Влияние гидроксиэтилметилцеллюлозы на реологические свойства цементного раствора

Изучено влияние таких факторов, как изменение вязкости гидроксиэтилметилцеллюлозы (ГЭМС), независимо от того, модифицирована она или нет, а также изменение содержания, на предел текучести и пластическую вязкость свежего цементного раствора. Для немодифицированного ГЭМК, чем выше вязкость, тем ниже предел текучести и пластическая вязкость раствора; ослаблено влияние изменения вязкости модифицированного ГЭМК на реологические свойства раствора; независимо от того, модифицирован он или нет, чем выше вязкость HEMC, тем ниже эффект замедления развития предела текучести и пластической вязкости раствора более очевиден. При содержании ГЭМК более 0,3% предел текучести и пластическая вязкость раствора увеличиваются с увеличением содержания; при большом содержании ГЭМК предел текучести раствора со временем снижается, а диапазон пластической вязкости со временем увеличивается.

Ключевые слова: гидроксиэтилметилцеллюлоза, свежий раствор, реологические свойства, предел текучести, пластическая вязкость.

Введение

С развитием технологии строительного раствора все больше внимания стали уделять механизированному строительству. Вертикальная транспортировка на большие расстояния выдвигает новые требования к перекачиваемому раствору: на протяжении всего процесса перекачивания необходимо поддерживать хорошую текучесть. Для этого необходимо изучить влияющие факторы и ограничительные условия на текучесть раствора, а обычным методом является наблюдение за реологическими параметрами раствора.

Реологические свойства раствора в основном зависят от природы и количества сырья. Эфир целлюлозы — это добавка, широко используемая в промышленных растворах, которая оказывает большое влияние на реологические свойства раствора, поэтому ученые в стране и за рубежом провели некоторые исследования по этому поводу. Подводя итоги, можно сделать следующие выводы: увеличение количества эфира целлюлозы приведет к увеличению начального крутящего момента раствора, но после периода перемешивания вместо этого уменьшится гидравлическое сопротивление раствора (1). ; когда исходная текучесть в основном одинакова, текучесть строительного раствора будет потеряна в первую очередь. увеличился после уменьшения (2); предел текучести и пластическая вязкость раствора сначала имели тенденцию к снижению, а затем к увеличению, а эфир целлюлозы способствовал разрушению структуры раствора и продлевал время от разрушения до восстановления (3); Эфир и загущенный порошок имеют более высокую вязкость, стабильность и т. д. (4). Однако приведенные выше исследования все же имеют недостатки:

Стандарты измерений и процедуры разных ученых неодинаковы, и результаты испытаний невозможно точно сравнить; диапазон испытаний прибора ограничен, а реологические параметры измеряемого раствора имеют небольшой диапазон изменения, что не является широко репрезентативным; отсутствуют сравнительные испытания эфиров целлюлозы различной вязкости; Существует множество влияющих факторов, и повторяемость не очень хорошая. В последние годы появление реометра раствора Viskomat XL обеспечило большое удобство для точного определения реологических свойств раствора. Он имеет такие преимущества, как высокий уровень автоматического управления, большая емкость, широкий диапазон испытаний и результаты испытаний, более соответствующие реальным условиям. В данной статье на основе использования этого типа приборов синтезированы результаты исследований существующих ученых и сформулирована программа испытаний для изучения влияния различных типов и вязкостей гидроксиэтилметилцеллюлозы (ГЭМС) на реологию строительного раствора в больший диапазон дозировок. влияние на производительность.

2. Реологическая модель свежего цементного раствора.

С тех пор, как реология была введена в науку о цементе и бетоне, большое количество исследований показало, что свежий бетон и раствор можно рассматривать как жидкость Бингама, а Банфилл далее разработал возможность использования модели Бингама для описания реологических свойств раствора (5). В реологическом уравнении τ=τ0+μγ модели Бингама τ — напряжение сдвига, τ0 — предел текучести, µ — пластическая вязкость, γ — скорость сдвига. Среди них τ0 и μ являются двумя наиболее важными параметрами: τ0 — минимальное напряжение сдвига, которое может заставить цементный раствор растекаться, и только когда τ>τ0 действует на раствор, раствор может течь; μ отражает вязкостное сопротивление при растекании раствора. Чем больше μ, тем медленнее течет раствор [3]. В случае, когда и τ0, и μ неизвестны, напряжение сдвига должно быть измерено как минимум при двух различных скоростях сдвига, прежде чем его можно будет рассчитать (6).

