Metilcelulozes ēteris uz istabas temperatūras cietēšanas īpaši augstas veiktspējas betona

Abstract: Mainot hidroksipropilmetilcelulozes ētera (HPMC) saturu normālā temperatūrā cietējošā īpaši augstas veiktspējas betonā (UHPC), tika pētīta celulozes ētera ietekme uz UHPC plūstamību, sacietēšanas laiku, spiedes izturību un lieces izturību. , aksiālā stiepes izturība un maksimālā stiepes vērtība, un rezultāti tika analizēti. Testa rezultāti liecina, ka: ne vairāk kā 1,00% zemas viskozitātes HPMC pievienošana neietekmē UHPC plūstamību, bet samazina plūstamības zudumu laika gaitā. un pagarina iestatīšanas laiku, ievērojami uzlabojot konstrukcijas veiktspēju; ja saturs ir mazāks par 0,50%, ietekme uz spiedes izturību, lieces izturību un aksiālo stiepes izturību nav nozīmīga, un, ja saturs ir lielāks par 0,50%, tā mehāniskā veiktspēja tiek samazināta par vairāk nekā 1/3. Ņemot vērā dažādas veiktspējas, ieteicamā HPMC deva ir 0,50%.

Atslēgas vārdi: īpaši augstas veiktspējas betons; celulozes ēteris; sacietēšana normālā temperatūrā; spiedes stiprība; lieces spēks; stiepes izturība

0、Priekšvārds

Strauji attīstoties Ķīnas būvniecības nozarei, ir palielinājušās arī prasības betona veiktspējai faktiskajā inženierijā, un, reaģējot uz pieprasījumu, ir ražots īpaši augstas veiktspējas betons (UHPC). Optimāla daļiņu proporcija ar dažādu izmēru daļiņām ir teorētiski izstrādāta, un, jaukta ar tērauda šķiedru un augstas efektivitātes ūdens reducēšanas līdzekli, tai ir lieliskas īpašības, piemēram, īpaši augsta spiedes izturība, augsta stingrība, augsta triecienizturības izturība un spēcīga pašatveseļošanās. spēja radīt mikroplaisas. Performance. Ārvalstu tehnoloģiju pētījumi par UHPC ir salīdzinoši nobrieduši un ir izmantoti daudzos praktiskos projektos. Salīdzinot ar ārvalstīm, iekšzemes pētījumi nav pietiekami dziļi. Dong Jianmiao un citi pētīja šķiedru iekļaušanu, pievienojot dažāda veida un daudzuma šķiedras. Betona ietekmes mehānisms un likums; Chen Jing et al. pētīja tērauda šķiedras diametra ietekmi uz UHPC veiktspēju, izvēloties tērauda šķiedras ar 4 diametriem. UHPC ir tikai neliels skaits inženiertehnisko pielietojumu Ķīnā, un tas joprojām ir teorētiskās izpētes stadijā. UHPC Superiority darbība ir kļuvusi par vienu no konkrētas attīstības pētniecības virzieniem, taču joprojām ir daudz problēmu, kas jārisina. Piemēram, augstas prasības izejvielām, augstās izmaksas, sarežģīts sagatavošanas process utt., kas ierobežo UHPC ražošanas tehnoloģijas attīstību. Tostarp augstspiediena tvaika izmantošana UHPC sacietēšana augstā temperatūrā var nodrošināt augstākas mehāniskās īpašības un izturību. Tomēr apgrūtinošā tvaika konservēšanas procesa un augsto prasību dēļ ražošanas iekārtām materiālu pielietošana var aprobežoties tikai ar rūpnīcas rūpnīcām, un nevar veikt liešanas būvniecību. Tāpēc nav piemēroti izmantot termiskās sacietēšanas metodi reālos projektos, un ir nepieciešams veikt padziļinātu izpēti par parastās temperatūras konservēšanas UHPC.

