ヒドロキシエチルメチルセルロース(HEMC)の粘度変化、改質の有無、含量変化などの要因がフレッシュセメントモルタルの降伏応力と塑性粘度に及ぼす影響を研究した。未修飾 HEMC の場合、粘度が高くなるほどモルタルの降伏応力と塑性粘度は低くなります。モルタルのレオロジー特性に対する改質HEMCの粘度変化の影響が弱まる。改質の有無に関係なく、HEMC の粘度が高くなるほど、モルタルの降伏応力と塑性粘度発達の遅延効果がより顕著になります。 HEMC の含有量が 0.3% を超えると、含有量の増加に伴ってモルタルの降伏応力と塑性粘度が増加します。 HEMCの含有量が多いと、モルタルの降伏応力は時間の経過とともに減少し、塑性粘度の範囲は時間の経過とともに増加します。
キーワード: ヒドロキシエチルメチルセルロース、フレッシュモルタル、レオロジー特性、降伏応力、塑性粘度
I. はじめに
モルタル施工技術の発展に伴い、機械化施工への注目が高まっています。長距離の垂直輸送では、圧送モルタルに新たな要件が求められます。つまり、圧送プロセス全体を通じて良好な流動性を維持する必要があります。これには、モルタルの流動性に影響を与える要因と制限条件を研究する必要があり、一般的な方法はモルタルのレオロジーパラメーターを観察することです。
モルタルのレオロジー特性は主に原材料の性質と量に依存します。セルロースエーテルは工業用モルタルに広く使用されている混和剤で、モルタルのレオロジー特性に大きな影響を与えるため、国内外の学者が研究を行っています。要約すると、次の結論が得られます。セルロース エーテルの量を増やすとモルタルの初期トルクが増加しますが、一定期間撹拌すると、モルタルの流動抵抗は代わりに減少します (1) ;初期流動性が基本的に同じであれば、モルタルの流動性が先に失われます。 (2) 減少した後に増加。モルタルの降伏強度と塑性粘度は最初に減少し、その後増加する傾向を示し、セルロースエーテルはモルタル構造の破壊を促進し、破壊から再構築までの時間を延長しました(3)。エーテルや増粘粉末は粘度や安定性などが高くなります(4)。ただし、上記の研究にはまだ欠点があります。
異なる学者の測定基準や手順は統一されておらず、検査結果を正確に比較することはできません。機器の試験範囲は限られており、測定されたモルタルのレオロジーパラメータには小さな変動幅があり、広く代表されるものではありません。異なる粘度のセルロースエーテルに関する比較試験が不足している。影響要因が多く、再現性は良くありません。近年、Viskomat XL モルタルレオメーターの登場により、モルタルのレオロジー特性を正確に測定することが非常に便利になりました。高い自動制御レベル、大容量、広い試験範囲、より実際の条件に即した試験結果が得られるという利点があります。この論文では、このタイプの機器の使用に基づいて、既存の学者の研究結果を総合し、ヒドロキシエチルメチルセルロース（HEMC）のさまざまな種類と粘度がモルタルのレオロジーに及ぼす影響を研究するためのテストプログラムを作成しました。より広い用量範囲。パフォーマンスへの影響。
2. フレッシュセメントモルタルのレオロジーモデル
レオロジーがセメントとコンクリート科学に導入されて以来、生コンクリートとモルタルはビンガム流体とみなせることが多くの研究で示されており、バンフィルはモルタルのレオロジー特性を説明するためにビンガムモデルを使用する実現可能性をさらに詳しく説明しました(5)。ビンガムモデルのレオロジー方程式τ=τ0+μγにおいて、τはせん断応力、τ0は降伏応力、μは塑性粘度、γはせん断速度です。その中で、τ0 とμは 2 つの最も重要なパラメータです。τ0 はセメントモルタルを流動させることができる最小のせん断応力であり、τ>τ0 がモルタルに作用する場合にのみモルタルは流動できます。 μはモルタルが流れるときの粘性抵抗を反映しており、μが大きいほどモルタルの流れが遅くなります[3]。 τ0 と μ の両方が不明な場合、せん断応力を計算するには、少なくとも 2 つの異なるせん断速度でせん断応力を測定する必要があります (6)。
