Methyl cellulose eter sa temperatura ng silid na nagpapagaling ng ultra-high performance na kongkreto

Abstract: Sa pamamagitan ng pagbabago ng nilalaman ng hydroxypropyl methylcellulose ether (HPMC) sa normal na temperature curing ultra-high performance concrete (UHPC), ang epekto ng cellulose ether sa fluidity, setting time, compressive strength, at flexural strength ng UHPC ay pinag-aralan. , axial tensile strength at ultimate tensile value, at nasuri ang mga resulta. Ang mga resulta ng pagsubok ay nagpapakita na: ang pagdaragdag ng hindi hihigit sa 1.00% ng low-viscosity na HPMC ay hindi makakaapekto sa fluidity ng UHPC, ngunit binabawasan ang pagkawala ng fluidity sa paglipas ng panahon. , at pahabain ang oras ng pagtatakda, lubos na nagpapabuti sa pagganap ng konstruksiyon; kapag ang nilalaman ay mas mababa sa 0.50%, ang epekto sa compressive strength, flexural strength at axial tensile strength ay hindi makabuluhan, at kapag ang nilalaman ay higit sa 0.50%, ang mekanikal nito Ang pagganap ay mababawasan ng higit sa 1/3. Isinasaalang-alang ang iba't ibang mga pagtatanghal, ang inirerekomendang dosis ng HPMC ay 0.50%.

Susing salita: ultra-high performance kongkreto; selulusa eter; normal na temperatura paggamot; lakas ng compressive; flexural strength; lakas ng makunat

0、Paunang Salita

Sa mabilis na pag-unlad ng industriya ng konstruksiyon ng China, ang mga kinakailangan para sa konkretong pagganap sa aktwal na inhinyero ay tumaas din, at ang ultra-high performance concrete (UHPC) ay ginawa bilang tugon sa pangangailangan. Ang pinakamainam na proporsyon ng mga particle na may iba't ibang laki ng particle ay theoretically na idinisenyo, at halo-halong may steel fiber at high-efficiency water reducing agent, mayroon itong mahusay na mga katangian tulad ng ultra-high compressive strength, high toughness, high shock resistance durability at strong self-healing kakayahan ng micro-cracks. Pagganap. Ang pananaliksik sa dayuhang teknolohiya sa UHPC ay medyo may edad na at inilapat sa maraming praktikal na proyekto. Kung ikukumpara sa mga dayuhang bansa, ang lokal na pananaliksik ay hindi sapat na malalim. Pinag-aralan ni Dong Jianmiao at ng iba pa ang pagsasama ng hibla sa pamamagitan ng pagdaragdag ng iba't ibang uri at dami ng mga hibla. Ang mekanismo ng impluwensya at batas ng kongkreto; Chen Jing et al. pinag-aralan ang impluwensya ng steel fiber diameter sa performance ng UHPC sa pamamagitan ng pagpili ng steel fibers na may 4 na diameters. Ang UHPC ay mayroon lamang isang maliit na bilang ng mga aplikasyon sa engineering sa China, at ito ay nasa yugto pa rin ng teoretikal na pananaliksik. Ang pagganap ng UHPC Superiority ay naging isa sa mga direksyon sa pananaliksik ng kongkretong pag-unlad, ngunit marami pa ring problemang dapat lutasin. Tulad ng mataas na pangangailangan para sa mga hilaw na materyales, mataas na gastos, kumplikadong proseso ng paghahanda, atbp., na naghihigpit sa pagbuo ng teknolohiya ng produksyon ng UHPC. Kabilang sa mga ito, ang paggamit ng high-pressure steam Ang paggamot ng UHPC sa mataas na temperatura ay maaaring makakuha ng mas mataas na mekanikal na katangian at tibay. Gayunpaman, dahil sa masalimuot na proseso ng steam curing at mataas na mga kinakailangan para sa mga kagamitan sa produksyon, ang paglalagay ng mga materyales ay maaari lamang limitado sa mga prefabrication yard, at hindi maisagawa ang cast-in-place construction. Samakatuwid, hindi angkop na gamitin ang paraan ng thermal curing sa mga aktwal na proyekto, at kinakailangan na magsagawa ng malalim na pananaliksik sa normal na temperatura ng paggamot sa UHPC.

