تأثیر هیدروکسی اتیل متیل سلولز بر ملات سیمان

تأثیر عواملی مانند تغییر ویسکوزیته هیدروکسی اتیل متیل سلولز (HEMC) ، چه اصلاح شده باشد یا خیر ، و تغییر محتوا بر استرس عملکرد و ویسکوزیته پلاستیکی ملات سیمان تازه مورد بررسی قرار گرفت. برای HEMC اصلاح نشده ، هرچه ویسکوزیته بیشتر باشد ، استرس عملکرد و ویسکوزیته پلاستیکی ملات کمتر می شود. تأثیر تغییر ویسکوزیته HEMC اصلاح شده بر خواص رئولوژیکی ملات تضعیف می شود. مهم نیست که اصلاح شده باشد یا خیر ، هرچه ویسکوزیته HEMC بیشتر باشد ، اثر عقب ماندگی استرس عملکرد و رشد ویسکوزیته پلاستیک ملات کمتر است. هنگامی که محتوای HEMC از 0.3 ٪ بیشتر باشد ، استرس عملکرد و ویسکوزیته پلاستیکی ملات با افزایش محتوا افزایش می یابد. هنگامی که محتوای HEMC زیاد است ، استرس عملکرد ملات با گذشت زمان کاهش می یابد و دامنه ویسکوزیته پلاستیکی با گذشت زمان افزایش می یابد.

کلمات کلیدی: هیدروکسی اتیل متیل سلولز ، ملات تازه ، خاصیت رئولوژیکی ، استرس عملکرد ، ویسکوزیته پلاستیکی

I. مقدمه

با توسعه فناوری ساخت و ساز ملات ، بیشتر و بیشتر به ساخت و سازهای مکانیزه توجه شده است. حمل و نقل عمودی مسافت طولانی نیازهای جدیدی را برای ملات پمپ ایجاد می کند: سیالیت خوب باید در طول فرآیند پمپاژ حفظ شود. این نیاز به مطالعه عوامل تأثیرگذار و شرایط محدود کننده سیالیت ملات و روش متداول مشاهده پارامترهای رئولوژیکی ملات است.

خصوصیات رئولوژیکی ملات عمدتاً به ماهیت و میزان مواد اولیه بستگی دارد. اتر سلولز یک ترکیب است که به طور گسترده در ملات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد ، که تأثیر زیادی در خواص رئولوژیکی ملات دارد ، بنابراین دانشمندان در خانه و خارج از کشور تحقیقاتی در مورد آن انجام داده اند. به طور خلاصه ، نتیجه گیری زیر می تواند نتیجه بگیرد: افزایش در میزان اتر سلولز منجر به افزایش گشتاور اولیه ملات می شود ، اما پس از یک دوره هم زدن ، مقاومت جریان ملات به جای آن کاهش می یابد (1) ؛ هنگامی که سیالیت اولیه اساساً یکسان باشد ، ابتدا سیالیت ملات از بین می رود. پس از کاهش (2) افزایش یافت. استحکام عملکرد و ویسکوزیته پلاستیکی ملات ، روند کاهش ابتدا و سپس در حال افزایش را نشان داد ، و اتر سلولز باعث تخریب ساختار ملات و مدت زمان از تخریب تا بازسازی شد (3). پودر اتر و ضخیم شده ویسکوزیته و پایداری بالاتری دارند و غیره (4). با این حال ، مطالعات فوق هنوز کاستی هایی دارند:

استانداردهای اندازه گیری و روشهای دانشمندان مختلف یکنواخت نیستند و نتایج آزمایش را نمی توان با دقت مقایسه کرد. دامنه آزمایش ابزار محدود است ، و پارامترهای رئولوژیکی ملات اندازه گیری شده دارای طیف کمی از تغییرات است که به طور گسترده ای نماینده نیست. کمبود آزمایشات تطبیقی ​​در اترهای سلولز با ویسکوزیته های مختلف وجود دارد. عوامل تأثیرگذار زیادی وجود دارد و تکرارپذیری خوب نیست. در سالهای اخیر ، ظاهر روتومتر ملات Viskomat XL راحتی زیادی را برای تعیین دقیق خواص رئولوژیکی ملات فراهم کرده است. این مزیت از سطح کنترل اتوماتیک بالا ، ظرفیت بزرگ ، دامنه تست گسترده و نتایج آزمایش بیشتر مطابق با شرایط واقعی است. در این مقاله ، بر اساس استفاده از این نوع ابزار ، نتایج تحقیق از محققان موجود سنتز می شود ، و برنامه آزمایش برای بررسی تأثیر انواع مختلف و ویسکوزیته هیدروکسی اتیل متیل سلولز (HEMC) بر رئولوژی ملات در تدوین شده است. دامنه دوز بزرگتر. تأثیر عملکرد.

