Влияние эфира метилцеллюлозы на бетон со сверхвысокими характеристиками, отверждаемый при комнатной температуре

Реферат: Путем изменения содержания эфира гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ) в бетоне со сверхвысокими характеристиками (СВПБ), отверждаемом при нормальной температуре, было изучено влияние эфира целлюлозы на текучесть, время схватывания, прочность на сжатие и прочность на изгиб СВПЦ. , прочность на осевое растяжение и предельное значение растяжения, и результаты были проанализированы. Результаты испытаний показывают, что: добавление не более 1,00% низковязкой ГПМЦ не влияет на текучесть СВПК, но уменьшает потерю текучести с течением времени. , и продлить время схватывания, значительно улучшая производительность строительства; когда содержание составляет менее 0,50%, влияние на прочность на сжатие, прочность на изгиб и прочность на осевое растяжение незначительно, а когда содержание составляет более 0,50%, его механические характеристики снижаются более чем на 1/3. Учитывая различные характеристики, рекомендуемая дозировка ГПМЦ составляет 0,50%.

Ключевые слова: бетон сверхвысоких характеристик; эфир целлюлозы; отверждение при нормальной температуре; прочность на сжатие; предел прочности при изгибе; предел прочности

0、Предисловие

С быстрым развитием строительной отрасли Китая требования к характеристикам бетона в реальном строительстве также возросли, и в ответ на спрос был произведен бетон со сверхвысокими характеристиками (UHPC). Теоретически разработана оптимальная пропорция частиц с разным размером частиц, и они смешаны со стальным волокном и высокоэффективным восстановителем воды, он обладает превосходными свойствами, такими как сверхвысокая прочность на сжатие, высокая ударная вязкость, высокая ударопрочность, долговечность и сильное самовосстановление. возможность образования микротрещин. Производительность. Зарубежные технологические исследования UHPC относительно зрелы и применялись во многих практических проектах. По сравнению с зарубежными странами отечественные исследования недостаточно глубоки. Dong Jianmiao и другие изучали включение клетчатки путем добавления различных типов и количеств волокон. Механизм воздействия и закон бетона; Чен Цзин и др. изучали влияние диаметра стальной фибры на производительность сверхвысокого давления путем выбора стальной фибры 4-х диаметров. UHPC имеет лишь небольшое количество инженерных приложений в Китае, и он все еще находится на стадии теоретических исследований. Производительность UHPC Superiority стала одним из исследовательских направлений развития бетона, но еще предстоит решить много проблем. Такие как высокие требования к сырью, высокая стоимость, сложный процесс подготовки и т. д., ограничивающие развитие технологии производства UHPC. Среди них использование пара под высоким давлением. Отверждение UHPC при высокой температуре может повысить его механические свойства и долговечность. Однако из-за трудоемкости процесса пропаривания и высоких требований к производственному оборудованию применение материалов может быть ограничено только сборными цехами, а монолитное строительство не может осуществляться. Таким образом, нецелесообразно применять метод термического отверждения в реальных проектах, и необходимо провести углубленное исследование отверждения UHPC при нормальной температуре.

Отверждение UHPC при нормальной температуре находится на стадии исследований в Китае, соотношение воды и вяжущего чрезвычайно низкое, и он склонен к быстрому обезвоживанию на поверхности во время строительства на месте. Чтобы эффективно улучшить явление обезвоживания, в материалы на основе цемента обычно добавляют некоторые водоудерживающие загустители. Химический агент для предотвращения сегрегации и вытекания материалов, повышения водоудерживающей способности и сцепления, улучшения строительных характеристик, а также эффективного улучшения механических свойств материалов на основе цемента. Эфир гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ) в качестве полимерного загустителя, который может эффективно равномерно распределять полимерный гелеобразный раствор и материалы в материалах на основе цемента, а свободная вода в растворе станет связанной водой, так что ее нелегко потерять из суспензии и улучшить водоудерживающую способность бетона. Чтобы уменьшить влияние эфира целлюлозы на текучесть UHPC, для испытаний был выбран эфир целлюлозы с низкой вязкостью.

