Effet de l'hydroxyéthylméthylcellulose sur le mortier de ciment

L'influence de facteurs tels que le changement de viscosité de l'hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC), qu'elle soit modifiée ou non, et le changement de teneur sur la limite d'élasticité et la viscosité plastique du mortier de ciment frais a été étudiée. Pour le HEMC non modifié, plus la viscosité est élevée, plus la limite d'élasticité et la viscosité plastique du mortier sont faibles ; l'influence du changement de viscosité de l'HEMC modifié sur les propriétés rhéologiques du mortier est affaiblie ; peu importe qu'il soit modifié ou non, plus la viscosité du HEMC est élevée, plus l'effet retardateur de la limite d'élasticité et du développement de la viscosité plastique du mortier est plus évident. Lorsque la teneur en HEMC est supérieure à 0,3 %, la limite d'élasticité et la viscosité plastique du mortier augmentent avec l'augmentation de la teneur ; lorsque la teneur en HEMC est importante, la limite d'élasticité du mortier diminue avec le temps et la plage de viscosité plastique augmente avec le temps.

Mots clés : hydroxyéthylméthylcellulose, mortier frais, propriétés rhéologiques, limite d'élasticité, viscosité plastique

I.Introduction

Avec le développement de la technologie de construction au mortier, une attention de plus en plus grande a été accordée à la construction mécanisée. Le transport vertical sur de longues distances impose de nouvelles exigences au mortier pompé : une bonne fluidité doit être maintenue tout au long du processus de pompage. Cela nécessite d'étudier les facteurs d'influence et les conditions restrictives de la fluidité du mortier, et la méthode courante consiste à observer les paramètres rhéologiques du mortier.

Les propriétés rhéologiques du mortier dépendent principalement de la nature et de la quantité des matières premières. L'éther de cellulose est un adjuvant largement utilisé dans les mortiers industriels, qui a une grande influence sur les propriétés rhéologiques du mortier, c'est pourquoi des chercheurs nationaux et étrangers ont mené des recherches à ce sujet. En résumé, les conclusions suivantes peuvent être tirées : une augmentation de la quantité d'éther de cellulose entraînera une augmentation du couple initial du mortier, mais après une période d'agitation, la résistance à l'écoulement du mortier diminuera au contraire (1) ; lorsque la fluidité initiale est fondamentalement la même, la fluidité du mortier sera perdue en premier. augmenté après avoir diminué (2); la limite d'élasticité et la viscosité plastique du mortier ont montré une tendance à la diminution puis à l'augmentation, et l'éther de cellulose a favorisé la destruction de la structure du mortier et a prolongé le temps entre la destruction et la reconstruction (3) ; L'éther et la poudre épaissie ont une viscosité et une stabilité plus élevées, etc. (4). Cependant, les études ci-dessus présentent encore des lacunes :

Les normes et procédures de mesure des différents chercheurs ne sont pas uniformes et les résultats des tests ne peuvent pas être comparés avec précision ; la plage de test de l'instrument est limitée et les paramètres rhéologiques du mortier mesuré ont une petite plage de variation, qui n'est pas largement représentative ; il y a un manque d'essais comparatifs sur les éthers de cellulose de différentes viscosités ; Il existe de nombreux facteurs d'influence et la répétabilité n'est pas bonne. Ces dernières années, l'apparition du rhéomètre à mortier Viskomat XL a apporté une grande commodité pour la détermination précise des propriétés rhéologiques du mortier. Il présente les avantages d'un niveau de contrôle automatique élevé, d'une grande capacité, d'une large plage de tests et de résultats de tests plus conformes aux conditions réelles. Dans cet article, basé sur l'utilisation de ce type d'instrument, les résultats de recherche des chercheurs existants sont synthétisés et le programme de tests est formulé pour étudier l'effet de différents types et viscosités d'hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC) sur la rhéologie du mortier dans une plage de dosage plus large. impact sur les performances.