2. مدل رئولوژیکی ملات سیمان تازه

از آنجا که رئولوژی به علم سیمان و بتن معرفی شد ، تعداد زیادی از مطالعات نشان داده اند که بتن و ملات تازه را می توان به عنوان مایع بینگام در نظر گرفت ، و Banfill امکان استفاده از مدل بینگام را برای توصیف خصوصیات رئولوژیکی ملات در نظر گرفت (5). در معادله رئولوژیکی τ = τ0+μγ از مدل بینگام ، τ تنش برشی ، τ0 تنش عملکرد است ، μ ویسکوزیته پلاستیکی است و γ میزان برشی است. در میان آنها ، τ0 و μ دو پارامتر مهم هستند: τ0 حداقل استرس برشی است که می تواند جریان ملات سیمان را ایجاد کند ، و فقط وقتی τ> τ0 بر روی ملات عمل کند ، ملات می تواند جریان یابد. μ مقاومت چسبناک را هنگامی که ملات در جریان بزرگتر می شود ، منعکس می کند ، ملات کندتر جریان می یابد [3]. در موردی که هر دو τ0 و μ ناشناخته باشند ، استرس برشی باید حداقل در دو نرخ برشی مختلف قبل از محاسبه اندازه گیری شود (6).

در یک روتر سنج خمپاره معین ، منحنی NT به دست آمده با تنظیم میزان چرخش تیغه N و اندازه گیری گشتاور T حاصل از مقاومت برشی ملات نیز می تواند برای محاسبه معادله دیگر T = G+ که مطابق با مدل بینگام است ، دو پارامتر استفاده شود. G و H از NH. g متناسب با استرس عملکرد τ0 ، H متناسب با ویسکوزیته پلاستیکی μ و τ0 = (k / g) g ، μ = (l / g) ساعت است ، جایی که g یک ثابت مربوط به ابزار است و k می تواند از طریق جریان شناخته شده عبور می شود با تصحیح مایعی که ویژگی های آن با میزان برشی تغییر می کند [7]. به خاطر راحتی ، این مقاله به طور مستقیم در مورد G و H مورد بحث قرار می گیرد و از قانون در حال تغییر G و H استفاده می کند تا قانون در حال تغییر استرس عملکرد و ویسکوزیته پلاستیکی ملات را منعکس کند.

3 تست

3.1 مواد اولیه

3.2 ماسه

شن و ماسه کوارتز: ماسه درشت 20-40 مش ، شن و ماسه متوسط ​​40-70 مش ، ماسه ریز 70-100 مش و سه نفر با نسبت 2: 2: 1 مخلوط می شوند.

3.3 اتر سلولز

هیدروکسی اتیل متیل سلولز HEMC20 (ویسکوزیته 20000 مگاپاسکال) ، HEMC25 (ویسکوزیته 25000 مگاپاسکال S) ، HEMC40 (ویسکوزیته 40000 مگاپاسکال) ، و HEMC45 (ویسکوزیته 45000 مگاپاسکال) ، که از آن HEMC25 و HEMC45 یک سلول سلول اصلاح شده است.

3.4 مخلوط کردن آب

روی آب ضربه بزنید.

برنامه تست 3.5

نسبت گودال آهک 1: 2.5 است ، مصرف آب در 60 ٪ از مصرف سیمان ثابت است و میزان HEMC 0-1.2 ٪ از مصرف سیمان است.

ابتدا سیمان ، هماهنگ و کوارتز را به طور مساوی با وزن دقیق مخلوط کنید ، سپس آب مخلوط را مطابق با GB/T17671-1999 اضافه کرده و هم بزنید و سپس از روتومتر سنج Mortar Viskomat XL استفاده کنید. روش آزمایش این است: سرعت به سرعت از 0 تا 80 دور در 0 ~ 5min ، 60rpm در 5 ~ 7min ، 40rpm در 7 ~ 9min ، 20rpm در 9 ~ 11min ، 10rpm در 11 ~ 13min و 5rpm در 13 ~ 15min ، افزایش می یابد. 15 ~ 30 دقیقه ، سرعت 0rpm است ، و سپس هر 30 دقیقه با توجه به روش فوق یک بار چرخه می زند و زمان تست کل 120 دقیقه است.

