Eter metil celulozë në temperaturën e dhomës që trajton betonin me performancë ultra të lartë

Abstrakt: Duke ndryshuar përmbajtjen e eterit hidroksipropil metilcelulozë (HPMC) në betonin me performancë ultra të lartë me temperaturë normale (UHPC), u studiua efekti i eterit të celulozës në rrjedhshmërinë, kohën e vendosjes, rezistencën në shtypje dhe rezistencën përkulëse të UHPC. , forca aksiale në tërheqje dhe vlera përfundimtare e tërheqjes, dhe rezultatet u analizuan. Rezultatet e testit tregojnë se: shtimi i jo më shumë se 1.00% i HPMC me viskozitet të ulët nuk ndikon në rrjedhshmërinë e UHPC, por redukton humbjen e rrjedhshmërisë me kalimin e kohës. , dhe zgjasin kohën e vendosjes, duke përmirësuar shumë performancën e ndërtimit; kur përmbajtja është më pak se 0,50%, ndikimi në rezistencën në shtypje, rezistencën në përkulje dhe rezistencën në tërheqje boshtore nuk është i rëndësishëm, dhe kur përmbajtja është më shumë se 0,50%, performanca e tij mekanike reduktohet me më shumë se 1/3. Duke marrë parasysh performancat e ndryshme, doza e rekomanduar e HPMC është 0.50%.

Fjalët kyçe: beton me performancë ultra të lartë; eter celuloze; shërim me temperaturë normale; forca në shtypje; forca në përkulje; qëndrueshmëria në tërheqje

0,Parathënie

Me zhvillimin e shpejtë të industrisë së ndërtimit të Kinës, kërkesat për performancën e betonit në inxhinierinë aktuale janë rritur gjithashtu dhe betoni me performancë ultra të lartë (UHPC) është prodhuar në përgjigje të kërkesës. Përqindja optimale e grimcave me madhësi të ndryshme grimcash është projektuar teorikisht dhe e përzier me fibra çeliku dhe agjent reduktues me efikasitet të lartë, ka veti të shkëlqyera si forca ultra e lartë në shtypje, qëndrueshmëri e lartë, qëndrueshmëri e lartë ndaj goditjes dhe vetë-shërim i fortë. aftësia e mikroçarjeve. Performanca. Hulumtimi i teknologjisë së huaj mbi UHPC është relativisht i pjekur dhe është aplikuar në shumë projekte praktike. Krahasuar me vendet e huaja, kërkimi i brendshëm nuk është mjaft i thellë. Dong Jianmiao dhe të tjerë studiuan përfshirjen e fibrave duke shtuar lloje dhe sasi të ndryshme fibrash. Mekanizmi i ndikimit dhe ligji i betonit; Chen Jing et al. studioi ndikimin e diametrit të fibrës së çelikut në performancën e UHPC duke përzgjedhur fibra çeliku me 4 diametra. UHPC ka vetëm një numër të vogël aplikimesh inxhinierike në Kinë dhe është ende në fazën e kërkimit teorik. Ecuria e Superioritetit UHPC është kthyer në një nga drejtimet kërkimore të zhvillimit konkret, por ka ende shumë probleme për t'u zgjidhur. Të tilla si kërkesat e larta për lëndët e para, kostoja e lartë, procesi i komplikuar i përgatitjes, etj., duke kufizuar zhvillimin e teknologjisë së prodhimit të UHPC. Midis tyre, përdorimi i avullit me presion të lartë Kurimi i UHPC në temperaturë të lartë mund ta bëjë atë të ketë veti dhe qëndrueshmëri më të lartë mekanike. Megjithatë, për shkak të procesit të rëndë të pjekjes me avull dhe kërkesave të larta për pajisjet e prodhimit, aplikimi i materialeve mund të kufizohet vetëm në oborret e parafabrikimit dhe ndërtimi i derdhur në vend nuk mund të kryhet. Prandaj, nuk është e përshtatshme të adoptohet metoda e forcimit termik në projektet aktuale dhe është e nevojshme të kryhen kërkime të thelluara mbi UHPC-në e shërimit me temperaturë normale.