Таким образом, в целях улучшения характеристик конструкции на основе обеспечения механических свойств UHPC, отвердевающих при нормальной температуре, в данной статье изучается влияние содержания эфира целлюлозы с низкой вязкостью на отверждение при нормальной температуре на основе химических свойств эфира целлюлозы. и его механизм действия в суспензии UHPC. Влияние текучести, времени коагуляции, прочности на сжатие, прочности на изгиб, осевой прочности на растяжение и предела прочности при растяжении UHPC для определения подходящей дозировки эфира целлюлозы.

1. План испытаний

1.1 Испытывайте сырье и соотношение компонентов

Исходными материалами для этого теста являются:

1) Цемент: обычный портландцемент P·O 52,5 производства Лючжоу.

2) Летучая зола: Летучая зола производится в Лючжоу.

3) Порошок шлака: гранулированный порошок доменного шлака S95 производства Лючжоу.

4) Микрокремнезем: полузашифрованный микрокремнезем, порошок серого цвета, содержание SiO2 ≥ 92%, удельная поверхность 23 м²/г.

5) Кварцевый песок: 20~40 меш (0,833~0,350 мм).

6) Редуктор воды: поликарбоксилатный редуктор воды, белый порошок, скорость снижения воды ≥ 30%.

7) Латексный порошок: редиспергируемый латексный порошок.

8) Эфир волокна: гидроксипропилметилцеллюлоза METHOCEL производства США, вязкость 400 МПа с.

9) Стальная фибра: прямая омедненная стальная микропроволочная фибра диаметром φ 0,22 мм, длиной 13 мм, пределом прочности при растяжении 2000 МПа.

После многочисленных экспериментальных исследований на ранней стадии можно определить, что базовое соотношение компонентов смеси для бетона со сверхвысокими характеристиками, отверждаемого при нормальной температуре, представляет собой цемент: летучая зола: минеральный порошок: микрокремнезем: песок: восстановитель воды: латексный порошок: вода = 860:42:83:110:980:11:2:210, объемное содержание стальной фибры 2%. Добавьте 0, 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% содержания ГПМЦ эфира целлюлозы (ГПМЦ) к этому основному соотношению смеси. Поставьте сравнительные эксперименты соответственно.

1.2 Метод испытаний

Взвесьте сухие порошковые сырьевые материалы в соответствии с соотношением смешивания и поместите их в бетоносмеситель принудительного действия с одним горизонтальным валом HJW-60. Запустите миксер до получения однородной массы, добавьте воду и перемешивайте в течение 3 минут, выключите миксер, добавьте взвешенную стальную фибру и снова включите миксер на 2 минуты. Превращается в суспензию UHPC.

Объекты испытаний включают текучесть, время схватывания, прочность на сжатие, прочность на изгиб, осевую прочность на растяжение и предельное значение растяжения. Тест на текучесть определяется в соответствии с JC/T986-2018 «Материалы для тампонажных работ на основе цемента». Испытание на время схватывания проводится в соответствии с GB / T 1346—2011 «Метод испытания расхода воды и времени схватывания стандартной консистенции цемента». Испытание на прочность при изгибе определяется в соответствии с GB/T50081-2002 «Стандартом для методов испытаний механических свойств обычного бетона». Испытание на прочность при сжатии, осевую прочность на растяжение и испытание на предельную прочность на растяжение определяют в соответствии с DLT5150-2001 «Правилами гидравлических испытаний бетона».

2. Результаты испытаний

2.1 Ликвидность

Результаты испытаний на текучесть показывают влияние содержания HPMC на потерю текучести UHPC с течением времени. Из опыта видно, что после равномерного перемешивания суспензии без эфира целлюлозы поверхность склонна к обезвоживанию и образованию корки, а текучесть быстро теряется. , и работоспособность ухудшилась. После добавления эфира целлюлозы на поверхности не было пленки, потеря текучести с течением времени была небольшой, а удобоукладываемость оставалась хорошей. В пределах испытательного диапазона минимальная потеря текучести составила 5 мм за 60 минут. Анализ данных испытаний показывает, что количество низковязкого эфира целлюлозы мало влияет на начальную текучесть СВПК, но оказывает большее влияние на потерю текучести с течением времени. Без добавления эфира целлюлозы потеря текучести UHPC составляет 15 мм; С увеличением ГПМЦ снижается потеря текучести раствора; при дозировке 0,75% потеря текучести СВПК со временем наименьшая и составляет 5 мм; после этого, с увеличением ГПМЦ, потеря текучести УГПЦ со временем почти не изменилась.

