È stata studiata l'influenza di fattori quali la variazione di viscosità dell'idrossietilmetilcellulosa (HEMC), modificata o meno, e la variazione del contenuto sul carico di snervamento e sulla viscosità plastica della malta cementizia fresca. Per HEMC non modificato, maggiore è la viscosità, minore è il carico di snervamento e la viscosità plastica della malta; l'influenza della variazione di viscosità dell'HEMC modificato sulle proprietà reologiche della malta è indebolita; non importa se viene modificato o meno, maggiore è la viscosità dell'HEMC, minore è l'effetto ritardante del carico di snervamento e dello sviluppo della viscosità plastica della malta. Quando il contenuto di HEMC è maggiore dello 0,3%, il carico di snervamento e la viscosità plastica della malta aumentano con l'aumentare del contenuto; quando il contenuto di HEMC è elevato, il carico di snervamento della malta diminuisce con il tempo e l'intervallo di viscosità plastica aumenta con il tempo.
Parole chiave: idrossietilmetilcellulosa, malta fresca, proprietà reologiche, limite di snervamento, viscosità plastica
I. Introduzione
Con lo sviluppo della tecnologia di costruzione della malta, è stata prestata sempre più attenzione alla costruzione meccanizzata. Il trasporto verticale a lunga distanza pone nuovi requisiti per la malta pompata: deve essere mantenuta una buona fluidità durante tutto il processo di pompaggio. Ciò deve studiare i fattori che influenzano e le condizioni restrittive della fluidità della malta, e il metodo comune è osservare i parametri reologici della malta.
Le proprietà reologiche della malta dipendono principalmente dalla natura e dalla quantità delle materie prime. L'etere di cellulosa è un additivo ampiamente utilizzato nelle malte industriali, che ha una grande influenza sulle proprietà reologiche della malta, quindi studiosi in patria e all'estero hanno condotto alcune ricerche su di esso. In sintesi si possono trarre le seguenti conclusioni: un aumento della quantità di etere di cellulosa porterà ad un aumento del momento torcente iniziale della malta, ma dopo un periodo di agitazione la resistenza allo scorrimento della malta diminuirà invece (1) ; quando la fluidità iniziale è sostanzialmente la stessa, si perderà per prima la fluidità della malta. aumentato dopo la diminuzione (2); il carico di snervamento e la viscosità plastica della malta hanno mostrato un andamento prima diminuendo e poi aumentando, e l'etere di cellulosa ha favorito la distruzione della struttura della malta e ha prolungato il tempo dalla distruzione alla ricostruzione (3); L'etere e la polvere addensata hanno viscosità e stabilità più elevate, ecc. (4). Tuttavia, gli studi di cui sopra presentano ancora dei limiti:
Gli standard e le procedure di misurazione dei diversi studiosi non sono uniformi e i risultati dei test non possono essere confrontati accuratamente; il campo di prova dello strumento è limitato e i parametri reologici della malta misurata presentano un piccolo intervallo di variazione, che non è ampiamente rappresentativo; mancano prove comparative su eteri di cellulosa con diverse viscosità; Ci sono molti fattori che influenzano e la ripetibilità non è buona. Negli ultimi anni, la comparsa del reometro per malta Viskomat XL ha fornito grande comodità per la determinazione accurata delle proprietà reologiche della malta. Presenta i vantaggi di un elevato livello di controllo automatico, di una grande capacità, di un ampio intervallo di test e di risultati dei test più in linea con le condizioni reali. In questo articolo, sulla base dell'uso di questo tipo di strumento, vengono sintetizzati i risultati della ricerca degli studiosi esistenti e viene formulato il programma di test per studiare l'effetto di diversi tipi e viscosità di idrossietilmetilcellulosa (HEMC) sulla reologia della malta in un intervallo di dosaggio più ampio. impatto sulle prestazioni.