UHPC për shërimin e temperaturës normale është në fazën e kërkimit në Kinë dhe raporti i tij ujë-lidhës është jashtëzakonisht i ulët dhe është i prirur ndaj dehidrimit të shpejtë në sipërfaqe gjatë ndërtimit në vend. Për të përmirësuar në mënyrë efektive fenomenin e dehidrimit, materialet me bazë çimento zakonisht shtojnë disa trashës që mbajnë ujin në material. Agjent kimik për të parandaluar ndarjen dhe gjakderdhjen e materialeve, përmirëson mbajtjen dhe kohezionin e ujit, përmirëson performancën e ndërtimit dhe gjithashtu përmirëson në mënyrë efektive vetitë mekanike të materialeve me bazë çimento. Eter hidroksipropil metil celulozë (HPMC) si një trasues polimeri, i cili mund të shpërndajë në mënyrë efektive sllumin e xhelit të polimerit dhe materialet në materialet me bazë çimento në mënyrë të barabartë, dhe uji i lirë në llum do të bëhet ujë i lidhur, kështu që nuk është e lehtë të humbet nga slurry dhe për të përmirësuar performancën e mbajtjes së ujit të betonit. Për të reduktuar ndikimin e eterit të celulozës në rrjedhshmërinë e UHPC, u zgjodh për testim eteri celuloz me viskozitet të ulët.

Në përmbledhje, për të përmirësuar performancën e ndërtimit mbi bazën e sigurimit të vetive mekanike të UHPC-së për shërimin me temperaturë normale, ky punim studion efektin e përmbajtjes së eterit të celulozës me viskozitet të ulët në shërimin në temperaturë normale bazuar në vetitë kimike të eterit të celulozës. dhe mekanizmi i veprimit të tij në slurry UHPC. Ndikimi i rrjedhshmërisë, kohës së koagulimit, forcës në shtypje, forcës në përkulje, forcës në tërheqje boshtore dhe vlerës përfundimtare të tërheqjes së UHPC për të përcaktuar dozën e duhur të eterit të celulozës.

1. Plani i testimit

1.1 Testoni lëndët e para dhe raportin e përzierjes

Lëndët e para për këtë test janë:

1) Çimento: P·O 52.5 çimento Portland i zakonshëm i prodhuar në Liuzhou.

2) Hiri fluturues: Hiri fluturues i prodhuar në Liuzhou.

3) Pluhur skorje: S95 pluhur i grimcuar i skorjes së furrës së shpërthimit, i prodhuar në Liuzhou.

4) Tym silicë: tym silicë gjysmë i koduar, pluhur gri, përmbajtje SiO2≥92%, sipërfaqja specifike 23 m²/g.

5) Rërë kuarci: 20~40 rrjetë (0,833~0,350 mm).

6) Reduktues uji: reduktues uji polikarboksilat, pluhur i bardhë, shkalla e reduktimit të ujit≥30%.

7) Pluhur lateksi: pluhur lateksi i rishpërndarë.

8) Eter fibër: hidroksipropil metilcelulozë METHOCEL prodhuar në Shtetet e Bashkuara, viskoziteti 400 MPa s.

9) Fibër çeliku: fibër çeliku me mikrotel të bakrit, me diametërφ është 0,22 mm, gjatësia është 13 mm, forca në tërheqje është 2 000 MPa.

Pas shumë kërkimeve eksperimentale në fazën e hershme, mund të përcaktohet se raporti bazë i përzierjes së betonit me performancë ultra të lartë që trajton temperaturën normale është çimento: hiri fluturues: pluhur mineral: tym silicë: rërë: agjent reduktues uji: pluhur lateksi: ujë = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, përmbajtja e vëllimit të fibrave të çelikut është 2%. Shtoni 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% HPMC të përmbajtjes së eterit të celulozës (HPMC) në këtë raport bazë përzierjeje Vendosni përkatësisht eksperimentet krahasuese.

1.2 Metoda e testimit

Peshoni lëndët e para pluhur të thatë sipas raportit të përzierjes dhe vendosini në betonin e detyruar HJW-60 me një bosht të vetëm horizontal. Ndizni mikserin derisa të jetë uniform, shtoni ujë dhe përzieni për 3 minuta, fikni mikserin, shtoni fibrën e peshuar të çelikut dhe rindizni mikserin për 2 minuta. Bërë në slurry UHPC.

