Metylcellulosaeter på rumstemperaturhärdande betong med ultrahög prestanda

Abstrakt: Genom att ändra innehållet av hydroxipropylmetylcellulosaeter (HPMC) i normaltemperaturhärdande ultrahögpresterande betong (UHPC), studerades effekten av cellulosaeter på fluiditeten, härdningstiden, tryckhållfastheten och böjhållfastheten hos UHPC. axiell draghållfasthet och slutgiltigt dragvärde, och resultaten analyserades. Testresultaten visar att: tillsats av högst 1,00 % lågviskös HPMC inte påverkar fluiditeten hos UHPC, men minskar förlusten av fluiditet över tiden. , och förlänga härdningstiden, vilket avsevärt förbättrar konstruktionsprestandan; när innehållet är mindre än 0,50 % är påverkan på tryckhållfasthet, böjhållfasthet och axiell draghållfasthet inte signifikant, och när halten är mer än 0,50 % är dess mekaniska prestanda reducerad med mer än 1/3. Med tanke på olika prestanda är den rekommenderade dosen av HPMC 0,50 %.

Nyckelord: ultrahög prestanda betong; cellulosaeter; normal temperaturhärdning; tryckhållfasthet; böjhållfasthet; draghållfasthet

0、Förord

Med den snabba utvecklingen av Kinas byggindustri har kraven på betongprestanda i verklig konstruktion också ökat, och ultrahögpresterande betong (UHPC) har producerats som svar på efterfrågan. Den optimala andelen partiklar med olika partikelstorlekar är teoretiskt utformad, och blandad med stålfiber och högeffektivt vattenreducerande medel, har den utmärkta egenskaper såsom ultrahög tryckhållfasthet, hög seghet, hög stöttålighet och stark självläkning. förmågan hos mikrosprickor. Prestanda. Utländsk teknologiforskning om UHPC är relativt mogen och har tillämpats på många praktiska projekt. Jämfört med utlandet är den inhemska forskningen inte tillräckligt djup. Dong Jianmiao och andra studerade fiberinkorporeringen genom att lägga till olika typer och mängder av fibrer. Betongens påverkansmekanism och lag; Chen Jing et al. studerade inverkan av stålfiberdiameter på prestandan hos UHPC genom att välja stålfibrer med 4 diametrar. UHPC har bara ett litet antal ingenjörsapplikationer i Kina, och det är fortfarande i det teoretiska forskningsstadiet. Utförandet av UHPC Superiority har blivit en av forskningsriktningarna för konkret utveckling, men det finns fortfarande många problem att lösa. Såsom höga krav på råvaror, höga kostnader, komplicerad beredningsprocess etc., vilket begränsar utvecklingen av UHPC-produktionsteknik. Bland dem, användning av högtrycksånga. Härdning av UHPC vid hög temperatur kan göra att den får högre mekaniska egenskaper och hållbarhet. Men på grund av den besvärliga ånghärdningsprocessen och höga krav på produktionsutrustning kan användningen av material endast begränsas till prefabriceringsgårdar, och platsgjuten konstruktion kan inte utföras. Därför är det inte lämpligt att använda metoden för termisk härdning i faktiska projekt, och det är nödvändigt att utföra djupgående forskning om normal temperaturhärdning UHPC.

Normal temperaturhärdning UHPC är på forskningsstadiet i Kina, och dess vatten-till-bindemedelsförhållande är extremt lågt, och det är benäget att snabbt uttorkas på ytan under byggandet på plats. För att effektivt förbättra uttorkningsfenomenet tillsätter cementbaserade material vanligtvis några vattenhållande förtjockningsmedel till materialet. Kemiskt medel för att förhindra segregering och blödning av material, förbättra vattenretention och sammanhållning, förbättra konstruktionsprestanda och också effektivt förbättra de mekaniska egenskaperna hos cementbaserade material. Hydroxipropylmetylcellulosaeter (HPMC) som ett polymerförtjockningsmedel, som effektivt kan fördela den polymergelade slurryn och materialen i cementbaserade material jämnt, och det fria vattnet i slammet blir bundet vatten, så att det inte är lätt att förlora från uppslamningen och förbättra betongens vattenretentionsprestanda. För att minska cellulosaeterns inverkan på UHPCs fluiditet valdes lågviskös cellulosaeter för testet.

