Метил целулозни етар на собној температури очвршћава бетон ултра високих перформанси

Апстракт: Променом садржаја хидроксипропил метилцелулозног етра (ХПМЦ) у бетону ултрависоких перформанси који се очвршћава на нормалној температури (УХПЦ), проучаван је утицај целулозног етра на флуидност, време везивања, чврстоћу на притисак и чврстоћу на савијање УХПЦ. , аксијална затезна чврстоћа и гранична затезна вредност, а резултати су анализирани. Резултати испитивања показују да: додавање не више од 1,00% ХПМЦ ниског вискозитета не утиче на течност УХПЦ, али смањује губитак течности током времена. и продужавају време везивања, значајно побољшавајући перформансе конструкције; када је садржај мањи од 0,50%, утицај на чврстоћу на притисак, чврстоћу на савијање и аксијалну затезну чврстоћу није значајан, а када је садржај већи од 0,50%, његове механичке перформансе се смањују за више од 1/3. С обзиром на различите перформансе, препоручена доза ХПМЦ је 0,50%.

Кључне речи: бетон ултра високих перформанси; целулозни етар; очвршћавање на нормалној температури; чврстоћа на притисак; чврстоћа на савијање; затезна чврстоћа

0、Предговор

Са брзим развојем кинеске грађевинске индустрије, захтеви за перформансама бетона у стварном инжењерингу су такође порасли, а бетон ултра високих перформанси (УХПЦ) је произведен као одговор на потражњу. Оптимална пропорција честица са различитим величинама честица је теоретски дизајнирана и помешана са челичним влакнима и високоефикасним средством за редукцију воде, има одличне особине као што су ултра-висока чврстоћа на притисак, висока жилавост, велика отпорност на ударце и снажно самозалечење способност микро-пукотина. Перформансе. Страно технолошко истраживање о УХПЦ је релативно зрело и примењено је на многе практичне пројекте. У поређењу са иностранством, домаћа истраживања нису довољно дубока. Донг Јианмиао и други проучавали су инкорпорацију влакана додавањем различитих врста и количина влакана. Механизам утицаја и закон бетона; Цхен Јинг и др. проучавао утицај пречника челичних влакана на перформансе УХПЦ одабиром челичних влакана са 4 пречника. УХПЦ има само мали број инжењерских апликација у Кини, и још је у фази теоријског истраживања. Учинак УХПЦ Супериоритета постао је један од истраживачких праваца конкретног развоја, али има још много проблема које треба решити. Као што су високи захтеви за сировинама, висока цена, компликован процес припреме, итд., Ограничавајући развој технологије производње УХПЦ. Међу њима, коришћење паре под високим притиском. Очвршћавање УХПЦ на високој температури може учинити да добије већа механичка својства и издржљивост. Међутим, због гломазног процеса парног очвршћавања и високих захтева за производну опрему, примена материјала може бити ограничена само на монтажна дворишта, а конструкција ливења на месту не може се извести. Због тога није погодно усвојити метод термичког очвршћавања у стварним пројектима, те је неопходно спровести дубинско истраживање УХПЦ очвршћавања на нормалној температури.

УХПЦ који се очвршћава при нормалној температури је у фази истраживања у Кини, а његов однос воде и везива је изузетно низак и склон је брзој дехидрацији на површини током изградње на лицу места. Да би се ефикасно побољшао феномен дехидрације, материјали на бази цемента обично додају материјалу неке згушњиваче који задржавају воду. Хемијски агенс за спречавање сегрегације и крварења материјала, побољшава задржавање воде и кохезију, побољшава перформансе конструкције, а такође ефикасно побољшава механичка својства материјала на бази цемента. Хидроксипропил метил целулозни етар (ХПМЦ) као згушњивач полимера, који може ефикасно да равномерно распореди полимерни гелирани раствор и материјале у материјалима на бази цемента, а слободна вода у суспензији ће постати везана вода, тако да није лако изгубити од суспензију и побољшати перформансе задржавања воде у бетону. Да би се смањио утицај целулозног етра на течност УХПЦ, за испитивање је одабран целулозни етар ниског вискозитета.

