Wpływ hydroksyetylometylocelulozy na zaprawę cementową

Badano wpływ takich czynników jak zmiana lepkości hydroksyetylometylocelulozy (HEMC) modyfikowanej czy nie, oraz zmiana jej zawartości na granicę plastyczności i lepkość plastyczną świeżej zaprawy cementowej. W przypadku niemodyfikowanej HEMC, im wyższa lepkość, tym niższa granica plastyczności i lepkość plastyczna zaprawy; wpływ zmiany lepkości modyfikowanej HEMC na właściwości reologiczne zaprawy zostaje osłabiony; niezależnie od tego, czy jest ona modyfikowana, czy nie, im wyższa lepkość HEMC, tym niższa. Efekt opóźnienia granicy plastyczności i rozwoju lepkości plastycznej zaprawy jest bardziej oczywisty. Gdy zawartość HEMC jest większa niż 0,3%, wraz ze wzrostem zawartości wzrasta granica plastyczności i lepkość plastyczna zaprawy; przy dużej zawartości HEMC granica plastyczności zaprawy maleje z czasem, a zakres lepkości plastycznej wzrasta wraz z upływem czasu.

Słowa kluczowe: hydroksyetylometyloceluloza, świeża zaprawa, właściwości reologiczne, granica plastyczności, lepkość plastyczna

I. Wprowadzenie

Wraz z rozwojem technologii budownictwa zaprawowego coraz większą uwagę zwraca się na budownictwo zmechanizowane. Transport pionowy na duże odległości stawia nowe wymagania wobec pompowanej zaprawy: podczas całego procesu pompowania należy zachować dobrą płynność. Wymaga to zbadania czynników wpływających i ograniczających warunków płynności zaprawy, a powszechną metodą jest obserwacja parametrów reologicznych zaprawy.

Właściwości reologiczne zaprawy zależą głównie od rodzaju i ilości surowców. Eter celulozy jest domieszką szeroko stosowaną w zaprawach przemysłowych, która ma ogromny wpływ na właściwości reologiczne zapraw, dlatego uczeni w kraju i za granicą prowadzili nad nim badania. Podsumowując, można wyciągnąć następujące wnioski: zwiększenie ilości eteru celulozy spowoduje wzrost początkowego momentu obrotowego zaprawy, ale po okresie mieszania zamiast tego zmniejszą się opory przepływu zaprawy (1) ; gdy początkowa płynność jest w zasadzie taka sama, najpierw utracona zostanie płynność zaprawy. wzrasta po zmniejszeniu (2); granica plastyczności i lepkość plastyczna zaprawy wykazywały tendencję najpierw malejącą, a następnie rosnącą, a eter celulozy sprzyjał niszczeniu struktury zaprawy i wydłużał czas od zniszczenia do odbudowy (3); Eter i zagęszczony proszek mają wyższą lepkość i stabilność itp. (4). Jednakże powyższe badania nadal mają wady:

Standardy i procedury pomiarowe różnych badaczy nie są jednolite, a wyników testów nie można dokładnie porównać; zakres badań przyrządu jest ograniczony, a parametry reologiczne mierzonej zaprawy charakteryzują się niewielkim zakresem zmienności, który nie jest powszechnie reprezentatywny; brak badań porównawczych eterów celulozy o różnych lepkościach; Czynników wpływających jest wiele, a powtarzalność nie jest dobra. W ostatnich latach pojawienie się reometru do zapraw Viskomat XL zapewniło dużą wygodę w dokładnym oznaczaniu właściwości reologicznych zaprawy. Ma zalety wysokiego poziomu automatycznej kontroli, dużej wydajności, szerokiego zakresu testów i wyników testów bardziej zgodnych z rzeczywistymi warunkami. W artykule, w oparciu o wykorzystanie tego typu przyrządu, dokonano syntezy wyników badań dotychczasowych badaczy i sformułowano program badań w celu zbadania wpływu różnych typów i lepkości hydroksyetylometylocelulozy (HEMC) na reologię zaprawy w większy zakres dawkowania. wpływ na wydajność.

