Der Einfluss von Faktoren wie der Viskositätsänderung von Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), unabhängig davon, ob sie modifiziert ist oder nicht, und der Gehaltsänderung auf die Streckgrenze und die plastische Viskosität von frischem Zementmörtel wurde untersucht. Bei unmodifiziertem HEMC gilt: Je höher die Viskosität, desto niedriger sind die Streckgrenze und die plastische Viskosität des Mörtels. der Einfluss der Viskositätsänderung von modifiziertem HEMC auf die rheologischen Eigenschaften des Mörtels wird abgeschwächt; Unabhängig davon, ob es modifiziert ist oder nicht, ist die Verzögerungswirkung der Fließspannung und der plastischen Viskositätsentwicklung des Mörtels umso deutlicher, je höher die Viskosität von HEMC ist. Wenn der HEMC-Gehalt mehr als 0,3 % beträgt, nehmen die Streckgrenze und die plastische Viskosität des Mörtels mit zunehmendem Gehalt zu; Wenn der HEMC-Gehalt hoch ist, nimmt die Streckgrenze des Mörtels mit der Zeit ab und der Bereich der plastischen Viskosität nimmt mit der Zeit zu.
Schlüsselwörter: Hydroxyethylmethylcellulose, Frischmörtel, rheologische Eigenschaften, Fließspannung, plastische Viskosität
I. Einleitung
Mit der Entwicklung der Mörtelbautechnik wurde dem maschinellen Bauen immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Der vertikale Langstreckentransport stellt neue Anforderungen an Pumpmörtel: Während des gesamten Pumpvorgangs muss eine gute Fließfähigkeit aufrechterhalten werden. Hierzu müssen die Einflussfaktoren und einschränkenden Bedingungen der Mörtelfließfähigkeit untersucht werden. Die übliche Methode besteht darin, die rheologischen Parameter des Mörtels zu beobachten.
Die rheologischen Eigenschaften von Mörtel hängen hauptsächlich von der Art und Menge der Rohstoffe ab. Celluloseether ist ein in Industriemörtel weit verbreiteter Zusatzstoff, der einen großen Einfluss auf die rheologischen Eigenschaften von Mörtel hat, weshalb Wissenschaftler im In- und Ausland einige Untersuchungen dazu durchgeführt haben. Zusammenfassend lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen: Eine Erhöhung der Menge an Celluloseether führt zu einer Erhöhung des Anfangsdrehmoments des Mörtels, nach einer gewissen Zeit des Rührens nimmt jedoch stattdessen der Fließwiderstand des Mörtels ab (1) ; Wenn die anfängliche Fließfähigkeit im Wesentlichen gleich ist, geht zunächst die Fließfähigkeit des Mörtels verloren. erhöht nach abnehmend (2); Die Streckgrenze und die plastische Viskosität des Mörtels zeigten einen Trend, der zuerst abnahm und dann zunahm, und Celluloseether förderte die Zerstörung der Mörtelstruktur und verlängerte die Zeit von der Zerstörung bis zum Wiederaufbau (3); Ether und verdicktes Pulver haben eine höhere Viskosität und Stabilität usw. (4). Die oben genannten Studien weisen jedoch immer noch Mängel auf:
Die Messstandards und -verfahren verschiedener Wissenschaftler sind nicht einheitlich und die Testergebnisse können nicht genau verglichen werden. Der Testbereich des Instruments ist begrenzt und die rheologischen Parameter des gemessenen Mörtels weisen einen geringen Schwankungsbereich auf, der nicht allgemein repräsentativ ist. es fehlen Vergleichstests zu Celluloseethern unterschiedlicher Viskosität; Es gibt viele Einflussfaktoren und die Wiederholbarkeit ist nicht gut. In den letzten Jahren hat das Aufkommen des Mörtelrheometers Viskomat XL großen Komfort für die genaue Bestimmung der rheologischen Eigenschaften von Mörtel geschaffen. Es bietet die Vorteile eines hohen automatischen Kontrollniveaus, einer großen Kapazität, eines großen Testbereichs und von Testergebnissen, die eher den tatsächlichen Bedingungen entsprechen. In diesem Artikel werden basierend auf der Verwendung dieses Instrumententyps die Forschungsergebnisse vorhandener Wissenschaftler synthetisiert und das Testprogramm formuliert, um die Wirkung verschiedener Arten und Viskositäten von Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) auf die Rheologie von Mörtel zu untersuchen einen größeren Dosierungsbereich. Auswirkungen auf die Leistung.