Укратко, у циљу побољшања перформанси конструкције на основу обезбеђивања механичких својстава УХПЦ очвршћавања на нормалној температури, овај рад проучава утицај садржаја целулозног етра ниског вискозитета на очвршћавање при нормалној температури на основу хемијских својстава целулозног етра. и његов механизам деловања у УХПЦ суспензији. Утицај флуидности, времена коагулације, чврстоће на притисак, чврстоће на савијање, аксијалне затезне чврстоће и крајње затезне вредности УХПЦ за одређивање одговарајуће дозе целулозног етра.

1. План тестирања

1.1 Испитати сировине и однос мешања

Сирови материјали за овај тест су:

1) Цемент: П·О 52,5 обични портланд цемент произведен у Лиузхоу.

2) Летећи пепео: Летећи пепео произведен у Лиузхоу.

3) Прашак шљаке: С95 гранулирани прах шљаке високе пећи произведен у Лиузхоу.

4) Силицијум дима: полушифрована силика дима, сиви прах, садржај СиО2≥92%, специфична површина 23 м²/г.

5) Кварцни песак: 20~40 месх (0,833~0,350 мм).

6) Редуктор воде: поликарбоксилатни редуктор воде, бели прах, брзина редукције воде≥30%.

7) Латекс прах: редисперзибилни латекс прах.

8) Етар влакана: хидроксипропил метилцелулоза МЕТХОЦЕЛ произведен у Сједињеним Државама, вискозитет 400 МПа с.

9) Челична влакна: равно бакрено челично влакно од микрожица, пречникаφ је 0,22 мм, дужина 13 мм, затезна чврстоћа је 2 000 МПа.

Након много експерименталних истраживања у раној фази, може се утврдити да је основни однос мешања бетона ултра-високих перформанси који очвршћава на нормалној температури цемент: летећи пепео: минерални прах: силицијум дима: песак: средство за редукцију воде: прах латекса: вода = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, запремински садржај челичних влакана је 2%. Додајте 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% ХПМЦ садржаја целулозног етра (ХПМЦ) овом основном односу мешања. Поставите упоредне експерименте.

1.2 Метода испитивања

Измерите суве прашкасте сировине према односу мешања и ставите их у једнохоризонталну мешалицу за бетон ХЈВ-60. Покрените миксер док се не уједначи, додајте воду и мешајте 3 минута, искључите миксер, додајте измерено челично влакно и поново покрените миксер на 2 минута. Направљен у УХПЦ суспензији.

Испитне ставке укључују флуидност, време везивања, чврстоћу на притисак, чврстоћу на савијање, аксијалну затезну чврстоћу и крајњу затезну вредност. Тест флуидности се одређује према ЈЦ/Т986-2018 „Материјали за фугирање на бази цемента“. Тест времена везивања је према ГБ /Т 1346—2011 „Метода испитивања потрошње воде и времена везивања стандардне конзистенције цемента“. Испитивање чврстоће на савијање је одређено према ГБ/Т50081-2002 “Стандард за методе испитивања механичких својстава обичног бетона”. Испитивање чврстоће на притисак, аксијална затезна чврстоћа и Испитивање крајње затезне вредности одређује се према ДЛТ5150-2001 „Правила за испитивање хидрауличког бетона“.

2. Резултати испитивања

2.1 Ликвидност

Резултати теста флуидности показују утицај садржаја ХПМЦ на губитак УХПЦ флуидности током времена. Уочено је из тест феномена да након што се суспензија без целулозног етра равномерно меша, површина је склона дехидрацији и стварању коре, а течност се брзо губи. , а обрадивост се погоршала. Након додавања целулозног етра, није било љуштења на површини, губитак флуидности током времена је био мали, а обрадивост је остала добра. У оквиру тестног опсега, минимални губитак флуидности био је 5 мм за 60 минута. Анализа података теста показује да, Количина нисковискозног целулозног етра има мали утицај на почетну течност УХПЦ, али има већи утицај на губитак течности током времена. Када се не додаје целулозни етар, губитак течности УХПЦ је 15 мм; Са повећањем ХПМЦ, губитак флуидности малтера се смањује; када је доза 0,75%, губитак флуидности УХПЦ је најмањи током времена, што је 5мм; након тога, са повећањем ХПМЦ, губитак флуидности УХПЦ током времена је скоро непромењен.