Sammanfattningsvis, för att förbättra konstruktionsprestandan på basis av att säkerställa de mekaniska egenskaperna hos normaltemperaturhärdande UHPC, studerar denna uppsats effekten av lågviskösa cellulosaeterhalt på normaltemperaturhärdning baserat på cellulosaeters kemiska egenskaper och dess verkningsmekanism i UHPC-slam. Inverkan av fluiditet, koaguleringstid, tryckhållfasthet, böjhållfasthet, axiell draghållfasthet och slutlig draghållfasthet för UHPC för att bestämma lämplig dos av cellulosaeter.

1. Testplan

1.1 Testa råvaror och blandningsförhållande

Råvarorna för detta test är:

1) Cement: P·O 52,5 vanligt Portlandcement tillverkat i Liuzhou.

2) Flygaska: Flygaska producerad i Liuzhou.

3) Slaggpulver: S95 granulerat masugnsslaggpulver producerat i Liuzhou.

4) Kiseldioxidrök: semi-krypterad kiseldioxidrök, grått pulver, SiO2-innehåll≥92 %, specifik yta 23 m²/g.

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

6) Vattenreducerare: polykarboxylatvattenreducerare, vitt pulver, vattenreducerande hastighet≥30 %.

7) Latexpulver: återdispergerbart latexpulver.

8) Fibereter: hydroxipropylmetylcellulosa METHOCEL tillverkad i USA, viskositet 400 MPa s.

9) Stålfiber: rak kopparpläterad mikrotrådsstålfiber, diameterφ är 0,22 mm, längden är 13 mm, draghållfastheten är 2 000 MPa.

Efter mycket experimentell forskning i ett tidigt skede kan det fastställas att det grundläggande blandningsförhållandet för normal temperaturhärdande ultrahögpresterande betong är cement: flygaska: mineralpulver: kiseldioxidrök: sand: vattenreducerande medel: latexpulver: vatten = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, stålfibervolymhalten är 2%. Tillsätt 0, 0,25 %, 0,50 %, 0,75 %, 1,00 % HPMC av cellulosaeter (HPMC) innehåll på detta grundläggande blandningsförhållande. Ställ upp jämförande experiment respektive.

1.2 Testmetod

Väg de torra pulverråvarorna enligt blandningsförhållandet och placera dem i HJW-60 en-horisontell tvångsbetongblandare. Starta mixern tills den är jämn, tillsätt vatten och blanda i 3 minuter, stäng av mixern, tillsätt den vägda stålfibern och starta om mixern i 2 minuter. Tillverkad till UHPC-slam.

Testobjekten inkluderar fluiditet, härdningstid, tryckhållfasthet, böjhållfasthet, axiell draghållfasthet och slutgiltigt dragvärde. Fluiditetstestet bestäms enligt JC/T986-2018 "Cement-based Grouting Materials". Inställningstidstestet är enligt GB /T 1346—2011 "Cement Standard Consistency Water Consumtion and Setting Time Test Method". Böjhållfasthetstestet bestäms enligt GB/T50081-2002 "Standard för testmetoder för mekaniska egenskaper hos vanlig betong". Tryckhållfasthetstest, axiell draghållfasthet och Det slutliga dragvärdestestet bestäms enligt DLT5150-2001 "Hydraulic Concrete Test Regulations".

2. Testresultat

2.1 Likviditet

Fluiditetstestresultaten visar inverkan av HPMC-innehåll på förlusten av UHPC-fluiditet över tiden. Det observeras från testfenomenet att efter att uppslamningen utan cellulosaeter har omrörts jämnt, är ytan benägen för uttorkning och skorpbildning, och fluiditeten går snabbt förlorad. och användbarheten försämrades. Efter tillsats av cellulosaeter förekom ingen skinning på ytan, förlusten av flytbarhet över tiden var liten och bearbetbarheten förblev god. Inom testområdet var den minsta förlusten av fluiditet 5 mm på 60 minuter. Analys av testdata visar att Mängden lågviskös cellulosaeter har liten effekt på den initiala fluiditeten hos UHPC, men har en större inverkan på förlusten av fluiditet över tiden. När ingen cellulosaeter tillsätts är fluiditetsförlusten för UHPC 15 mm; Med ökningen av HPMC minskar fluiditetsförlusten hos murbruk; när dosen är 0,75 % är fluiditetsförlusten för UHPC den minsta med tiden, vilket är 5 mm; efter det, med ökningen av HPMC, var fluiditetsförlusten av UHPC med tiden Nästan oförändrad.

