השפעת המתילצלולוזה של הידרוקסיאתיל על טיט המלט

נחקרה ההשפעה של גורמים כמו שינוי הצמיגות של הידרוקסיאתיל מתילצלולוזה (HEMC), בין אם הוא שונה או לא, ושינוי התכולה על מתח התשואה והצמיגות הפלסטית של טיט צמנט טרי. עבור HEMC ללא שינוי, ככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך מתח הניב והצמיגות הפלסטית של המרגמה נמוכים יותר; ההשפעה של שינוי הצמיגות של HEMC שונה על התכונות הריאולוגיות של טיט נחלשת; לא משנה אם הוא משתנה או לא, ככל שהצמיגות של HEMC גבוהה יותר, כך השפעת העיכוב של מתח היבול והתפתחות הצמיגות הפלסטית של טיט ברורה יותר. כאשר התוכן של HEMC גדול מ-0.3%, מתח התפוקה והצמיגות הפלסטית של המרגמה עולים עם עליית התכולה; כאשר התוכן של HEMC גדול, מתח התפוקה של המרגמה פוחת עם הזמן, וטווח הצמיגות הפלסטית עולה עם הזמן.

מילות מפתח: הידרוקסיאתיל מתילצלולוזה, טיט טרי, תכונות ריאולוגיות, מתח תפוקה, צמיגות פלסטית

א. הקדמה

עם התפתחות טכנולוגיית בניית הטיט, ניתנה יותר ויותר תשומת לב לבנייה ממוכנת. הובלה אנכית למרחקים ארוכים מציגה דרישות חדשות עבור טיט שאוב: יש לשמור על נזילות טובה לאורך כל תהליך השאיבה. זה צריך ללמוד את הגורמים המשפיעים ואת התנאים המגבילים של נזילות טיט, והשיטה הנפוצה היא לצפות בפרמטרים הראוולוגיים של טיט.

התכונות הריאולוגיות של טיט תלויות בעיקר באופי ובכמות חומרי הגלם. אתר תאית הוא תערובת בשימוש נרחב בטיט תעשייתי, שיש לה השפעה רבה על התכונות הריאולוגיות של טיט, ולכן חוקרים מבית ומחוץ ערכו על זה כמה מחקרים. לסיכום, ניתן להסיק את המסקנות הבאות: עלייה בכמות האתר תאית תביא לעלייה במומנט הראשוני של המרגמה, אך לאחר תקופה של ערבוב, התנגדות הזרימה של המרגמה תרד במקום (1) ; כאשר הנזילות הראשונית היא בעצם זהה, נזילות המרגמה תאבד תחילה. גדל לאחר ירידה (2); חוזק התפוקה והצמיגות הפלסטית של טיט הראו מגמה של ירידה תחילה ולאחר מכן עלייה, ואתר תאית קידם את הרס מבנה המרגמה והאריך את הזמן מההרס ועד לבנייה מחדש (3); לאתר ואבקה מעובה יש צמיגות ויציבות גבוהים יותר וכו' (4). עם זאת, למחקרים לעיל עדיין יש חסרונות:

תקני המדידה והנהלים של חוקרים שונים אינם אחידים, ולא ניתן להשוות את תוצאות הבדיקה במדויק; טווח הבדיקות של המכשיר מוגבל, ולפרמטרים הראוולוגיים של הטיט הנמדד יש טווח קטן של שונות, שאינה מייצגת באופן נרחב; יש חוסר בבדיקות השוואתיות על אתרי תאית עם צמיגות שונות; יש הרבה גורמים משפיעים, והחזרה לא טובה. בשנים האחרונות, הופעתו של ריאומטר המרגמה Viskomat XL סיפקה נוחות רבה לקביעה מדויקת של התכונות הריאולוגיות של טיט. יש לו את היתרונות של רמת בקרה אוטומטית גבוהה, קיבולת גדולה, טווח בדיקה רחב ותוצאות בדיקה יותר בהתאמה לתנאים בפועל. במאמר זה, בהתבסס על השימוש במכשיר מסוג זה, מסונתזות תוצאות המחקר של חוקרים קיימים, ותוכנית הבדיקה מנוסחת כדי לחקור את ההשפעה של סוגים וצמיגות שונים של הידרוקסיאתיל מתילצלולוזה (HEMC) על הראוולוגיה של טיט ב טווח מינון גדול יותר. השפעה על הביצועים.