ПослеХПМЦје помешан са УХПЦ, утиче на реолошка својства УХПЦ са два аспекта: један је да се независни микромехурићи доводе у процес мешања, што чини да агрегат и летећи пепео и други материјали формирају „ефекат кугле“, што повећава обрадивост Истовремено, велика количина цементног материјала може обавити агрегат, тако да агрегат може бити равномерно „суспендован“ у суспензији, и може се слободно кретати, трење између агрегата се смањује, а флуидност се повећава; други је повећање УХПЦ Кохезивна сила смањује флуидност. Пошто тест користи ХПМЦ ниске вискозности, први аспект је једнак другом аспекту, а почетна течност се не мења много, али се губитак течности током времена може смањити. Према анализи резултата испитивања, може се знати да додавање одговарајуће количине ХПМЦ у УХПЦ може у великој мери побољшати перформансе конструкције УХПЦ.

2.2 Подешавање времена

Из тренда промене времена везивања УХПЦ на које утиче количина ХПМЦ, може се видети да ХПМЦ игра успоравајућу улогу у УХПЦ. Што је већа количина, очигледнији је ефекат успоравања. Када је количина 0,50%, време везивања малтера је 55мин. У поређењу са контролном групом (40 мин), повећана је за 37,5%, а повећање још увек није било очигледно. Када је доза била 1,00%, време везивања малтера је било 100 мин, што је за 150% више него у контролној групи (40 мин).

Карактеристике молекуларне структуре целулозног етра утичу на његово успоравање. Основна молекуларна структура целулозног етра, односно структура прстена анхидроглукозе, може да реагује са јонима калцијума да би формирала молекуларна једињења шећера и калцијума, смањујући период индукције реакције хидратације цементног клинкера. Концентрација јона калцијума је ниска, спречавајући даље таложење. Ца(ОХ)2, смањујући брзину реакције хидратације цемента, чиме се одлаже везивање цемента.

2.3 Чврстоћа на притисак

Из односа између чврстоће на притисак узорака УХПЦ на 7 дана и 28 дана и садржаја ХМПЦ, може се јасно видети да додавање ХПМЦ постепено повећава пад чврстоће на притисак УХПЦ. 0,25% ХПМЦ, чврстоћа на притисак УХПЦ благо опада, а однос чврстоће на притисак је 96%. Додавање 0,50% ХПМЦ нема очигледан утицај на однос чврстоће на притисак УХПЦ. Наставите да додајете ХПМЦ у оквиру обима употребе, УХПЦ'с Чврстоћа на притисак се значајно смањила. Када се садржај ХПМЦ повећао на 1,00%, однос чврстоће на притисак пао је на 66%, а губитак чврстоће је био озбиљан. Према анализи података, прикладније је додати 0,50% ХПМЦ, а губитак чврстоће на притисак је мали

ХПМЦ има одређени ефекат увлачења ваздуха. Додавање ХПМЦ-а ће изазвати одређену количину микромехурића у УХПЦ, што ће смањити запреминску густину свеже мешаног УХПЦ. Након што се суспензија стврдне, порозност ће се постепено повећавати, а компактност ће се такође смањити, посебно садржај ХПМЦ. Више. Поред тога, са повећањем количине уведене ХПМЦ, и даље постоји много флексибилних полимера у порама УХПЦ, који не могу играти важну улогу у доброј крутости и компресијској подршци када се матрица цементног композита компресује. .Стога, додавање ХПМЦ-а у великој мери смањује чврстоћу на притисак УХПЦ.

2.4 Чврстоћа на савијање

Из односа између чврстоће на савијање узорака УХПЦ на 7 дана и 28 дана и садржаја ХМПЦ, може се видети да су криве промене чврстоће на савијање и чврстоће на притисак сличне, а промена чврстоће на савијање између 0 и 0,50% ХМПЦ-а није исто. Како се додавање ХПМЦ наставило, чврстоћа на савијање узорака УХПЦ значајно се смањила.