2. Rheologisches Modell eines frischen Zementmörtels
Seitdem die Rheologie in die Zement- und Betonwissenschaft eingeführt wurde, haben zahlreiche Studien gezeigt, dass frischer Beton und Mörtel als Bingham-Flüssigkeit betrachtet werden können, und Banfill hat die Machbarkeit der Verwendung des Bingham-Modells zur Beschreibung der rheologischen Eigenschaften von Mörtel weiter ausgearbeitet (5). In der rheologischen Gleichung τ=τ0+μγ des Bingham-Modells ist τ die Scherspannung, τ0 die Fließspannung, μ die plastische Viskosität und γ die Schergeschwindigkeit. Unter diesen sind τ0 und μ die beiden wichtigsten Parameter: τ0 ist die minimale Scherspannung, die den Zementmörtel zum Fließen bringen kann, und nur wenn τ>τ0 auf den Mörtel einwirkt, kann der Mörtel fließen; μ gibt den viskosen Widerstand beim Fließen des Mörtels wieder. Je größer μ, desto langsamer fließt der Mörtel [3]. Wenn sowohl τ0 als auch μ unbekannt sind, muss die Scherspannung bei mindestens zwei verschiedenen Schergeschwindigkeiten gemessen werden, bevor sie berechnet werden kann (6).
In einem bestimmten Mörtelrheometer kann die NT-Kurve, die durch Einstellen der Schaufelrotationsgeschwindigkeit N und Messen des durch den Scherwiderstand des Mörtels erzeugten Drehmoments T erhalten wird, auch zur Berechnung einer anderen Gleichung T=g+ verwendet werden, die dem Bingham-Modell entspricht. Die beiden Parameter g und h von Nh. g ist proportional zur Fließspannung τ0, h ist proportional zur plastischen Viskosität μ und τ0 = (K/G)g, μ = ( l / G ) h , wobei G eine auf das Instrument bezogene Konstante ist und K kann durch die bekannte Strömung geleitet werden. Es wird durch Korrektur der Flüssigkeit erhalten, deren Eigenschaften sich mit der Scherrate ändern[7]. Der Einfachheit halber werden in diesem Artikel g und h direkt besprochen und das sich ändernde Gesetz von g und h verwendet, um das sich ändernde Gesetz der Streckgrenze und der plastischen Viskosität von Mörtel widerzuspiegeln.
3. Testen
3.1 Rohstoffe
3,2 Sand
Quarzsand: grober Sand ist 20–40 Mesh, mittlerer Sand ist 40–70 Mesh, feiner Sand ist 70–100 Mesh und die drei werden im Verhältnis 2:2:1 gemischt.
3.3 Celluloseether
Hydroxyethylmethylcellulose HEMC20 (Viskosität 20.000 mPa·s), HEMC25 (Viskosität 25.000 mPa·s), HEMC40 (Viskosität 40.000 mPa·s) und HEMC45 (Viskosität 45.000 mPa·s), wobei HEMC25 und HEMC45 ein modifizierter Celluloseether sind.
3.4 Wasser mischen
Leitungswasser.
3.5 Testplan
Das Kalk-Sand-Verhältnis beträgt 1:2,5, der Wasserverbrauch ist auf 60 % des Zementverbrauchs festgelegt und der HEMC-Gehalt beträgt 0-1,2 % des Zementverbrauchs.
Mischen Sie zuerst den genau abgewogenen Zement, HEMC und Quarzsand gleichmäßig, geben Sie dann das Anmachwasser gemäß GB/T17671-1999 hinzu und rühren Sie um, und verwenden Sie dann das Mörtelrheometer Viskomat XL zum Testen. Das Testverfahren ist: Die Geschwindigkeit wird schnell von 0 auf 80 U/min bei 0–5 Minuten, 60 U/min bei 5–7 Minuten, 40 U/min bei 7–9 Minuten, 20 U/min bei 9–11 Minuten, 10 U/min bei 11–13 Minuten und 5 U/min bei 13–15 Minuten erhöht. 15–30 Minuten, die Geschwindigkeit beträgt 0 U/min, und dann alle 30 Minuten einmal durchlaufen, gemäß dem oben beschriebenen Verfahren, und die gesamte Testzeit beträgt 120 Minuten.