特定のモルタルレオメーターでは、ブレード回転速度 N を設定し、モルタルのせん断抵抗によって生成されるトルク T を測定することによって得られる NT 曲線を使用して、ビンガム モデルに準拠する別の式 T=g+ を計算することもできます。 Nhのgとh。 g は降伏応力 τ0 に比例し、h は塑性粘度 μ に比例し、τ0 = (K/G)g、μ = ( l / G ) h となります。ここで、G は機器に関連する定数であり、K は次のようになります。既知の流れを通過すること せん断速度によって特性が変化する流体を補正することで得られます[7]。便宜上、本論文ではgとhについて直接議論し、モルタルの降伏応力と塑性粘度の変化法則を反映するためにgとhの変化法則を使用する。
3. テスト
3.1 原材料
3.2 砂
珪砂：粗砂は20〜40メッシュ、中砂は40〜70メッシュ、細砂は70〜100メッシュで、3つを2：2：1の割合で混合します。
3.3 セルロースエーテル
ヒドロキシエチルメチルセルロース ＨＥＭＣ２０（粘度２００００ｍＰａ・ｓ）、ＨＥＭＣ２５（粘度２５０００ｍＰａ・ｓ）、ＨＥＭＣ４０（粘度４００００ｍＰａ・ｓ）、およびＨＥＭＣ４５（粘度４５０００ｍＰａ・ｓ）であり、このうちＨＥＭＣ２５およびＨＥＭＣ４５は変性セルロースエーテルである。
3.4 水の混合
水道水。
3.5 テスト計画
石灰砂比は 1:2.5、水の消費量はセメント消費量の 60% に固定され、HEMC 含有量はセメント消費量の 0 ～ 1.2% です。
まず、正確に秤量したセメント、HEMC、およびケイ砂を均一に混合し、次に GB/T17671-1999 に従って混合水を加えて撹拌し、次に Viskomat XL モルタルレオメーターを使用してテストします。テスト手順は、0～5分で0から80rpm、5～7分で60rpm、7～9分で40rpm、9～11分で20rpm、11～13分で10rpm、13～15分で5rpmまで急速に増加させます。 15 ～ 30 分間、速度は 0rpm、その後上記の手順に従って 30 分ごとに 1 回サイクルし、合計テスト時間は 120 分です。
4. 結果と考察
4.1 HEMC 粘度変化がセメントモルタルのレオロジー特性に及ぼす影響
(HEMC の量はセメント質量の 0.5%)、これはモルタルの降伏応力と塑性粘度の変動則を対応して反映しています。 HEMC40 の粘度は HEMC20 の粘度より高いにもかかわらず、HEMC40 と混合したモルタルの降伏応力と塑性粘度は HEMC20 と混合したモルタルよりも低いことがわかります。 HEMC45 の粘度は HEMC25 より 80% 高くなりますが、モルタルの降伏応力はわずかに低く、90 分後には塑性粘度が増加しました。これは、セルロースエーテルの粘度が高くなるほど溶解速度が遅くなり、セルロースエーテルを使用して調製したモルタルが最終粘度に達するまでに時間がかかるためです[8]。また、試験の同時刻において、HEMC40を混合したモルタルのかさ密度はHEMC20を混合したモルタルよりも低く、HEMC45を混合したモルタルのかさ密度はHEMC25を混合したモルタルよりも低く、 HEMC40 と HEMC45 ではより多くの気泡が導入され、モルタル内の気泡には「ボール」効果があり、モルタルの流動抵抗も減少することがわかります。
HEMC40の添加後、60分後にモルタルの降伏応力は平衡状態になり、塑性粘度は増加しました。 HEMC20の添加後、モルタルの降伏応力は30分後に平衡に達し、塑性粘度が増加しました。これは、HEMC40 が HEMC20 よりもモルタルの降伏応力と塑性粘度の発達に対して大きな遅延効果を持ち、最終粘度に達するまでに時間がかかることを示しています。
HEMC45 と混合したモルタルの降伏応力は 0 分から 120 分で減少し、90 分後には可塑性粘度が増加しました。一方、HEMC25 と混合したモルタルの降伏応力は 90 分後に増加し、可塑性粘度は 60 分後に増加しました。これは、HEMC45 が HEMC25 よりもモルタルの降伏応力と塑性粘度の発達に対して大きな遅延効果を持ち、最終粘度に達するまでに必要な時間も長いことを示しています。
4.2 HEMC含有量がセメントモルタルの降伏応力に及ぼす影響
試験中、モルタルの降伏応力に影響を与える要因は、モルタルの層間剥離とブリード、撹拌による構造の損傷、水和生成物の形成、モルタル中の自由水分の減少、セルロースエーテルの遅延効果です。セルロースエーテルの遅延効果については、混合物の吸着によって説明するというのがより一般的に受け入れられている見解です。
