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研究了HEMC的粘度變化及其變化對新拌水泥砂漿的屈服應(yīng)力和塑性粘度的影響。對于未改性的HEMC，粘度越高，屈服應(yīng)力和砂漿的塑性粘度越低;改性HEMC粘度的變化使砂漿的流變性能下降; HEMC的粘度越大，無論改性如何，砂漿的屈服應(yīng)力和塑性粘度發(fā)展的延遲越明顯。當(dāng)HEMC含量大于0.3％時，砂漿的屈服應(yīng)力和塑性粘度隨著砂漿含量的增加而增加。當(dāng)HEMC含量較大時，砂漿的屈服應(yīng)力隨時間降低，塑性粘度隨時間增加。

關(guān)鍵詞：羥乙基甲基纖維素，新拌砂漿，流變性，屈服應(yīng)力，塑性粘度

一，導(dǎo)言

隨著砂漿施工技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械化施工越來越受到重視。長距離垂直運(yùn)輸對泵送砂漿提出了新的要求：泵送過程中必須保持整個液體流動。這就要求研究砂漿流動性的影響因素和約束條件，常用的方法是觀察砂漿的流動情況可變參數(shù)。

砂漿的流變性能主要取決于原料的性質(zhì)和用量。纖維素醚是一種廣泛用于工業(yè)砂漿中的外加劑，對砂漿的流變性能有很大的影響。因此，國內(nèi)外一些學(xué)者進(jìn)行了一些研究。總之，得出如下結(jié)論：纖維素醚含量的增加會導(dǎo)致砂漿初始扭矩的增加，但攪拌一定時間后，砂漿的流動阻力會下降[1 ]。而初始流動性基本相同，先減小后增加[2]。砂漿屈服強(qiáng)度和塑性粘度先下降后上升，纖維素醚促進(jìn)了砂漿結(jié)構(gòu)的破壞，并延長了從破壞到重建的時間[3]，醚和稠粉具有較高的粘度和穩(wěn)定性[4]。但是，上述研究還存在一些不足之處：

不同的學(xué)者有不同的測量標(biāo)準(zhǔn)和程序，測試結(jié)果不能準(zhǔn)確比較。儀器測試范圍有限，受試砂漿的流變參數(shù)范圍小，不具有廣泛代表性，缺乏對不同粘度的纖維素醚的對比試驗(yàn)，影響因素較多，如重復(fù)性差等。近年來，Viskomat XL砂漿流變儀已經(jīng)成為砂的準(zhǔn)確測量該漿料的流變性能極為方便，具有自動化程度高，控制能力強(qiáng)，容量大，測試范圍廣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合實(shí)際情況的特點(diǎn)。本文在運(yùn)用這類儀器的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人的研究成果，制定了一個試驗(yàn)方案，研究不同類型和粘度的HEMC對砂漿流變性能的影響。

其次，新鮮水泥砂漿模型的流變性

由于流變學(xué)引入到水泥和混凝土科學(xué)中，大量的研究表明新鮮混凝土和砂漿可以看作賓漢流體。 Banfill進(jìn)一步闡述了用Bingham模型描述砂漿流變特性的可行性[5]。在Bingham模型的流變方程τ=τ0+μγ中，τ是剪切應(yīng)力，τ0是屈服應(yīng)力，μ是塑性粘度，γ是剪切速率。其中τ0和μ是兩個最重要的參數(shù)：τ0是可以使水泥砂漿流動的最小剪切應(yīng)力。只有當(dāng)τ>τ0作用在砂漿上時，砂漿才能流動; μ反映砂漿流動時的粘性阻力μ越大，砂漿流動越慢[3]。 τ0和μ是未知的，有必要測試至少兩種不同剪切速率下的剪切應(yīng)力，我們可以計算一下[6]。