2. Modèle rhéologique du mortier de ciment frais

Depuis que la rhéologie a été introduite dans la science du ciment et du béton, un grand nombre d'études ont montré que le béton et le mortier frais peuvent être considérés comme des fluides de Bingham, et Banfill a approfondi la faisabilité de l'utilisation du modèle de Bingham pour décrire les propriétés rhéologiques du mortier (5). Dans l'équation rhéologique τ = τ0 + μγ du modèle Bingham, τ est la contrainte de cisaillement, τ0 est la limite d'élasticité, μ est la viscosité plastique et γ est le taux de cisaillement. Parmi eux, τ0 et μ sont les deux paramètres les plus importants : τ0 est la contrainte de cisaillement minimale qui peut faire couler le mortier de ciment, et ce n'est que lorsque τ>τ0 agit sur le mortier que le mortier peut s'écouler ; μ reflète la résistance visqueuse lorsque le mortier s'écoule. Plus μ est grand, plus l'écoulement du mortier est lent [3]. Dans le cas où τ0 et μ sont inconnus, la contrainte de cisaillement doit être mesurée à au moins deux taux de cisaillement différents avant de pouvoir être calculée (6).

Dans un rhéomètre à mortier donné, la courbe NT obtenue en fixant la vitesse de rotation de la lame N et en mesurant le couple T généré par la résistance au cisaillement du mortier peut également être utilisée pour calculer une autre équation T=g+ conforme au modèle de Bingham. Les deux paramètres g et h de Nh. g est proportionnel à la limite d'élasticité τ0, h est proportionnel à la viscosité plastique μ, et τ0 = (K/G)g, μ = ( l / G ) h , où G est une constante liée à l'instrument, et K peut être fait passer dans l'écoulement connu. Il est obtenu en corrigeant le fluide dont les caractéristiques changent avec le taux de cisaillement[7]. Par souci de commodité, cet article traite directement de g et h et utilise la loi changeante de g et h pour refléter la loi changeante de la limite d'élasticité et de la viscosité plastique du mortier.

3. Testez

3.1 Matières premières

3.2 sable

Sable de quartz : le sable grossier mesure 20 à 40 mailles, le sable moyen mesure 40 à 70 mailles, le sable fin mesure 70 à 100 mailles et les trois sont mélangés dans un rapport de 2 : 2 : 1.

3.3 Éther de cellulose

Hydroxyéthylméthylcellulose HEMC20 (viscosité 20 000 mPa s), HEMC25 (viscosité 25 000 mPa s), HEMC40 (viscosité 40 000 mPa s) et HEMC45 (viscosité 45 000 mPa s), dont HEMC25 et HEMC45 sont un éther de cellulose modifié.

3.4 Eau de gâchage

l'eau du robinet.

3.5 Plan d'essais

Le rapport chaux-sable est de 1:2,5, la consommation d'eau est fixée à 60 % de la consommation de ciment et la teneur en HEMC est de 0 à 1,2 % de la consommation de ciment.

Mélangez d'abord uniformément le ciment, le HEMC et le sable de quartz pesés avec précision, puis ajoutez l'eau de gâchage conformément à GB/T17671-1999 et remuez, puis utilisez le rhéomètre à mortier Viskomat XL pour tester. La procédure de test est la suivante : la vitesse augmente rapidement de 0 à 80 tr/min à 0 ~ 5 min, 60 tr/min à 5 ~ 7 min, 40 tr/min à 7 ~ 9 min, 20 tr/min à 9 ~ 11 min, 10 tr/min à 11 ~ 13 min et 5 tr/min à 13 ~ 15 min. 15 ~ 30 minutes, la vitesse est de 0 tr/min, puis faites un cycle toutes les 30 minutes selon la procédure ci-dessus, et la durée totale du test est de 120 minutes.

