Ảnh hưởng của các yếu tố như sự thay đổi độ nhớt của hydroxyethyl methylcellulose (HEMC), có bị biến tính hay không và sự thay đổi hàm lượng đến ứng suất chảy và độ nhớt dẻo của vữa xi măng tươi đã được nghiên cứu. Đối với HEMC không biến tính, độ nhớt càng cao thì ứng suất chảy và độ nhớt dẻo của vữa càng thấp; ảnh hưởng của sự thay đổi độ nhớt của HEMC biến tính đến tính chất lưu biến của vữa bị suy yếu; bất kể nó có được sửa đổi hay không, độ nhớt của HEMC càng cao thì hiệu ứng làm chậm của ứng suất chảy và sự phát triển độ nhớt dẻo của vữa càng rõ ràng. Khi hàm lượng HEMC lớn hơn 0,3%, ứng suất chảy và độ nhớt dẻo của vữa tăng khi hàm lượng tăng; khi hàm lượng HEMC lớn, ứng suất chảy của vữa giảm theo thời gian và phạm vi độ nhớt của nhựa tăng theo thời gian.
Từ khóa: hydroxyethyl methylcellulose, vữa tươi, tính chất lưu biến, ứng suất chảy, độ nhớt dẻo
I. Giới thiệu
Với sự phát triển của công nghệ xây dựng vữa, việc xây dựng cơ giới ngày càng được chú ý nhiều hơn. Vận chuyển thẳng đứng đường dài đặt ra các yêu cầu mới đối với vữa được bơm: tính lưu động tốt phải được duy trì trong suốt quá trình bơm. Điều này cần nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và điều kiện hạn chế tính lưu động của vữa, phương pháp phổ biến là quan sát các thông số lưu biến của vữa.
Tính chất lưu biến của vữa chủ yếu phụ thuộc vào tính chất và lượng nguyên liệu thô. Cellulose ether là loại phụ gia được sử dụng rộng rãi trong vữa công nghiệp, có ảnh hưởng lớn đến tính chất lưu biến của vữa nên các học giả trong và ngoài nước đã có một số nghiên cứu về nó. Tóm lại, có thể rút ra kết luận sau: khi tăng lượng ete xenlulo sẽ dẫn đến tăng mô-men xoắn ban đầu của vữa, nhưng sau một thời gian khuấy trộn, lực cản chảy của vữa sẽ giảm (1) ; khi độ lưu động ban đầu về cơ bản giống nhau thì độ lưu động của vữa sẽ bị mất trước. tăng sau khi giảm (2); cường độ chảy và độ nhớt dẻo của vữa có xu hướng giảm trước rồi tăng dần, ete xenlulo thúc đẩy sự phá hủy cấu trúc vữa và kéo dài thời gian từ khi phá hủy đến tái thiết (3); Ether và bột đặc có độ nhớt và độ ổn định cao hơn, v.v. (4). Tuy nhiên, các nghiên cứu trên vẫn còn tồn tại những hạn chế:
Các tiêu chuẩn và quy trình đo lường của các học giả khác nhau không thống nhất và kết quả kiểm tra không thể so sánh chính xác; phạm vi thử nghiệm của dụng cụ bị hạn chế và các thông số lưu biến của vữa đo được có phạm vi biến đổi nhỏ, không mang tính đại diện rộng rãi; thiếu các thử nghiệm so sánh về ete xenlulo có độ nhớt khác nhau; Có nhiều yếu tố ảnh hưởng, độ lặp lại không tốt. Trong những năm gần đây, sự xuất hiện của máy đo lưu biến vữa Viskomat XL đã mang lại sự thuận tiện rất lớn cho việc xác định chính xác các đặc tính lưu biến của vữa. Nó có ưu điểm là mức độ điều khiển tự động cao, công suất lớn, phạm vi kiểm tra rộng và kết quả kiểm tra phù hợp hơn với điều kiện thực tế. Trong bài báo này, trên cơ sở sử dụng loại thiết bị này, tổng hợp kết quả nghiên cứu của các học giả hiện tại và xây dựng chương trình thử nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của các loại và độ nhớt khác nhau của hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) đến tính lưu biến của vữa trong một phạm vi liều lượng lớn hơn. tác động hiệu suất.