4. نتایج و بحث

4.1 تأثیر ویسکوزیته همک بر خصوصیات رئولوژیکی ملات سیمان

(مقدار HEMC 0.5 ٪ از توده سیمان است) ، به همین ترتیب منعکس کننده قانون تنوع استرس عملکرد و ویسکوزیته پلاستیک ملات است. مشاهده می شود که اگرچه ویسکوزیته HEMC40 بالاتر از HEMC20 است ، اما استرس عملکرد و ویسکوزیته پلاستیکی ملات مخلوط شده با HEMC40 پایین تر از ملات های مخلوط با HEMC20 است. اگرچه ویسکوزیته HEMC45 80 ٪ بیشتر از HEMC25 است ، اما استرس عملکرد ملات کمی پایین تر است و ویسکوزیته پلاستیکی بین 90 دقیقه افزایش یافته است. این امر به این دلیل است که هرچه ویسکوزیته اتر سلولز بالاتر باشد ، سرعت انحلال کندتر و مدت زمان بیشتری برای ملات آماده شده با آن برای رسیدن به ویسکوزیته نهایی طول می کشد [8]. علاوه بر این ، در همان لحظه در آزمایش ، چگالی فله ملات مخلوط شده با HEMC40 پایین تر از ملات مخلوط شده با HEMC20 بود ، و آن از ملات مخلوط شده با HEMC45 پایین تر از ملات مخلوط شده با HEMC25 بود. نشان می دهد که HEMC40 و HEMC45 حباب های هوای بیشتری را معرفی می کنند و حباب های هوا در ملات دارای "توپ" هستند ، که همچنین مقاومت جریان ملات را کاهش می دهد.

پس از افزودن HEMC40 ، تنش عملکرد ملات بعد از 60 دقیقه در تعادل قرار گرفت و ویسکوزیته پلاستیکی افزایش یافت. پس از افزودن HEMC20 ، تنش عملکرد ملات پس از 30 دقیقه به تعادل رسید و ویسکوزیته پلاستیکی افزایش یافت. این نشان می دهد که HEMC40 تأثیر عقب ماندگی بیشتری در ایجاد استرس عملکرد ملات و ویسکوزیته پلاستیکی نسبت به HEMC20 دارد و برای رسیدن به ویسکوزیته نهایی بیشتر طول می کشد.

استرس عملکرد ملات مخلوط شده با HEMC45 از 0 به 120 دقیقه کاهش یافته و ویسکوزیته پلاستیکی پس از 90 دقیقه افزایش یافته است. در حالی که تنش عملکرد ملات مخلوط شده با HEMC25 پس از 90 دقیقه افزایش یافته و ویسکوزیته پلاستیکی پس از 60 دقیقه افزایش یافته است. این نشان می دهد که HEMC45 تأثیر عقب ماندگی بیشتری در ایجاد استرس عملکرد ملات و ویسکوزیته پلاستیک نسبت به HEMC25 دارد و زمان لازم برای رسیدن به ویسکوزیته نهایی نیز طولانی تر است.

4.2 تأثیر محتوای HEMC بر استرس عملکرد ملات سیمان

در طول آزمایش ، عوامل مؤثر بر استرس عملکرد ملات عبارتند از: لایه برداری ملات و خونریزی ، آسیب ساختار با هم زدن ، تشکیل محصولات هیدراتاسیون ، کاهش رطوبت آزاد در ملات و اثر عقب افتادگی اتر سلولز. برای تأثیر عقب ماندگی اتر سلولز ، دیدگاه پذیرفته تر توضیح آن با جذب مواد افزودنی است.

مشاهده می شود که وقتی HEMC40 اضافه می شود و محتوای آن کمتر از 0.3 ٪ است ، با افزایش محتوای HEMC40 ، استرس عملکرد ملات به تدریج کاهش می یابد. هنگامی که محتوای HEMC40 از 0.3 ٪ بیشتر باشد ، استرس عملکرد ملات به تدریج افزایش می یابد. به دلیل خونریزی و لایه برداری ملات بدون اتر سلولز ، خمیر سیمانی کافی بین سنگدانه ها برای روغن کاری وجود ندارد و در نتیجه باعث افزایش استرس عملکرد و مشکل در جریان می شود. افزودن مناسب اتر سلولز می تواند به طور موثری پدیده لایه برداری ملات را بهبود بخشد ، و حباب های هوا معرفی شده معادل "توپ" های ریز و درشت است که می تواند باعث کاهش استرس عملکرد ملات و جریان آسان شود. با افزایش محتوای اتر سلولز ، رطوبت ثابت آن نیز به تدریج افزایش می یابد. هنگامی که محتوای اتر سلولز از یک مقدار مشخص فراتر رود ، تأثیر کاهش رطوبت آزاد شروع به نقش اصلی می کند و استرس عملکرد ملات به تدریج افزایش می یابد.