2. מודל ריאולוגי של טיט צמנט טרי

מאז שהריאולוגיה הוכנסה למדע המלט והבטון, מספר רב של מחקרים הראו שניתן להתייחס לבטון וטיט טריים כנוזל Bingham, ובאנפיל הרחיב עוד יותר את ההיתכנות של שימוש במודל Bingham לתיאור התכונות הריאולוגיות של טיט (5). במשוואה הריאולוגית τ=τ0+μγ של מודל Bingham, τ הוא מתח הגזירה, τ0 הוא מתח התשואה, μ הוא הצמיגות הפלסטית ו-γ הוא קצב הגזירה. ביניהם, τ0 ו-μ הם שני הפרמטרים החשובים ביותר: τ0 הוא מתח הגזירה המינימלי שיכול לגרום לטיט המלט לזרום, ורק כאשר τ>τ0 פועל על המרגמה, המרגמה יכולה לזרום; μ משקף את ההתנגדות הצמיגה כאשר המרגמה זורמת ככל שה-μ גדול יותר, כך זרימת המרגמה לאט יותר [3]. במקרה בו הן τ0 והן μ אינם ידועים, יש למדוד את מתח הגזירה לפחות בשני קצבי גזירה שונים לפני שניתן יהיה לחשב אותו (6).

בריאומטר טיט נתון, עקומת NT המתקבלת על ידי קביעת קצב סיבוב הלהב N ומדידת המומנט T שנוצר על ידי התנגדות הגזירה של המרגמה יכולה לשמש גם לחישוב משוואה נוספת T=g+ התואמת את מודל Bingham שני הפרמטרים g ו-h של Nh. g הוא פרופורציונלי למתח הניב τ0, h הוא פרופורציונלי לצמיגות הפלסטית μ, ו- τ0 = (K/G)g, μ = ( l / G ) h , כאשר G הוא קבוע הקשור למכשיר, ו-K יכול לעבור דרך הזרימה הידועה זה מתקבל על ידי תיקון הנוזל שמאפייניו משתנים עם קצב הגזירה[7]. מטעמי נוחות, מאמר זה דן ישירות ב-g ו-h, ומשתמש בחוק המשתנה של g ו-h כדי לשקף את החוק המשתנה של מתח התפוקה והצמיגות הפלסטית של טיט.

3. מבחן

3.1 חומרי גלם

3.2 חול

חול קוורץ: חול גס הוא 20-40 רשת, חול בינוני 40-70 רשת, חול דק 70-100 רשת, והשלושה מעורבבים ביחס של 2:2:1.

3.3 אתר תאית

הידרוקסיאתיל מתיל צלולוז HEMC20 (צמיגות 20000 mPa s), HEMC25 (צמיגות 25000 mPa s), HEMC40 (צמיגות 40000 mPa s) ו-HEMC45 (צמיגות 45000 mPa s), ומתוכם HEMC455 תאית מודדת.

3.4 ערבוב מים

מי ברז.

3.5 תוכנית בדיקה

יחס הגיר-חול הוא 1:2.5, צריכת המים קבועה ל-60% מצריכת המלט, ותכולת ה-HEMC היא 0-1.2% מצריכת המלט.

תחילה יש לערבב את המלט, ה-HEMC וחול הקוורץ באופן שווה, ולאחר מכן להוסיף את מי הערבוב לפי GB/T17671-1999 ולערבב, ולאחר מכן להשתמש בראומטר המרגמה Viskomat XL לבדיקה. הליך הבדיקה הוא: המהירות עולה במהירות מ-0 ל-80 סל"ד ב-0~5 דקות, 60 סל"ד ב-5~7 דקות, 40 סל"ד ב-7~9 דקות, 20 סל"ד ב-9~11 דקות, 10 סל"ד ב-11~13 דקות, ו-5 סל"ד ב-13~15 דקות, 15 ~ 30 דקות, המהירות היא 0 סל"ד, ולאחר מכן בצע מחזור פעם אחת כל 30 דקות לפי הנוהל לעיל, וזמן הבדיקה הכולל הוא 120 דקות.