2. Model reologiczny świeżej zaprawy cementowej

Odkąd wprowadzono reologię do nauk o cemencie i betonie, wiele badań wykazało, że świeży beton i zaprawę można uznać za płyn Binghama, a Banfill szczegółowo omówił wykonalność wykorzystania modelu Binghama do opisu właściwości reologicznych zaprawy (5). W równaniu reologicznym τ=τ0+μγ modelu Binghama, τ oznacza naprężenie ścinające, τ0 oznacza granicę plastyczności, μ oznacza lepkość plastyczną, a γ oznacza szybkość ścinania. Wśród nich najważniejszymi parametrami są τ0 i μ: τ0 to minimalne naprężenie ścinające, które może spowodować płynięcie zaprawy cementowej i tylko wtedy, gdy τ>τ0 działa na zaprawę, zaprawa może płynąć; μ odzwierciedla opór lepkości podczas płynięcia zaprawy. Im większe μ, tym wolniej płynie zaprawa [3]. W przypadku, gdy nieznane jest zarówno τ0, jak i μ, przed obliczeniem naprężenie ścinające należy zmierzyć przy co najmniej dwóch różnych szybkościach ścinania (6).

W danym reometrze zaprawy krzywa NT uzyskana poprzez ustawienie prędkości obrotowej ostrza N i pomiar momentu obrotowego T generowanego przez opór zaprawy na ścinanie może być również wykorzystana do obliczenia innego równania T=g+, które jest zgodne z modelem Binghama. Obydwa parametry g i h Nh. g jest proporcjonalne do granicy plastyczności τ0, h jest proporcjonalne do lepkości plastycznej μ, a τ0 = (K/G)g, μ = (l/G) h, gdzie G jest stałą związaną z przyrządem, a K może przechodzić przez znany przepływ. Uzyskuje się to korygując płyn, którego charakterystyka zmienia się wraz z szybkością ścinania [7]. Dla wygody w artykule omówiono bezpośrednio g i h i wykorzystano zmieniające się prawo g i h, aby odzwierciedlić zmieniające się prawo granicy plastyczności i lepkości plastycznej zaprawy.

3. Testuj

3.1 Surowce

3,2 piasek

Piasek kwarcowy: gruby piasek to 20-40 mesh, średni piasek to 40-70 mesh, drobny piasek to 70-100 mesh i te trzy miesza się w stosunku 2:2:1.

3.3 Eter celulozy

Hydroksyetylometyloceluloza HEMC20 (lepkość 20000 mPa·s), HEMC25 (lepkość 25000 mPa·s), HEMC40 (lepkość 40000 mPa·s) i HEMC45 (lepkość 45000 mPa·s), z czego HEMC25 i HEMC45 to modyfikowany eter celulozy.

3.4 Mieszanie wody

woda z kranu.

3.5 Plan testów

Stosunek wapna do piasku wynosi 1:2,5, zużycie wody ustala się na 60% zużycia cementu, a zawartość HEMC wynosi 0-1,2% zużycia cementu.

Najpierw równomiernie wymieszaj dokładnie odważony cement, HEMC i piasek kwarcowy, następnie dodaj wodę zarobową zgodnie z GB/T17671-1999 i wymieszaj, a następnie użyj reometru do zaprawy Viskomat XL. Procedura testowa jest następująca: prędkość jest szybko zwiększana od 0 do 80 obr./min w 0 ~ 5 min, 60 obr./min w 5 ~ 7 min, 40 obr./min w 7 ~ 9 min, 20 obr./min w 9 ~ 11 min, 10 obr./min w 11 ~ 13 min i 5 obr./min w 13 ~ 15 min, 15 ~ 30 minut, prędkość wynosi 0 obr./min, a następnie powtarzaj cykl co 30 minut zgodnie z powyższą procedurą, a całkowity czas testu wynosi 120 minut.

