Metil selulosa eter pada suhu bilik pengawetan konkrit berprestasi tinggi

Abstrak: Dengan menukar kandungan hidroksipropil metilselulosa eter (HPMC) dalam pengawetan suhu biasa konkrit berprestasi tinggi (UHPC), kesan selulosa eter pada kecairan, masa penetapan, kekuatan mampatan, dan kekuatan lenturan UHPC telah dikaji. , kekuatan tegangan paksi dan nilai tegangan muktamad, dan keputusan telah dianalisis. Keputusan ujian menunjukkan bahawa: menambah tidak lebih daripada 1.00% HPMC kelikatan rendah tidak menjejaskan kecairan UHPC, tetapi mengurangkan kehilangan kecairan dari semasa ke semasa. , dan memanjangkan masa penetapan, sangat meningkatkan prestasi pembinaan; apabila kandungan kurang daripada 0.50%, impak ke atas kekuatan mampatan, kekuatan lenturan dan kekuatan tegangan paksi adalah tidak ketara, dan apabila kandungan melebihi 0.50%, prestasi mekanikalnya berkurangan lebih daripada 1/3. Memandangkan pelbagai prestasi, dos HPMC yang disyorkan ialah 0.50%.

Kata kunci: konkrit prestasi ultra tinggi; selulosa eter; pengawetan suhu biasa; kekuatan mampatan; kekuatan lenturan; kekuatan tegangan

0、Mukadimah

Dengan perkembangan pesat industri pembinaan China, keperluan untuk prestasi konkrit dalam kejuruteraan sebenar juga telah meningkat, dan konkrit prestasi ultra tinggi (UHPC) telah dihasilkan sebagai tindak balas kepada permintaan. Perkadaran optimum zarah dengan saiz zarah yang berbeza direka secara teori, dan dicampur dengan gentian keluli dan ejen pengurangan air berkecekapan tinggi, ia mempunyai ciri-ciri yang sangat baik seperti kekuatan mampatan ultra tinggi, keliatan tinggi, ketahanan rintangan kejutan yang tinggi dan penyembuhan diri yang kuat. keupayaan retakan mikro. Prestasi. Penyelidikan teknologi asing mengenai UHPC agak matang dan telah digunakan untuk banyak projek praktikal. Berbanding dengan negara luar, penyelidikan dalam negeri tidak cukup mendalam. Dong Jianmiao dan yang lain mengkaji penggabungan gentian dengan menambahkan jenis dan jumlah gentian yang berbeza. Mekanisme pengaruh dan undang-undang konkrit; Chen Jing et al. mengkaji pengaruh diameter gentian keluli terhadap prestasi UHPC dengan memilih gentian keluli dengan 4 diameter. UHPC hanya mempunyai sebilangan kecil aplikasi kejuruteraan di China, dan ia masih dalam peringkat penyelidikan teori. Prestasi UHPC Superiority telah menjadi salah satu hala tuju penyelidikan pembangunan konkrit, tetapi masih banyak masalah yang perlu diselesaikan. Seperti keperluan yang tinggi untuk bahan mentah, kos yang tinggi, proses penyediaan yang rumit, dan lain-lain, menyekat pembangunan teknologi pengeluaran UHPC. Antaranya, menggunakan wap tekanan tinggi Pengawetan UHPC pada suhu tinggi boleh menjadikannya memperoleh sifat mekanikal dan ketahanan yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh proses pengawetan wap yang rumit dan keperluan yang tinggi untuk peralatan pengeluaran, penggunaan bahan hanya boleh dihadkan kepada kawasan pasang siap, dan pembinaan tuang di tempat tidak dapat dijalankan. Oleh itu, adalah tidak sesuai untuk menggunakan kaedah pengawetan haba dalam projek sebenar, dan adalah perlu untuk menjalankan penyelidikan mendalam mengenai pengawetan suhu biasa UHPC.

