Oda sıcaklığında kürlenen ultra yüksek performanslı betonda metil selüloz eter

Soyut: Normal sıcaklıkta kürlenen ultra yüksek performanslı betonda (UHPC) hidroksipropil metilselüloz eter (HPMC) içeriği değiştirilerek, selüloz eterin UHPC'nin akışkanlığı, prizlenme süresi, basınç dayanımı ve bükülme dayanımı üzerindeki etkisi incelenmiştir. , eksenel çekme mukavemeti ve nihai çekme değeri hesaplanmış ve sonuçlar analiz edilmiştir. Test sonuçları şunu göstermektedir: %1,00'den fazla düşük viskoziteli HPMC eklemek, UHPC'nin akışkanlığını etkilemez ancak zamanla akışkanlık kaybını azaltır. ve inşaat performansını büyük ölçüde artırarak ayar süresini uzatın; İçerik %0,50'den az olduğunda basınç dayanımı, eğilme dayanımı ve eksenel çekme dayanımı üzerindeki etki önemli değildir ve içerik %0,50'den fazla olduğunda mekanik performansı 1/3'ten fazla azalır. Çeşitli performanslar dikkate alındığında önerilen HPMC dozajı %0,50'dir.

Anahtar kelimeler: ultra yüksek performanslı beton; selüloz eter; normal sıcaklıkta kürleme; basınç dayanımı; bükülme mukavemeti; çekme mukavemeti

0、Önsöz

Çin inşaat sektörünün hızla gelişmesiyle birlikte gerçek mühendislikte beton performansına yönelik gereksinimler de artmış ve talebe yanıt olarak ultra yüksek performanslı beton (UHPC) üretilmiştir. Farklı parçacık boyutlarına sahip parçacıkların optimal oranı teorik olarak tasarlanmıştır ve çelik elyaf ve yüksek verimli su azaltıcı madde ile karıştırılmıştır; ultra yüksek basınç dayanımı, yüksek tokluk, yüksek şok direnci, dayanıklılık ve güçlü kendi kendini iyileştirme gibi mükemmel özelliklere sahiptir. mikro çatlakların yeteneği. Performans. UHPC ile ilgili yabancı teknoloji araştırması nispeten olgunlaşmıştır ve birçok pratik projeye uygulanmıştır. Yurt dışıyla karşılaştırıldığında yurt içi araştırmalar yeterince derin değil. Dong Jianmiao ve diğerleri, farklı türde ve miktarda lif ekleyerek lif birleşimini incelediler. Etki mekanizması ve beton kanunu; Chen Jing ve diğerleri. 4 çaplı çelik fiberleri seçerek çelik fiber çapının UHPC performansı üzerindeki etkisini araştırdı. UHPC'nin Çin'de yalnızca az sayıda mühendislik uygulaması vardır ve halen teorik araştırma aşamasındadır. UHPC Üstünlüğünün performansı, somut geliştirmenin araştırma yönlerinden biri haline geldi, ancak hala çözülmesi gereken birçok sorun var. Hammaddelere yönelik yüksek gereksinimler, yüksek maliyet, karmaşık hazırlama süreci vb. gibi durumlar UHPC üretim teknolojisinin gelişimini kısıtlamaktadır. Bunlar arasında, yüksek basınçlı buhar kullanılarak UHPC'nin yüksek sıcaklıkta kürlenmesi, daha yüksek mekanik özellikler ve dayanıklılık elde etmesini sağlayabilir. Bununla birlikte, hantal buhar kürleme prosesi ve üretim ekipmanına yönelik yüksek gereksinimler nedeniyle, malzemelerin uygulanması yalnızca prefabrikasyon alanlarıyla sınırlı olabilmekte ve yerinde dökme inşaat gerçekleştirilememektedir. Bu nedenle gerçek projelerde termal kürleme yönteminin benimsenmesi uygun değildir ve normal sıcaklıkta kürlenen UHPC hakkında derinlemesine araştırma yapılması gerekmektedir.