4. תוצאות ודיון

4.1 השפעת שינוי צמיגות HEMC על התכונות הריאולוגיות של טיט צמנט

(כמות ה-HEMC היא 0.5% ממסת המלט), המשקפת בהתאם את חוק הווריאציה של מתח התפוקה והצמיגות הפלסטית של המרגמה. ניתן לראות שלמרות שהצמיגות של HEMC40 גבוהה מזו של HEMC20, מתח התפוקה והצמיגות הפלסטית של טיט מעורבב עם HEMC40 נמוכים מאלו של טיט מעורבב עם HEMC20; למרות שהצמיגות של HEMC45 גבוהה ב-80% מזו של HEMC25, מתח התפוקה של טיט מעט נמוך יותר, והצמיגות הפלסטית היא בין לאחר 90 דקות חלה עלייה. הסיבה לכך היא שככל שהצמיגות של אתר תאית גבוהה יותר, כך קצב ההתמוססות איטי יותר, ולוקח יותר זמן עד שהטיט שהוכן איתו מגיע לצמיגות הסופית [8]. כמו כן, באותו רגע בבדיקה, צפיפות הצבר של המרגמה המעורבבת ב-HEMC40 הייתה נמוכה מזו של המרגמה המעורבת ב-HEMC20, וזו של המרגמה המעורבת ב-HEMC45 נמוכה מזו של המרגמה המעורבבת עם HEMC25. מה שמצביע על כך ש-HEMC40 ו-HEMC45 הציגו יותר בועות אוויר, ולבועות האוויר במרגמה יש אפקט "כדור", שגם מפחית את התנגדות זרימת המרגמה.

לאחר הוספת HEMC40, מתח התפוקה של טיט היה בשיווי משקל לאחר 60 דקות, והצמיגות הפלסטית עלתה; לאחר הוספת HEMC20, מתח התפוקה של טיט הגיע לשיווי משקל לאחר 30 דקות, והצמיגות הפלסטית עלתה. הוא מראה כי ל-HEMC40 השפעה מעכבת גדולה יותר על התפתחות מתח תפוקת טיט וצמיגות פלסטית מאשר ל-HEMC20, ולוקח יותר זמן להגיע לצמיגות הסופית.

מתח התפוקה של הטיט המעורבב עם HEMC45 ירד מ-0 ל-120 דקות, והצמיגות הפלסטית עלתה לאחר 90 דקות; בעוד שמתח התפוקה של המרגמה המעורבבת עם HEMC25 עלה לאחר 90 דקות, והצמיגות הפלסטית עלתה לאחר 60 דקות. הוא מראה כי ל-HEMC45 השפעה מעכבת גדולה יותר על התפתחות מתח תפוקת טיט וצמיגות פלסטית מאשר ל-HEMC25, וגם הזמן הנדרש להגיע לצמיגות הסופית ארוך יותר.

4.2 השפעת תכולת HEMC על מתח התשואה של טיט מלט

במהלך הבדיקה, הגורמים המשפיעים על מתח התפוקה של טיט הם: דלמינציה ודימום של טיט, נזק למבנה על ידי ערבוב, היווצרות של מוצרי הידרציה, הפחתת הלחות החופשית בטיט והשפעה מעכבת של אתר תאית. לגבי ההשפעה המעכבת של אתר תאית, הדעה המקובלת יותר היא להסביר זאת על ידי ספיחה של תערובות.

ניתן לראות שכאשר מוסיפים HEMC40 ותכולתו נמוכה מ-0.3%, מתח התפוקה של טיט יורד בהדרגה עם העלייה בתכולת HEMC40; כאשר התוכן של HEMC40 גדול מ-0.3%, מתח התפוקה של המרגמה עולה בהדרגה. עקב דימום ודילמינציה של המרגמה ללא אתר תאית, אין מספיק משחת צמנט בין האגרגטים לשימון, וכתוצאה מכך עולה בעיית התנובה וקושי בזרימה. הוספה נכונה של אתר תאית יכולה לשפר ביעילות את תופעת הדלמינציה של המרגמה, ובועות האוויר המוכנסות שוות ערך ל"כדורים" זעירים, מה שיכול להפחית את מתח התפוקה של המרגמה ולהקל על זרימתה. ככל שתכולת האתר התאית עולה, גם תכולת הלחות הקבועה שלו עולה בהדרגה. כאשר התוכן של אתר תאית עולה על ערך מסוים, השפעת הפחתת הלחות החופשית מתחילה לשחק תפקיד מוביל, ולחץ התשואה של טיט עולה בהדרגה.