4. Ergebnisse und Diskussion
4.1 Einfluss der HEMC-Viskositätsänderung auf die rheologischen Eigenschaften von Zementmörtel
(Der HEMC-Anteil beträgt 0,5 % der Zementmasse) und spiegelt entsprechend das Variationsgesetz der Streckgrenze und plastischen Viskosität des Mörtels wider. Es ist ersichtlich, dass, obwohl die Viskosität von HEMC40 höher ist als die von HEMC20, die Streckgrenze und die plastische Viskosität von mit HEMC40 gemischtem Mörtel niedriger sind als die von mit HEMC20 gemischtem Mörtel; Obwohl die Viskosität von HEMC45 um 80 % höher ist als die von HEMC25, ist die Streckgrenze des Mörtels etwas niedriger und die plastische Viskosität liegt zwischen 90 und 90 Minuten. Denn je höher die Viskosität des Celluloseethers, desto langsamer ist die Auflösungsgeschwindigkeit und desto länger dauert es, bis der damit hergestellte Mörtel die Endviskosität erreicht [8]. Darüber hinaus war zum gleichen Zeitpunkt des Tests die Schüttdichte des mit HEMC40 gemischten Mörtels niedriger als die des mit HEMC20 gemischten Mörtels und die des mit HEMC45 gemischten Mörtels war niedriger als die des mit HEMC25 gemischten Mörtels. Dies weist darauf hin, dass HEMC40 und HEMC45 mehr Luftblasen eingebracht haben und die Luftblasen im Mörtel einen „Kugel“-Effekt haben, der auch den Fließwiderstand des Mörtels verringert.
Nach Zugabe von HEMC40 war die Streckgrenze des Mörtels nach 60 Minuten im Gleichgewicht und die plastische Viskosität nahm zu; Nach der Zugabe von HEMC20 erreichte die Streckgrenze des Mörtels nach 30 Minuten das Gleichgewicht und die plastische Viskosität stieg an. Es zeigt sich, dass HEMC40 eine größere Verzögerungswirkung auf die Entwicklung der Mörtelfließspannung und der plastischen Viskosität hat als HEMC20 und länger braucht, um die Endviskosität zu erreichen.
Die Fließspannung des mit HEMC45 vermischten Mörtels sank von 0 auf 120 Minuten und die plastische Viskosität stieg nach 90 Minuten an; während die Streckgrenze des mit HEMC25 gemischten Mörtels nach 90 Minuten zunahm und die plastische Viskosität nach 60 Minuten zunahm. Es zeigt sich, dass HEMC45 eine stärkere Verzögerungswirkung auf die Entwicklung der Mörtelfließspannung und der plastischen Viskosität hat als HEMC25 und auch die Zeit bis zum Erreichen der Endviskosität länger ist.
4.2 Die Auswirkung des HEMC-Gehalts auf die Streckgrenze von Zementmörtel
Während des Tests beeinflussen folgende Faktoren die Streckgrenze des Mörtels: Delaminierung und Ausbluten des Mörtels, Strukturschäden durch Rühren, Bildung von Hydratationsprodukten, Verringerung der freien Feuchtigkeit im Mörtel und verzögernde Wirkung von Celluloseether. Die verzögernde Wirkung von Celluloseether wird nach allgemeiner Auffassung durch die Adsorption von Beimengungen erklärt.
Es ist ersichtlich, dass bei Zugabe von HEMC40 und einem Gehalt von weniger als 0,3 % die Streckgrenze des Mörtels mit zunehmendem HEMC40-Gehalt allmählich abnimmt; Wenn der HEMC40-Gehalt mehr als 0,3 % beträgt, steigt die Streckgrenze des Mörtels allmählich an. Aufgrund des Ausblutens und der Delaminierung des Mörtels ohne Celluloseether ist nicht genügend Zementleim zwischen den Zuschlagstoffen vorhanden, um zu schmieren, was zu einer Erhöhung der Fließspannung und Schwierigkeiten beim Fließen führt. Durch die richtige Zugabe von Celluloseether kann das Phänomen der Mörteldelaminierung wirksam verbessert werden, und die eingebrachten Luftblasen entsprechen winzigen „Kugeln“, die die Streckgrenze des Mörtels verringern und ihn leichter fließen lassen können. Mit zunehmendem Gehalt an Celluloseether nimmt auch dessen fester Feuchtigkeitsgehalt allmählich zu. Wenn der Gehalt an Celluloseether einen bestimmten Wert überschreitet, beginnt der Einfluss der Verringerung der freien Feuchtigkeit eine führende Rolle zu spielen und die Streckgrenze des Mörtels nimmt allmählich zu.
