą gniuždant ir taip pat sumažina lenkimo stiprumą.

2.5 Ašinis tempiamasis stipris ir didžiausia tempimo vertė

Ryšys tarp UHPC bandinių tempimo stiprio 7 ir 28 d. ir HMPC kiekio. Didėjant HPMC kiekiui, UHPC bandinių tempiamasis stipris iš pradžių mažai pakito, o vėliau greitai mažėjo. Tempimo stiprio kreivė rodo, kad kai HPMC kiekis bandinyje pasiekia 0,50 %, UHPC bandinio ašinio tempimo stiprio vertė yra 12,2 MPa, o tempimo stiprio santykis yra 103 %. Toliau didėjant HPMC kiekiui bandinyje, ašinis centrinis tempiamasis stipris pradėjo smarkiai mažėti. Kai bandinio HPMC kiekis buvo 0,75% ir 1,00%, tempiamojo stiprio santykiai buvo atitinkamai 94% ir 78%, kurie buvo mažesni nei UHPC ašinis tempiamasis stipris be HPMC.

Iš santykio tarp UHPC mėginių ribinių tempimo verčių po 7 dienų ir 28 dienų ir HMPC kiekio matyti, kad ribinės tempimo vertės beveik nesikeičia, pradžioje didėjant celiuliozės eterio kiekiui ir kai celiuliozės eteris pasiekia 0,50 %, o vėliau pradėjo sparčiai mažėti.

HPMC pridėto kiekio poveikis UHPC bandinių ašiniam tempimo stipriui ir galutinei tempimo vertei rodo tendenciją, kad ji beveik nesikeičia, o vėliau mažėja. Pagrindinė priežastis yra ta, kad HPMC gali būti tiesiogiai suformuotas tarp hidratuotų cemento dalelių. Vandeniui atsparios polimerinės sandarinimo plėvelės sluoksnis atlieka sandarinimo vaidmenį, todėl UHPC yra laikomas tam tikras vandens kiekis, kuris suteikia reikiamo vandens nuolatiniam tolesniam hidratavimui. cemento, taip pagerinant cemento stiprumą. HPMC pridėjimas pagerina UHPC rišlumą suteikia srutoms lankstumo, todėl UHPC visiškai prisitaiko prie pagrindinės medžiagos susitraukimo ir deformacijos, ir šiek tiek pagerina UHPC atsparumą tempimui. Tačiau kai HPMC kiekis viršija kritinę vertę, įtrauktas oras paveikia bandinio stiprumą. Neigiamas poveikis palaipsniui vaidino pagrindinį vaidmenį, o bandinio ašinis tempiamasis stipris ir galutinė tempimo vertė pradėjo mažėti.

3. Išvada

1) HPMC gali žymiai pagerinti normalioje temperatūroje kietėjančio UHPC veikimą, pailginti jo krešėjimo laiką ir laikui bėgant sumažinti šviežiai sumaišyto UHPC sklandumo praradimą.

2) Įdėjus HPMC, maišant suspensiją susidaro tam tikras mažyčių burbuliukų kiekis. Jei kiekis per didelis, burbuliukai susikaups per daug ir susidarys didesni burbuliukai. Srutos yra labai vientisos, o burbuliukai negali išsilieti ir plyšti. Sukietėjusio UHPC poros sumažėja; be to, HPMC pagamintas lankstus polimeras negali užtikrinti standžios atramos, kai jį veikia slėgis, o gniuždymo ir lenkimo stipris labai sumažėja.

3) Pridėjus HPMC, UHPC yra plastikinis ir lankstus. UHPC bandinių ašinis tempiamasis stipris ir ribinė tempimo vertė beveik nesikeičia didėjant HPMC kiekiui, tačiau kai HPMC kiekis viršija tam tikrą vertę, ašinis tempiamasis stipris ir ribinės tempimo vertės labai sumažėja.

4) Ruošiant normalioje temperatūroje kietėjantį UHPC, HPMC dozė turi būti griežtai kontroliuojama. Kai dozė yra 0,50%, galima gerai suderinti ryšį tarp normalioje temperatūroje kietėjančio UHPC darbinių savybių ir mechaninių savybių.