В данном реометре раствора кривая NT, полученная путем установки скорости вращения лопасти N и измерения крутящего момента T, создаваемого сопротивлением сдвига раствора, также может быть использована для расчета другого уравнения T = g +, которое соответствует модели Бингама. Два параметра г и ч Nh. g пропорционален пределу текучести τ0, h пропорционален пластической вязкости µ, и τ0 = (K/G)g, µ = (l/G) h, где G — константа, связанная с инструментом, а K может быть пропущен через известный поток. Получается путем корректировки жидкости, характеристики которой изменяются со скоростью сдвига[7]. Для удобства в этой статье непосредственно обсуждаются g и h и используется закон изменения g и h, чтобы отразить закон изменения предела текучести и пластической вязкости строительного раствора.

3. Тест

3.1 Сырье

3.2 песок

Кварцевый песок: крупный песок 20-40 меш, средний песок 40-70 меш, мелкий песок 70-100 меш, все три смешиваются в соотношении 2:2:1.

3.3 Эфир целлюлозы

Гидроксиэтилметилцеллюлоза HEMC20 (вязкость 20000 мПа·с), HEMC25 (вязкость 25000 мПа·с), HEMC40 (вязкость 40000 мПа·с) и HEMC45 (вязкость 45000 мПа·с), из которых HEMC25 и HEMC45 представляют собой модифицированный эфир целлюлозы.

3.4 Вода для смешивания

водопроводная вода.

3.5 План испытаний

Соотношение извести и песка составляет 1:2,5, расход воды устанавливается на уровне 60% от расхода цемента, содержание ГЭМК составляет 0-1,2% от расхода цемента.

Сначала равномерно смешайте точно взвешенный цемент, HEMC и кварцевый песок, затем добавьте воду для затворения в соответствии с GB/T17671-1999 и перемешайте, а затем используйте реометр раствора Viskomat XL для проверки. Процедура испытания такова: скорость быстро увеличивается от 0 до 80 об/мин в интервале 0–5 минут, 60 об/мин в интервале 5–7 минут, 40 об/мин в интервале 7–9 минут, 20 об/мин в интервале 9–11 минут, 10 об/мин в интервале 11–13 минут и 5 об/мин в интервале 13–15 минут. 15–30 минут, скорость 0 об/мин, затем цикл каждые 30 минут в соответствии с описанной выше процедурой, общее время теста составляет 120 минут.

4. Результаты и обсуждение.

4.1 Влияние изменения вязкости ГЭМС на реологические свойства цементного раствора

(Количество ГЭМК составляет 0,5% от массы цемента), что отражает соответственно закон изменения предела текучести и пластической вязкости раствора. Видно, что хотя вязкость HEMC40 выше, чем у HEMC20, предел текучести и пластическая вязкость раствора, смешанного с HEMC40, ниже, чем у раствора, смешанного с HEMC20; хотя вязкость HEMC45 на 80% выше, чем у HEMC25, предел текучести строительного раствора немного ниже, а пластическая вязкость находится в пределах. Через 90 минут произошло увеличение. Это связано с тем, что чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем медленнее скорость растворения и тем больше времени требуется раствору, приготовленному с его использованием, для достижения конечной вязкости [8]. Кроме того, в тот же момент испытания объемная плотность раствора, смешанного с HEMC40, была ниже, чем у раствора, смешанного с HEMC20, а насыпная плотность раствора, смешанного с HEMC45, была ниже, чем у раствора, смешанного с HEMC25. что указывает на то, что HEMC40 и HEMC45 содержат больше пузырьков воздуха, а пузырьки воздуха в растворе обладают эффектом «шара», что также снижает сопротивление потоку раствора.

После добавления HEMC40 предел текучести раствора достиг равновесия через 60 минут, а пластическая вязкость увеличилась; после добавления HEMC20 предел текучести строительного раствора достиг равновесия через 30 минут, а пластическая вязкость увеличилась. Это показывает, что HEMC40 оказывает большее замедляющее воздействие на развитие предела текучести раствора и пластической вязкости, чем HEMC20, и для достижения конечной вязкости требуется больше времени.

Предел текучести раствора, смешанного с HEMC45, снизился от 0 до 120 минут, а пластическая вязкость увеличилась через 90 минут; в то время как предел текучести раствора, смешанного с HEMC25, увеличивался через 90 минут, а пластическая вязкость увеличивалась через 60 минут. Это показывает, что HEMC45 оказывает больший замедляющий эффект на развитие предела текучести раствора и пластической вязкости, чем HEMC25, а время, необходимое для достижения конечной вязкости, также больше.