Wenn die Menge an HEMC40 weniger als 0,3 % beträgt, nimmt die Streckgrenze des Mörtels innerhalb von 0 bis 120 Minuten allmählich ab, was hauptsächlich mit der immer stärkeren Delaminierung des Mörtels zusammenhängt, da zwischen der Klinge und der Unterseite ein gewisser Abstand besteht das Instrument und das Aggregat sinken nach der Delaminierung zu Boden, der obere Widerstand wird kleiner; Wenn der HEMC40-Gehalt 0,3 % beträgt, delaminiert der Mörtel kaum, die Adsorption von Celluloseether ist begrenzt, die Hydratation ist vorherrschend und die Streckgrenze nimmt gewissermaßen zu; der HEMC40-Gehalt beträgt: Wenn der Gehalt an Celluloseether 0,5 % bis 0,7 % beträgt, nimmt die Adsorption von Celluloseether allmählich zu, die Hydratationsrate nimmt ab und der Entwicklungstrend der Streckgrenze von Mörtel beginnt sich zu ändern; An der Oberfläche ist die Hydratationsrate geringer und die Streckgrenze des Mörtels nimmt mit der Zeit ab.
4.3 Einfluss des HEMC-Gehalts auf die plastische Viskosität von Zementmörtel
Es ist ersichtlich, dass nach der Zugabe von HEMC40 die plastische Viskosität des Mörtels mit zunehmendem HEMC40-Gehalt allmählich zunimmt. Denn Celluloseether hat eine verdickende Wirkung, die die Viskosität der Flüssigkeit erhöhen kann, und je höher die Dosierung, desto höher die Viskosität des Mörtels. Der Grund dafür, dass die plastische Viskosität des Mörtels nach der Zugabe von 0,1 % HEMC40 abnimmt, ist auch auf den „Kugeleffekt“ durch die Einführung von Luftblasen und die Verringerung des Ausblutens und der Delaminierung des Mörtels zurückzuführen.
Die plastische Viskosität von gewöhnlichem Mörtel ohne Zusatz von Celluloseether nimmt mit der Zeit allmählich ab, was auch mit der geringeren Dichte des oberen Teils zusammenhängt, die durch die Schichtung des Mörtels verursacht wird; Wenn der Gehalt an HEMC40 0,1 % bis 0,5 % beträgt, ist die Mörtelstruktur relativ gleichmäßig und nach 30 Minuten ist die Mörtelstruktur relativ gleichmäßig. Die plastische Viskosität ändert sich nicht wesentlich. Zu diesem Zeitpunkt spiegelt es hauptsächlich den Viskositätseffekt von Celluloseether selbst wider; Nachdem der Gehalt an HEMC40 mehr als 0,7 % beträgt, steigt die plastische Viskosität des Mörtels mit der Zeit allmählich an, da die Viskosität des Mörtels auch mit der von Celluloseether zusammenhängt. Die Viskosität der Celluloseetherlösung steigt innerhalb einer Zeitspanne nach Beginn des Mischens allmählich an. Je höher die Dosierung, desto deutlicher ist der Effekt der Steigerung mit der Zeit.
V. Fazit
Faktoren wie die Viskositätsänderung von HEMC, unabhängig davon, ob es modifiziert ist oder nicht, und die Änderung der Dosierung wirken sich erheblich auf die rheologischen Eigenschaften des Mörtels aus, was sich in den beiden Parametern Fließspannung und plastische Viskosität widerspiegeln kann.
Bei unmodifiziertem HEMC gilt: Je höher die Viskosität, desto geringer sind die Streckgrenze und die plastische Viskosität des Mörtels innerhalb von 0–120 Minuten. der Einfluss der Viskositätsänderung von modifiziertem HEMC auf die rheologischen Eigenschaften von Mörtel ist schwächer als der von unmodifiziertem HEMC; Ganz gleich, ob die Modifikation dauerhaft ist oder nicht: Je höher die Viskosität von HEMC, desto deutlicher ist der Verzögerungseffekt auf die Entwicklung der Mörtelfließspannung und der plastischen Viskosität.
Bei Zugabe von HEMC40 mit einer Viskosität von 40.000 mPa·s und einem Gehalt von mehr als 0,3 % steigt die Streckgrenze des Mörtels allmählich an; Wenn der Gehalt 0,9 % übersteigt, beginnt die Streckgrenze des Mörtels eine Tendenz zu zeigen, mit der Zeit allmählich abzunehmen; Die plastische Viskosität nimmt mit zunehmendem HEMC40-Gehalt zu. Wenn der Gehalt mehr als 0,7 % beträgt, beginnt die plastische Viskosität des Mörtels einen Trend zu zeigen, der mit der Zeit allmählich zunimmt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 24. November 2022