Normal sıcaklıkta kürlenen UHPC, Çin'de araştırma aşamasındadır ve su-bağlayıcı oranı son derece düşüktür ve sahadaki inşaat sırasında yüzeyde hızlı dehidrasyona eğilimlidir. Dehidrasyon olayını etkili bir şekilde iyileştirmek için çimento bazlı malzemeler genellikle malzemeye bir miktar su tutucu koyulaştırıcı ekler. Malzemelerin ayrılmasını ve akmasını önleyen, su tutma ve yapışmayı artıran, inşaat performansını artıran ve ayrıca çimento bazlı malzemelerin mekanik özelliklerini etkili bir şekilde geliştiren kimyasal madde. Polimer jelleşmiş bulamacı ve malzemeleri çimento bazlı malzemelerde etkili bir şekilde dağıtabilen bir polimer Kalınlaştırıcı olarak Hidroksipropil metil selüloz eter (HPMC) ve bulamaçtaki serbest su, bağlı su haline gelecektir, böylece kaybolması kolay değildir. Bulamaç ve betonun su tutma performansını artırır. Selüloz eterin UHPC'nin akışkanlığı üzerindeki etkisini azaltmak amacıyla test için düşük viskoziteli selüloz eter seçildi.

Özetle, normal sıcaklıkta kürlenen UHPC'nin mekanik özelliklerinin sağlanması temelinde yapı performansını geliştirmek amacıyla, bu makale, düşük viskoziteli selüloz eter içeriğinin, selüloz eterin kimyasal özelliklerine dayalı olarak normal sıcaklıkta kürleme üzerindeki etkisini incelemektedir. ve UHPC bulamacındaki etki mekanizması. Uygun selüloz eter dozajını belirlemek için UHPC'nin akışkanlığının, pıhtılaşma süresinin, basınç dayanımının, bükülme dayanımının, eksenel gerilme dayanımının ve nihai gerilme değerinin etkisi.

1. Test planı

1.1 Hammaddeleri ve karışım oranını test edin

Bu testin hammaddeleri şunlardır:

1) Çimento: P·O 52.5 Liuzhou'da üretilen sıradan Portland çimentosu.

2) Uçucu kül: Liuzhou'da üretilen uçucu kül.

3) Cüruf tozu: Liuzhou'da üretilen S95 granül yüksek fırın cürufu tozu.

4) Silika dumanı: yarı şifreli silika dumanı, gri toz, SiO2 içeriği≥%92, spesifik yüzey alanı 23 m²/G.

5) Kuvars kumu: 20~40 ağ gözü (0,833~0,350 mm).

6) Su azaltıcı: polikarboksilat su azaltıcı, beyaz toz, su azaltma oranı≥%30.

7) Lateks tozu: yeniden dağılabilir lateks tozu.

8) Fiber eter: Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilen hidroksipropil metilselüloz METHOCEL, viskozite 400 MPa·s.

9) Çelik fiber: düz bakır kaplı mikrodalga çelik fiber, çapφ 0,22 mm, uzunluk 13 mm, çekme mukavemeti 2 000 MPa.

Erken aşamada yapılan çok sayıda deneysel araştırmadan sonra, normal sıcaklıkta kürlenen ultra yüksek performanslı betonun temel karışım oranının çimento: uçucu kül: mineral tozu: silis dumanı: kum: su azaltıcı madde: lateks tozu: su = 860: 42: 83: 110:980:11:2:210, çelik elyaf hacim içeriği %2'dir. Bu temel karışım oranına sırasıyla 0, %0,25, %0,50, %0,75, %1,00 HPMC selüloz eter (HPMC) içeriği ekleyin. Karşılaştırmalı deneyler oluşturun.

1.2 Test yöntemi

Kuru toz hammaddeleri karışım oranına göre tartılarak HJW-60 tek yatay şaftlı cebri beton mikserine yerleştirilir. Mikseri homojen hale gelinceye kadar çalıştırın, su ekleyip 3 dakika karıştırın, mikseri kapatın, tartılmış çelik elyafı ekleyin ve mikseri 2 dakika daha yeniden çalıştırın. UHPC bulamacı haline getirildi.

