Se estudió la influencia de factores como el cambio de viscosidad de la hidroxietilmetilcelulosa (HEMC), ya sea modificada o no, y el cambio de contenido, sobre el límite elástico y la viscosidad plástica de mortero de cemento fresco. Para HEMC no modificado, cuanto mayor es la viscosidad, menor es el límite elástico y la viscosidad plástica del mortero; se debilita la influencia del cambio de viscosidad del HEMC modificado sobre las propiedades reológicas del mortero; No importa si se modifica o no, cuanto mayor es la viscosidad del HEMC, menor es el efecto de retardo del límite elástico y el desarrollo de la viscosidad plástica del mortero. Cuando el contenido de HEMC es superior al 0,3%, el límite elástico y la viscosidad plástica del mortero aumentan con el aumento del contenido; cuando el contenido de HEMC es grande, el límite elástico del mortero disminuye con el tiempo y el rango de viscosidad plástica aumenta con el tiempo.
Palabras clave: hidroxietilmetilcelulosa, mortero fresco, propiedades reológicas, límite elástico, viscosidad plástica.
I. Introducción
Con el desarrollo de la tecnología de construcción con mortero, se ha prestado cada vez más atención a la construcción mecanizada. El transporte vertical a larga distancia plantea nuevos requisitos para el mortero bombeado: se debe mantener una buena fluidez durante todo el proceso de bombeo. Para ello es necesario estudiar los factores que influyen y las condiciones restrictivas de la fluidez del mortero, y el método común es observar los parámetros reológicos del mortero.
Las propiedades reológicas del mortero dependen principalmente de la naturaleza y cantidad de materias primas. El éter de celulosa es un aditivo ampliamente utilizado en morteros industriales, que tiene una gran influencia en las propiedades reológicas del mortero, por lo que académicos nacionales y extranjeros han realizado algunas investigaciones al respecto. En resumen, se pueden sacar las siguientes conclusiones: un aumento en la cantidad de éter de celulosa conducirá a un aumento en el torque inicial del mortero, pero después de un período de agitación, la resistencia al flujo del mortero disminuirá (1) ; cuando la fluidez inicial es básicamente la misma, la fluidez del mortero se perderá primero. aumentó después de disminuir (2); el límite elástico y la viscosidad plástica del mortero mostraron una tendencia a disminuir primero y luego a aumentar, y el éter de celulosa promovió la destrucción de la estructura del mortero y prolongó el tiempo desde la destrucción hasta la reconstrucción (3); El éter y el polvo espesado tienen mayor viscosidad y estabilidad, etc. (4). Sin embargo, los estudios anteriores todavía tienen deficiencias:
Los estándares y procedimientos de medición de diferentes académicos no son uniformes y los resultados de las pruebas no se pueden comparar con precisión; el rango de prueba del instrumento es limitado y los parámetros reológicos del mortero medido tienen un pequeño rango de variación, que no es ampliamente representativo; faltan pruebas comparativas sobre éteres de celulosa con diferentes viscosidades; Hay muchos factores que influyen y la repetibilidad no es buena. En los últimos años, la aparición del reómetro de mortero Viskomat XL ha proporcionado una gran comodidad para la determinación precisa de las propiedades reológicas del mortero. Tiene las ventajas de un alto nivel de control automático, gran capacidad, amplio rango de prueba y resultados de prueba más acordes con las condiciones reales. En este artículo, basándose en el uso de este tipo de instrumento, se sintetizan los resultados de investigación de los académicos existentes y se formula el programa de prueba para estudiar el efecto de diferentes tipos y viscosidades de hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) sobre la reología del mortero en un rango de dosificación más amplio. impacto en el rendimiento.
2. Modelo reológico de mortero de cemento fresco.
Desde que se introdujo la reología en la ciencia del cemento y el hormigón, un gran número de estudios han demostrado que el hormigón y el mortero frescos pueden considerarse fluidos de Bingham, y Banfill desarrolló aún más la viabilidad de utilizar el modelo de Bingham para describir las propiedades reológicas del mortero (5). En la ecuación reológica τ=τ0+μγ del modelo de Bingham, τ es el esfuerzo cortante, τ0 es el límite elástico, μ es la viscosidad plástica y γ es la velocidad de corte. Entre ellos, τ0 y μ son los dos parámetros más importantes: τ0 es el esfuerzo cortante mínimo que puede hacer que el mortero de cemento fluya, y solo cuando τ>τ0 actúa sobre el mortero, el mortero puede fluir; μ refleja la resistencia viscosa cuando el mortero fluye. Cuanto mayor es μ, más lento fluye el mortero [3]. En el caso de que se desconozcan tanto τ0 como μ, el esfuerzo cortante debe medirse en al menos dos velocidades de corte diferentes antes de poder calcularlo (6).