Artikujt e provës përfshijnë rrjedhshmërinë, kohën e fiksimit, rezistencën në shtypje, forcën në përkulje, forcën në tërheqje boshtore dhe vlerën përfundimtare të tërheqjes. Testi i rrjedhshmërisë përcaktohet sipas JC/T986-2018 “Materialet e fugave me bazë çimento”. Testi i kohës së vendosjes është sipas GB /T 1346-2011 “Konsumi i ujit me konsistencë standarde të çimentos dhe metoda e testimit të kohës së vendosjes”. Testi i rezistencës në përkulje përcaktohet sipas GB/T50081-2002 “Standardi për Metodat e Testimit të Vetive Mekanike të Betonit të zakonshëm”. Testi i rezistencës në shtypje, qëndrueshmëria boshtore në tërheqje dhe Testi i vlerës përfundimtare të tërheqjes përcaktohet sipas DLT5150-2001 "Rregulloret e provës së betonit hidraulik".

2. Rezultatet e testit

2.1 Likuiditeti

Rezultatet e testit të rrjedhshmërisë tregojnë ndikimin e përmbajtjes së HPMC në humbjen e rrjedhshmërisë së UHPC me kalimin e kohës. Nga dukuria e provës vërehet se pasi llumi pa eter celuloz trazohet në mënyrë të barabartë, sipërfaqja është e prirur ndaj dehidrimit dhe formimit të kores dhe rrjedhshmëria humbet shpejt. , dhe punueshmëria u përkeqësua. Pas shtimit të eterit të celulozës, në sipërfaqe nuk kishte lëkurë, humbja e rrjedhshmërisë me kalimin e kohës ishte e vogël dhe punueshmëria mbeti e mirë. Brenda gamës së provës, humbja minimale e rrjedhshmërisë ishte 5 mm në 60 minuta. Analiza e të dhënave të testit tregon se, sasia e eterit të celulozës me viskozitet të ulët ka pak efekt në rrjedhshmërinë fillestare të UHPC, por ka një ndikim më të madh në humbjen e rrjedhshmërisë me kalimin e kohës. Kur nuk shtohet eter celuloze, humbja e rrjedhshmërisë së UHPC është 15 mm; Me rritjen e HPMC, humbja e rrjedhshmërisë së llaçit zvogëlohet; kur doza është 0.75%, humbja e rrjedhshmërisë së UHPC është më e vogla me kalimin e kohës, e cila është 5 mm; pas kësaj, me rritjen e HPMC, humbja e rrjedhshmërisë së UHPC me kalimin e kohës pothuajse e pandryshuar.

PasHPMCështë i përzier me UHPC, ai ndikon në vetitë reologjike të UHPC nga dy aspekte: njëri është që mikroflluska të pavarura futen në procesin e trazimit, gjë që e bën agregatin dhe hirin fluturues dhe materialet e tjera të formojnë një "efekt topi", i cili rrit punueshmëria Në të njëjtën kohë, një sasi e madhe e materialit çimento mund të mbështjellë agregatin, në mënyrë që agregati të mund të "suspendohet" në mënyrë të barabartë në llum dhe të lëvizë lirshëm, fërkimi midis agregateve zvogëlohet dhe rrjedhshmëria rritet; e dyta është rritja e UHPC-së Forca kohezive zvogëlon rrjedhshmërinë. Meqenëse testi përdor HPMC me viskozitet të ulët, aspekti i parë është i barabartë me aspektin e dytë dhe rrjedhshmëria fillestare nuk ndryshon shumë, por humbja e rrjedhshmërisë me kalimin e kohës mund të reduktohet. Sipas analizës së rezultateve të testit, mund të dihet se shtimi i një sasie të përshtatshme të HPMC në UHPC mund të përmirësojë shumë performancën e ndërtimit të UHPC.

2.2 Vendosja e kohës

Nga tendenca e ndryshimit të kohës së vendosjes së UHPC e ndikuar nga sasia e HPMC, mund të shihet se HPMC luan një rol vonues në UHPC. Sa më e madhe të jetë sasia, aq më i dukshëm është efekti i vonesës. Kur sasia është 0,50%, koha e ngurtësimit të llaçit është 55 min. Krahasuar me grupin e kontrollit (40 min), ai u rrit me 37.5%, dhe rritja nuk ishte ende e dukshme. Kur doza ishte 1.00%, koha e ngurtësimit të llaçit ishte 100 min, që ishte 150% më e lartë se ajo e grupit të kontrollit (40 min).

