Metylcelluloseeter på romtemperaturherdende betong med ultrahøy ytelse

Abstrakt: Ved å endre innholdet av hydroksypropylmetylcelluloseeter (HPMC) i normaltemperaturherdende ultrahøyytelsesbetong (UHPC), ble effekten av celluloseeter på fluiditeten, herdetiden, trykkstyrken og bøyestyrken til UHPC studert. aksial strekkstyrke og endelig strekkverdi, og resultatene ble analysert. Testresultatene viser at: tilsetning av ikke mer enn 1,00 % lavviskøs HPMC påvirker ikke fluiditeten til UHPC, men reduserer tapet av fluiditet over tid. , og forlenger innstillingstiden, og forbedrer konstruksjonsytelsen betydelig; når innholdet er mindre enn 0,50 %, er innvirkningen på trykkstyrke, bøyestyrke og aksial strekkstyrke ikke signifikant, og når innholdet er mer enn 0,50 %, er dens mekaniske ytelse redusert med mer enn 1/3. Tatt i betraktning ulike ytelser, er den anbefalte dosen av HPMC 0,50 %.

Stikkord: ultra-høy ytelse betong; cellulose eter; normal temperatur herding; trykkstyrke; bøyestyrke; strekkfasthet

0、Forord

Med den raske utviklingen av Kinas byggeindustri har kravene til betongytelse i faktisk prosjektering også økt, og ultrahøyytelsesbetong (UHPC) har blitt produsert som svar på etterspørselen. Den optimale andelen av partikler med forskjellige partikkelstørrelser er teoretisk utformet, og blandet med stålfiber og høyeffektivt vannreduserende middel, har den utmerkede egenskaper som ultrahøy trykkfasthet, høy seighet, høy støtmotstandsbestandighet og sterk selvhelbredelse. evne til mikrosprekker. Ytelse. Utenlandsk teknologiforskning på UHPC er relativt moden og har blitt brukt på mange praktiske prosjekter. Sammenlignet med utlandet er innenlandsk forskning ikke dypt nok. Dong Jianmiao og andre studerte fiberinkorporeringen ved å legge til forskjellige typer og mengder fiber. Betongens påvirkningsmekanisme og lov; Chen Jing et al. studerte påvirkningen av stålfiberdiameter på ytelsen til UHPC ved å velge stålfibre med 4 diametre. UHPC har bare et lite antall ingeniørapplikasjoner i Kina, og det er fortsatt på stadiet av teoretisk forskning. Ytelsen til UHPC Superiority har blitt en av forskningsretningene for betongutvikling, men det er fortsatt mange problemer som skal løses. Slik som høye krav til råvarer, høye kostnader, komplisert forberedelsesprosess, etc., begrenser utviklingen av UHPC-produksjonsteknologi. Blant dem, bruk av høytrykksdamp Herding av UHPC ved høy temperatur kan få det til å oppnå høyere mekaniske egenskaper og holdbarhet. Men på grunn av den tungvinte dampherdeprosessen og høye krav til produksjonsutstyr, kan påføringen av materialer bare begrenses til prefabrikkerte verft, og plassstøpt konstruksjon kan ikke utføres. Derfor er det ikke egnet å ta i bruk metoden for termisk herding i faktiske prosjekter, og det er nødvendig å utføre dyptgående forskning på normal temperaturherding UHPC.

Normal temperaturherding UHPC er på forskningsstadiet i Kina, og vann-til-bindemiddel-forholdet er ekstremt lavt, og det er utsatt for rask dehydrering på overflaten under konstruksjon på stedet. For å effektivt forbedre dehydreringsfenomenet, tilsetter sementbaserte materialer vanligvis noen vannholdende fortykningsmidler til materialet. Kjemisk middel for å forhindre segregering og blødning av materialer, forbedre vannretensjon og kohesjon, forbedre konstruksjonsytelsen, og også effektivt forbedre de mekaniske egenskapene til sementbaserte materialer. Hydroksypropylmetylcelluloseeter (HPMC) som et polymerfortykningsmiddel, som effektivt kan fordele den polymergelerte slurryen og materialene i sementbaserte materialer jevnt, og det frie vannet i slurryen vil bli bundet vann, slik at det ikke er lett å miste fra slurryen og forbedre vannretensjonsytelsen til betong. For å redusere virkningen av celluloseeter på fluiditeten til UHPC, ble lavviskøs celluloseeter valgt for testen.