在給定的砂漿流變儀中，還可以通過設(shè)定從葉片旋轉(zhuǎn)速率N獲得的NT曲線和測量砂漿抗剪強(qiáng)度的轉(zhuǎn)矩T來計算與Bingham模型一致的另一方程。 T = g + Nh兩個參數(shù)g和h。 g與屈服應(yīng)力τ0成正比，h與塑性粘度μ成正比，τ0=（K / G）g，μ=（l / G）h其中G為儀器 - 變化的剪切速率的流體來計算校正[7]。為了方便起見，本文直接討論g和h，g和h的變化規(guī)律反映了砂漿屈服應(yīng)力和塑性粘度的變化規(guī)律。

三，測試

3.1原材料

3.1.1水泥

強(qiáng)度等級為42.5的山侖水泥有限公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，物理性能見表1，化學(xué)成分見表2。

表1水泥的物理性能

表2水泥的化學(xué)成分（％）

3.1.2沙子

石英砂：20-40目粗砂，40-70目砂，70砂-100目，三者比例為2：2：1混合使用。

3.1.3纖維素醚

將HEMC25和HEMC45改性的羥乙基甲基纖維素HEMC 20（粘度20,000mPa·s），HEMC 25（粘度25,000mPa·s），HEMC 40（粘度40,000mPa·s）和HEMC 45（粘度45,000mPa·s） 纖維素醚。

3.1.4混合水

自來水。

3.2測試程序

石灰比為1：2.5，用水量固定為水泥用量的60％，HEMC含量為水泥用量的0-1.2％。

首先準(zhǔn)確稱量水泥，HEMC與石英砂混合均勻，再按GB / T17671-1999加水?dāng)嚢杌旌希�然后用Viskomat XL砂漿流變儀測試。測試過程如下：0?5 min的速度由0?80 rpm迅速升高，5?7 min的速度為60 rpm，7?9 min的速度為40 rpm，速度為9? 11min為20rpm，11?13min為10rpm，13?15min為5rpm，15?30min為0rpm，按照上述步驟每30min循環(huán)一次，共120min 。具體的測試程序如圖1所示。

圖1攪拌程序控制圖

四，結(jié)果與討論

4.1 HEMC粘度變化對水泥砂漿的流變性能的影響

圖2和圖3分別顯示了HEMC粘度（HEMC含量為水泥質(zhì)量的0.5％）時g值和h值的變化情況，以及砂漿屈服應(yīng)力和塑性粘度的變化規(guī)律。可以看出，雖然HEMC40的粘度比HEMC20，但混合HEMC40砂紙漿的屈服應(yīng)力和塑性粘度均低于HEMC 20混合砂漿。雖然HEMC 45的粘度比HEMC 25的粘度高80％，但是砂漿的屈服應(yīng)力稍低，但塑性粘度僅在90分鐘后才增加。這是因?yàn)槔w維素醚的粘度越高，溶解速度越慢，配制的砂漿達(dá)到其最終粘度所用的時間越長[8]。另外，在實(shí)驗(yàn)的同時，HEMC 40砂漿的體積密度比HEMC 40與HEMC 45混合的體積密度低。結(jié)果表明，HEMC 40和HEMC 45引入了更多的氣泡，而氣泡具有“球“效果，這也降低了砂漿的流動阻力。

從圖2，圖3還可以看出，混合后不同粘度的HEMC屈服應(yīng)力，塑性粘度隨時間的變化如圖2所示。

加入HEMC40后，砂漿的屈服應(yīng)力在60min后處于平衡狀態(tài)，塑性粘度增大。加入HEMC20后，30min后砂漿屈服應(yīng)力平衡，塑性粘度增大。 HEMC40砂漿屈服應(yīng)力和塑性粘滯性的發(fā)展滯后于HEMC20達(dá)到最終粘性學(xué)位需要更長時間

混合HEMC45的砂漿的屈服應(yīng)力在0-120min內(nèi)連續(xù)下降，90min后塑性粘度上升。與HEMC25混合的砂漿的屈服應(yīng)力在90min后增加，60min后塑性粘度增加。 HEMC45砂漿的屈服應(yīng)力和塑性粘度比HEMC25發(fā)展遲緩，達(dá)到最終粘度所需的時間更長。