En un reómetro de mortero dado, la curva NT obtenida estableciendo la velocidad de rotación de la pala N y midiendo el par T generado por la resistencia al corte del mortero también se puede utilizar para calcular otra ecuación T=g+ que se ajuste al modelo de Bingham. Los dos parámetros g y h de Nh. g es proporcional al límite elástico τ0, h es proporcional a la viscosidad plástica μ, y τ0 = (K/G)g, μ = ( l / G ) h , donde G es una constante relacionada con el instrumento y K puede pasar a través del flujo conocido Se obtiene corrigiendo el fluido cuyas características cambian con la velocidad de corte[7]. Por conveniencia, este artículo analiza directamente g y h, y utiliza la ley cambiante de g y h para reflejar la ley cambiante del límite elástico y la viscosidad plástica del mortero.
3. Prueba
3.1 Materias primas
3.2 arena
Arena de cuarzo: la arena gruesa tiene una malla de 20 a 40, la arena mediana tiene una malla de 40 a 70, la arena fina tiene una malla de 70 a 100 y las tres se mezclan en una proporción de 2:2:1.
3.3 Éter de celulosa
Hidroxietilmetilcelulosa HEMC20 (viscosidad 20000 mPa s), HEMC25 (viscosidad 25000 mPa s), HEMC40 (viscosidad 40000 mPa s) y HEMC45 (viscosidad 45000 mPa s), de los cuales HEMC25 y HEMC45 son un éter de celulosa modificado.
3.4 Agua de mezcla
agua del grifo.
3.5 Plan de prueba
La relación cal-arena es 1:2,5, el consumo de agua se fija en el 60% del consumo de cemento y el contenido de HEMC es del 0-1,2% del consumo de cemento.
Primero mezcle uniformemente el cemento pesado con precisión, HEMC y arena de cuarzo, luego agregue el agua de mezcla de acuerdo con GB/T17671-1999 y revuelva, y luego use el reómetro de mortero Viskomat XL para realizar la prueba. El procedimiento de prueba es: la velocidad se aumenta rápidamente de 0 a 80 rpm en 0 ~ 5 min, 60 rpm en 5 ~ 7 min, 40 rpm en 7 ~ 9 min, 20 rpm en 9 ~ 11 min, 10 rpm en 11 ~ 13 min y 5 rpm en 13 ~ 15 min. 15~30 min, la velocidad es 0 rpm y luego realiza un ciclo una vez cada 30 min según el procedimiento anterior, y el tiempo total de prueba es 120 min.
4. Resultados y discusión
4.1 Efecto del cambio de viscosidad HEMC sobre las propiedades reológicas del mortero de cemento
(La cantidad de HEMC es 0,5% de la masa de cemento), reflejando correspondientemente la ley de variación del límite elástico y la viscosidad plástica del mortero. Se puede observar que aunque la viscosidad de HEMC40 es mayor que la de HEMC20, el límite elástico y la viscosidad plástica del mortero mezclado con HEMC40 son menores que los del mortero mezclado con HEMC20; aunque la viscosidad de HEMC45 es un 80% mayor que la de HEMC25, el límite elástico del mortero es ligeramente menor y la viscosidad plástica está entre Después de 90 minutos hubo un aumento. Esto se debe a que cuanto mayor es la viscosidad del éter de celulosa, más lenta es la velocidad de disolución y más tiempo tarda el mortero preparado con él en alcanzar la viscosidad final [8]. Además, en el mismo momento del ensayo, la densidad aparente del mortero mezclado con HEMC40 era inferior a la del mortero mezclado con HEMC20, y la del mortero mezclado con HEMC45 era inferior a la del mortero mezclado con HEMC25, lo que indica que HEMC40 y HEMC45 introdujeron más burbujas de aire, y las burbujas de aire en el mortero tienen un efecto de "bola", que también reduce la resistencia al flujo del mortero.
Después de agregar HEMC40, el límite elástico del mortero estaba en equilibrio después de 60 minutos y la viscosidad plástica aumentó; Después de agregar HEMC20, el límite elástico del mortero alcanzó el equilibrio después de 30 minutos y la viscosidad plástica aumentó. Muestra que HEMC40 tiene un mayor efecto retardante sobre el desarrollo del límite elástico del mortero y la viscosidad plástica que HEMC20, y tarda más en alcanzar la viscosidad final.
El límite elástico del mortero mezclado con HEMC45 disminuyó de 0 a 120 minutos y la viscosidad plástica aumentó después de 90 minutos; mientras que el límite elástico del mortero mezclado con HEMC25 aumentó después de 90 minutos y la viscosidad plástica aumentó después de 60 minutos. Muestra que HEMC45 tiene un mayor efecto retardante sobre el desarrollo del límite elástico del mortero y la viscosidad plástica que HEMC25, y el tiempo necesario para alcanzar la viscosidad final también es mayor.
4.2 El efecto del contenido de HEMC en el límite elástico del mortero de cemento
Durante la prueba, los factores que afectan el límite elástico del mortero son: delaminación y sangrado del mortero, daño estructural por agitación, formación de productos de hidratación, reducción de la humedad libre en el mortero y efecto retardante del éter de celulosa. En cuanto al efecto retardante del éter de celulosa, la opinión más generalmente aceptada es explicarlo por la adsorción de aditivos.
