Focus on Cellulose ethers

시멘트 모르타르에 대한 하이드록시에틸 메틸셀룰로오스의 영향

히드록시에틸메틸셀룰로오스(HEMC)의 점도 변화, 개질 여부, 함량변화 등이 신시멘트 모르타르의 항복응력과 소성점도에 미치는 영향을 연구하였다. 수정되지 않은 HEMC의 경우 점도가 높을수록 모르타르의 항복 응력과 소성 점도가 낮아집니다. 모르타르의 유변학적 특성에 대한 변형된 HEMC의 점도 변화의 영향이 약화됩니다. 변형 여부에 관계없이 HEMC의 점도가 높을수록 모르타르의 항복 응력 및 소성 점도 발달의 지연 효과가 더욱 분명해집니다. HEMC 함량이 0.3%를 초과하면 함량이 증가함에 따라 모르타르의 항복 응력과 소성 점도가 증가합니다. HEMC 함량이 높으면 모르타르의 항복 응력은 시간이 지남에 따라 감소하고 소성 점도 범위는 시간이 지남에 따라 증가합니다.

핵심 단어: 하이드록시에틸 메틸셀룰로오스, 신선한 모르타르, 유변학적 특성, 항복 응력, 소성 점도

I. 소개

모르타르 건설기술의 발달로 기계화 건설에 대한 관심이 높아지고 있다. 장거리 수직 운송은 펌핑 모르타르에 대한 새로운 요구 사항을 제시합니다. 즉, 펌핑 공정 전반에 걸쳐 양호한 유동성이 유지되어야 합니다. 이를 위해서는 모르타르의 유동성에 영향을 미치는 요인과 제한조건에 대한 연구가 필요하며, 일반적인 방법은 모르타르의 유변학적 변수를 관찰하는 것입니다.

모르타르의 유변학적 특성은 주로 원료의 성질과 양에 따라 달라집니다. 셀룰로오스에테르는 산업용 모르타르에 널리 사용되는 혼화제로서 모르타르의 유변학적 특성에 큰 영향을 미치므로 국내외 학자들이 이에 대한 연구를 진행해 왔다. 요약하면 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. 셀룰로오스 에테르의 양이 증가하면 모르타르의 초기 토크가 증가하지만 일정 기간 교반한 후에는 모르타르의 유동 저항이 감소합니다(1). ; 초기 유동성이 기본적으로 동일하면 모르타르의 유동성이 먼저 손실됩니다. 감소한 후 증가함(2); 모르타르의 항복강도와 소성점도는 먼저 감소하다가 증가하는 경향을 보였으며, 셀룰로오스 에테르는 모르타르 구조의 파괴를 촉진하고 파괴에서 재건까지의 시간을 연장시켰다(3). 에테르와 농축분말은 점도와 안정성 등이 더 높습니다(4). 그러나 위의 연구에는 여전히 다음과 같은 단점이 있습니다.

학자마다 측정 기준과 절차가 동일하지 않아 테스트 결과를 정확하게 비교할 수 없습니다. 기기의 테스트 범위는 제한되어 있으며 측정된 모르타르의 유변학적 매개변수는 널리 대표되지 않는 작은 변동 범위를 갖습니다. 점도가 다른 셀룰로오스 에테르에 대한 비교 테스트가 부족합니다. 영향을 미치는 요소가 많고 반복성이 좋지 않습니다. 최근에는 Viskomat XL 모르타르 레오미터의 등장으로 모르타르의 유변학적 특성을 정확하게 측정하는 데 큰 편리함을 제공했습니다. 높은 자동 제어 수준, 대용량, 넓은 테스트 범위 및 실제 조건에 더 부합하는 테스트 결과라는 장점이 있습니다. 본 논문에서는 이러한 장비의 사용을 바탕으로 기존 학자들의 연구 결과를 종합하고, 히드록시에틸 메틸셀룰로오스(HEMC)의 종류와 점도가 모르타르의 유변학에 미치는 영향을 연구하기 위한 시험 프로그램을 구성하였다. 더 큰 복용량 범위. 성능에 영향을 미칩니다.