هنگامی که مقدار HEMC40 کمتر از 0.3 ٪ باشد ، استرس عملکرد ملات به تدریج در 0-120 دقیقه کاهش می یابد ، که عمدتا مربوط به لایه برداری فزاینده جدی ملات است ، زیرا فاصله مشخصی بین تیغه و پایین وجود دارد ابزار و کل پس از لایه بندی در غرق شدن در پایین ، مقاومت فوقانی کوچکتر می شود. هنگامی که محتوای HEMC40 0.3 ٪ باشد ، ملات به سختی لایه لایه می شود ، جذب اتر سلولز محدود است ، هیدراتاسیون حاکم است و استرس عملکرد افزایش خاصی دارد. محتوای HEMC40 زمانی است که محتوای اتر سلولز 0.5 ٪ -0.7 ٪ ، جذب اتر سلولز به تدریج افزایش می یابد ، میزان هیدراتاسیون کاهش می یابد و روند رشد استرس عملکرد ملات شروع به تغییر می کند. روی سطح ، میزان هیدراتاسیون پایین تر است و استرس عملکرد ملات با گذشت زمان کاهش می یابد.

4.3 تأثیر محتوای HEMC بر ویسکوزیته پلاستیکی ملات سیمان

مشاهده می شود که پس از افزودن HEMC40 ، ویسکوزیته پلاستیکی ملات با افزایش محتوای HEMC40 به تدریج افزایش می یابد. این امر به این دلیل است که اتر سلولز دارای یک اثر ضخیم کننده است که می تواند ویسکوزیته مایع را افزایش دهد و هرچه دوز بیشتر شود ، ویسکوزیته ملات بیشتر می شود. دلیل کاهش ویسکوزیته پلاستیکی ملات پس از افزودن 0.1 ٪ HEMC40 نیز به دلیل اثر "توپ" معرفی حباب های هوا و کاهش خونریزی و لایه بندی ملات است.

ویسکوزیته پلاستیکی ملات معمولی بدون اضافه کردن اتر سلولز به تدریج با گذشت زمان کاهش می یابد ، که همچنین مربوط به چگالی پایین قسمت فوقانی ناشی از لایه بندی ملات است. هنگامی که محتوای HEMC40 0.1 ٪ -0.5 ٪ باشد ، ساختار ملات نسبتاً یکنواخت است و ساختار ملات بعد از 30 دقیقه نسبتاً یکنواخت است. ویسکوزیته پلاستیکی زیاد تغییر نمی کند. در این زمان ، این امر عمدتاً منعکس کننده اثر ویسکوزیته خود اتر سلولز است. بعد از اینکه محتوای HEMC40 از 0.7 ٪ بیشتر است ، ویسکوزیته پلاستیکی ملات با افزایش زمان به تدریج افزایش می یابد ، زیرا ویسکوزیته ملات نیز مربوط به اتر سلولز است. ویسکوزیته محلول اتر سلولز به تدریج در طی یک دوره زمانی پس از شروع اختلاط افزایش می یابد. هرچه دوز بیشتر باشد ، تأثیر افزایش با زمان قابل توجه تر خواهد بود.

V. نتیجه گیری

عواملی مانند تغییر ویسکوزیته HEMC ، چه اصلاح شده یا خیر ، و تغییر دوز به طور قابل توجهی بر خصوصیات رئولوژیکی ملات تأثیر می گذارد ، که می تواند توسط دو پارامتر استرس عملکرد و ویسکوزیته پلاستیک منعکس شود.

برای HEMC اصلاح نشده ، ویسکوزیته بیشتر ، استرس عملکرد و ویسکوزیته پلاستیکی ملات در مدت 0-120 دقیقه کاهش می یابد. تأثیر تغییر ویسکوزیته HEMC اصلاح شده بر خصوصیات رئولوژیکی ملات ضعیف تر از HEMC اصلاح نشده است. مهم نیست که اصلاح آن دائمی باشد یا خیر ، ویسکوزیته HEMC بیشتر ، تأثیر تأخیر در ایجاد استرس عملکرد ملات و ویسکوزیته پلاستیک قابل توجه تر خواهد بود.

هنگام افزودن HEMC40 با ویسکوزیته 40000MPa · S و محتوای آن بیشتر از 0.3 ٪ است ، استرس عملکرد ملات به تدریج افزایش می یابد. هنگامی که محتوا از 0.9 ٪ فراتر رود ، استرس عملکرد ملات شروع به نشان دادن روند کاهش تدریجی با زمان می کند. ویسکوزیته پلاستیکی با افزایش محتوای HEMC40 افزایش می یابد. هنگامی که محتوای بیشتر از 0.7 ٪ باشد ، ویسکوزیته پلاستیکی ملات شروع به نشان دادن روند افزایش تدریجی با زمان می کند.