Test öğeleri arasında akışkanlık, sertleşme süresi, basınç dayanımı, eğilme dayanımı, eksenel çekme dayanımı ve nihai çekme değeri yer alır. Akışkanlık testi JC/T986-2018 “Çimento Esaslı Derz Dolgu Malzemeleri”ne göre belirlenir. Ayarlama süresi testi GB /T 1346'ya göredir.—2011 “Çimento Standardı Tutarlılığı Su Tüketimi ve Priz Süresi Test Yöntemi”. Eğilme mukavemeti testi GB/T50081-2002 “Sıradan Betonun Mekanik Özelliklerinin Test Yöntemleri Standardı”na göre belirlenir. Basınç dayanımı testi, eksenel çekme dayanımı ve nihai çekme değeri testi DLT5150-2001 “Hidrolik Beton Test Yönetmeliği”ne göre belirlenir.

2. Test sonuçları

2.1 Likidite

Akışkanlık testi sonuçları, HPMC içeriğinin zaman içinde UHPC akışkanlığı kaybı üzerindeki etkisini gösterir. Test olgusundan, selüloz eter içermeyen bulamacın eşit şekilde karıştırılmasından sonra yüzeyin dehidrasyona ve kabuklanmaya eğilimli olduğu ve akışkanlığın hızla kaybolduğu gözlemlenmiştir. ve işlenebilirlik kötüleşti. Selüloz eter eklendikten sonra yüzeyde kabuklanma olmadı, zamanla akışkanlık kaybı az oldu ve işlenebilirlik iyi kaldı. Test aralığı dahilinde minimum akışkanlık kaybı 60 dakikada 5 mm idi. Test verilerinin analizi şunu göstermektedir: Düşük viskoziteli selüloz eter miktarının, UHPC'nin başlangıçtaki akışkanlığı üzerinde çok az etkisi vardır, ancak zamanla akışkanlık kaybı üzerinde daha büyük bir etkisi vardır. Selüloz eter eklenmediğinde UHPC'nin akışkanlık kaybı 15 mm'dir; HPMC'nin artmasıyla harcın akışkanlık kaybı azalır; Dozaj %0,75 olduğunda, UHPC'nin akışkanlık kaybı zamanla en düşük seviyeye ulaşır; bu da 5 mm'dir; bundan sonra HPMC'nin artmasıyla UHPC'nin zamanla akışkanlık kaybı neredeyse değişmedi.

SonrasındaHPMCUHPC ile karıştırıldığında, UHPC'nin reolojik özelliklerini iki açıdan etkiler: birincisi, bağımsız mikro kabarcıkların karıştırma işlemine getirilmesidir, bu da agreganın, uçucu külün ve diğer malzemelerin bir "top etkisi" oluşturmasını sağlar ve bu da karıştırma işlemini artırır. işlenebilirlik Aynı zamanda, büyük miktarda çimentolu malzeme agregayı sarabilir, böylece agrega bulamaç içinde eşit şekilde "askıda kalabilir" ve serbestçe hareket edebilir, agregalar arasındaki sürtünme azalır ve akışkanlık artar; ikincisi UHPC'yi arttırmaktır. Kohezyon kuvveti akışkanlığı azaltır. Testte düşük viskoziteli HPMC kullanıldığından, birinci yön ikinci hususa eşittir ve başlangıçtaki akışkanlık çok fazla değişmez, ancak zamanla akışkanlık kaybı azaltılabilir. Test sonuçlarının analizine göre, UHPC'ye uygun miktarda HPMC eklenmesinin, UHPC'nin yapım performansını büyük ölçüde artırabileceği bilinebilir.

2.2 Zamanın ayarlanması

UHPC'nin priz süresinin HPMC miktarından etkilenen değişim eğiliminden, HPMC'nin UHPC'de geciktirici bir rol oynadığı görülebilir. Miktar ne kadar büyük olursa, geciktirici etki o kadar belirgin olur. Miktar %0,50 olduğunda harcın priz süresi 55 dakikadır. Kontrol grubuyla (40 dakika) karşılaştırıldığında %37,5 arttı ve artış hala belirgin değildi. Dozaj %1,00 olduğunda harcın prizlenme süresi 100 dakika olup, bu süre kontrol grubuna göre (40 dakika) %150 daha yüksektir.