Ang normal na temperature curing ng UHPC ay nasa yugto ng pananaliksik sa China, at ang ratio ng tubig-sa-binder nito ay napakababa, at madaling ma-dehydration ang ibabaw sa panahon ng on-site construction. Upang epektibong mapabuti ang hindi pangkaraniwang bagay ng pag-aalis ng tubig, ang mga materyales na nakabatay sa semento ay karaniwang nagdaragdag ng ilang pampalapot na nagpapanatili ng tubig sa materyal. Ang ahente ng kemikal upang maiwasan ang paghihiwalay at pagdurugo ng mga materyales, mapahusay ang pagpapanatili at pagkakaisa ng tubig, pagbutihin ang pagganap ng konstruksiyon, at epektibong mapabuti ang mga mekanikal na katangian ng mga materyales na nakabatay sa semento. Hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC) bilang isang polymer Thickener, na maaaring epektibong ipamahagi ang polymer gelled slurry at mga materyales sa mga materyales na nakabatay sa semento nang pantay-pantay, at ang libreng tubig sa slurry ay magiging bound water, upang hindi ito madaling mawala mula sa ang slurry at pagbutihin ang pagganap ng pagpapanatili ng tubig ng kongkreto .Upang mabawasan ang epekto ng cellulose ether sa pagkalikido ng UHPC, ang low-viscosity cellulose ether ay pinili para sa pagsubok.

Sa buod, upang mapagbuti ang pagganap ng konstruksiyon batay sa pagtiyak ng mga mekanikal na katangian ng normal na temperatura na pagpapagaling ng UHPC, pinag-aaralan ng papel na ito ang epekto ng mababang lagkit na nilalaman ng cellulose ether sa normal na temperatura na paggamot batay sa mga kemikal na katangian ng cellulose ether. at ang mekanismo ng pagkilos nito sa UHPC slurry. Ang impluwensya ng pagkalikido, oras ng coagulation, compressive strength, flexural strength, axial tensile strength at ultimate tensile value ng UHPC upang matukoy ang naaangkop na dosis ng cellulose eter.

1. Plano ng pagsubok

1.1 Subukan ang mga hilaw na materyales at mix ratio

Ang mga hilaw na materyales para sa pagsubok na ito ay:

1) Semento: P·O 52.5 ordinaryong Portland semento na ginawa sa Liuzhou.

2) Fly ash: Fly ash na ginawa sa Liuzhou.

3) Slag powder: S95 granulated blast furnace slag powder na ginawa sa Liuzhou.

4) Silica fume: semi-encrypted na silica fume, gray powder, SiO2 content≥92%, tiyak na lugar sa ibabaw na 23 m²/g.

5) Quartz sand: 20~40 mesh (0.833~0.350 mm).

6) Water reducer: polycarboxylate water reducer, puting pulbos, rate ng pagbabawas ng tubig≥30%.

7) Latex powder: redispersible latex powder.

8) Fiber ether: hydroxypropyl methylcellulose METHOCEL na ginawa sa United States, lagkit 400 MPa s.

9) Steel fiber: straight copper-plated microwire steel fiber, diameterφ ay 0.22 mm, haba ay 13 mm, lakas ng makunat ay 2 000 MPa.

Pagkatapos ng maraming eksperimentong pananaliksik sa maagang yugto, matutukoy na ang pangunahing mix ratio ng normal na temperatura ng paggamot ng ultra-high performance na kongkreto ay semento: fly ash: mineral powder: silica fume: buhangin: water reducing agent: latex powder: tubig = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, ang nilalaman ng dami ng bakal hibla ay 2%. Magdagdag ng 0, 0.25%, 0.50%, 0.75%, 1.00% HPMC ng cellulose ether (HPMC) na nilalaman sa basic mix ratio na ito Mag-set up ng mga comparative experiments ayon sa pagkakabanggit.

1.2 Paraan ng pagsubok

Timbangin ang mga tuyong pulbos na hilaw na materyales ayon sa ratio ng paghahalo at ilagay ang mga ito sa HJW-60 single-horizontal shaft forced concrete mixer. Simulan ang mixer hanggang uniporme, magdagdag ng tubig at haluin ng 3 minuto, patayin ang mixer, idagdag ang tinimbang na steel fiber at i-restart ang mixer sa loob ng 2 minuto. Ginawa sa UHPC slurry.