HEMC40 を添加し、その含有量が 0.3% 未満の場合、モルタルの降伏応力は HEMC40 含有量の増加とともに徐々に減少することがわかります。 HEMC40の含有量が0.3%を超えると、モルタルの降伏応力は徐々に増加します。セルロースエーテルを含まないモルタルのにじみや層間剥離により、骨材間に潤滑するのに十分なセメントペーストがなくなり、降伏応力が増加し、流動が困難になります。セルロースエーテルを適切に添加すると、モルタルの剥離現象を効果的に改善でき、導入された気泡は小さな「ボール」に相当し、モルタルの降伏応力を軽減し、流動しやすくなります。セルロースエーテルの含有量が増加すると、固定水分量も徐々に増加します。セルロースエーテルの含有量がある値を超えると、自由水分の減少の影響が主導的に働き始め、モルタルの降伏応力は徐々に増加します。
HEMC40 の量が 0.3% 未満の場合、モルタルの降伏応力は 0 ～ 120 分以内に徐々に減少します。これは主にモルタルの層間剥離が深刻になることに関係しています。これは、ブレードとモルタルの底部の間に一定の距離があるためです。器具と剥離後の骨材が底に沈むと、上部の抵抗が小さくなります。 HEMC40含有量が0.3%の場合、モルタルはほとんど剥離せず、セルロースエーテルの吸着が制限され、水和が支配的となり、降伏応力がある程度増加します。 HEMC40含有量は、セルロースエーテルの含有量が0.5％〜0.7％の場合、セルロースエーテルの吸着が徐々に増加し、水和速度が減少し、モルタルの降伏応力の発生傾向が変化し始めます。表面では水和速度が低下し、モルタルの降伏応力は時間の経過とともに減少します。
4.3 HEMC含有量がセメントモルタルの塑性粘度に及ぼす影響
HEMC40を添加した後、HEMC40含有量の増加に伴ってモルタルの塑性粘度が徐々に増加することがわかります。これは、セルロースエーテルには増粘効果があり、液体の粘度が増加する可能性があり、投与量が多ければ多いほどモルタルの粘度も高くなるためです。 HEMC40を0.1%添加するとモルタルの塑性粘度が低下する理由も、気泡導入による「ボール」効果と、モルタルのにじみや剥離の減少によるものと考えられます。
セルロースエーテルを添加しない通常のモルタルの可塑性粘度は、時間の経過とともに徐々に低下します。これは、モルタルの積層によって生じる上部の密度の低下にも関係しています。 HEMC40の含有量が0.1%〜0.5%の場合、モルタル構造は比較的均一であり、30分後のモルタル構造は比較的均一である。プラスチックの粘度はあまり変化しません。現時点では、主にセルロースエーテル自体の粘度効果を反映します。 HEMC40の含有量が0.7%を超えると、モルタルの粘度はセルロースエーテルの粘度にも関係するため、モルタルの可塑性粘度は時間の経過とともに徐々に増加します。セルロースエーテル溶液の粘度は、混合開始から時間が経つにつれて徐々に増加する。用量が多ければ多いほど、時間の経過とともに増加する効果はより顕著になります。
V. 結論
HEMC の粘度変化、改質の有無、投与量の変化などの要因は、モルタルのレオロジー特性に大きく影響し、降伏応力と塑性粘度の 2 つのパラメーターに反映されます。
未修飾 HEMC の場合、粘度が大きくなるほど、モルタルの降伏応力と塑性粘度は 0 ～ 120 分以内で低くなります。修飾された HEMC の粘度変化がモルタルのレオロジー特性に及ぼす影響は、修飾されていない HEMC の粘度変化よりも弱い。修正が永続的であるかどうかに関係なく、HEMC の粘度が高くなるほど、モルタルの降伏応力と塑性粘度の発達に対する遅延効果が大きくなります。
粘度 40000mPa・s の HEMC40 を添加し、その含有量が 0.3% を超えると、モルタルの降伏応力は徐々に増加します。含有量が０．９％を超えると、モルタルの降伏応力は時間の経過とともに徐々に減少する傾向を示し始める。 HEMC40 の含有量が増加すると、プラスチックの粘度が増加します。その含有量が０．７％を超えると、モルタルの塑性粘度は時間の経過とともに徐々に増加する傾向を示し始める。
投稿日時: 2022 年 11 月 24 日