После смешивания HPMC с UHPC это влияет на реологические свойства UHPC по двум аспектам: во-первых, в процесс перемешивания вводятся независимые микропузырьки, в результате чего заполнитель, летучая зола и другие материалы образуют «эффект шара», который увеличивает удобоукладываемость В то же время большое количество вяжущего материала может обернуть заполнитель, так что заполнитель может быть равномерно «подвешен» в растворе и может свободно перемещаться, трение между заполнителями уменьшается, а текучесть повысился; второй - увеличить UHPC. Сила сцепления снижает текучесть. Поскольку в тесте используется ГПМЦ с низкой вязкостью, первый аспект равен второму аспекту, и исходная текучесть не сильно меняется, но потеря текучести с течением времени может быть уменьшена. Согласно анализу результатов испытаний стало известно, что добавление соответствующего количества HPMC к UHPC может значительно улучшить характеристики конструкции UHPC.

2.2 Время установки

Из тенденции изменения времени схватывания UHPC, на которое влияет количество HPMC, видно, что HPMC играет роль замедления в UHPC. Чем больше количество, тем очевиднее эффект замедления. При количестве 0,50% время схватывания раствора составляет 55 мин. По сравнению с контрольной группой (40 мин) она увеличилась на 37,5%, причем прирост еще не был очевиден. При дозировке 1,00% время схватывания раствора составило 100 мин, что на 150% выше, чем у контрольной группы (40 мин).

Характеристики молекулярной структуры эфира целлюлозы влияют на его замедляющий эффект. Фундаментальная молекулярная структура эфира целлюлозы, то есть кольцевая структура ангидроглюкозы, может реагировать с ионами кальция с образованием молекулярных соединений сахара и кальция, сокращая индукционный период реакции гидратации цементного клинкера Низкая концентрация ионов кальция предотвращает дальнейшее осаждение Ca(OH)2, снижая скорость реакции гидратации цемента, тем самым замедляя схватывание цемента.

2.3 Прочность на сжатие

Из взаимосвязи между прочностью на сжатие образцов СВПЦ через 7 и 28 дней и содержанием ГМПС можно ясно видеть, что добавление ГПМЦ постепенно увеличивает снижение прочности на сжатие СВПК. 0,25% HPMC, прочность на сжатие UHPC немного снижается, а коэффициент прочности на сжатие составляет 96%. Добавление 0,50% HPMC не оказывает очевидного влияния на коэффициент прочности на сжатие UHPC. Продолжайте добавлять HPMC в рамках объема использования, UHPC. Прочность на сжатие значительно снизилась. Когда содержание ГПМЦ увеличилось до 1,00%, коэффициент прочности на сжатие упал до 66%, и потеря прочности была серьезной. Согласно анализу данных, более целесообразно добавлять 0,50% ГПМЦ, а потеря прочности на сжатие невелика.

ГПМЦ обладает определенным воздухововлекающим эффектом. Добавление HPMC приведет к образованию определенного количества микропузырьков в UHPC, что снизит объемную плотность свежесмешанного UHPC. После затвердевания суспензии пористость будет постепенно увеличиваться, а плотность также будет уменьшаться, особенно содержание ГПМЦ. Выше. Кроме того, с увеличением количества вводимого ГПМЦ все еще остается много гибких полимеров в порах СВПК, которые не могут играть важную роль в хорошей жесткости и поддержке сжатия при сжатии матрицы вяжущего композита. .Поэтому добавление HPMC значительно снижает прочность на сжатие UHPC.

2.4 Прочность на изгиб

Из взаимосвязи между прочностью на изгиб образцов UHPC через 7 дней и 28 дней и содержанием HMPC видно, что кривые изменения прочности на изгиб и прочности на сжатие аналогичны, а изменение прочности на изгиб между 0 и 0,50% HMPC не то же самое. По мере добавления HPMC прочность на изгиб образцов UHPC значительно снижалась.