Parastā temperatūrā cietēšanas UHPC Ķīnā ir izpētes stadijā, un tā ūdens un saistvielas attiecība ir ārkārtīgi zema, un tā ir pakļauta ātrai virsmas dehidratācijai būvniecības laikā. Lai efektīvi uzlabotu dehidratācijas parādību, uz cementa bāzes izgatavoti materiāli materiālam parasti pievieno dažus ūdeni aizturošus biezinātājus. Ķīmiskais līdzeklis, lai novērstu materiālu segregāciju un asiņošanu, uzlabotu ūdens aizturi un kohēziju, uzlabotu konstrukcijas veiktspēju, kā arī efektīvi uzlabotu cementa materiālu mehāniskās īpašības. Hidroksipropilmetilcelulozes ēteris (HPMC) kā polimēra biezinātājs, kas var efektīvi vienmērīgi sadalīt polimēru saželējušo vircu un materiālus cementa bāzes materiālos, un vircā esošais brīvais ūdens kļūs par saistīto ūdeni, tāpēc to nav viegli zaudēt. vircu un uzlabot betona ūdens aiztures īpašības. Lai samazinātu celulozes ētera ietekmi uz UHPC plūstamību, testam tika izvēlēts zemas viskozitātes celulozes ēteris.

Kopumā, lai uzlabotu konstrukcijas veiktspēju, pamatojoties uz normālā temperatūrā cietējoša UHPC mehānisko īpašību nodrošināšanu, šajā rakstā ir pētīta zemas viskozitātes celulozes ētera satura ietekme uz cietēšanu normālā temperatūrā, pamatojoties uz celulozes ētera ķīmiskajām īpašībām. un tā darbības mehānisms UHPC vircā. UHPC plūstamības, koagulācijas laika, spiedes stiprības, lieces stiprības, aksiālās stiepes izturības un maksimālās stiepes vērtības ietekme, lai noteiktu piemērotu celulozes ētera devu.

1. Pārbaudes plāns

1.1 Pārbaudīt izejvielas un maisījuma attiecību

Šī testa izejvielas ir:

1) Cements: P·O 52,5 parasts portlandcements, kas ražots Liuzhou.

2) lidojošie pelni: Liuzhou ražotie lidojošie pelni.

3) Sārņu pulveris: S95 granulēts domnas izdedžu pulveris, kas ražots Liuzhou.

4) Silīcija dioksīda dūmi: daļēji šifrēti silīcija dioksīda dūmi, pelēks pulveris, SiO2 saturs≥92%, īpatnējais virsmas laukums 23 m²/g.

5) Kvarca smiltis: 20 ~ 40 acs (0,833 ~ 0,350 mm).

6) Ūdens reduktors: polikarboksilāta ūdens reduktors, balts pulveris, ūdens samazināšanas ātrums≥30%.

7) Lateksa pulveris: atkārtoti disperģējams lateksa pulveris.

8) Šķiedru ēteris: hidroksipropilmetilceluloze METHOCEL ražota ASV, viskozitāte 400 MPa s.

9) Tērauda šķiedra: taisna ar varu pārklāta mikrostieples tērauda šķiedra, diametrsφ ir 0,22 mm, garums ir 13 mm, stiepes izturība ir 2000 MPa.

Pēc daudziem eksperimentāliem pētījumiem agrīnā stadijā var noteikt, ka normālas temperatūras cietēšanas īpaši augstas veiktspējas betona pamata maisījuma attiecība ir cements: vieglie pelni: minerālu pulveris: silīcija dioksīda dūmi: smiltis: ūdens reducētājs: lateksa pulveris: ūdens = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, tērauda šķiedras tilpuma saturs ir 2%. Šai pamata maisījuma attiecībai pievienojiet 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% HPMC celulozes ētera (HPMC) saturu. Iestatiet attiecīgi salīdzinošus eksperimentus.