4. Résultats et discussion

4.1 Effet du changement de viscosité des HEMC sur les propriétés rhéologiques du mortier de ciment

(La quantité d'HEMC est de 0,5 % de la masse de ciment), reflétant en conséquence la loi de variation de la limite d'élasticité et de la viscosité plastique du mortier. On peut voir que bien que la viscosité du HEMC40 soit supérieure à celle du HEMC20, la limite d'élasticité et la viscosité plastique du mortier mélangé avec HEMC40 sont inférieures à celles du mortier mélangé avec HEMC20 ; bien que la viscosité du HEMC45 soit 80 % supérieure à celle du HEMC25, la limite d'élasticité du mortier est légèrement inférieure et la viscosité plastique est comprise entre 90 minutes et une augmentation. En effet, plus la viscosité de l'éther de cellulose est élevée, plus la vitesse de dissolution est lente et plus il faut de temps au mortier préparé avec celui-ci pour atteindre la viscosité finale [8]. De plus, au même instant de l'essai, la densité apparente du mortier mélangé à HEMC40 était inférieure à celle du mortier mélangé à HEMC20, et celle du mortier mélangé à HEMC45 était inférieure à celle du mortier mélangé à HEMC25, indiquant que HEMC40 et HEMC45 ont introduit plus de bulles d'air et que les bulles d'air dans le mortier ont un effet « boule », ce qui réduit également la résistance à l'écoulement du mortier.

Après avoir ajouté HEMC40, la limite d'élasticité du mortier était à l'équilibre après 60 minutes et la viscosité plastique a augmenté ; après avoir ajouté HEMC20, la limite d'élasticité du mortier a atteint l'équilibre après 30 minutes et la viscosité plastique a augmenté. Il montre que HEMC40 a un effet retardateur plus important sur le développement de la limite d'élasticité du mortier et de la viscosité plastique que HEMC20, et prend plus de temps pour atteindre la viscosité finale.

La limite d'élasticité du mortier mélangé avec HEMC45 a diminué de 0 à 120 minutes et la viscosité plastique a augmenté après 90 minutes ; tandis que la limite d'élasticité du mortier mélangé avec HEMC25 a augmenté après 90 minutes et la viscosité plastique a augmenté après 60 minutes. Il montre que HEMC45 a un effet retardateur plus important sur le développement de la limite d'élasticité du mortier et de la viscosité plastique que HEMC25, et que le temps nécessaire pour atteindre la viscosité finale est également plus long.

4.2 L'effet de la teneur en HEMC sur la limite d'élasticité du mortier de ciment

Au cours de l'essai, les facteurs affectant la limite d'élasticité du mortier sont : le délaminage et le saignement du mortier, l'endommagement de la structure par agitation, la formation de produits d'hydratation, la réduction de l'humidité libre dans le mortier et l'effet retardateur de l'éther de cellulose. Pour l'effet retardateur de l'éther de cellulose, l'opinion la plus généralement acceptée est de l'expliquer par l'adsorption de mélanges.

On peut voir que lorsque HEMC40 est ajouté et que sa teneur est inférieure à 0,3 %, la limite d'élasticité du mortier diminue progressivement avec l'augmentation de la teneur en HEMC40 ; lorsque la teneur en HEMC40 est supérieure à 0,3%, la limite d'élasticité du mortier augmente progressivement. En raison du ressuage et du délaminage du mortier sans éther de cellulose, il n'y a pas assez de pâte de ciment entre les granulats pour lubrifier, ce qui entraîne une augmentation de la limite d'élasticité et une difficulté d'écoulement. Un ajout approprié d'éther de cellulose peut améliorer efficacement le phénomène de délaminage du mortier, et les bulles d'air introduites sont équivalentes à de minuscules « boules », ce qui peut réduire la limite d'élasticité du mortier et faciliter son écoulement. À mesure que la teneur en éther de cellulose augmente, sa teneur en humidité fixe augmente également progressivement. Lorsque la teneur en éther de cellulose dépasse une certaine valeur, l'influence de la réduction de l'humidité libre commence à jouer un rôle majeur et la limite d'élasticité du mortier augmente progressivement.