Kasama sa mga test item ang fluidity, setting time, compressive strength, flexural strength, axial tensile strength at ultimate tensile value. Natutukoy ang fluidity test ayon sa JC/T986-2018 “Cement-based Grouting Materials”. Ang pagsubok sa oras ng pagtatakda ay ayon sa GB /T 1346—2011 "Cement Standard Consistency Water Consumption and Setting Time Test Method". Ang flexural strength test ay tinutukoy ayon sa GB/T50081-2002 “Standard for Test Methods of Mechanical Properties of Ordinary Concrete”. Ang pagsubok ng compressive strength, axial tensile strength at Ang ultimate tensile value test ay tinutukoy ayon sa DLT5150-2001 "Hydraulic Concrete Test Regulations".

2. Mga resulta ng pagsusulit

2.1 Pagkalikido

Ang mga resulta ng pagsusuri sa pagkalikido ay nagpapakita ng impluwensya ng nilalaman ng HPMC sa pagkawala ng pagkalikido ng UHPC sa paglipas ng panahon. Ito ay sinusunod mula sa pagsubok phenomenon na pagkatapos ng slurry na walang selulusa eter ay hinalo nang pantay-pantay, ang ibabaw ay madaling kapitan ng dehydration at crusting, at ang pagkalikido ay mabilis na nawala. , at lumala ang workability. Pagkatapos magdagdag ng cellulose eter, walang skinning sa ibabaw, ang pagkawala ng fluidity sa paglipas ng panahon ay maliit, at ang workability ay nanatiling mabuti. Sa loob ng hanay ng pagsubok, ang pinakamababang pagkawala ng pagkalikido ay 5 mm sa loob ng 60 minuto. Ang pagsusuri sa data ng pagsubok ay nagpapakita na, Ang halaga ng low-viscosity cellulose ether ay may maliit na epekto sa paunang pagkalikido ng UHPC, ngunit may mas malaking epekto sa pagkawala ng pagkalikido sa paglipas ng panahon. Kapag walang cellulose eter na idinagdag, ang pagkawala ng pagkalikido ng UHPC ay 15 mm; Sa pagtaas ng HPMC, bumababa ang pagkawala ng likido ng mortar; kapag ang dosis ay 0.75%, ang pagkawala ng pagkalikido ng UHPC ay ang pinakamaliit sa oras, na 5mm; pagkatapos nito, sa pagtaas ng HPMC, ang pagkawala ng pagkalikido ng UHPC sa oras na Halos hindi nagbabago.

PagkataposHPMCay halo-halong may UHPC, ito ay nakakaapekto sa mga rheological na katangian ng UHPC mula sa dalawang aspeto: ang isa ay ang mga independiyenteng micro-bubbles ay dinadala sa proseso ng pagpapakilos, na ginagawang ang pinagsama-samang at fly ash at iba pang mga materyales ay bumubuo ng isang "ball effect", na nagpapataas ng workability Kasabay nito, ang isang malaking halaga ng cementitious na materyal ay maaaring balutin ang pinagsama-samang, upang ang pinagsama-samang ay maaaring pantay na "suspinde" sa slurry, at maaaring malayang gumalaw, ang alitan sa pagitan ng mga pinagsama-samang ay nabawasan, at ang pagkalikido ay nadagdagan; ang pangalawa ay upang mapataas ang UHPC Ang cohesive force ay binabawasan ang pagkalikido. Dahil ang pagsubok ay gumagamit ng mababang-lagkit na HPMC, ang unang aspeto ay katumbas ng pangalawang aspeto, at ang paunang pagkalikido ay hindi gaanong nagbabago, ngunit ang pagkawala ng pagkalikido sa paglipas ng panahon ay maaaring mabawasan. Ayon sa pagsusuri ng mga resulta ng pagsubok, malalaman na ang pagdaragdag ng naaangkop na halaga ng HPMC sa UHPC ay maaaring lubos na mapabuti ang pagganap ng pagtatayo ng UHPC.

2.2 Pagtatakda ng oras

Mula sa pagbabago ng takbo ng pagtatakda ng oras ng UHPC na apektado ng dami ng HPMC, makikita na ang HPMC ay gumaganap ng isang pagpapahinto ng papel sa UHPC. Ang mas malaki ang halaga ay, mas kitang-kita ang retarding effect. Kapag ang halaga ay 0.50%, ang oras ng pagtatakda ng mortar ay 55min. Kung ikukumpara sa control group (40 min), tumaas ito ng 37.5%, at hindi pa rin halata ang pagtaas. Kapag ang dosis ay 1.00%, ang oras ng pagtatakda ng mortar ay 100 min, na 150% na mas mataas kaysa sa control group (40 min).