4. Wyniki i dyskusja

4.1 Wpływ zmiany lepkości HEMC na właściwości reologiczne zaprawy cementowej

(Ilość HEMC wynosi 0,5% masy cementu), odpowiednio odzwierciedlając prawo zmienności granicy plastyczności i lepkości plastycznej zaprawy. Można zauważyć, że chociaż lepkość HEMC40 jest wyższa niż HEMC20, granica plastyczności i lepkość plastyczna zaprawy zmieszanej z HEMC40 są niższe niż zaprawy zmieszanej z HEMC20; chociaż lepkość HEMC45 jest o 80% wyższa niż HEMC25, granica plastyczności zaprawy jest nieco niższa, a lepkość plastyczna waha się pomiędzy. Po 90 minutach nastąpił wzrost. Dzieje się tak dlatego, że im większa jest lepkość eteru celulozy, tym wolniejsze jest rozpuszczanie i tym dłużej przygotowana zaprawa osiąga lepkość końcową [8]. Ponadto w tym samym momencie badania gęstość nasypowa zaprawy zmieszanej z HEMC40 była mniejsza niż zaprawy zmieszanej z HEMC20, a zaprawy zmieszanej z HEMC45 była mniejsza niż zaprawy zmieszanej z HEMC25, co wskazuje, że HEMC40 i HEMC45 wprowadziły więcej pęcherzyków powietrza, a pęcherzyki powietrza w zaprawie powodują efekt „kuli”, który jednocześnie zmniejsza opory przepływu zaprawy.

Po dodaniu HEMC40 granica plastyczności zaprawy po 60 minutach ustabilizowała się, a lepkość plastyczna wzrosła; po dodaniu HEMC20 granica plastyczności zaprawy osiągnęła równowagę po 30 minutach, a lepkość plastyczna wzrosła. Pokazuje, że HEMC40 ma większy wpływ opóźniający rozwój granicy plastyczności zaprawy i lepkości plastycznej niż HEMC20, a osiągnięcie końcowej lepkości zajmuje więcej czasu.

Granica plastyczności zaprawy zmieszanej z HEMC45 spadła od 0 do 120 minut, a lepkość plastyczna wzrosła po 90 minutach; natomiast granica plastyczności zaprawy zmieszanej z HEMC25 wzrosła po 90 minutach, a lepkość plastyczna po 60 minutach. Wykazano, że HEMC45 w większym stopniu opóźnia rozwój granicy plastyczności zaprawy i lepkości plastycznej niż HEMC25, a czas potrzebny do osiągnięcia lepkości końcowej jest również dłuższy.

4.2 Wpływ zawartości HEMC na granicę plastyczności zaprawy cementowej

Czynnikami wpływającymi podczas badania na granicę plastyczności zaprawy są: rozwarstwienie i krwawienie zaprawy, uszkodzenie struktury w wyniku mieszania, powstawanie produktów hydratacji, zmniejszenie zawartości wilgoci swobodnej w zaprawie oraz opóźniające działanie eteru celulozy. W przypadku opóźniającego działania eteru celulozy bardziej ogólnie przyjętym poglądem jest wyjaśnienie go przez adsorpcję domieszek.

Można zauważyć, że po dodaniu HEMC40 i jego zawartości poniżej 0,3% granica plastyczności zaprawy maleje stopniowo wraz ze wzrostem zawartości HEMC40; gdy zawartość HEMC40 jest większa niż 0,3%, granica plastyczności zaprawy stopniowo wzrasta. Ze względu na krwawienie i rozwarstwienie zaprawy bez eteru celulozy pomiędzy kruszywami nie ma wystarczającej ilości zaczynu cementowego, aby zapewnić smarowanie, co powoduje wzrost granicy plastyczności i trudności w płynięciu. Odpowiedni dodatek eteru celulozy może skutecznie poprawić zjawisko rozwarstwiania zaprawy, a wprowadzone pęcherzyki powietrza mają charakter maleńkich „kulek”, które mogą zmniejszyć granicę plastyczności zaprawy i ułatwić jej rozpływanie. Wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy stopniowo wzrasta również jego stała zawartość wilgoci. Gdy zawartość eteru celulozy przekroczy określoną wartość, wiodącą rolę zaczyna odgrywać wpływ redukcji wilgoci swobodnej, a granica plastyczności zaprawy stopniowo wzrasta.