Ефекат ХПМЦ на чврстоћу на савијање УХПЦ је углавном у три аспекта: целулозни етар има ефекте успоравања и увлачења ваздуха, што смањује чврстоћу на савијање УХПЦ; а трећи аспект је флексибилни полимер произведен од целулозног етра. Смањење крутости узорка благо успорава смањење чврстоће узорка на савијање. Истовремено постојање ова три аспекта смањује чврстоћу на притисак УХПЦ узорка и такође смањује чврстоћу на савијање.

2.5 Аксијална затезна чврстоћа и крајња затезна вредност

Однос између затезне чврстоће УХПЦ узорака на 7 д и 28 д и садржаја ХМПЦ. Са повећањем садржаја ХПМЦ, затезна чврстоћа узорака УХПЦ се прво мало мењала, а затим брзо смањивала. Крива затезне чврстоће показује да када садржај ХПМЦ у узорку достигне 0,50%, вредност аксијалне затезне чврстоће УХПЦ узорка износи 12,2МПа, а однос затезне чврстоће је 103%. Са даљим повећањем садржаја ХПМЦ у узорку, вредност аксијалне Централне затезне чврстоће почела је нагло да опада. Када је садржај ХПМЦ у узорку био 0,75% и 1,00%, односи затезне чврстоће су били 94% и 78%, респективно, што је било ниже од аксијалне затезне чврстоће УХПЦ без ХПМЦ.

Из односа између граничних затезних вредности узорака УХПЦ на 7 дана и 28 дана и садржаја ХМПЦ, види се да су крајње затезне вредности готово непромењене са повећањем целулозног етра на почетку, а када је садржај ХМПЦ скоро непромењен. целулозни етар достиже 0,50 %, а затим почиње нагло да опада.

Ефекат додане количине ХПМЦ на аксијалну затезну чврстоћу и крајњу затезну вредност УХПЦ узорака показује тренд задржавања скоро непромењеног, а затим опадања. Главни разлог је што се ХПМЦ може директно формирати између хидратисаних честица цемента. Слој водоотпорног полимерног заптивног филма игра улогу заптивања, тако да се одређена количина воде складишти у УХПЦ, што обезбеђује воду неопходну за континуирани развој даље хидратације. цемента, чиме се побољшава чврстоћа цемента. Додавање ХПМЦ побољшава кохезивност УХПЦ суспензије даје флексибилност, што чини да се УХПЦ у потпуности прилагођава скупљању и деформацији основног материјала, и благо побољшава затезну чврстоћу УХПЦ. Међутим, када садржај ХПМЦ пређе критичну вредност, увучени ваздух утиче на чврстоћу узорка. Нежељени ефекти су постепено играли водећу улогу, а аксијална затезна чврстоћа и крајња затезна вредност узорка су почеле да опадају.

3. Закључак

1) ХПМЦ може значајно побољшати радне перформансе УХПЦ који се очвршћава на нормалној температури, продужити време коагулације и смањити губитак флуидности свеже мешаног УХПЦ током времена.

2) Додавање ХПМЦ уводи одређену количину ситних мехурића током процеса мешања суспензије. Ако је количина превелика, мехурићи ће се скупити превише и формирати веће мехуриће. Суспензија је веома кохезивна, а мехурићи се не могу прелити и пуцати. Поре очврслог УХПЦ се смањују; поред тога, флексибилни полимер произведен од ХПМЦ-а не може да обезбеди чврсту подршку када је под притиском, а чврстоћа на притисак и савијање је у великој мери смањена.

3) Додавање ХПМЦ-а чини УХПЦ пластичним и флексибилним. Аксијална затезна чврстоћа и коначна затезна вредност узорака УХПЦ једва се мењају са повећањем садржаја ХПМЦ, али када садржај ХПМЦ пређе одређену вредност, аксијална затезна чврстоћа и крајње затезне вредности се значајно смањују.

4) Приликом припреме УХПЦ који се очвршћава на нормалној температури, дозу ХПМЦ треба строго контролисати. Када је доза 0,50%, однос између радних перформанси и механичких својстава УХПЦ који се очвршћава на нормалној температури може бити добро координисан.