Влияние HPMC на прочность на изгиб UHPC в основном проявляется в трех аспектах: эфир целлюлозы оказывает замедляющее и воздухововлекающее действие, что снижает прочность на изгиб UHPC; и третий аспект - гибкий полимер, полученный из эфира целлюлозы. Снижение жесткости образца немного замедляет снижение прочности на изгиб образца. Одновременное существование этих трех аспектов снижает прочность образца UHPC на сжатие, а также снижает прочность на изгиб.

2.5 Прочность на осевое растяжение и предел прочности при растяжении

Взаимосвязь между пределом прочности при растяжении образцов UHPC через 7 и 28 дней и содержанием HMPC. С увеличением содержания ГПМЦ прочность на разрыв образцов СВПЦ сначала мало менялась, а затем быстро снижалась. Кривая прочности на растяжение показывает, что когда содержание HPMC в образце достигает 0,50%, значение прочности на осевое растяжение образца UHPC составляет 12,2 МПа, а коэффициент прочности на растяжение составляет 103%. При дальнейшем увеличении содержания ГПМЦ в образце осевое значение прочности на разрыв стало резко падать. Когда содержание ГПМЦ в образце составляло 0,75 % и 1,00 %, отношения прочности на разрыв составляли 94 % и 78 % соответственно, что было ниже, чем прочность на осевое растяжение СВПЦ без ГПМЦ.

Из соотношения между значениями предела прочности при растяжении образцов СВПЦ через 7 дней и 28 дней и содержанием ГМПК видно, что значения предела прочности при растяжении практически не изменяются при увеличении содержания эфира целлюлозы в начале, а при содержании эфира целлюлозы достигает 0,50 % и затем начинает быстро падать.

Влияние добавляемого количества ГПМЦ на осевую прочность на растяжение и предел прочности при растяжении образцов из сверхвысокой прочности показывает тенденцию к сохранению практически неизменным, а затем к уменьшению. Основная причина заключается в том, что ГПМЦ может образовываться непосредственно между гидратированными частицами цемента. Слой водонепроницаемой полимерной герметизирующей пленки играет роль герметика, так что определенное количество воды сохраняется в СВПЦ, что обеспечивает необходимое количество воды для непрерывного развития дальнейшей гидратации. цемента, тем самым повышая прочность цемента. Добавление HPMC улучшает когезионную способность UHPC, придает суспензии гибкость, что позволяет UHPC полностью адаптироваться к усадке и деформации основного материала, а также немного улучшает прочность на растяжение UHPC. Однако когда содержание ГПМЦ превышает критическое значение, вовлеченный воздух влияет на прочность образца. Побочные эффекты постепенно стали играть ведущую роль, и осевая прочность на растяжение и предел прочности при растяжении образца стали снижаться.

3. Заключение

1) HPMC может значительно улучшить рабочие характеристики UHPC, отверждаемых при нормальной температуре, продлить время его коагуляции и уменьшить потерю текучести свежесмешанного UHPC с течением времени.

2) Добавление ГПМЦ приводит к образованию определенного количества крошечных пузырьков в процессе перемешивания суспензии. Если количество слишком велико, пузырьки соберутся слишком много и сформируют более крупные пузыри. Суспензия обладает высокой когезивностью, и пузырьки не могут перелиться через край и лопнуть. Поры закаленного UHPC уменьшаются; кроме того, гибкий полимер, произведенный HPMC, не может обеспечить жесткую поддержку, когда он находится под давлением, и прочность на сжатие и изгиб значительно снижается.

3) Добавление HPMC делает UHPC пластичным и гибким. Прочность на осевое растяжение и предел прочности при растяжении образцов UHPC почти не изменяются с увеличением содержания ГПМЦ, но когда содержание ГПМЦ превышает определенное значение, осевая прочность на растяжение и предел прочности при растяжении значительно снижаются.

4) При приготовлении UHPC с отверждением при нормальной температуре следует строго контролировать дозировку HPMC. Когда дозировка составляет 0,50%, взаимосвязь между рабочими характеристиками и механическими свойствами UHPC, отверждаемых при нормальной температуре, может быть хорошо скоординирована.