2. Mô hình lưu biến của vữa xi măng tươi
Kể từ khi lưu biến được đưa vào khoa học xi măng và bê tông, một số lượng lớn nghiên cứu đã chỉ ra rằng bê tông và vữa tươi có thể được coi là chất lỏng Bingham, và Banfill đã xây dựng thêm tính khả thi của việc sử dụng mô hình Bingham để mô tả các đặc tính lưu biến của vữa (5). Trong phương trình lưu biến τ=τ0+μγ của mô hình Bingham, τ là ứng suất cắt, τ0 là ứng suất chảy, μ là độ nhớt dẻo và γ là tốc độ cắt. Trong đó, τ0 và μ là hai thông số quan trọng nhất: τ0 là ứng suất cắt nhỏ nhất có thể làm cho vữa xi măng chảy được, và chỉ khi τ>τ0 tác dụng lên vữa thì vữa mới chảy được; μ phản ánh lực cản nhớt khi vữa chảy. μ càng lớn thì vữa chảy càng chậm [3]. Trong trường hợp cả τ0 và μ đều không xác định, ứng suất cắt phải được đo ít nhất hai tốc độ cắt khác nhau trước khi có thể tính được (6).
Trong một máy đo lưu biến vữa nhất định, đường cong NT thu được bằng cách đặt tốc độ quay của cánh N và đo mômen xoắn T được tạo ra bởi khả năng chống cắt của vữa cũng có thể được sử dụng để tính một phương trình khác T=g+ phù hợp với mô hình Bingham. g và h của Nh. g tỷ lệ thuận với ứng suất chảy τ0, h tỷ lệ thuận với độ nhớt dẻo μ, và τ0 = (K/G)g, μ = ( l / G ) h , trong đó G là hằng số liên quan đến thiết bị và K có thể được truyền qua dòng chảy đã biết. Nó thu được bằng cách hiệu chỉnh chất lỏng có đặc tính thay đổi theo tốc độ cắt [7]. Để thuận tiện, bài viết này thảo luận trực tiếp về g và h, đồng thời sử dụng định luật thay đổi của g và h để phản ánh quy luật thay đổi của ứng suất chảy và độ nhớt dẻo của vữa.
3. Kiểm tra
3.1 Nguyên liệu thô
3,2 cát
Cát thạch anh: cát thô 20-40 lưới, cát trung bình 40-70 lưới, cát mịn 70-100 lưới, ba loại này được trộn theo tỷ lệ 2:2:1.
3.3 Xenlulo ete
Hydroxyethyl methylcellulose HEMC20 (độ nhớt 20000 mPa s), HEMC25 (độ nhớt 25000 mPa s), HEMC40 (độ nhớt 40000 mPa s) và HEMC45 (độ nhớt 45000 mPa s), trong đó HEMC25 và HEMC45 là ete cellulose biến tính.
3.4 Nước trộn
nước máy.
3.5 Kế hoạch kiểm tra
Tỷ lệ vôi-cát là 1:2,5, lượng nước tiêu thụ cố định ở mức 60% lượng tiêu thụ xi măng và hàm lượng HEMC là 0-1,2% lượng tiêu thụ xi măng.
Đầu tiên trộn đều xi măng, HEMC và cát thạch anh đã được cân chính xác, sau đó thêm nước trộn theo GB/T17671-1999 và khuấy đều, sau đó sử dụng máy đo lưu biến vữa Viskomat XL để kiểm tra. Quy trình kiểm tra là: tốc độ tăng nhanh từ 0 đến 80 vòng/phút ở 0~5 phút, 60 vòng/phút ở 5 ~ 7 phút, 40 vòng/phút ở 7~9 phút, 20 vòng/phút ở 9 ~ 11 phút, 10 vòng/phút ở 11 ~ 13 phút và 5 vòng/phút ở 13 ~ 15 phút, 15 ~ 30 phút, tốc độ là 0 vòng/phút, sau đó quay vòng 30 phút một lần theo quy trình trên và tổng thời gian thử nghiệm là 120 phút.