2. Modello reologico di malta cementizia fresca
Da quando la reologia è stata introdotta nella scienza del cemento e del calcestruzzo, un gran numero di studi hanno dimostrato che il calcestruzzo fresco e la malta possono essere considerati come fluido Bingham e Banfill ha ulteriormente elaborato la fattibilità dell'utilizzo del modello Bingham per descrivere le proprietà reologiche della malta (5). Nell'equazione reologica τ=τ0+μγ del modello Bingham, τ è lo sforzo di taglio, τ0 è lo sforzo di snervamento, μ è la viscosità plastica e γ è la velocità di taglio. Tra questi, τ0 e μ sono i due parametri più importanti: τ0 è lo sforzo di taglio minimo che può far scorrere la malta cementizia, e solo quando τ>τ0 agisce sulla malta, la malta può scorrere; μ riflette la resistenza viscosa quando la malta scorre. Quanto più grande è μ, tanto più lenta scorre la malta [3]. Nel caso in cui sia τ0 che μ siano sconosciuti, lo sforzo di taglio deve essere misurato ad almeno due diverse velocità di taglio prima di poter essere calcolato (6).
In un dato reometro per malta, la curva NT ottenuta impostando la velocità di rotazione della pala N e misurando la coppia T generata dalla resistenza al taglio della malta può essere utilizzata anche per calcolare un'altra equazione T=g+ conforme al modello Bingham. g e h di Nh. g è proporzionale al carico di snervamento τ0, h è proporzionale alla viscosità plastica μ, e τ0 = (K/G)g, μ = ( l / G ) h , dove G è una costante relativa allo strumento, e K può essere fatto passare attraverso il flusso noto Si ottiene correggendo il fluido le cui caratteristiche cambiano con la velocità di taglio[7]. Per comodità, questo articolo discute direttamente g e h e utilizza la legge mutevole di g e h per riflettere la legge mutevole del carico di snervamento e della viscosità plastica della malta.
3. Prova
3.1 Materie prime
3.2 sabbia
Sabbia di quarzo: la sabbia grossolana è 20-40 mesh, la sabbia media è 40-70 mesh, la sabbia fine è 70-100 mesh e le tre sono miscelate in un rapporto di 2:2:1.
3.3 Etere di cellulosa
Idrossietilmetilcellulosa HEMC20 (viscosità 20000 mPa s), HEMC25 (viscosità 25000 mPa s), HEMC40 (viscosità 40000 mPa s) e HEMC45 (viscosità 45000 mPa s), di cui HEMC25 e HEMC45 è un etere di cellulosa modificato.
3.4 Acqua di miscelazione
acqua del rubinetto.
3.5 Piano di prova
Il rapporto calce-sabbia è 1:2,5, il consumo di acqua è fissato al 60% del consumo di cemento e il contenuto di HEMC è pari allo 0-1,2% del consumo di cemento.
Per prima cosa mescolare uniformemente il cemento, l'HEMC e la sabbia di quarzo accuratamente pesati, quindi aggiungere l'acqua di miscelazione secondo GB/T17671-1999 e mescolare, quindi utilizzare il reometro per malta Viskomat XL per testare. La procedura di test è la seguente: la velocità viene aumentata rapidamente da 0 a 80 giri al minuto a 0~5 minuti, 60 giri al minuto a 5~7 minuti, 40 giri al minuto a 7~9 minuti, 20 giri al minuto a 9~11 minuti, 10 giri al minuto a 11~13 minuti e 5 giri al minuto a 13~15 minuti. 15~30 minuti, la velocità è 0 giri/min, quindi eseguire il ciclo una volta ogni 30 minuti secondo la procedura sopra descritta e il tempo totale del test è 120 minuti.