כאשר כמות ה-HEMC40 היא פחות מ-0.3%, מתח התפוקה של המרגמה יורד בהדרגה תוך 0-120 דקות, מה שקשור בעיקר לדלמינציה חמורה יותר ויותר של המרגמה, מכיוון שיש מרחק מסוים בין הלהב לתחתית המכשיר, והמצרף לאחר שהדה למינציה שוקעת לתחתית, ההתנגדות העליונה הופכת קטנה יותר; כאשר תכולת HEMC40 היא 0.3%, המרגמה כמעט ולא תתפרק, ספיחת אתר תאית מוגבלת, ההידרציה דומיננטית, ולמתח התפוקה יש עלייה מסוימת; תכולת ה-HEMC40 היא כאשר תכולת האתר התאית היא 0.5%-0.7%, ספיחת האתר התאית עולה בהדרגה, קצב ההידרציה יורד, ומגמת ההתפתחות של מתח התפוקה של טיט מתחילה להשתנות; על פני השטח, קצב ההידרציה נמוך יותר ומתח התפוקה של המרגמה יורד עם הזמן.

4.3 השפעת תכולת HEMC על צמיגות הפלסטיק של טיט מלט

ניתן לראות כי לאחר הוספת HEMC40, הצמיגות הפלסטית של טיט עולה בהדרגה עם עליית תכולת ה-HEMC40. הסיבה לכך היא שלאתר תאית יש אפקט מעבה, שיכול להגביר את צמיגות הנוזל, וככל שהמינון גדול יותר, כך צמיגות המרגמה גדולה יותר. הסיבה לכך שהצמיגות הפלסטית של המרגמה יורדת לאחר הוספת 0.1% HEMC40 נובעת גם מהשפעת ה"כדור" של החדרת בועות אוויר, והפחתת הדימום והדה למינציה של המרגמה.

הצמיגות הפלסטית של טיט רגיל ללא הוספת אתר תאית יורדת בהדרגה עם הזמן, מה שקשור גם לצפיפות התחתונה של החלק העליון הנגרמת משכבת ​​המרגמה; כאשר התוכן של HEMC40 הוא 0.1%-0.5%, מבנה המרגמה אחיד יחסית, ומבנה המרגמה אחיד יחסית לאחר 30 דקות. הצמיגות הפלסטית לא משתנה הרבה. בשלב זה, הוא משקף בעיקר את השפעת הצמיגות של אתר תאית עצמו; לאחר שתכולת HEMC40 גדולה מ-0.7%, הצמיגות הפלסטית של טיט עולה בהדרגה עם עליית הזמן, מכיוון שהצמיגות של טיט קשורה גם לזו של אתר תאית. הצמיגות של תמיסת האתר תאית עולה בהדרגה תוך פרק זמן לאחר תחילת הערבוב. ככל שהמינון גדול יותר, כך ההשפעה של עלייה משמעותית יותר עם הזמן.

V. מסקנה

גורמים כמו שינוי הצמיגות של HEMC, בין אם הוא משתנה ובין אם לאו, ושינוי המינון ישפיעו באופן משמעותי על התכונות הריאולוגיות של המרגמה, דבר שיכול לבוא לידי ביטוי בשני הפרמטרים של מתח תנובה וצמיגות פלסטית.

עבור HEMC ללא שינוי, ככל שהצמיגות גדולה יותר, כך מתח הניב והצמיגות הפלסטית של המרגמה נמוכים יותר בתוך 0-120 דקות; השפעת השינוי בצמיגות של HEMC שונה על התכונות הריאולוגיות של טיט חלשה יותר מזו של HEMC ללא שינוי; לא משנה מה השינוי בין אם הוא קבוע או לא, ככל שהצמיגות של HEMC גדולה יותר, כך ההשפעה המעכבת על התפתחות מתח תפוקת המרגמה וצמיגות פלסטית משמעותית יותר.

כאשר מוסיפים HEMC40 עם צמיגות של 40000mPa·s ותכולתו גדולה מ-0.3%, מתח התפוקה של המרגמה עולה בהדרגה; כאשר התכולה עולה על 0.9%, מתח התשואה של המרגמה מתחיל להראות מגמה של ירידה הדרגתית עם הזמן; צמיגות הפלסטיק עולה עם העלייה בתכולת HEMC40. כאשר התוכן גדול מ-0.7%, הצמיגות הפלסטית של טיט מתחילה להראות מגמה של עלייה הדרגתית עם הזמן.