4. Kết quả và thảo luận
4.1 Ảnh hưởng của sự thay đổi độ nhớt HEMC đến tính chất lưu biến của vữa xi măng
(Lượng HEMC bằng 0,5% khối lượng xi măng), tương ứng phản ánh quy luật biến đổi ứng suất chảy và độ nhớt dẻo của vữa. Có thể thấy, mặc dù độ nhớt của HEMC40 cao hơn HEMC20 nhưng giới hạn chảy và độ nhớt dẻo của vữa trộn HEMC40 lại thấp hơn so với vữa trộn HEMC20; mặc dù độ nhớt của HEMC45 cao hơn 80% so với HEMC25, nhưng ứng suất chảy của vữa thấp hơn một chút và độ nhớt dẻo tăng lên trong khoảng Sau 90 phút. Điều này là do độ nhớt của ete cellulose càng cao thì tốc độ hòa tan càng chậm và thời gian để vữa được chuẩn bị cùng với nó đạt được độ nhớt cuối cùng càng lâu [8]. Ngoài ra, tại cùng thời điểm thử nghiệm, mật độ khối của vữa trộn HEMC40 thấp hơn so với vữa trộn HEMC20 và mật độ khối của vữa trộn HEMC45 thấp hơn so với vữa trộn HEMC25, chỉ ra rằng HEMC40 và HEMC45 tạo ra nhiều bọt khí hơn và bọt khí trong vữa có hiệu ứng “Bóng”, điều này cũng làm giảm lực cản dòng chảy của vữa.
Sau khi thêm HEMC40, ứng suất chảy của vữa ở trạng thái cân bằng sau 60 phút và độ nhớt dẻo tăng lên; sau khi thêm HEMC20, ứng suất chảy của vữa đạt trạng thái cân bằng sau 30 phút và độ nhớt dẻo tăng lên. Nó cho thấy HEMC40 có tác dụng làm chậm sự phát triển của ứng suất chảy vữa và độ nhớt dẻo lớn hơn HEMC20 và mất nhiều thời gian hơn để đạt được độ nhớt cuối cùng.
Giới hạn chảy của vữa trộn HEMC45 giảm từ 0 xuống 120 phút, độ nhớt dẻo tăng sau 90 phút; trong khi giới hạn chảy của vữa trộn HEMC25 tăng sau 90 phút và độ nhớt dẻo tăng sau 60 phút. Nó cho thấy HEMC45 có tác dụng làm chậm sự phát triển ứng suất chảy vữa và độ nhớt dẻo lớn hơn HEMC25 và thời gian cần thiết để đạt được độ nhớt cuối cùng cũng lâu hơn.
4.2 Ảnh hưởng của hàm lượng HEMC đến giới hạn chảy của vữa xi măng
Trong quá trình thử nghiệm, các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất chảy của vữa là: sự tách lớp và chảy máu của vữa, hư hỏng cấu trúc do khuấy trộn, hình thành các sản phẩm hydrat hóa, giảm độ ẩm tự do trong vữa và tác dụng làm chậm của ete xenlulo. Đối với tác dụng làm chậm của ete xenlulo, quan điểm được chấp nhận rộng rãi hơn là giải thích nó bằng sự hấp phụ của các chất phụ gia.
Có thể thấy, khi thêm HEMC40 và hàm lượng nhỏ hơn 0,3% thì ứng suất chảy của vữa giảm dần khi hàm lượng HEMC40 tăng; khi hàm lượng HEMC40 lớn hơn 0,3% thì ứng suất chảy của vữa tăng dần. Do vữa bị chảy và tách lớp mà không có ete xenlulo nên không có đủ xi măng dán giữa các cốt liệu để bôi trơn, dẫn đến tăng ứng suất chảy và khó chảy. Việc bổ sung ete cellulose đúng cách có thể cải thiện hiệu quả hiện tượng phân tách vữa và bọt khí được đưa vào tương đương với những “quả bóng” nhỏ, có thể làm giảm ứng suất chảy của vữa và giúp dễ chảy. Khi hàm lượng ete cellulose tăng lên thì độ ẩm cố định của nó cũng tăng dần. Khi hàm lượng ete xenlulo vượt quá một giá trị nhất định, ảnh hưởng của việc giảm độ ẩm tự do bắt đầu đóng vai trò chủ đạo và ứng suất chảy của vữa tăng dần.