1.2 Pārbaudes metode

Nosveriet sausā pulvera izejvielas atbilstoši sajaukšanas attiecībai un ievietojiet tās HJW-60 vienas horizontālās vārpstas piespiedu betona maisītājā. Iedarbiniet mikseri līdz viendabīgai konsistencei, pievienojiet ūdeni un samaisiet 3 minūtes, izslēdziet mikseri, pievienojiet nosvērto tērauda šķiedru un restartējiet mikseri 2 minūtes. Izgatavots UHPC vircā.

Testa vienumi ietver plūstamību, sacietēšanas laiku, spiedes izturību, lieces izturību, aksiālo stiepes izturību un maksimālo stiepes vērtību. Šķidruma pārbaude tiek noteikta saskaņā ar JC/T986-2018 “Cementa bāzes šuvju materiāli”. Iestatīšanas laika pārbaude ir saskaņā ar GB /T 1346—2011 “Cementa standarta konsistences ūdens patēriņa un iestatīšanas laika pārbaudes metode”. Lieces stiprības tests tiek noteikts saskaņā ar GB/T50081-2002 “Parastā betona mehānisko īpašību pārbaudes metožu standarts”. Spiedes stiprības tests, aksiālā stiepes izturība un galīgās stiepes vērtības tests tiek noteikts saskaņā ar DLT5150-2001 “Hidrauliskā betona pārbaudes noteikumiem”.

2. Pārbaudes rezultāti

2.1. Likviditāte

Šķidruma testa rezultāti parāda HPMC satura ietekmi uz UHPC plūstamības zudumu laika gaitā. No testa fenomena ir novērots, ka pēc tam, kad virca bez celulozes ētera ir vienmērīgi samaisīta, virsma ir pakļauta dehidratācijai un garozai, un plūstamība ātri tiek zaudēta. , un darbspēja pasliktinājās. Pēc celulozes ētera pievienošanas uz virsmas nebija ādas, plūstamības zudums laika gaitā bija neliels, un apstrādājamība saglabājās laba. Testa diapazonā minimālais plūstamības zudums bija 5 mm 60 minūtēs. Testa datu analīze liecina, ka zemas viskozitātes celulozes ētera daudzums maz ietekmē sākotnējo UHPC plūstamību, bet tam ir lielāka ietekme uz plūstamības zudumu laika gaitā. Ja nav pievienots celulozes ēteris, UHPC plūstamības zudums ir 15 mm; Palielinoties HPMC, javas plūstamības zudumi samazinās; ja deva ir 0,75%, UHPC plūstamības zudums laika gaitā ir vismazākais, kas ir 5 mm; pēc tam, palielinoties HPMC, UHPC plūstamības zudums ar laiku Gandrīz nemainīgs.

PēcHPMCtiek sajaukts ar UHPC, tas ietekmē UHPC reoloģiskās īpašības no diviem aspektiem: viens ir tas, ka maisīšanas procesā tiek ievadīti neatkarīgi mikro burbuļi, kas liek pildvielām un viegliem pelniem un citiem materiāliem veidot "bumbiņas efektu", kas palielina apstrādājamība Tajā pašā laikā liels daudzums cementa materiāla var ietīt pildvielu, lai pildviela vienmērīgi “suspensētu” vircā un varētu brīvi kustēties, samazinās berze starp pildvielām un palielinās plūstamība; otrs ir palielināt UHPC. Kohēzijas spēks samazina plūstamību. Tā kā testā tiek izmantots zemas viskozitātes HPMC, pirmais aspekts ir vienāds ar otro aspektu, un sākotnējā plūstamība īpaši nemainās, bet plūstamības zudumu laika gaitā var samazināt. Pēc testa rezultātu analīzes var zināt, ka atbilstoša daudzuma HPMC pievienošana UHPC var ievērojami uzlabot UHPC konstrukcijas veiktspēju.