Pengawetan suhu biasa UHPC sedang dalam peringkat penyelidikan di China, dan nisbah air kepada pengikatnya adalah sangat rendah, dan ia terdedah kepada dehidrasi pesat pada permukaan semasa pembinaan di tapak. Untuk memperbaiki fenomena dehidrasi dengan berkesan, bahan berasaskan simen biasanya menambah beberapa pemekat penahan air pada bahan. Ejen kimia untuk mencegah pengasingan dan pendarahan bahan, meningkatkan pengekalan dan kohesi air, meningkatkan prestasi pembinaan, dan juga meningkatkan sifat mekanikal bahan berasaskan simen dengan berkesan. Hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC) sebagai Polimer Thickener, yang boleh mengagihkan buburan bergel polimer dan bahan-bahan dalam bahan berasaskan simen dengan berkesan secara sama rata, dan air bebas dalam buburan akan menjadi air terikat, supaya tidak mudah hilang daripada buburan dan meningkatkan prestasi pengekalan air konkrit .Untuk mengurangkan kesan eter selulosa pada kecairan UHPC, eter selulosa kelikatan rendah telah dipilih untuk ujian.

Ringkasnya, untuk meningkatkan prestasi pembinaan berdasarkan memastikan sifat mekanikal pengawetan suhu normal UHPC, kertas kerja ini mengkaji kesan kandungan eter selulosa kelikatan rendah pada pengawetan suhu normal berdasarkan sifat kimia selulosa eter. dan mekanisme tindakannya dalam buburan UHPC. Pengaruh kecairan, masa pembekuan, kekuatan mampatan, kekuatan lentur, kekuatan tegangan paksi dan nilai tegangan muktamad UHPC untuk menentukan dos eter selulosa yang sesuai.

1. Pelan ujian

1.1 Menguji bahan mentah dan nisbah campuran

Bahan mentah untuk ujian ini ialah:

1) Simen: P·O 52.5 simen Portland biasa yang dihasilkan di Liuzhou.

2) Abu terbang: Abu terbang yang dihasilkan di Liuzhou.

3) Serbuk sanga: serbuk sanga relau letupan berbutir S95 yang dihasilkan di Liuzhou.

4) Asap silika: wasap silika separuh disulitkan, serbuk kelabu, kandungan SiO2≥92%, luas permukaan tertentu 23 m²/g.

5) Pasir kuarza: 20~40 mesh (0.833~0.350 mm).

6) Pengurang air: pengurang air polikarboksilat, serbuk putih, kadar pengurangan air≥30%.

7) Serbuk lateks: serbuk lateks boleh diserap semula.

8) Gentian eter: hidroksipropil metilselulosa METHOCEL dihasilkan di Amerika Syarikat, kelikatan 400 MPa s.

9) Gentian keluli: gentian keluli microwire bersalut tembaga lurus, diameterφ ialah 0.22 mm, panjang ialah 13 mm, kekuatan tegangan ialah 2 000 MPa.

Selepas banyak penyelidikan eksperimen pada peringkat awal, boleh ditentukan bahawa nisbah campuran asas pengawetan suhu biasa konkrit berprestasi tinggi adalah simen: abu terbang: serbuk mineral: wasap silika: pasir: agen pengurangan air: serbuk lateks: air = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, kandungan isipadu gentian keluli ialah 2%. Tambah 0, 0.25%, 0.50%, 0.75%, 1.00% kandungan HPMC eter selulosa (HPMC) pada nisbah campuran asas ini Sediakan eksperimen perbandingan masing-masing.

1.2 Kaedah ujian

Timbang bahan mentah serbuk kering mengikut nisbah bancuhan dan letakkannya dalam pengadun konkrit paksa aci mendatar tunggal HJW-60. Mulakan pengadun sehingga seragam, masukkan air dan gaul selama 3 minit, matikan pengadun, masukkan gentian keluli yang telah ditimbang dan mulakan semula pengadun selama 2 minit. Dijadikan buburan UHPC.