Ang mga katangian ng molecular structure ng cellulose ether ay nakakaapekto sa retarding effect nito. Ang pangunahing molekular na istraktura sa cellulose ether, iyon ay, ang anhydroglucose ring structure, ay maaaring tumugon sa mga calcium ions upang bumuo ng mga sugar-calcium molecular compound, binabawasan ang induction period ng cement clinker hydration reaction Ang konsentrasyon ng mga calcium ions ay mababa, na pumipigil sa karagdagang pag-ulan ng Ca(OH)2, binabawasan ang bilis ng reaksyon ng hydration ng semento, sa gayo'y naantala ang pagtatakda ng semento.

2.3 Lakas ng compressive

Mula sa ugnayan sa pagitan ng compressive strength ng UHPC sample sa 7 araw at 28 araw at sa nilalaman ng HMPC, malinaw na makikita na ang pagdaragdag ng HPMC ay unti-unting pinapataas ang pagbaba sa compressive strength ng UHPC. 0.25% HPMC, ang compressive strength ng UHPC ay bahagyang bumababa, at ang compressive strength ratio ay 96%. Ang pagdaragdag ng 0.50% HPMC ay walang halatang epekto sa compressive strength ratio ng UHPC. Patuloy na magdagdag ng HPMC sa saklaw ng paggamit, UHPC's Malaking nabawasan ang lakas ng compressive. Kapag ang nilalaman ng HPMC ay tumaas sa 1.00%, ang compressive strength ratio ay bumaba sa 66%, at ang pagkawala ng lakas ay seryoso. Ayon sa pagsusuri ng data, mas angkop na magdagdag ng 0.50% HPMC, at ang pagkawala ng lakas ng compressive ay maliit.

Ang HPMC ay may tiyak na epekto sa pagpasok ng hangin. Ang pagdaragdag ng HPMC ay magdudulot ng tiyak na dami ng microbubbles sa UHPC, na magbabawas sa bulk density ng bagong halo-halong UHPC. Matapos tumigas ang slurry, unti-unting tataas ang porosity at bababa din ang compactness, lalo na ang nilalaman ng HPMC. Mas mataas. Bilang karagdagan, sa pagtaas ng halaga ng HPMC na ipinakilala, mayroon pa ring maraming nababaluktot na polimer sa mga pores ng UHPC, na hindi maaaring gumanap ng isang mahalagang papel sa mahusay na rigidity at compressive support kapag ang matrix ng cementitious composite ay na-compress. .Samakatuwid, ang pagdaragdag ng HPMC ay lubos na binabawasan ang compressive strength ng UHPC.

2.4 Flexural na lakas

Mula sa ugnayan sa pagitan ng flexural strength ng mga sample ng UHPC sa 7 araw at 28 araw at ang nilalaman ng HMPC, makikita na ang mga curve ng pagbabago ng flexural strength at compressive strength ay magkatulad, at ang pagbabago ng flexural strength sa pagitan ng 0 at 0.50% ng HMPC ay hindi pareho. Habang nagpapatuloy ang pagdaragdag ng HPMC, ang flexural strength ng mga sample ng UHPC ay bumaba nang malaki.

Ang epekto ng HPMC sa flexural strength ng UHPC ay higit sa lahat sa tatlong aspeto: cellulose ether ay may retarding at air-entraining effect, na nagpapababa sa flexural strength ng UHPC; at ang pangatlong aspeto ay ang nababaluktot na polimer na ginawa ng cellulose eter, Ang pagbabawas ng katigasan ng ispesimen ay bahagyang nagpapabagal sa pagbaba ng flexural strength ng ispesimen. Ang sabay-sabay na pagkakaroon ng tatlong aspetong ito ay binabawasan ang compressive strength ng UHPC specimen at binabawasan din ang flexural strength.