2.2 Iestatīšanas laiks

No UHPC iestatīšanas laika izmaiņu tendences, ko ietekmē HPMC daudzums, var redzēt, ka HPMC ir UHPC aizkavējoša loma. Jo lielāks daudzums, jo acīmredzamāks ir aizkavējošais efekts. Ja daudzums ir 0,50%, javas sacietēšanas laiks ir 55 min. Salīdzinot ar kontroles grupu (40 min), tas palielinājās par 37,5%, un pieaugums joprojām nebija acīmredzams. Ja deva bija 1,00%, javas sacietēšanas laiks bija 100 min, kas bija par 150% lielāks nekā kontroles grupai (40 min).

Celulozes ētera molekulārās struktūras īpašības ietekmē tā aizkavējošo iedarbību. Celulozes ētera galvenā molekulārā struktūra, tas ir, anhidroglikozes gredzena struktūra, var reaģēt ar kalcija joniem, veidojot cukura-kalcija molekulāros savienojumus, samazinot cementa klinkera hidratācijas reakcijas indukcijas periodu. Kalcija jonu koncentrācija ir zema, novēršot turpmāku nogulsnēšanos. Ca(OH)2, samazinot cementa hidratācijas reakcijas ātrumu, tādējādi aizkavējot cementa sacietēšanu.

2.3 Spiedes izturība

No attiecības starp UHPC paraugu spiedes stiprību pēc 7 dienām un 28 dienām un HMPC saturu var skaidri redzēt, ka HPMC pievienošana pakāpeniski palielina UHPC spiedes stiprības samazināšanos. 0,25% HPMC, UHPC spiedes izturība nedaudz samazinās, un spiedes stiprības attiecība ir 96%. 0,50% HPMC pievienošanai nav acīmredzamas ietekmes uz UHPC spiedes stiprības attiecību. Turpiniet pievienot HPMC lietošanas jomā, UHPC's Spiedes stiprība ievērojami samazinājās. Kad HPMC saturs palielinājās līdz 1,00%, spiedes stiprības attiecība samazinājās līdz 66%, un stiprības zudums bija nopietns. Saskaņā ar datu analīzi lietderīgāk ir pievienot 0,50% HPMC, un spiedes stiprības zudums ir neliels

HPMC ir zināms gaisu piesaistošs efekts. HPMC pievienošana radīs noteiktu daudzumu mikroburbuļu UHPC, kas samazinās svaigi sajauktā UHPC tilpuma blīvumu. Pēc vircas sacietēšanas pakāpeniski palielināsies porainība un samazināsies arī blīvums, īpaši HPMC saturs. Augstāks. Turklāt, palielinoties ievadītā HPMC daudzumam, UHPC porās joprojām ir daudz elastīgu polimēru, kas nevar spēlēt svarīgu lomu labā stingrībā un spiedes balstā, kad cementa kompozīta matrica tiek saspiesta. .Tādēļ HPMC pievienošana ievērojami samazina UHPC spiedes izturību.

2.4. Liekšanas izturība

No sakarības starp UHPC paraugu lieces izturību 7 dienās un 28 dienās un HMPC saturu var redzēt, ka lieces stiprības un spiedes stiprības izmaiņu līknes ir līdzīgas un lieces stiprības izmaiņas starp 0 un 0,50%. HMPC nav tas pats. Turpinoties HPMC pievienošanai, UHPC paraugu lieces izturība ievērojami samazinājās.

HPMC ietekme uz UHPC lieces izturību galvenokārt izpaužas trīs aspektos: celulozes ēterim ir aizkavējoša un gaisu piesaistoša iedarbība, kas samazina UHPC lieces izturību; un trešais aspekts ir elastīgais polimērs, ko ražo celulozes ēteris. Parauga stingrības samazināšana nedaudz palēnina parauga lieces stiprības samazināšanos. Šo trīs aspektu vienlaicīga pastāvēšana samazina UHPC parauga spiedes izturību un samazina arī lieces izturību.