4. Risultati e discussione
4.1 Effetto della variazione di viscosità dell'HEMC sulle proprietà reologiche della malta cementizia
(La quantità di HEMC è pari allo 0,5% della massa del cemento), riflettendo corrispondentemente la legge di variazione del carico di snervamento e della viscosità plastica della malta. Si può notare che nonostante la viscosità dell'HEMC40 sia superiore a quella dell'HEMC20, il carico di snervamento e la viscosità plastica della malta impastata con HEMC40 sono inferiori a quelli della malta impastata con HEMC20; sebbene la viscosità dell'HEMC45 sia superiore dell'80% a quella dell'HEMC25, il carico di snervamento della malta è leggermente inferiore e la viscosità plastica è compresa tra Dopo 90 minuti si è verificato un aumento. Questo perché maggiore è la viscosità dell'etere di cellulosa, più lenta è la velocità di dissoluzione e maggiore è il tempo necessario affinché la malta preparata con esso raggiunga la viscosità finale [8]. Inoltre, nello stesso momento della prova, la densità apparente della malta impastata con HEMC40 era inferiore a quella della malta impastata con HEMC20, e quella della malta impastata con HEMC45 era inferiore a quella della malta impastata con HEMC25, indicando che HEMC40 e HEMC45 hanno introdotto più bolle d'aria e le bolle d'aria nella malta hanno un effetto "sfera", che riduce anche la resistenza al flusso della malta.
Dopo l'aggiunta di HEMC40, il limite di snervamento della malta era in equilibrio dopo 60 minuti e la viscosità plastica aumentava; dopo l'aggiunta di HEMC20, il carico di snervamento della malta ha raggiunto l'equilibrio dopo 30 minuti e la viscosità plastica è aumentata. Mostra che HEMC40 ha un effetto ritardante maggiore sullo sviluppo dello sforzo di snervamento della malta e della viscosità plastica rispetto a HEMC20 e impiega più tempo per raggiungere la viscosità finale.
Il carico di snervamento della malta impastata con HEMC45 è diminuito da 0 a 120 minuti, e la viscosità plastica è aumentata dopo 90 minuti; mentre il carico di snervamento della malta impastata con HEMC25 aumentava dopo 90 minuti, e la viscosità plastica aumentava dopo 60 minuti. Mostra che HEMC45 ha un effetto ritardante maggiore sullo sviluppo del carico di snervamento della malta e della viscosità plastica rispetto a HEMC25, e anche il tempo necessario per raggiungere la viscosità finale è più lungo.
4.2 L'effetto del contenuto di HEMC sul carico di snervamento della malta cementizia
Durante la prova, i fattori che influenzano il carico di snervamento della malta sono: delaminazione e sanguinamento della malta, danneggiamento della struttura per agitazione, formazione di prodotti di idratazione, riduzione dell'umidità libera nella malta ed effetto ritardante dell'etere di cellulosa. Per quanto riguarda l'effetto ritardante dell'etere di cellulosa, l'interpretazione più generalmente accettata è quella di spiegarlo con l'adsorbimento di additivi.
Si può vedere che quando si aggiunge HEMC40 e il suo contenuto è inferiore allo 0,3%, il limite di snervamento della malta diminuisce gradualmente con l'aumento del contenuto di HEMC40; quando il contenuto di HEMC40 è maggiore dello 0,3%, lo sforzo di snervamento della malta aumenta gradualmente. A causa del sanguinamento e della delaminazione della malta senza etere di cellulosa, tra gli aggregati non c'è abbastanza pasta di cemento da lubrificare, con conseguente aumento del limite di snervamento e difficoltà di scorrimento. Una corretta aggiunta di etere di cellulosa può migliorare efficacemente il fenomeno della delaminazione della malta e le bolle d'aria introdotte equivalgono a minuscole "palline", che possono ridurre lo stress di snervamento della malta e facilitarne il flusso. All'aumentare del contenuto di etere di cellulosa, aumenta gradualmente anche il suo contenuto di umidità fisso. Quando il contenuto di etere di cellulosa supera un certo valore, l'influenza della riduzione dell'umidità libera inizia a svolgere un ruolo di primo piano e il limite di snervamento della malta aumenta gradualmente.