EfterHPMCblandas med UHPC, påverkar det UHPCs reologiska egenskaper ur två aspekter: den ena är att oberoende mikrobubblor förs in i omrörningsprocessen, vilket gör att ballasten och flygaskan och andra material bildar en "kuleffekt", vilket ökar bearbetbarhet Samtidigt kan en stor mängd cementartat material linda ballasten, så att ballasten kan "suspenderas" jämnt i slammet och kan röra sig fritt, friktionen mellan ballasten minskar och fluiditeten ökar; den andra är att öka UHPC. Den kohesiva kraften minskar fluiditeten. Eftersom testet använder lågviskös HPMC, är den första aspekten lika med den andra aspekten, och den initiala fluiditeten förändras inte mycket, men förlusten av fluiditet över tiden kan reduceras. Enligt analysen av testresultaten kan det vara känt att tillsats av en lämplig mängd HPMC till UHPC avsevärt kan förbättra UHPC:s konstruktionsprestanda.

2.2 Inställning av tid

Från förändringstrenden för inställningstiden för UHPC som påverkas av mängden HPMC, kan man se att HPMC spelar en retarderande roll i UHPC. Ju större mängden är, desto tydligare är den retarderande effekten. När mängden är 0,50 % är murbrukets härdningstid 55 min. Jämfört med kontrollgruppen (40 min) ökade den med 37,5 %, och ökningen var fortfarande inte uppenbar. När dosen var 1,00 % var murbrukets härdningstid 100 min, vilket var 150 % högre än kontrollgruppens (40 min).

De molekylära strukturegenskaperna hos cellulosaeter påverkar dess retarderande effekt. Den grundläggande molekylära strukturen i cellulosaeter, det vill säga anhydroglukosringstrukturen, kan reagera med kalciumjoner för att bilda socker-kalciummolekylära föreningar, vilket minskar induktionsperioden för cementklinkerhydratiseringsreaktionen. Koncentrationen av kalciumjoner är låg, vilket förhindrar ytterligare utfällning av Ca(OH)2, vilket minskar hastigheten på cementhydratiseringsreaktionen, vilket fördröjer härdningen av cement.

2.3 Tryckhållfasthet

Från sambandet mellan tryckhållfastheten hos UHPC-prover vid 7 dagar och 28 dagar och innehållet av HMPC, kan det tydligt ses att tillsatsen av HPMC gradvis ökar minskningen av tryckhållfastheten hos UHPC. 0,25% HPMC, tryckhållfastheten för UHPC minskar något, och tryckhållfasthetsförhållandet är 96%. Att lägga till 0,50 % HPMC har ingen uppenbar effekt på tryckhållfasthetsförhållandet för UHPC. Fortsätt att lägga till HPMC inom användningsområdet, UHPC's Tryckhållfastheten minskade avsevärt. När innehållet av HPMC ökade till 1,00 % sjönk tryckhållfasthetsförhållandet till 66 % och hållfasthetsförlusten var allvarlig. Enligt dataanalysen är det mer lämpligt att lägga till 0,50% HPMC, och förlusten av tryckhållfasthet är liten

HPMC har en viss luftindragande effekt. Tillsatsen av HPMC kommer att orsaka en viss mängd mikrobubblor i UHPC, vilket kommer att minska bulkdensiteten hos nyblandad UHPC. Efter att slammet har härdat kommer porositeten gradvis att öka och kompaktheten minskar också, speciellt HPMC-halten. Högre. Dessutom, med ökningen av mängden HPMC som introduceras, finns det fortfarande många flexibla polymerer i porerna i UHPC, som inte kan spela en viktig roll för god styvhet och kompressionsstöd när matrisen av den cementbaserade kompositen komprimeras. .Därför minskar tillägget av HPMC kraftigt tryckhållfastheten hos UHPC.

2.4 Böjhållfasthet

Från förhållandet mellan böjhållfastheten hos UHPC-prover vid 7 dagar och 28 dagar och innehållet av HMPC, kan man se att förändringskurvorna för böjhållfasthet och tryckhållfasthet är likartade, och förändringen av böjhållfasthet mellan 0 och 0,50 % av HMPC är inte samma sak. När tillsatsen av HPMC fortsatte, minskade böjhållfastheten hos UHPC-prover signifikant.