Oppsummert, for å forbedre konstruksjonsytelsen på grunnlag av å sikre de mekaniske egenskapene til normaltemperaturherding UHPC, studerer denne artikkelen effekten av lavviskositets celluloseeterinnhold på normaltemperaturherding basert på de kjemiske egenskapene til celluloseeter og dens virkningsmekanisme i UHPC slurry. Påvirkningen av fluiditet, koaguleringstid, trykkstyrke, bøyestyrke, aksial strekkstyrke og endelig strekkverdi av UHPC for å bestemme riktig dosering av celluloseeter.

1. Testplan

1.1 Test råvarer og blandingsforhold

Råvarene for denne testen er:

1) Sement: P·O 52,5 vanlig Portland sement produsert i Liuzhou.

2) Flyveaske: Flyveaske produsert i Liuzhou.

3) Slaggpulver: S95 granulert masovnslaggpulver produsert i Liuzhou.

4) Silica røyk: semi-kryptert silika røyk, grått pulver, SiO2 innhold≥92 %, spesifikt overflateareal 23 m²/g.

5) Kvartssand: 20~40 mesh (0,833~0,350 mm).

6) Vannreduksjon: polykarboksylatvannreduksjon, hvitt pulver, vannreduserende hastighet≥30 %.

7) Latekspulver: redispergerbart latekspulver.

8) Fibereter: hydroksypropylmetylcellulose METHOCEL produsert i USA, viskositet 400 MPa s.

9) Stålfiber: rett kobberbelagt mikrotråd stålfiber, diameterφ er 0,22 mm, lengde er 13 mm, strekkfasthet er 2 000 MPa.

Etter mye eksperimentell forskning i det tidlige stadiet, kan det fastslås at det grunnleggende blandingsforholdet for normaltemperaturherdende ultrahøyytelsesbetong er sement: flyveaske: mineralpulver: silikarøyk: sand: vannreduserende middel: latekspulver: vann = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, stålfibervoluminnholdet er 2%. Tilsett 0, 0,25 %, 0,50 %, 0,75 %, 1,00 % HPMC av celluloseeter (HPMC) innhold på dette grunnleggende blandingsforholdet Sett opp henholdsvis sammenlignende eksperimenter.

1.2 Testmetode

Vei de tørre pulverråmaterialene i henhold til blandingsforholdet og plasser dem i HJW-60 enkelt-horisontalt tvangsbetongblander. Start mikseren til den er jevn, tilsett vann og bland i 3 minutter, slå av mikseren, tilsett den veide stålfiberen og start mikseren på nytt i 2 minutter. Laget til UHPC slurry.

Testelementene inkluderer fluiditet, herdetid, trykkstyrke, bøyestyrke, aksial strekkstyrke og endelig strekkverdi. Fluiditetstesten bestemmes i henhold til JC/T986-2018 "Cement-based Grouting Materials". Innstillingstidstesten er i henhold til GB /T 1346—2011 "Sement Standard Konsistens Vannforbruk og Setting Time Test Method". Bøyestyrketesten bestemmes i henhold til GB/T50081-2002 "Standard for testmetoder for mekaniske egenskaper for vanlig betong". Trykkfasthetstest, aksial strekkfasthet og Den endelige strekkverditesten bestemmes i henhold til DLT5150-2001 "Hydraulic Concrete Test Regulations".

2. Testresultater

2.1 Likviditet

Fluiditetstestresultatene viser påvirkningen av HPMC-innhold på tapet av UHPC-fluiditet over tid. Det er observert fra testfenomenet at etter at slurryen uten celluloseeter er omrørt jevnt, er overflaten utsatt for dehydrering og skorpedannelse, og fluiditeten går raskt tapt. , og brukbarheten ble dårligere. Etter tilsetning av celluloseeter var det ingen skinning på overflaten, tapet av fluiditet over tid var lite, og bearbeidbarheten forble god. Innenfor testområdet var minimumstapet av fluiditet 5 mm på 60 minutter. Analyse av testdataene viser at Mengden av lavviskøs celluloseeter har liten effekt på den initiale fluiditeten til UHPC, men har en større innvirkning på tapet av fluiditet over tid. Når ingen celluloseeter tilsettes, er fluiditetstapet til UHPC 15 mm; Med økningen av HPMC, reduseres flytende tap av mørtel; når doseringen er 0,75 %, er fluiditetstapet av UHPC det minste over tid, som er 5 mm; etter det, med økningen av HPMC, er fluiditetstapet av UHPC med tiden Nesten uendret.