Karakteristikat e strukturës molekulare të eterit të celulozës ndikojnë në efektin e tij ngadalësues. Struktura themelore molekulare në eterin e celulozës, domethënë struktura e unazës së anhidroglukozës, mund të reagojë me jonet e kalciumit për të formuar përbërje molekulare sheqer-kalcium, duke zvogëluar periudhën e induksionit të reaksionit të hidratimit të klinkerit të çimentos. Përqendrimi i joneve të kalciumit është i ulët, duke parandaluar reshjet e mëtejshme të Ca(OH)2, duke reduktuar shpejtësinë e reaksionit të hidratimit të çimentos, duke vonuar kështu ngjitjen e çimentos.

2.3 Rezistenca në shtypje

Nga marrëdhënia midis rezistencës në shtypje të mostrave UHPC në 7 ditë dhe 28 ditë dhe përmbajtjes së HMPC, mund të shihet qartë se shtimi i HPMC rrit gradualisht rënien e rezistencës në shtypje të UHPC. 0,25% HPMC, rezistenca në shtypje e UHPC zvogëlohet pak dhe raporti i forcës në shtypje është 96%. Shtimi i 0.50% HPMC nuk ka efekt të dukshëm në raportin e forcës në shtypje të UHPC. Vazhdoni të shtoni HPMC brenda fushës së përdorimit, UHPC's Rezistenca në shtypje u ul ndjeshëm. Kur përmbajtja e HPMC u rrit në 1.00%, raporti i forcës në shtypje ra në 66%, dhe humbja e forcës ishte serioze. Sipas analizës së të dhënave, është më e përshtatshme të shtohet 0.50% HPMC, dhe humbja e rezistencës në shtypje është e vogël.

HPMC ka një efekt të caktuar të tërheqjes së ajrit. Shtimi i HPMC do të shkaktojë një sasi të caktuar mikroflluskash në UHPC, të cilat do të zvogëlojnë densitetin e masës së UHPC të sapopërzier. Pas ngurtësimit të llumit, poroziteti do të rritet gradualisht dhe do të ulet edhe kompaktësia, veçanërisht përmbajtja e HPMC. Më e lartë. Përveç kësaj, me rritjen e sasisë së HPMC të futur, ka ende shumë polimere fleksibël në poret e UHPC, të cilët nuk mund të luajnë një rol të rëndësishëm në ngurtësinë e mirë dhe mbështetjen kompresive kur matrica e kompozitit çimento është e ngjeshur. .Prandaj, shtimi i HPMC redukton në masë të madhe rezistencën në shtypje të UHPC.

2.4 Forca në përkulje

Nga lidhja midis rezistencës në përkulje të mostrave UHPC në 7 ditë dhe 28 ditë dhe përmbajtjes së HMPC, mund të shihet se kurbat e ndryshimit të rezistencës në përkulje dhe rezistencës në shtypje janë të ngjashme, dhe ndryshimi i rezistencës në përkulje midis 0 dhe 0,50% i HMPC nuk është i njëjtë. Ndërsa shtimi i HPMC vazhdoi, forca përkulëse e mostrave UHPC u ul ndjeshëm.

Efekti i HPMC në forcën përkulëse të UHPC është kryesisht në tre aspekte: eteri i celulozës ka efekte ngadalësuese dhe thithëse të ajrit, të cilat reduktojnë forcën përkulëse të UHPC; dhe aspekti i tretë është polimeri fleksibël i prodhuar nga eteri celuloz, Reduktimi i ngurtësisë së kampionit ngadalëson pakësimin e forcës në përkulje të kampionit. Ekzistenca e njëkohshme e këtyre tre aspekteve redukton rezistencën në shtypje të kampionit UHPC dhe gjithashtu zvogëlon rezistencën në përkulje.