Lorsque la quantité de HEMC40 est inférieure à 0,3%, la limite d'élasticité du mortier diminue progressivement entre 0 et 120 minutes, ce qui est principalement lié au délaminage de plus en plus grave du mortier, car il existe une certaine distance entre la lame et le fond du mortier. l'instrument et l'agrégat après délaminage s'enfonçant vers le bas, la résistance supérieure devient plus petite ; lorsque la teneur en HEMC40 est de 0,3%, le mortier se délamine difficilement, l'adsorption de l'éther de cellulose est limitée, l'hydratation est dominante et la limite d'élasticité a une certaine augmentation ; la teneur en HEMC40 est lorsque la teneur en éther de cellulose est de 0,5 % à 0,7 %, l'adsorption de l'éther de cellulose augmente progressivement, le taux d'hydratation diminue et la tendance de développement de la limite d'élasticité du mortier commence à changer ; En surface, le taux d'hydratation est plus faible et la limite d'élasticité du mortier diminue avec le temps.

4.3 Effet de la teneur en HEMC sur la viscosité plastique du mortier de ciment

On peut voir qu'après l'ajout de HEMC40, la viscosité plastique du mortier augmente progressivement avec l'augmentation de la teneur en HEMC40. En effet, l'éther de cellulose a un effet épaississant, ce qui peut augmenter la viscosité du liquide, et plus le dosage est élevé, plus la viscosité du mortier est élevée. La raison pour laquelle la viscosité plastique du mortier diminue après l'ajout de 0,1% d'HEMC40 est également due à l'effet « boule » de l'introduction de bulles d'air, et à la réduction du ressuage et du délaminage du mortier.

La viscosité plastique du mortier ordinaire sans ajout d'éther de cellulose diminue progressivement avec le temps, ce qui est également lié à la moindre densité de la partie supérieure provoquée par la stratification du mortier ; lorsque la teneur en HEMC40 est de 0,1 % à 0,5 %, la structure du mortier est relativement uniforme et la structure du mortier est relativement uniforme après 30 minutes. La viscosité du plastique ne change pas beaucoup. À l’heure actuelle, il reflète principalement l’effet de viscosité de l’éther de cellulose lui-même ; une fois que la teneur en HEMC40 est supérieure à 0,7 %, la viscosité plastique du mortier augmente progressivement avec le temps, car la viscosité du mortier est également liée à celle de l'éther de cellulose. La viscosité de la solution d'éther de cellulose augmente progressivement au cours d'une période de temps suivant le début du mélange. Plus le dosage est élevé, plus l’effet augmentant avec le temps est important.

V.Conclusion

Des facteurs tels que le changement de viscosité de l'HEMC, qu'il soit modifié ou non, et le changement de dosage affecteront de manière significative les propriétés rhéologiques du mortier, ce qui peut être reflété par les deux paramètres de limite d'élasticité et de viscosité plastique.

Pour le HEMC non modifié, plus la viscosité est élevée, plus la limite d'élasticité et la viscosité plastique du mortier sont faibles dans un délai de 0 à 120 min ; l'influence du changement de viscosité de l'HEMC modifié sur les propriétés rhéologiques du mortier est plus faible que celle de l'HEMC non modifié ; quelle que soit la modification Qu'elle soit permanente ou non, plus la viscosité du HEMC est élevée, plus l'effet retardateur sur l'évolution de la limite d'élasticité du mortier et de la viscosité plastique est important.

Lors de l'ajout de HEMC40 avec une viscosité de 40 000 mPa·s et sa teneur est supérieure à 0,3 %, la limite d'élasticité du mortier augmente progressivement ; lorsque la teneur dépasse 0,9 %, la limite d'élasticité du mortier commence à montrer une tendance à diminuer progressivement avec le temps ; La viscosité du plastique augmente avec l'augmentation de la teneur en HEMC40. Lorsque la teneur est supérieure à 0,7 %, la viscosité plastique du mortier commence à montrer une tendance à augmenter progressivement avec le temps.