Item ujian termasuk kecairan, masa tetapan, kekuatan mampatan, kekuatan lentur, kekuatan tegangan paksi dan nilai tegangan muktamad. Ujian kecairan ditentukan mengikut JC/T986-2018 "Bahan Grouting Berasaskan Simen". Ujian masa tetapan adalah mengikut GB /T 1346—2011 "Kaedah Ujian Penggunaan Air Konsistensi Piawaian Simen dan Penetapan Masa". Ujian kekuatan lentur ditentukan mengikut GB/T50081-2002 “Standard untuk Kaedah Ujian Sifat Mekanikal Konkrit Biasa”. Ujian kekuatan mampatan, kekuatan tegangan paksi dan Ujian nilai tegangan muktamad ditentukan mengikut DLT5150-2001 "Peraturan Ujian Konkrit Hidraulik".

2. Keputusan ujian

2.1 Kecairan

Keputusan ujian kecairan menunjukkan pengaruh kandungan HPMC terhadap kehilangan kecairan UHPC dari semasa ke semasa. Ia diperhatikan dari fenomena ujian bahawa selepas buburan tanpa eter selulosa dikacau sama rata, permukaannya terdedah kepada dehidrasi dan berkerak, dan kecairan cepat hilang. , dan kebolehkerjaan merosot. Selepas menambah selulosa eter, tiada kulit di permukaan, kehilangan kecairan dari masa ke masa adalah kecil, dan kebolehkerjaan kekal baik. Dalam julat ujian, kehilangan kecairan minimum ialah 5 mm dalam 60 minit. Analisis data ujian menunjukkan bahawa, Jumlah eter selulosa kelikatan rendah mempunyai sedikit kesan ke atas kecairan awal UHPC, tetapi mempunyai kesan yang lebih besar terhadap kehilangan kecairan dari semasa ke semasa. Apabila tiada eter selulosa ditambah, kehilangan kecairan UHPC ialah 15 mm; Dengan peningkatan HPMC, kehilangan kecairan mortar berkurangan; apabila dos adalah 0.75%, kehilangan kecairan UHPC adalah yang paling kecil dengan masa, iaitu 5mm; selepas itu, dengan peningkatan HPMC, kehilangan kecairan UHPC dengan masa Hampir tidak berubah.

SelepasHPMCdicampur dengan UHPC, ia menjejaskan sifat reologi UHPC dari dua aspek: satu ialah gelembung mikro bebas dibawa ke dalam proses kacau, yang menjadikan agregat dan abu terbang dan bahan lain membentuk "kesan bola", yang meningkatkan kebolehkerjaan Pada masa yang sama, sejumlah besar bahan bersimen boleh membalut agregat, supaya agregat boleh "tergantung" sama rata dalam buburan, dan boleh bergerak dengan bebas, geseran antara agregat dikurangkan, dan kecairan meningkat; yang kedua ialah meningkatkan UHPC Daya padu mengurangkan kecairan. Oleh kerana ujian menggunakan HPMC kelikatan rendah, aspek pertama adalah sama dengan aspek kedua, dan kecairan awal tidak banyak berubah, tetapi kehilangan kecairan dari masa ke masa boleh dikurangkan. Menurut analisis keputusan ujian, dapat diketahui bahawa menambah jumlah HPMC yang sesuai kepada UHPC boleh meningkatkan prestasi pembinaan UHPC dengan banyak.

2.2 Menetapkan masa

Daripada trend perubahan masa penetapan UHPC yang dipengaruhi oleh jumlah HPMC, dapat dilihat bahawa HPMC memainkan peranan melambatkan dalam UHPC. Lebih besar jumlahnya, lebih jelas kesan melambatkan. Apabila jumlahnya ialah 0.50%, masa penetapan mortar ialah 55min. Berbanding dengan kumpulan kawalan (40 min), ia meningkat sebanyak 37.5%, dan peningkatan itu masih tidak jelas. Apabila dos adalah 1.00%, masa penetapan mortar adalah 100 minit, iaitu 150% lebih tinggi daripada kumpulan kawalan (40 min).