2. 신시멘트 모르타르의 유변학적 모델

유변학이 시멘트 및 콘크리트 과학에 도입된 이후 많은 연구에서 신선한 콘크리트와 모르타르가 Bingham 유체로 간주될 수 있음이 나타났으며 Banfill은 Bingham 모델을 사용하여 모르타르의 유변학적 특성을 설명하는 타당성을 더욱 자세히 설명했습니다(5). Bingham 모델의 유변학적 방정식 τ=τ0+μγ에서 τ는 전단 응력, τ0는 항복 응력, μ는 소성 점도, γ는 전단 속도입니다. 그 중 τ0와 μ는 가장 중요한 두 가지 매개변수입니다. τ0는 시멘트 모르타르를 흐르게 할 수 있는 최소 전단 응력이며, τ>τ0가 모르타르에 작용할 때만 모르타르가 흐를 수 있습니다. μ는 모르타르가 흐를 때 점성 저항을 반영합니다. μ가 클수록 모르타르의 흐름이 느려집니다[3]. τ0와 μ가 모두 알려지지 않은 경우 전단 응력은 계산되기 전에 적어도 두 가지 다른 전단 속도에서 측정되어야 합니다(6).

주어진 모르타르 레오미터에서 블레이드 회전 속도 N을 설정하고 모르타르의 전단 저항에 의해 생성된 토크 T를 측정하여 얻은 NT 곡선을 사용하여 Bingham 모델을 따르는 다른 방정식 T=g+를 계산할 수도 있습니다. 두 매개변수 Nh의 g 및 h. g는 항복 응력 τ0에 비례하고, h는 소성 점도 μ에 비례하며, τ0 = (K/G)g, μ = (l/G)h입니다. 여기서 G는 기기와 관련된 상수이고 K는 이는 전단율에 따라 특성이 변하는 유체를 수정하여 얻은 것입니다[7]. 편의상 본 논문에서는 g와 h를 직접 논의하고 g와 h의 변화법칙을 사용하여 모르타르의 항복응력과 소성점도의 변화법칙을 반영한다.

3. 테스트

3.1 원자재

3.2 모래

석영사: 굵은 모래는 20~40메시, 중간 모래는 40~70메시, 고운 모래는 70~100메시로 3개를 2:2:1의 비율로 혼합합니다.

3.3 셀룰로오스 에테르

하이드록시에틸 메틸셀룰로오스 HEMC20(점도 20000mPa·s), HEMC25(점도 25000mPa·s), HEMC40(점도 40000mPa·s), HEMC45(점도 45000mPa·s) 중 HEMC25와 HEMC45는 변성 셀룰로오스 에테르이다.

3.4 물 섞기

수도물.

3.5 테스트 계획

석회-모래 비율은 1:2.5이고, 물 소비량은 시멘트 소비량의 60%로 고정되었으며, HEMC 함량은 시멘트 소비량의 0~1.2%입니다.

먼저 정확하게 계량된 시멘트, HEMC 및 석영 모래를 균일하게 혼합한 다음 GB/T17671-1999에 따라 혼합수를 추가하고 저은 다음 Viskomat XL 모르타르 레오미터를 사용하여 테스트합니다. 테스트 절차는 0~5분에 0에서 80rpm, 5~7분에 60rpm, 7~9분에 40rpm, 9~11분에 20rpm, 11~13분에 10rpm, 13~15분에 5rpm으로 속도를 빠르게 증가시키는 것입니다. 15~30min, 속도는 0rpm이고, 이후 위의 절차에 따라 30min마다 한 번씩 순환하며 총 테스트 시간은 120min입니다.