Gdy ilość HEMC40 jest mniejsza niż 0,3%, granica plastyczności zaprawy maleje stopniowo w ciągu 0-120min, co jest głównie związane z coraz poważniejszym rozwarstwianiem zaprawy, gdyż pomiędzy łopatką a dnem zaprawy utrzymuje się pewna odległość. instrument i kruszywo po rozwarstwieniu opadają na dno, opór górny staje się mniejszy; gdy zawartość HEMC40 wynosi 0,3%, zaprawa prawie nie ulega rozwarstwieniu, adsorpcja eteru celulozy jest ograniczona, dominuje hydratacja, a granica plastyczności nieznacznie wzrasta; zawartość HEMC40 wynosi: Gdy zawartość eteru celulozy wynosi 0,5% -0,7%, adsorpcja eteru celulozy stopniowo wzrasta, szybkość hydratacji maleje i zaczyna się zmieniać tendencja rozwoju granicy plastyczności zaprawy; Na powierzchni szybkość hydratacji jest mniejsza, a granica plastyczności zaprawy maleje wraz z upływem czasu.

4.3 Wpływ zawartości HEMC na lepkość plastyczną zaprawy cementowej

Można zauważyć, że po dodaniu HEMC40 lepkość plastyczna zaprawy stopniowo wzrasta wraz ze wzrostem zawartości HEMC40. Dzieje się tak dlatego, że eter celulozy ma działanie zagęszczające, co może zwiększyć lepkość cieczy, a im większa dawka, tym większa lepkość zaprawy. Powodem spadku lepkości plastycznej zaprawy po dodaniu 0,1% HEMC40 jest także efekt „kuli” polegający na wprowadzeniu pęcherzyków powietrza oraz ograniczeniu krwawienia i rozwarstwiania się zaprawy.

Lepkość plastyczna zwykłej zaprawy bez dodatku eteru celulozy stopniowo maleje z czasem, co jest również związane z mniejszą gęstością górnej części, spowodowaną uwarstwieniem zaprawy; gdy zawartość HEMC40 wynosi 0,1%-0,5%, struktura zaprawy jest stosunkowo jednolita, a struktura zaprawy jest względnie jednolita po 30 minutach. Lepkość plastyczna nie zmienia się zbytnio. W tym czasie odzwierciedla to głównie efekt lepkości samego eteru celulozy; po zawartości HEMC40 większej niż 0,7% lepkość plastyczna zaprawy wzrasta stopniowo wraz z upływem czasu, ponieważ lepkość zaprawy jest również powiązana z lepkością eteru celulozy. Lepkość roztworu eteru celulozy wzrasta stopniowo w ciągu czasu od rozpoczęcia mieszania. Im większa dawka, tym bardziej znaczący jest efekt zwiększania się w czasie.

V. Wniosek

Czynniki takie jak zmiana lepkości HEMC niezależnie od tego, czy jest ona modyfikowana czy nie, oraz zmiana dozowania będą miały istotny wpływ na właściwości reologiczne zaprawy, co można odzwierciedlić w dwóch parametrach: granicy plastyczności i lepkości plastycznej.

Dla niemodyfikowanej HEMC, im większa lepkość, tym niższa granica plastyczności i lepkość plastyczna zaprawy w ciągu 0-120min; wpływ zmiany lepkości modyfikowanej HEMC na właściwości reologiczne zaprawy jest słabszy niż niemodyfikowanej HEMC; bez względu na modyfikację. Niezależnie od tego, czy modyfikacja jest trwała, czy nie, im większa lepkość HEMC, tym bardziej znaczący jest wpływ opóźniający na rozwój granicy plastyczności zaprawy i lepkości plastycznej.

W przypadku dodania HEMC40 o lepkości 40000mPa·s i jego zawartości większej niż 0,3%, granica plastyczności zaprawy stopniowo wzrasta; gdy zawartość przekracza 0,9% granica plastyczności zaprawy zaczyna wykazywać tendencję stopniowego zmniejszania się w czasie; Lepkość plastyczna wzrasta wraz ze wzrostem zawartości HEMC40. Gdy zawartość ta jest większa niż 0,7%, lepkość plastyczna zaprawy zaczyna wykazywać tendencję stopniowego zwiększania się w czasie.