Khi lượng HEMC40 nhỏ hơn 0,3%, ứng suất chảy của vữa giảm dần trong vòng 0-120 phút, điều này chủ yếu liên quan đến sự phân tách ngày càng nghiêm trọng của vữa, vì có một khoảng cách nhất định giữa lưỡi dao và đáy vữa. dụng cụ và cốt liệu sau khi tách lớp chìm xuống đáy, điện trở trên trở nên nhỏ hơn; khi hàm lượng HEMC40 là 0,3%, vữa sẽ khó bị tách lớp, khả năng hấp phụ của ete cellulose bị hạn chế, quá trình hydrat hóa chiếm ưu thế và ứng suất năng suất tăng nhất định; hàm lượng HEMC40 là Khi hàm lượng ete cellulose là 0,5% -0,7%, khả năng hấp phụ của ete cellulose tăng dần, tốc độ hydrat hóa giảm và xu hướng phát triển ứng suất chảy của vữa bắt đầu thay đổi; Nhìn bề mặt, tốc độ hydrat hóa thấp hơn và ứng suất chảy của vữa giảm theo thời gian.
4.3 Ảnh hưởng của hàm lượng HEMC đến độ nhớt dẻo của vữa xi măng
Có thể thấy, sau khi thêm HEMC40, độ nhớt dẻo của vữa tăng dần theo hàm lượng HEMC40 tăng. Điều này là do ete xenlulo có tác dụng làm đặc, có thể làm tăng độ nhớt của chất lỏng, liều lượng càng lớn thì độ nhớt của vữa càng lớn. Nguyên nhân khiến độ nhớt dẻo của vữa giảm sau khi thêm 0,1% HEMC40 cũng là do hiệu ứng “quả bóng” của sự xuất hiện của bọt khí và giảm sự chảy máu, tách lớp của vữa.
Độ nhớt dẻo của vữa thông thường không thêm ete xenlulo giảm dần theo thời gian, điều này cũng liên quan đến mật độ thấp hơn của phần trên do sự phân lớp của vữa gây ra; khi hàm lượng HEMC40 là 0,1% -0,5%, cấu trúc vữa tương đối đồng đều và cấu trúc vữa tương đối đồng đều sau 30 phút. Độ nhớt của nhựa không thay đổi nhiều. Tại thời điểm này, nó chủ yếu phản ánh hiệu ứng nhớt của chính ete cellulose; sau khi hàm lượng HEMC40 lớn hơn 0,7%, độ nhớt dẻo của vữa tăng dần theo thời gian tăng, vì độ nhớt của vữa cũng liên quan đến độ nhớt của ete xenlulo. Độ nhớt của dung dịch ete cellulose tăng dần trong một khoảng thời gian sau khi bắt đầu trộn. Liều lượng càng lớn thì tác dụng tăng dần theo thời gian càng rõ rệt.
V. Kết luận
Các yếu tố như sự thay đổi độ nhớt của HEMC, dù có được sửa đổi hay không và việc thay đổi liều lượng sẽ ảnh hưởng đáng kể đến tính chất lưu biến của vữa, điều này có thể được phản ánh qua hai thông số ứng suất chảy và độ nhớt dẻo.
Đối với HEMC không biến tính, độ nhớt càng lớn thì ứng suất chảy và độ nhớt dẻo của vữa càng thấp trong vòng 0-120 phút; ảnh hưởng của sự thay đổi độ nhớt của HEMC biến tính đến tính chất lưu biến của vữa yếu hơn so với HEMC không biến tính; bất kể sửa đổi Cho dù đó là vĩnh viễn hay không, độ nhớt của HEMC càng lớn thì tác động trì hoãn sự phát triển của ứng suất chảy vữa và độ nhớt dẻo càng đáng kể.
Khi thêm HEMC40 có độ nhớt 40000mPa·s và hàm lượng lớn hơn 0,3%, ứng suất chảy của vữa tăng dần; khi hàm lượng vượt quá 0,9%, ứng suất chảy của vữa bắt đầu có xu hướng giảm dần theo thời gian; Độ nhớt của nhựa tăng khi hàm lượng HEMC40 tăng. Khi hàm lượng lớn hơn 0,7% thì độ nhớt dẻo của vữa bắt đầu có xu hướng tăng dần theo thời gian.
Thời gian đăng: 24-11-2022