Ciri-ciri struktur molekul selulosa eter mempengaruhi kesan melambatkannya. Struktur molekul asas dalam eter selulosa, iaitu struktur cincin anhidroglukosa, boleh bertindak balas dengan ion kalsium untuk membentuk sebatian molekul gula-kalsium, mengurangkan tempoh aruhan tindak balas penghidratan klinker simen Kepekatan ion kalsium adalah rendah, menghalang pemendakan selanjutnya Ca(OH)2, mengurangkan kelajuan tindak balas penghidratan simen, dengan itu melambatkan penetapan simen.

2.3 Kekuatan mampatan

Daripada hubungan antara kekuatan mampatan sampel UHPC pada 7 hari dan 28 hari dan kandungan HMPC, jelas dapat dilihat bahawa penambahan HPMC secara beransur-ansur meningkatkan penurunan kekuatan mampatan UHPC. 0.25% HPMC, kekuatan mampatan UHPC berkurangan sedikit, dan nisbah kekuatan mampatan ialah 96%. Menambah 0.50% HPMC tidak mempunyai kesan yang jelas pada nisbah kekuatan mampatan UHPC. Teruskan menambah HPMC dalam skop penggunaan, UHPC's Kekuatan mampatan menurun dengan ketara. Apabila kandungan HPMC meningkat kepada 1.00%, nisbah kekuatan mampatan menurun kepada 66%, dan kehilangan kekuatan adalah serius. Menurut analisis data, adalah lebih sesuai untuk menambah 0.50% HPMC, dan kehilangan kekuatan mampatan adalah kecil

HPMC mempunyai kesan kemasukan udara tertentu. Penambahan HPMC akan menyebabkan sejumlah buih mikro dalam UHPC, yang akan mengurangkan ketumpatan pukal UHPC yang baru dicampur. Selepas buburan mengeras, keliangan akan meningkat secara beransur-ansur dan kekompakan juga akan berkurangan, terutamanya kandungan HPMC. Lebih tinggi. Di samping itu, dengan peningkatan jumlah HPMC yang diperkenalkan, masih terdapat banyak polimer fleksibel dalam liang UHPC, yang tidak dapat memainkan peranan penting dalam ketegaran yang baik dan sokongan mampatan apabila matriks komposit bersimen dimampatkan. .Oleh itu, penambahan HPMC sangat mengurangkan kekuatan mampatan UHPC.

2.4 Kekuatan lentur

Daripada hubungan antara kekuatan lentur sampel UHPC pada 7 hari dan 28 hari dan kandungan HMPC, dapat dilihat bahawa lengkung perubahan kekuatan lentur dan kekuatan mampatan adalah serupa, dan perubahan kekuatan lentur antara 0 dan 0.50% daripada HMPC tidak sama. Apabila penambahan HPMC berterusan, kekuatan lenturan sampel UHPC menurun dengan ketara.

Kesan HPMC pada kekuatan lenturan UHPC adalah terutamanya dalam tiga aspek: eter selulosa mempunyai kesan melambatkan dan menahan udara, yang mengurangkan kekuatan lenturan UHPC; dan aspek ketiga ialah polimer fleksibel yang dihasilkan oleh eter selulosa, Mengurangkan ketegaran spesimen memperlahankan penurunan kekuatan lentur spesimen sedikit. Kewujudan serentak ketiga-tiga aspek ini mengurangkan kekuatan mampatan spesimen UHPC dan juga mengurangkan kekuatan lentur.