Selüloz eterin moleküler yapı özellikleri geciktirici etkisini etkiler. Selüloz eterdeki temel moleküler yapı, yani anhidroglikoz halka yapısı, kalsiyum iyonlarıyla reaksiyona girerek şeker-kalsiyum moleküler bileşikleri oluşturabilir, çimento klinkeri hidrasyon reaksiyonunun indüksiyon süresini azaltır. Ca(OH)2, çimentonun hidratasyon reaksiyonunun hızını azaltarak çimentonun priz almasını geciktirir.

2.3 Basınç dayanımı

UHPC numunelerinin 7 gün ve 28 gündeki basınç dayanımı ile HMPC içeriği arasındaki ilişkiden, HPMC ilavesinin UHPC'nin basınç dayanımındaki düşüşü kademeli olarak arttırdığı açıkça görülebilir. %0,25 HPMC, UHPC'nin basınç dayanımı bir miktar azalır ve basınç dayanımı oranı %96'dır. %0,50 HPMC eklemenin, UHPC'nin basınç dayanımı oranı üzerinde belirgin bir etkisi yoktur. UHPC kullanım kapsamına HPMC eklemeye devam edin'Basınç dayanımı önemli ölçüde azaldı. HPMC içeriği %1,00'e çıktığında basınç dayanımı oranı %66'ya düştü ve dayanım kaybı ciddi boyutlara ulaştı. Veri analizine göre %0,50 HPMC eklemek daha uygundur ve basınç dayanımı kaybı azdır.

HPMC'nin belirli bir hava sürükleyici etkisi vardır. HPMC'nin eklenmesi, UHPC'de belirli miktarda mikro kabarcıklara neden olacak ve bu da taze karıştırılmış UHPC'nin yığın yoğunluğunu azaltacaktır. Bulamaç sertleştikten sonra gözeneklilik giderek artacak ve özellikle HPMC içeriği olmak üzere kompaktlık da azalacaktır. Daha yüksek. Ek olarak, eklenen HPMC miktarının artmasıyla birlikte, UHPC'nin gözeneklerinde hala çok sayıda esnek polimer bulunmaktadır ve bunlar, çimentolu kompozitin matrisi sıkıştırıldığında iyi sertlik ve basınç desteğinde önemli bir rol oynayamaz. Bu nedenle, HPMC'nin eklenmesi UHPC'nin basınç dayanımını büyük ölçüde azaltır.

2.4 Eğilme mukavemeti

UHPC numunelerinin 7 gün ve 28 gündeki eğilme mukavemeti ile HMPC içeriği arasındaki ilişkiden, eğilme mukavemeti ve basınç mukavemeti değişim eğrilerinin benzer olduğu ve eğilme mukavemetindeki değişimin %0 ile 0,50 arasında olduğu görülebilir. HMPC'ninki aynı değil. HPMC ilavesi devam ettikçe UHPC numunelerinin eğilme mukavemeti önemli ölçüde azaldı.

HPMC'nin UHPC'nin bükülme mukavemeti üzerindeki etkisi temel olarak üç açıdandır: selüloz eterin UHPC'nin bükülme mukavemetini azaltan geciktirici ve hava sürükleyici etkileri vardır; ve üçüncü yön, selüloz eter tarafından üretilen esnek polimerdir. Numunenin sertliğinin azaltılması, numunenin bükülme mukavemetinin azalmasını biraz yavaşlatır. Bu üç özelliğin eş zamanlı varlığı, UHPC numunesinin basınç dayanımını azaltır ve aynı zamanda eğilme dayanımını da azaltır.