4. 결과 및 논의

4.1 HEMC 점도 변화가 시멘트 모르타르의 유변학적 특성에 미치는 영향

(HEMC의 양은 시멘트 질량의 0.5%임) 이는 모르타르의 항복 응력 및 소성 점도의 변화 법칙을 반영합니다. HEMC40의 점도는 HEMC20의 점도보다 높으나, HEMC40을 혼합한 모르타르의 항복응력 및 소성점도는 HEMC20을 혼합한 모르타르보다 낮음을 알 수 있다. HEMC45의 점도는 HEMC25의 점도보다 80% 높지만 모르타르의 항복응력은 약간 낮으며, 소성점도는 90분 후에는 2.5% 증가하였다. 이는 셀룰로오스 에테르의 점도가 높을수록 용해 속도가 느려지고, 이를 사용하여 제조된 모르타르가 최종 점도에 도달하는 데 시간이 더 오래 걸리기 때문입니다[8]. 또한, 시험 동일시점에서 HEMC40을 혼합한 모르타르의 부피밀도는 HEMC20을 혼합한 모르타르에 비해 낮았고, HEMC45를 혼합한 모르타르의 부피밀도는 HEMC25를 혼합한 모르타르보다 낮았으며, 이는 HEMC40과 HEMC45가 더 많은 기포를 도입했으며 모르타르의 기포가 "볼" 효과를 가져서 모르타르 흐름 저항도 감소시키는 것을 나타냅니다.

HEMC40을 첨가한 후, 모르타르의 항복 응력은 60분 후에 평형을 이루고 소성 점도가 증가했습니다. HEMC20 첨가 후 30분 후에 모르타르의 항복응력이 평형에 도달하고 소성점도가 증가하였다. 이는 HEMC40이 HEMC20보다 모르타르 항복 응력 및 소성 점도의 발달을 지연시키는 효과가 더 크고 최종 점도에 도달하는 데 더 오랜 시간이 걸리는 것을 보여줍니다.

HEMC45를 혼합한 모르타르의 항복응력은 0분에서 120분으로 감소하였고, 소성점도는 90분 후에 증가하였다. HEMC25를 혼합한 모르타르의 항복응력은 90분 후에 증가하였고, 소성점도는 60분 후에 증가하였다. 이는 HEMC45가 HEMC25보다 모르타르 항복응력 및 소성점도의 발달을 지연시키는 효과가 더 크고, 최종 점도에 도달하는 데 필요한 시간도 더 길다는 것을 보여줍니다.

4.2 시멘트 모르타르의 항복응력에 대한 HEMC 함량의 영향

시험 중 모르타르의 항복응력에 영향을 미치는 요인으로는 모르타르 박리 및 블리딩, 교반에 의한 구조 손상, 수화 생성물 형성, 모르타르의 자유 수분 감소, 셀룰로오스 에테르의 지연 효과 등이 있습니다. 셀룰로오스 에테르의 지연 효과에 대해 더 일반적으로 받아들여지는 견해는 혼합물의 흡착으로 설명하는 것입니다.

HEMC40을 첨가하고 그 함량이 0.3% 미만일 경우, HEMC40 함량이 증가함에 따라 모르타르의 항복응력이 점차 감소하는 것을 알 수 있으며; HEMC40의 함량이 0.3%를 초과하면 모르타르 항복 응력이 점차 증가합니다. 셀룰로오스 에테르가 없는 모르타르의 블리딩 및 박리로 인해 골재 사이에 윤활할 시멘트 페이스트가 충분하지 않아 항복 응력이 증가하고 흐름이 어려워집니다. 셀룰로오스 에테르를 적절하게 첨가하면 모르타르 박리 현상을 효과적으로 개선할 수 있으며, 도입된 기포는 작은 "볼"과 동일하여 모르타르의 항복 응력을 줄이고 흐름을 쉽게 만들 수 있습니다. 셀룰로오스 에테르의 함량이 증가함에 따라 고정 수분 함량도 점차 증가합니다. 셀룰로오스 에테르의 함량이 특정 값을 초과하면 자유 수분 감소의 영향이 주도적 역할을 하기 시작하고 모르타르의 항복 응력이 점차 증가합니다.