Effekten av HPMC på böjhållfastheten hos UHPC är huvudsakligen i tre aspekter: cellulosaeter har retarderande och luftindragande effekter, vilket minskar böjhållfastheten hos UHPC; och den tredje aspekten är den flexibla polymeren som produceras av cellulosaeter. En minskning av provets styvhet saktar ner minskningen av provets böjhållfasthet något. Den samtidiga existensen av dessa tre aspekter minskar tryckhållfastheten hos UHPC-provet och minskar även böjhållfastheten.

2.5 Axiell draghållfasthet och maximalt dragvärde

Förhållandet mellan draghållfastheten hos UHPC-prover vid 7 d och 28 d och innehållet av HMPC. Med ökningen av innehållet av HPMC förändrades först draghållfastheten hos UHPC-prover lite och minskade sedan snabbt. Draghållfasthetskurvan visar att när innehållet av HPMC i provet når 0,50 % är det axiella draghållfasthetsvärdet för UHPC-provet 12,2 MPa och draghållfasthetsförhållandet är 103 %. Med den ytterligare ökningen av HPMC-innehållet i provet började det axiella värdet för den centrala draghållfastheten att sjunka kraftigt. När HPMC-halten i provet var 0,75 % och 1,00 %, var draghållfasthetsförhållandena 94 % respektive 78 %, vilket var lägre än den axiella draghållfastheten för UHPC utan HPMC.

Av sambandet mellan de slutliga dragvärdena för UHPC-prover vid 7 dagar och 28 dagar och innehållet av HMPC, kan man se att de slutliga dragvärdena är nästan oförändrade med ökningen av cellulosaeter i början, och när halten av cellulosaeter når 0,50 % och började sedan sjunka snabbt.

Effekten av tillsatsmängden HPMC på den axiella draghållfastheten och det slutliga dragvärdet för UHPC-prover visar en trend att hålla sig nästan oförändrad och sedan minska. Huvudskälet är att HPMC kan bildas direkt mellan hydratiserade cementpartiklar. Ett skikt av vattentät polymer tätningsfilm spelar rollen som tätning, så att en viss mängd vatten lagras i UHPC, vilket ger nödvändigt vatten för kontinuerlig utveckling av ytterligare hydratisering cement, vilket förbättrar cementens hållfasthet. Tillsatsen av HPMC förbättrar sammanhållningen hos UHPC ger slurryn flexibilitet, vilket gör att UHPC helt anpassar sig till basmaterialets krympning och deformation, och förbättrar draghållfastheten hos UHPC något. Men när innehållet av HPMC överstiger det kritiska värdet, påverkar den medbringade luften provets styrka. De negativa effekterna spelade gradvis en ledande roll, och den axiella draghållfastheten och det slutliga dragvärdet för provet började minska.

3. Slutsats

1) HPMC kan avsevärt förbättra arbetsprestandan för UHPC med normal temperaturhärdning, förlänga dess koaguleringstid och minska fluiditetsförlusten för nyblandad UHPC över tiden.

2) Tillsatsen av HPMC introducerar en viss mängd små bubblor under omrörningsprocessen av slurryn. Om mängden är för stor kommer bubblorna att samlas för mycket och bilda större bubblor. Uppslamningen är mycket sammanhållen och bubblorna kan inte svämma över och spricka. Porerna i den härdade UHPC minskar; dessutom kan den flexibla polymeren som produceras av HPMC inte ge ett styvt stöd när den är under tryck, och tryck- och böjhållfastheterna reduceras avsevärt.

3) Tillsatsen av HPMC gör UHPC plastisk och flexibel. Den axiella draghållfastheten och det slutliga dragvärdet för UHPC-prover förändras knappast med ökningen av HPMC-innehållet, men när HPMC-innehållet överstiger ett visst värde, reduceras den axiella draghållfastheten och den slutliga draghållfastheten avsevärt.

4) Vid förberedelse av normaltemperaturhärdande UHPC bör doseringen av HPMC kontrolleras strikt. När dosen är 0,50 % kan förhållandet mellan arbetsprestanda och mekaniska egenskaper hos normal temperaturhärdning UHPC koordineras väl.