Se puede observar que cuando se agrega HEMC40 y su contenido es inferior al 0,3%, el límite elástico del mortero disminuye gradualmente con el aumento del contenido de HEMC40; cuando el contenido de HEMC40 es superior al 0,3%, el límite elástico del mortero aumenta gradualmente. Debido al sangrado y deslaminación del mortero sin éter de celulosa, no hay suficiente pasta de cemento entre los áridos para lubricar, lo que produce un aumento del límite elástico y dificultad para fluir. La adición adecuada de éter de celulosa puede mejorar eficazmente el fenómeno de delaminación del mortero, y las burbujas de aire introducidas son equivalentes a pequeñas "bolas", lo que puede reducir el límite elástico del mortero y facilitar su flujo. A medida que aumenta el contenido de éter de celulosa, su contenido de humedad fija también aumenta gradualmente. Cuando el contenido de éter de celulosa excede un cierto valor, la influencia de la reducción de la humedad libre comienza a desempeñar un papel principal y el límite elástico del mortero aumenta gradualmente.
Cuando la cantidad de HEMC40 es inferior al 0,3%, el límite elástico del mortero disminuye gradualmente en 0-120 minutos, lo que se relaciona principalmente con la delaminación cada vez más grave del mortero, porque hay una cierta distancia entre la hoja y la parte inferior del mortero. el instrumento y el agregado después de la delaminación se hunden hasta el fondo, la resistencia superior se vuelve menor; cuando el contenido de HEMC40 es del 0,3%, el mortero difícilmente se delaminará, la adsorción del éter de celulosa es limitada, la hidratación es dominante y el límite elástico tiene un cierto aumento; el contenido de HEMC40 es Cuando el contenido de éter de celulosa es 0,5% -0,7%, la adsorción de éter de celulosa aumenta gradualmente, la tasa de hidratación disminuye y la tendencia de desarrollo del límite elástico del mortero comienza a cambiar; En la superficie, la tasa de hidratación es menor y el límite elástico del mortero disminuye con el tiempo.
4.3 Efecto del contenido de HEMC sobre la viscosidad plástica del mortero de cemento
Se puede observar que después de agregar HEMC40, la viscosidad plástica del mortero aumenta gradualmente con el aumento del contenido de HEMC40. Esto se debe a que el éter de celulosa tiene un efecto espesante, que puede aumentar la viscosidad del líquido, y cuanto mayor sea la dosificación, mayor será la viscosidad del mortero. La razón por la que la viscosidad plástica del mortero disminuye tras añadir un 0,1% de HEMC40 se debe también al efecto “bola” de la introducción de burbujas de aire, y a la reducción del sangrado y delaminación del mortero.
La viscosidad plástica del mortero ordinario sin adición de éter de celulosa disminuye gradualmente con el tiempo, lo que también está relacionado con la menor densidad de la parte superior provocada por la estratificación del mortero; cuando el contenido de HEMC40 es del 0,1% al 0,5%, la estructura del mortero es relativamente uniforme y la estructura del mortero es relativamente uniforme después de 30 minutos. La viscosidad plástica no cambia mucho. En este momento, refleja principalmente el efecto de viscosidad del propio éter de celulosa; después de que el contenido de HEMC40 es superior al 0,7%, la viscosidad plástica del mortero aumenta gradualmente con el paso del tiempo, porque la viscosidad del mortero también está relacionada con la del éter de celulosa. La viscosidad de la solución de éter de celulosa aumenta gradualmente dentro de un período de tiempo después del inicio de la mezcla. Cuanto mayor sea la dosis, más significativo será el efecto de aumentar con el tiempo.
V. Conclusión
Factores como el cambio de viscosidad del HEMC, ya sea modificado o no, y el cambio de dosificación afectarán significativamente las propiedades reológicas del mortero, lo que puede reflejarse en los dos parámetros de límite elástico y viscosidad plástica.
Para HEMC no modificado, cuanto mayor sea la viscosidad, menor será el límite elástico y la viscosidad plástica del mortero en un plazo de 0 a 120 minutos; la influencia del cambio de viscosidad del HEMC modificado sobre las propiedades reológicas del mortero es más débil que la del HEMC no modificado; No importa la modificación, ya sea permanente o no, cuanto mayor sea la viscosidad del HEMC, más significativo será el efecto retardador sobre el desarrollo del límite elástico del mortero y la viscosidad plástica.
Al añadir HEMC40 con una viscosidad de 40000mPa·s y su contenido es superior al 0,3%, el límite elástico del mortero aumenta progresivamente; cuando el contenido supera el 0,9%, el límite elástico del mortero comienza a mostrar una tendencia a disminuir gradualmente con el tiempo; La viscosidad plástica aumenta con el aumento del contenido de HEMC40. Cuando el contenido es superior al 0,7%, la viscosidad plástica del mortero comienza a mostrar una tendencia a aumentar gradualmente con el tiempo.
Hora de publicación: 24-nov-2022