HEMC40의 함량이 0.3% 미만일 경우 모르타르의 항복응력은 0~120분 이내에 점차적으로 감소하는데, 이는 주로 모르타르의 박리가 점점 심각해지는 것과 관련이 있는데, 이는 블레이드와 바닥 사이에 일정 거리가 있기 때문이다. 기구 및 바닥으로 가라앉는 박리 후 골재, 상부 저항은 더 작아집니다. HEMC40 함량이 0.3%이면 모르타르가 거의 박리되지 않으며 셀룰로오스 에테르의 흡착이 제한되고 수화가 지배적이며 항복 응력이 어느 정도 증가합니다. HEMC40 함량은 셀룰로오스 에테르 함량이 0.5%-0.7%일 때 셀룰로오스 에테르의 흡착이 점차 증가하고 수화 속도가 감소하며 모르타르 항복 응력의 발전 추세가 변화하기 시작합니다. 표면적으로는 시간이 지남에 따라 수화율이 낮아지고 모르타르의 항복응력도 감소합니다.

4.3 시멘트 모르타르의 소성점도에 대한 HEMC 함량의 영향

HEMC40 첨가 후 HEMC40 함량이 증가함에 따라 모르타르의 소성점도가 점차 증가함을 알 수 있다. 이는 셀룰로오스 에테르가 증점 효과가 있어 액체의 점도를 높일 수 있고, 복용량이 많을수록 모르타르의 점도가 커지기 때문입니다. HEMC40 0.1% 첨가 후 모르타르의 소성점도가 감소하는 이유도 기포 유입에 따른 '볼' 효과와 모르타르의 블리딩 및 박리 감소에 기인합니다.

셀룰로오스 에테르를 첨가하지 않은 일반 모르타르의 소성점도는 시간이 지남에 따라 점차 감소하는데, 이는 모르타르의 층상화로 인해 상부 밀도가 낮아지는 것과도 관련이 있습니다. HEMC40의 함량이 0.1%-0.5%일 때 모르타르 구조는 상대적으로 균일하고, 30분 후에 모르타르 구조는 상대적으로 균일합니다. 플라스틱 점도는 크게 변하지 않습니다. 이때 주로 셀룰로오스 에테르 자체의 점도 효과를 반영합니다. HEMC40 함량이 0.7%를 초과하면 모르타르의 소성 점도는 시간이 지남에 따라 점차 증가합니다. 이는 모르타르의 점도도 셀룰로오스 에테르의 점도와 관련이 있기 때문입니다. 셀룰로오스 에테르 용액의 점도는 혼합 시작 후 일정 시간 내에 점차 증가합니다. 복용량이 많을수록 시간이 지남에 따라 증가하는 효과가 더 커집니다.

V. 결론

HEMC의 점도 변화, 변형 여부 및 투입량의 변화와 같은 요인은 모르타르의 유변학적 특성에 큰 영향을 미치며, 이는 항복 응력과 소성 점도라는 두 가지 매개변수에 의해 반영될 수 있습니다.

수정되지 않은 HEMC의 경우 점도가 높을수록 0-120분 이내에 모르타르의 항복 응력과 소성 점도가 낮아집니다. 모르타르의 유변학적 특성에 대한 변형된 HEMC의 점도 변화의 영향은 변형되지 않은 HEMC의 것보다 약합니다. 수정에 관계없이 영구적이든 아니든 HEMC의 점도가 높을수록 모르타르 항복 응력 및 소성 점도의 발달에 대한 지연 효과가 더 커집니다.

점도가 40000mPa·s이고 함량이 0.3%를 초과하는 HEMC40을 첨가하면 모르타르의 항복 응력이 점차 증가합니다. 함량이 0.9%를 초과하면 모르타르의 항복응력은 시간이 지남에 따라 점차 감소하는 경향을 보이기 시작하며; HEMC40 함량이 증가함에 따라 플라스틱 점도도 증가합니다. 함량이 0.7%를 초과하면 모르타르의 소성점도는 시간이 지남에 따라 점차 증가하는 경향을 보이기 시작한다.


게시 시간: 2022년 11월 24일
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