圖2 g砂漿值與HEMC粘度和時間的關(guān)系

圖3 h砂漿與HEMC的粘度值和時間關(guān)系

4.2水泥砂漿的HEMC含量屈服應(yīng)力

在試驗(yàn)過程中，影響砂漿屈服應(yīng)力的因素有：砂漿的分層滲出，攪拌破壞結(jié)構(gòu)，水化產(chǎn)物的產(chǎn)生，砂漿中游離水分的減少，纖維素醚的阻滯作用。纖維素醚阻滯作用的更普遍接受的觀點(diǎn)是由添加劑的吸附作用解釋的。

圖4顯示了砂漿的g值與HEMC40用量的關(guān)系，g值的變化反映了砂漿屈服應(yīng)力的變化。從混合HEMC40及其內(nèi)容可以看出當(dāng)HEMC 40含量小于0.3％時，隨著HEMC 40含量的增加，砂漿屈服應(yīng)力降低。當(dāng)HEMC 40含量大于0.3％時，砂漿的屈服應(yīng)力逐漸增大。由于出血和分層，集料之間沒有足夠的水泥漿潤滑，導(dǎo)致屈服應(yīng)力的增加和流動的困難。適量的纖維素醚可有效改善砂漿分層現(xiàn)象，氣泡的引入相當(dāng)于微小的“球”，可降低砂漿的屈服應(yīng)力，使其易于流動。隨著纖維素醚含量的增加，固定含水率也逐漸增加。當(dāng)纖維素醚含量超過一定值時，游離水減少的影響開始起主導(dǎo)作用，砂漿的屈服應(yīng)力逐漸增大。

從圖4中還可以看出，砂漿的屈服應(yīng)力隨時間而變化。當(dāng)HEMC40含量小于0.3％時，砂漿的屈服應(yīng)力在0?120min內(nèi)逐漸下降，這主要與砂漿脫層越來越嚴(yán)重有關(guān)，因?yàn)樯皾{與砂漿底部有一定的距離儀器沉入底部，上阻力變小; HEMC40含量為0.3％時，砂漿幾乎不分層，纖維素醚吸附量有限，水化作用占主導(dǎo)地位，屈伸服裝的壓力有一定的增加。 當(dāng)HEMC40含量為0.5％?0.7％時，纖維素醚吸附量逐漸增大，水化率下降，砂漿屈服應(yīng)力發(fā)展趨勢開始發(fā)生變化。 當(dāng)HEMC 40含量大于0.7％時，纖維素醚吸附在未水化物表面，水化速率降低，砂漿屈服應(yīng)力隨時間降低。

圖4 g砂漿值與HEMC40的用量及時間的關(guān)系

4.3水泥砂漿的HEMC含量塑性粘度

圖5顯示了砂漿h值與HEMC40用量的關(guān)系，h值的變化反映了砂漿塑性粘度的變化�？梢姡�加入HEMC40后，隨著HEMC40含量的增加，砂漿的塑性粘度逐漸增大。這是因?yàn)槔w維素醚具有增稠作用，其可以增加液體的粘度，并且含量越大，則砂漿的粘度越大。摻入0.1％HEMC40的砂漿的塑性粘度低于未摻雜砂漿的原因也是由于引入氣泡的“球”效應(yīng)，以及砂漿的滲出和分層的減少。

從圖5中還可以看出，HEMC 40砂漿的塑性粘度隨時間而變化。不含纖維素醚的普通砂漿的塑性粘度隨著時間的推移而逐漸降低，上層砂漿的致密化也與砂漿的分層有關(guān)。當(dāng)HEMC40含量為0.1％?0.5％時，砂漿結(jié)構(gòu)更加均勻。 30分鐘后，塑性粘度變化不大，此時主要反映纖維素醚本身的粘度效應(yīng); HEMC40含量大于0.7％，砂漿可塑性大粘度隨時間增加，這是由于砂漿的粘度造成的。