2.5 Aksiālā stiepes izturība un maksimālā stiepes vērtība

Attiecība starp UHPC paraugu stiepes izturību 7 un 28 dienās un HMPC saturu. Palielinoties HPMC saturam, UHPC paraugu stiepes izturība vispirms nedaudz mainījās un pēc tam strauji samazinājās. Stiepes izturības līkne parāda, ka tad, kad HPMC saturs paraugā sasniedz 0,50%, UHPC parauga aksiālās stiepes izturības vērtība ir 12,2 MPa un stiepes izturības attiecība ir 103%. Palielinoties HPMC saturam paraugā, aksiālā centrālā stiepes izturības vērtība sāka strauji kristies. Kad parauga HPMC saturs bija 0,75% un 1,00%, stiepes izturības attiecības bija attiecīgi 94% un 78%, kas bija zemākas par UHPC aksiālo stiepes izturību bez HPMC.

No attiecības starp UHPC paraugu galīgajām stiepes vērtībām pēc 7 dienām un 28 dienām un HMPC saturu var redzēt, ka galīgās stiepes vērtības gandrīz nemainās, palielinoties celulozes ētera saturam sākumā un kad celulozes ēteris sasniedz 0,50 % un pēc tam sāka strauji kristies.

HPMC pievienotā daudzuma ietekme uz UHPC paraugu aksiālo stiepes izturību un galīgo stiepes vērtību liecina par tendenci, ka gandrīz nemainās un pēc tam samazinās. Galvenais iemesls ir tas, ka HPMC var tieši izveidoties starp hidratētām cementa daļiņām. Ūdensnecaurlaidīgas polimēra blīvējošās plēves slānis pilda blīvējuma lomu, tādējādi UHPC tiek uzglabāts noteikts ūdens daudzums, kas nodrošina nepieciešamo ūdeni nepārtrauktai turpmākai hidratācijai. cementa, tādējādi uzlabojot cementa izturību. HPMC pievienošana uzlabo UHPC kohēziju, kas nodrošina vircu ar elastību, kas liek UHPC pilnībā pielāgoties pamatmateriāla saraušanai un deformācijai, kā arī nedaudz uzlabo UHPC stiepes izturību. Tomēr, ja HPMC saturs pārsniedz kritisko vērtību, piesaistītais gaiss ietekmē parauga izturību. Negatīvā ietekme pakāpeniski spēlēja vadošo lomu, un parauga aksiālā stiepes izturība un maksimālā stiepes vērtība sāka samazināties.

3. Secinājums

1) HPMC var ievērojami uzlabot normālas temperatūras cietēšanas UHPC darba veiktspēju, pagarināt tā koagulācijas laiku un laika gaitā samazināt svaigi sajaukta UHPC plūstamības zudumu.

2) HPMC pievienošana vircas maisīšanas procesā rada noteiktu daudzumu sīku burbuļu. Ja daudzums ir pārāk liels, burbuļi sakrājas pārāk daudz un veidos lielākus burbuļus. Virca ir ļoti kohēzija, un burbuļi nevar pārplūst un plīst. Sacietējušā UHPC poras samazinās; turklāt HPMC ražotais elastīgais polimērs nevar nodrošināt stingru atbalstu, kad tas ir zem spiediena, un spiedes un lieces stiprība ir ievērojami samazināta.

3) HPMC pievienošana padara UHPC plastmasu un elastīgu. UHPC paraugu aksiālā stiepes izturība un maksimālā stiepes vērtība gandrīz nemainās, palielinoties HPMC saturam, bet, kad HPMC saturs pārsniedz noteiktu vērtību, aksiālā stiepes izturība un galīgās stiepes vērtības tiek ievērojami samazinātas.

4) Sagatavojot normālā temperatūrā cietējošu UHPC, HPMC deva ir stingri jākontrolē. Ja deva ir 0,50%, attiecības starp normālā temperatūrā cietējošā UHPC darba veiktspēju un mehāniskajām īpašībām var labi koordinēt.