Quando la quantità di HEMC40 è inferiore allo 0,3%, il carico di snervamento della malta diminuisce gradualmente entro 0-120 minuti, il che è principalmente correlato alla delaminazione sempre più grave della malta, poiché c'è una certa distanza tra la lama e il fondo della malta. lo strumento e l'aggregato dopo la delaminazione affondano sul fondo, la resistenza superiore diventa più piccola; quando il contenuto di HEMC40 è dello 0,3%, la malta difficilmente delaminerà, l'adsorbimento dell'etere di cellulosa è limitato, l'idratazione è dominante e il limite di snervamento ha un certo aumento; il contenuto di HEMC40 è Quando il contenuto di etere di cellulosa è 0,5%-0,7%, l'adsorbimento di etere di cellulosa aumenta gradualmente, il tasso di idratazione diminuisce e la tendenza allo sviluppo dello stress di snervamento della malta inizia a cambiare; In superficie il tasso di idratazione è inferiore e il carico di snervamento della malta diminuisce con il tempo.
4.3 Effetto del contenuto di HEMC sulla viscosità plastica della malta cementizia
Si può vedere che dopo l'aggiunta di HEMC40, la viscosità plastica della malta aumenta gradualmente con l'aumento del contenuto di HEMC40. Questo perché l'etere di cellulosa ha un effetto addensante, che può aumentare la viscosità del liquido, e maggiore è il dosaggio, maggiore è la viscosità della malta. Il motivo per cui la viscosità plastica della malta diminuisce dopo l'aggiunta dello 0,1% di HEMC40 è dovuto anche all'effetto “palla” dell'introduzione di bolle d'aria, e alla riduzione del sanguinamento e della delaminazione della malta.
La viscosità plastica della malta ordinaria senza aggiunta di etere di cellulosa diminuisce progressivamente con il tempo, ciò è legato anche alla minore densità della parte superiore causata dalla stratificazione della malta; quando il contenuto di HEMC40 è dello 0,1%-0,5%, la struttura della malta è relativamente uniforme e la struttura della malta è relativamente uniforme dopo 30 minuti. La viscosità della plastica non cambia molto. In questo momento riflette principalmente l'effetto di viscosità dell'etere di cellulosa stesso; dopo che il contenuto di HEMC40 è maggiore dello 0,7%, la viscosità plastica della malta aumenta gradualmente con l'aumento del tempo, poiché la viscosità della malta è correlata anche a quella dell'etere di cellulosa. La viscosità della soluzione di etere di cellulosa aumenta gradualmente entro un periodo di tempo dall'inizio della miscelazione. Maggiore è il dosaggio, più significativo sarà l'effetto di aumento nel tempo.
V. Conclusione
Fattori come la variazione della viscosità dell'HEMC, modificato o meno, e la variazione del dosaggio influenzeranno in modo significativo le proprietà reologiche della malta, che possono essere riflesse dai due parametri del limite di snervamento e della viscosità plastica.
Per HEMC non modificato, maggiore è la viscosità, minore è il carico di snervamento e la viscosità plastica della malta entro 0-120 minuti; l'influenza della variazione di viscosità dell'HEMC modificato sulle proprietà reologiche della malta è più debole di quella dell'HEMC non modificato; indipendentemente dalla modifica, permanente o meno, maggiore è la viscosità dell'HEMC, più significativo è l'effetto ritardante sullo sviluppo del carico di snervamento della malta e della viscosità plastica.
Quando si aggiunge HEMC40 con una viscosità di 40000 mPa·s e il suo contenuto è superiore allo 0,3%, il carico di snervamento della malta aumenta gradualmente; quando il contenuto supera lo 0,9%, il limite di snervamento della malta comincia a mostrare un andamento di graduale diminuzione nel tempo; La viscosità della plastica aumenta con l'aumento del contenuto di HEMC40. Quando il contenuto è superiore allo 0,7%, la viscosità plastica della malta comincia a mostrare una tendenza ad aumentare gradualmente nel tempo.
Orario di pubblicazione: 24 novembre 2022