4.2 Влияние содержания ГЭМС на предел текучести цементного раствора

В ходе испытания факторами, влияющими на предел текучести раствора, являются: расслоение и расслоение раствора, повреждение структуры при перемешивании, образование продуктов гидратации, уменьшение свободной влаги в растворе, замедляющее действие эфира целлюлозы. Что касается замедляющего действия эфира целлюлозы, то более общепринятым считается объяснение его адсорбцией примесей.

Видно, что при добавлении HEMC40 и его содержании менее 0,3% предел текучести строительного раствора постепенно снижается с увеличением содержания HEMC40; когда содержание HEMC40 превышает 0,3%, предел текучести строительного раствора постепенно увеличивается. Из-за расслоения и расслоения раствора без эфира целлюлозы между заполнителями остается недостаточно цементного теста для смазки, что приводит к увеличению предела текучести и затруднению растекания. Правильное добавление эфира целлюлозы может эффективно улучшить явление расслоения раствора, а введенные пузырьки воздуха эквивалентны крошечным «шарикам», что может снизить предел текучести раствора и облегчить его растекание. По мере увеличения содержания эфира целлюлозы постепенно увеличивается и его фиксированная влажность. Когда содержание эфира целлюлозы превышает определенное значение, влияние снижения свободной влаги начинает играть ведущую роль, и предел текучести раствора постепенно увеличивается.

Когда количество HEMC40 составляет менее 0,3%, предел текучести раствора постепенно снижается в течение 0-120 минут, что в основном связано со все более серьезным расслоением раствора, поскольку между лезвием и нижней частью раствора существует определенное расстояние. прибор, а агрегат после расслоения опускается на дно, верхнее сопротивление становится меньше; когда содержание HEMC40 составляет 0,3%, раствор практически не расслаивается, адсорбция эфира целлюлозы ограничена, гидратация является доминирующей, а предел текучести имеет определенное увеличение; содержание HEMC40 составляет: Когда содержание эфира целлюлозы составляет 0,5-0,7%, адсорбция эфира целлюлозы постепенно увеличивается, скорость гидратации снижается, и тенденция развития предела текучести строительного раствора начинает меняться; На поверхности скорость гидратации ниже и предел текучести раствора со временем снижается.

4.3 Влияние содержания ГЭМК на пластическую вязкость цементного раствора

Видно, что после добавления HEMC40 пластическая вязкость строительного раствора постепенно увеличивается с увеличением содержания HEMC40. Это связано с тем, что эфир целлюлозы обладает загущающим эффектом, что может повысить вязкость жидкости, и чем больше дозировка, тем выше вязкость раствора. Причина снижения пластической вязкости раствора после добавления 0,1% ГЭМС40 обусловлена также «шариковым» эффектом внедрения пузырьков воздуха, уменьшением расслоения и расслоения раствора.

Пластическая вязкость обычного раствора без добавления эфира целлюлозы со временем постепенно снижается, что связано также с меньшей плотностью верхней части, вызванной расслоением раствора; когда содержание HEMC40 составляет 0,1%-0,5%, структура раствора является относительно однородной, а структура раствора становится относительно однородной через 30 минут. Пластическая вязкость существенно не меняется. В настоящее время это в основном отражает эффект вязкости самого эфира целлюлозы; после того, как содержание HEMC40 превышает 0,7%, пластическая вязкость раствора постепенно увеличивается с увеличением времени, поскольку вязкость раствора также связана с вязкостью эфира целлюлозы. Вязкость раствора эфира целлюлозы увеличивается постепенно в течение времени после начала перемешивания. Чем больше дозировка, тем значительнее эффект, усиливающийся со временем.

V. Заключение

Такие факторы, как изменение вязкости HEMC, независимо от того, модифицирован он или нет, а также изменение дозировки, существенно повлияют на реологические свойства строительного раствора, что может быть отражено двумя параметрами: пределом текучести и пластической вязкостью.

Для немодифицированного ГЭМС, чем больше вязкость, тем ниже предел текучести и пластическая вязкость раствора в течение 0-120 мин; влияние изменения вязкости модифицированного ГЭМК на реологические свойства раствора слабее, чем у немодифицированного ГЭМК; независимо от модификации. Независимо от того, является ли она постоянной или нет, чем выше вязкость HEMC, тем значительнее замедляющий эффект на развитие предела текучести строительного раствора и пластической вязкости.

При добавлении HEMC40 с вязкостью 40000мПа·с и его содержанием более 0,3% предел текучести раствора постепенно увеличивается; когда содержание превышает 0,9%, предел текучести строительного раствора начинает постепенно снижаться со временем; Пластическая вязкость увеличивается с увеличением содержания HEMC40. Когда содержание превышает 0,7%, пластическая вязкость строительного раствора начинает постепенно увеличиваться со временем.