2.5 Rezistenca në tërheqje boshtore dhe vlera përfundimtare e tërheqjes

Marrëdhënia midis rezistencës në tërheqje të mostrave UHPC në 7 d dhe 28 d dhe përmbajtjes së HMPC. Me rritjen e përmbajtjes së HPMC, qëndrueshmëria në tërheqje e mostrave UHPC fillimisht ndryshoi pak dhe më pas u ul me shpejtësi. Kurba e rezistencës në tërheqje tregon se kur përmbajtja e HPMC në kampion arrin 0.50%, vlera e rezistencës në tërheqje boshtore të kampionit UHPC është 12.2MPa dhe raporti i forcës në tërheqje është 103%. Me rritjen e mëtejshme të përmbajtjes HPMC të kampionit, vlera e forcës qendrore në tërheqje aksiale filloi të bjerë ndjeshëm. Kur përmbajtja HPMC e kampionit ishte 0.75% dhe 1.00%, raportet e rezistencës në tërheqje ishin përkatësisht 94% dhe 78%, të cilat ishin më të ulëta se forca tërheqëse boshtore e UHPC pa HPMC.

Nga marrëdhënia midis vlerave përfundimtare të tërheqjes së mostrave UHPC në 7 ditë dhe 28 ditë dhe përmbajtjes së HMPC, mund të shihet se vlerat përfundimtare të tërheqjes janë pothuajse të pandryshuara me rritjen e eterit të celulozës në fillim, dhe kur përmbajtja e Eteri i celulozës arrin 0,50 % dhe më pas filloi të bjerë me shpejtësi.

Efekti i sasisë së shtuar të HPMC në forcën tërheqëse boshtore dhe vlerën përfundimtare të tërheqjes së mostrave UHPC tregon një prirje të mbajtjes pothuajse të pandryshuar dhe më pas në rënie. Arsyeja kryesore është se HPMC mund të formohet drejtpërdrejt midis grimcave të çimentos të hidratuara Një shtresë e filmit polimer izolues të papërshkueshëm nga uji luan rolin e vulosjes, në mënyrë që një sasi e caktuar uji të ruhet në UHPC, e cila siguron ujin e nevojshëm për zhvillimin e vazhdueshëm të hidratimit të mëtejshëm. e çimentos, duke përmirësuar kështu forcën e çimentos. Shtimi i HPMC përmirëson kohezivitetin e UHPC-së i jep slurit me fleksibilitet, gjë që e bën UHPC-në të përshtatet plotësisht me tkurrjen dhe deformimin e materialit bazë dhe përmirëson pak rezistencën në tërheqje të UHPC. Megjithatë, kur përmbajtja e HPMC tejkalon vlerën kritike, ajri i futur ndikon në forcën e mostrës. Efektet e padëshiruara gradualisht luajtën një rol kryesor dhe forca tërheqëse boshtore dhe vlera përfundimtare e tërheqjes së kampionit filluan të ulen.

3. Përfundim

1) HPMC mund të përmirësojë ndjeshëm performancën e punës të UHPC-së për shërimin e temperaturës normale, të zgjasë kohën e tij të koagulimit dhe të zvogëlojë humbjen e rrjedhshmërisë së UHPC të sapopërzier me kalimin e kohës.

2) Shtimi i HPMC sjell një sasi të caktuar flluskash të vogla gjatë procesit të trazimit të slurry. Nëse sasia është shumë e madhe, flluskat do të mblidhen shumë dhe do të formojnë flluska më të mëdha. Lluri është shumë koheziv dhe flluskat nuk mund të vërshojnë dhe të çahen. Poret e UHPC të ngurtësuar zvogëlohen; Përveç kësaj, polimeri fleksibël i prodhuar nga HPMC nuk mund të sigurojë mbështetje të ngurtë kur është nën presion dhe forca në shtypje dhe përkulje zvogëlohet shumë.

3) Shtimi i HPMC e bën UHPC plastike dhe fleksibël. Rezistenca në tërheqje boshtore dhe vlera përfundimtare e tërheqjes së mostrave UHPC vështirë se ndryshojnë me rritjen e përmbajtjes së HPMC, por kur përmbajtja e HPMC tejkalon një vlerë të caktuar, forca në tërheqje boshtore dhe vlerat përfundimtare të tërheqjes zvogëlohen shumë.

4) Gjatë përgatitjes së UHPC për shërimin me temperaturë normale, doza e HPMC duhet të kontrollohet rreptësisht. Kur doza është 0,50%, marrëdhënia midis performancës së punës dhe vetive mekanike të UHPC-së me temperaturë normale mund të koordinohet mirë.