2.5 Axial tensile strength at ultimate tensile value

Ang ugnayan sa pagitan ng tensile strength ng UHPC specimens sa 7 d at 28 d at ang nilalaman ng HMPC. Sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, ang lakas ng makunat ng mga specimen ng UHPC ay unang nagbago nang kaunti at pagkatapos ay mabilis na nabawasan. Ang tensile strength curve ay nagpapakita na kapag ang nilalaman ng HPMC sa ispesimen ay umabot sa 0.50%, ang axial tensile strength value ng UHPC specimen ay 12.2MPa, at ang tensile strength ratio ay 103%. Sa karagdagang pagtaas ng nilalaman ng HPMC ng ispesimen, ang axial Ang halaga ng central tensile strength ay nagsimulang bumaba nang husto. Kapag ang nilalaman ng HPMC ng ispesimen ay 0.75% at 1.00%, ang tensile strength ratios ay 94% at 78%, ayon sa pagkakabanggit, na mas mababa kaysa sa axial tensile strength ng UHPC na walang HPMC.

Mula sa ugnayan sa pagitan ng mga ultimate tensile value ng UHPC sample sa 7 araw at 28 araw at ang nilalaman ng HMPC, makikita na ang ultimate tensile value ay halos hindi nagbabago sa pagtaas ng cellulose ether sa simula, at kapag ang nilalaman ng Ang cellulose eter ay umabot sa 0.50% at pagkatapos ay nagsimulang bumaba nang mabilis.

Ang epekto ng dagdag na halaga ng HPMC sa axial tensile strength at ultimate tensile value ng UHPC specimens ay nagpapakita ng trend na halos hindi nagbabago at pagkatapos ay bumababa. Ang pangunahing dahilan ay ang HPMC ay maaaring direktang mabuo sa pagitan ng hydrated cement particle Ang isang layer ng waterproof polymer sealing film ay gumaganap ng papel ng sealing, upang ang isang tiyak na halaga ng tubig ay nakaimbak sa UHPC, na nagbibigay ng kinakailangang tubig para sa patuloy na pag-unlad ng karagdagang hydration ng semento, sa gayon ay nagpapabuti ng lakas ng semento. Ang pagdaragdag ng HPMC ay nagpapabuti sa Ang pagkakaisa ng UHPC ay nagbibigay sa slurry na may kakayahang umangkop, na ginagawang ganap na umangkop ang UHPC sa pag-urong at pagpapapangit ng base material, at bahagyang nagpapabuti sa tensile strength ng UHPC. Gayunpaman, kapag ang nilalaman ng HPMC ay lumampas sa kritikal na halaga, ang entrained air ay nakakaapekto sa lakas ng specimen. Ang mga salungat na epekto ay unti-unting gumanap ng isang nangungunang papel, at ang axial tensile strength at ultimate tensile value ng specimen ay nagsimulang bumaba.

3. Konklusyon

1) Ang HPMC ay maaaring makabuluhang mapabuti ang gumaganang pagganap ng normal na temperatura ng paggamot sa UHPC, pahabain ang oras ng coagulation nito at bawasan ang pagkawala ng pagkalikido ng sariwang halo-halong UHPC sa paglipas ng panahon.

2) Ang pagdaragdag ng HPMC ay nagpapakilala ng isang tiyak na dami ng maliliit na bula sa panahon ng proseso ng paghalo ng slurry. Kung ang halaga ay masyadong malaki, ang mga bula ay mag-iipon ng masyadong maraming at bumuo ng mas malalaking mga bula. Ang slurry ay lubos na magkakaugnay, at ang mga bula ay hindi maaaring umapaw at pumutok. Ang mga pores ng tumigas na UHPC ay bumababa; bilang karagdagan, ang nababaluktot na polimer na ginawa ng HPMC ay hindi maaaring magbigay ng matibay na suporta kapag ito ay nasa ilalim ng presyon, at ang compressive at flexural strengths ay lubhang nababawasan.

3) Ang pagdaragdag ng HPMC ay ginagawang plastik at nababaluktot ang UHPC. Ang axial tensile strength at ultimate tensile value ng UHPC specimens ay halos hindi nagbabago sa pagtaas ng HPMC content, ngunit kapag ang HPMC content ay lumampas sa isang tiyak na halaga, Ang axial tensile strength at ultimate tensile values ​​ay lubhang nababawasan.

4) Kapag naghahanda ng normal na temperatura ng paggamot sa UHPC, ang dosis ng HPMC ay dapat na mahigpit na kinokontrol. Kapag ang dosis ay 0.50%, ang ugnayan sa pagitan ng pagganap ng trabaho at mga mekanikal na katangian ng normal na temperatura ng paggamot ng UHPC ay maaaring maayos na maiugnay.