EtterHPMCer blandet med UHPC, påvirker det de reologiske egenskapene til UHPC fra to aspekter: det ene er at uavhengige mikrobobler bringes inn i røreprosessen, noe som gjør at tilslaget og flyveasken og andre materialer danner en "kuleeffekt", som øker bearbeidbarhet Samtidig kan en stor mengde sementholdig materiale pakke inn aggregatet, slik at aggregatet kan "suspenderes" jevnt i slurryen, og kan bevege seg fritt, friksjonen mellom aggregatene reduseres og fluiditeten økes; den andre er å øke UHPC. Den kohesive kraften reduserer fluiditeten. Siden testen bruker lavviskøs HPMC, er det første aspektet likt det andre aspektet, og den initiale fluiditeten endres ikke mye, men tapet av fluiditet over tid kan reduseres. I henhold til analysen av testresultatene kan det være kjent at tilsetning av en passende mengde HPMC til UHPC kan forbedre konstruksjonsytelsen til UHPC betydelig.

2.2 Stille inn tid

Fra endringstrenden for innbindingstiden for UHPC påvirket av mengden HPMC, kan det sees at HPMC spiller en retarderende rolle i UHPC. Jo større mengden er, desto tydeligere er den retarderende effekten. Når mengden er 0,50 %, er herdetiden for mørtelen 55min. Sammenlignet med kontrollgruppen (40 min) økte den med 37,5 %, og økningen var fortsatt ikke åpenbar. Når doseringen var 1,00 %, var herdetiden for mørtelen 100 min, som var 150 % høyere enn for kontrollgruppen (40 min).

De molekylære strukturegenskapene til celluloseeter påvirker dens retarderende effekt. Den grunnleggende molekylære strukturen i celluloseeter, det vil si anhydroglukoseringstrukturen, kan reagere med kalsiumioner for å danne sukker-kalsiummolekylære forbindelser, noe som reduserer induksjonsperioden for sementklinkerhydratiseringsreaksjonen Konsentrasjonen av kalsiumioner er lav, og forhindrer ytterligere utfelling av Ca(OH)2, reduserer hastigheten på sementhydreringsreaksjonen, og forsinker derved herdingen av sement.

2.3 Trykkfasthet

Fra forholdet mellom trykkstyrken til UHPC-prøver ved 7 dager og 28 dager og innholdet av HMPC, kan det tydelig sees at tilsetning av HPMC gradvis øker nedgangen i trykkstyrken til UHPC. 0,25 % HPMC, trykkstyrken til UHPC avtar litt, og trykkfasthetsforholdet er 96 %. Tilsetning av 0,50 % HPMC har ingen åpenbar effekt på trykkstyrkeforholdet til UHPC. Fortsett å legge til HPMC innenfor bruksomfanget, UHPC's Trykkstyrken ble betydelig redusert. Når innholdet av HPMC økte til 1,00 %, falt trykkfasthetsforholdet til 66 %, og styrketapet var alvorlig. I følge dataanalysen er det mer hensiktsmessig å legge til 0,50 % HPMC, og tapet av trykkstyrke er lite

HPMC har en viss luft-medbringende effekt. Tilsetning av HPMC vil forårsake en viss mengde mikrobobler i UHPC, noe som vil redusere bulkdensiteten til nyblandet UHPC. Etter at slurryen er herdet vil porøsiteten gradvis øke og kompaktheten vil også avta, spesielt HPMC-innholdet. Høyere. I tillegg, med økningen av mengden av HPMC introdusert, er det fortsatt mange fleksible polymerer i porene til UHPC, som ikke kan spille en viktig rolle i god stivhet og komprimerende støtte når matrisen til den sementholdige kompositten komprimeres. .Derfor reduserer tilsetningen av HPMC trykkstyrken til UHPC betraktelig.

2.4 Bøyestyrke

Fra forholdet mellom bøyestyrken til UHPC-prøver ved 7 dager og 28 dager og innholdet av HMPC, kan man se at endringskurvene for bøyestyrke og trykkstyrke er like, og endringen i bøyestyrke mellom 0 og 0,50 % av HMPC er ikke det samme. Etter hvert som tilsetningen av HPMC fortsatte, ble bøyestyrken til UHPC-prøver redusert betydelig.