2.5 Kekuatan tegangan paksi dan nilai tegangan muktamad

Hubungan antara kekuatan tegangan spesimen UHPC pada 7 d dan 28 d dan kandungan HMPC. Dengan peningkatan kandungan HPMC, kekuatan tegangan spesimen UHPC mula-mula berubah sedikit dan kemudian menurun dengan cepat. Keluk kekuatan tegangan menunjukkan bahawa apabila kandungan HPMC dalam spesimen mencapai 0.50%, nilai kekuatan tegangan paksi spesimen UHPC ialah 12.2MPa, dan nisbah kekuatan tegangan ialah 103%. Dengan peningkatan lagi kandungan HPMC spesimen, paksi Nilai kekuatan tegangan pusat mula menurun dengan mendadak. Apabila kandungan HPMC spesimen adalah 0.75% dan 1.00%, nisbah kekuatan tegangan masing-masing adalah 94% dan 78%, yang lebih rendah daripada kekuatan tegangan paksi UHPC tanpa HPMC.

Daripada hubungan antara nilai tegangan muktamad sampel UHPC pada 7 hari dan 28 hari dan kandungan HMPC, dapat dilihat bahawa nilai tegangan muktamad hampir tidak berubah dengan peningkatan selulosa eter pada permulaan, dan apabila kandungan eter selulosa mencapai 0.50 % dan kemudian mula menurun dengan cepat.

Kesan jumlah penambahan HPMC ke atas kekuatan tegangan paksi dan nilai tegangan muktamad spesimen UHPC menunjukkan trend kekal hampir tidak berubah dan kemudian menurun. Sebab utama ialah HPMC boleh dibentuk secara langsung antara zarah simen terhidrat Lapisan filem pengedap polimer kalis air memainkan peranan pengedap, supaya sejumlah air disimpan di UHPC, yang menyediakan air yang diperlukan untuk pembangunan berterusan penghidratan selanjutnya. simen, dengan itu meningkatkan kekuatan simen. Penambahan HPMC menambah baik Kesepaduan UHPC memberikan buburan dengan fleksibiliti, yang menjadikan UHPC menyesuaikan sepenuhnya dengan pengecutan dan ubah bentuk bahan asas, dan sedikit meningkatkan kekuatan tegangan UHPC. Walau bagaimanapun, apabila kandungan HPMC melebihi nilai kritikal, udara yang terperangkap menjejaskan kekuatan spesimen. Kesan buruk secara beransur-ansur memainkan peranan utama, dan kekuatan tegangan paksi dan nilai tegangan muktamad spesimen mula berkurangan.

3. Kesimpulan

1) HPMC boleh meningkatkan prestasi kerja pengawetan suhu biasa UHPC dengan ketara, memanjangkan masa pembekuannya dan mengurangkan kehilangan kecairan UHPC yang baru dicampur dari semasa ke semasa.

2) Penambahan HPMC memperkenalkan sejumlah buih kecil semasa proses mengacau buburan. Jika jumlahnya terlalu besar, buih akan berkumpul terlalu banyak dan membentuk buih yang lebih besar. Buburan sangat padat, dan buih tidak boleh melimpah dan pecah. Liang-liang UHPC yang mengeras berkurangan; di samping itu, polimer fleksibel yang dihasilkan oleh HPMC tidak dapat memberikan sokongan tegar apabila ia berada di bawah tekanan, dan kekuatan mampatan dan lentur sangat berkurangan.

3) Penambahan HPMC menjadikan UHPC plastik dan fleksibel. Kekuatan tegangan paksi dan nilai tegangan muktamad spesimen UHPC hampir tidak berubah dengan peningkatan kandungan HPMC, tetapi apabila kandungan HPMC melebihi nilai tertentu, Kekuatan tegangan paksi dan nilai tegangan muktamad akan berkurangan dengan banyak.

4) Apabila menyediakan pengawetan suhu biasa UHPC, dos HPMC hendaklah dikawal dengan ketat. Apabila dos adalah 0.50%, hubungan antara prestasi kerja dan sifat mekanikal pengawetan suhu biasa UHPC boleh diselaraskan dengan baik.