2.5 Eksenel çekme mukavemeti ve nihai çekme değeri

UHPC numunelerinin 7. ve 28. günlerdeki gerilme mukavemeti ile HMPC içeriği arasındaki ilişki. HPMC içeriğinin artmasıyla UHPC numunelerinin çekme mukavemeti önce çok az değişti, daha sonra hızla azaldı. Çekme mukavemeti eğrisi, numunedeki HPMC içeriği %0,50'ye ulaştığında, UHPC numunesinin eksenel çekme mukavemeti değerinin 12,2MPa ve çekme mukavemeti oranının %103 olduğunu göstermektedir. Numunenin HPMC içeriğinin daha da artmasıyla eksenel merkezi çekme mukavemeti değeri keskin bir şekilde düşmeye başladı. Numunenin HPMC içeriği %0,75 ve %1,00 olduğunda, çekme mukavemeti oranları sırasıyla %94 ve %78 olmuştur; bu, HPMC'siz UHPC'nin eksenel çekme mukavemetinden daha düşüktür.

UHPC numunelerinin 7 ve 28 günlük nihai çekme değerleri ile HMPC içeriği arasındaki ilişkiden, başlangıçta selüloz eterin artmasıyla nihai çekme değerlerinin hemen hemen değişmediği, selüloz eter %0,50'ye ulaştıktan sonra hızla düşmeye başladı.

HPMC ilave miktarının UHPC numunelerinin eksenel çekme mukavemeti ve nihai çekme değeri üzerindeki etkisi hemen hemen değişmeden kalma ve daha sonra azalma eğilimi göstermektedir. Bunun ana nedeni, HPMC'nin hidratlanmış çimento parçacıkları arasında doğrudan oluşturulabilmesidir. Su geçirmez polimer sızdırmazlık filmi tabakası, sızdırmazlık rolünü oynar, böylece daha fazla hidrasyonun sürekli gelişimi için gerekli suyu sağlayan UHPC'de belirli bir miktarda su depolanır. Çimento kullanılarak çimentonun mukavemeti arttırılır. HPMC'nin eklenmesi, UHPC'nin yapışkanlığı bulamaca esneklik kazandırır, bu da UHPC'nin taban malzemenin büzülmesine ve deformasyonuna tamamen uyum sağlamasına olanak tanır ve UHPC'nin gerilme mukavemetini bir miktar artırır. Ancak HPMC içeriği kritik değeri aştığında sürüklenen hava numunenin mukavemetini etkiler. Olumsuz etkiler giderek başrol oynadı ve numunenin eksenel çekme mukavemeti ve nihai çekme değeri azalmaya başladı.

3. Sonuç

1) HPMC, normal sıcaklıkta kürlenen UHPC'nin çalışma performansını önemli ölçüde artırabilir, pıhtılaşma süresini uzatabilir ve taze karıştırılmış UHPC'nin zamanla akışkanlık kaybını azaltabilir.

2) HPMC'nin eklenmesi, bulamacın karıştırılması işlemi sırasında belirli miktarda küçük kabarcıkların ortaya çıkmasına neden olur. Miktar çok büyükse kabarcıklar çok fazla toplanacak ve daha büyük kabarcıklar oluşturacaktır. Bulamaç oldukça yapışkandır ve kabarcıklar taşamaz ve parçalanamaz. Sertleştirilmiş UHPC'nin gözenekleri azalır; Ayrıca HPMC tarafından üretilen esnek polimer, basınç altındayken sert destek sağlayamaz ve basınç ve bükülme mukavemetleri büyük ölçüde azalır.

3) HPMC'nin eklenmesi UHPC'yi plastik ve esnek hale getirir. UHPC numunelerinin eksenel çekme mukavemeti ve nihai çekme değeri, HPMC içeriğinin artmasıyla pek değişmez, ancak HPMC içeriği belirli bir değeri aştığında, eksenel çekme mukavemeti ve nihai çekme değerleri büyük ölçüde azalır.

4) Normal sıcaklıkta kürlenen UHPC hazırlanırken, HPMC dozajı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Dozaj %0,50 olduğunda, normal sıcaklıkta kürlenen UHPC'nin çalışma performansı ile mekanik özellikleri arasındaki ilişki iyi bir şekilde koordine edilebilir.