Effekten av HPMC på bøyestyrken til UHPC er hovedsakelig i tre aspekter: celluloseeter har retarderende og luft-medbringende effekter, som reduserer bøyestyrken til UHPC; og det tredje aspektet er den fleksible polymeren produsert av celluloseeter. Redusering av stivheten til prøven bremser nedgangen i bøyestyrken til prøven litt. Den samtidige eksistensen av disse tre aspektene reduserer trykkstyrken til UHPC-prøven og reduserer også bøyestyrken.

2.5 Aksial strekkfasthet og endelig strekkverdi

Forholdet mellom strekkfastheten til UHPC-prøver ved 7 d og 28 d og innholdet av HMPC. Med økningen av innholdet av HPMC endret strekkstyrken til UHPC-prøver seg først lite og deretter raskt redusert. Strekkstyrkekurven viser at når innholdet av HPMC i prøven når 0,50 %, er den aksiale strekkfasthetsverdien til UHPC-prøven 12,2 MPa, og strekkfasthetsforholdet er 103 %. Med den ytterligere økningen av HPMC-innholdet i prøven begynte den aksiale Den sentrale strekkfasthetsverdien å synke kraftig. Når HPMC-innholdet i prøven var 0,75 % og 1,00 %, var strekkfasthetsforholdene henholdsvis 94 % og 78 %, som var lavere enn den aksiale strekkfastheten til UHPC uten HPMC.

Fra forholdet mellom de endelige strekkverdiene til UHPC-prøver ved 7 dager og 28 dager og innholdet av HMPC, kan man se at de endelige strekkverdiene er nesten uendret med økningen av celluloseeter i begynnelsen, og når innholdet av celluloseeter når 0,50 % og begynte deretter å falle raskt.

Effekten av tilsetningsmengden av HPMC på den aksiale strekkstyrken og den endelige strekkverdien til UHPC-prøver viser en trend med å holde seg nesten uendret og deretter avta. Hovedårsaken er at HPMC kan dannes direkte mellom hydratiserte sementpartikler. Et lag med vanntett polymerforseglingsfilm spiller rollen som forsegling, slik at en viss mengde vann lagres i UHPC, som gir nødvendig vann for kontinuerlig utvikling av ytterligere hydrering av sement, og derved forbedre styrken til sement. Tilsetningen av HPMC forbedrer sammenhengen til UHPC gir slurryen fleksibilitet, noe som gjør at UHPC fullt ut tilpasser seg krympingen og deformasjonen av basismaterialet, og forbedrer strekkstyrken til UHPC noe. Men når innholdet av HPMC overstiger den kritiske verdien, påvirker den medførte luften styrken til prøven. De negative effektene spilte gradvis en ledende rolle, og den aksiale strekkstyrken og den endelige strekkverdien til prøven begynte å avta.

3. Konklusjon

1) HPMC kan forbedre arbeidsytelsen til normal temperaturherdende UHPC betydelig, forlenge koagulasjonstiden og redusere fluiditetstapet til nyblandet UHPC over tid.

2) Tilsetningen av HPMC introduserer en viss mengde små bobler under omrøringsprosessen av slurryen. Hvis mengden er for stor, vil boblene samle seg for mye og danne større bobler. Oppslemmingen er svært sammenhengende, og boblene kan ikke renne over og sprekke. Porene til den herdede UHPC reduseres; i tillegg kan den fleksible polymeren produsert av HPMC ikke gi stiv støtte når den er under trykk, og trykk- og bøyestyrken er sterkt redusert.

3) Tilsetningen av HPMC gjør UHPC plastisk og fleksibel. Den aksiale strekkstyrken og den endelige strekkverdien til UHPC-prøver endres knapt med økningen i HPMC-innholdet, men når HPMC-innholdet overstiger en viss verdi, reduseres den aksiale strekkstyrken og den endelige strekkverdien kraftig.

4) Når du forbereder normal temperaturherding UHPC, bør doseringen av HPMC kontrolleres strengt. Når doseringen er 0,50 %, kan forholdet mellom arbeidsytelsen og de mekaniske egenskapene til normal temperaturherding UHPC være godt koordinert.