用糖胶或温轮胶作为粘度改性剂组成粉煤灰的水泥的流变性能外文翻译资料

 2022-07-31 17:55:32

英语原文共 10 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

用糖胶或温轮胶作为粘度改性剂组成粉煤灰的水泥的流变性能

摘要

本研究的目的是评估第二代粘度改性剂（糖胶树胶）与温轮胶的用量相比在灌浆水泥基材料的流动性和流变参数的影响。所有的浆液用0.40水胶比值（瓦特/秒）。比较含有0.02,0.04,0.06和0.08%的糖胶粘合剂水泥泥浆与不含有粘度改性剂和高效减水剂的水泥泥浆保鲜性能。糖胶与温轮胶相比混合类似。本文讨论了外加剂对流动性和流变参数的影响。对利用粉煤灰置换水泥的影响也进行了研究。相同的W/B下，随着粉煤灰5%，13%和20%的置换水泥浆液，比较了加入不同剂量温轮胶水泥浆料和加入以往的糖胶的粉煤灰的水泥浆料的流动性与流变参数。

结果表明，对于给定剂量的高效减水剂，增加糖胶和温轮胶的剂量，会显著提高屈服值、表观和塑性粘度降低流动性。随着高效减水剂量的增加，由于含粘度改性剂的浆液的假塑性流变，低剪切速率下的表观粘度显著低于高剪切速率下的。低剪切速率下的粘度改性剂值都表现出较高的表观粘度是因为在低剪切速率下粘度改性剂高分子链相互缠绕和相邻的链之间水分子的联合。对于给定计量的粘度改性剂，糖胶比温轮胶显示出更高的表观粘度是因为糖胶的分子量和长侧链导致高分子链缠绕更加厉害。对于任意给定计量的高效减水剂,相比于温轮胶，糖胶表现出更高的屈服值和塑性粘度。对于控制和粉煤灰水泥泥浆，糖胶比温轮胶表现出更强的屈服值和明显的塑性粘度。用粉煤灰代替水泥会减小屈服值，增加塑性粘度。

  1. 介绍

水泥基灌浆材料，由于其物理机械性能很好控制，被广泛应用于大规模结构的注浆裂缝中。特种水泥浆料的流变性能用于大坝水下裂缝的密封，岸边结构、大型地基或者岩石裂缝可以用粘度改性剂掺入加强。含粘度改性剂的水泥浆也可以用于填充后张管道，它是高沉降和流动阻力的重要保证，因此用作应力下的腐蚀保护。目前，粘度改性剂也用作通过注射修护恶化的水泥浆结构。

粘度改性剂在增强水泥基系统的凝聚力和稳定性方面是相对较新的外加剂。这种粘度改性剂是水溶性多糖，可以提高水泥浆的保水能力。在固定的水灰比下，使用这种粘度改性剂可以提高水泥基材料的屈服值和塑性粘度。粘度改性剂可以高效的控制附着在水分子边缘的长分子链的移动，从而吸附固定部分混合水，提高水泥基材料的屈服值和塑性粘度。相邻的聚合物分子产生相互吸引的分子间作用力，进一步阻止了水分子的迁移并形成了粘性凝胶。在低剪切速率下，特别是高浓度时，聚合物分子链也会相互缠绕，导致表观粘度增加。一些研究人员认为，水泥浆材料的性能和流变性能的改进与高效减水剂和粘度改性剂有关。大多数粘度改性剂具有假塑性（剪切变小）这意味着剪切速率增加会导致表观粘度降低。这是因为聚合物分子链沿流线的取向。不同聚合物的假塑性程度不同。

糖胶和温轮胶分子量都很高，且都会通过有氧发酵产生微生物多糖。他们都是阴离子聚合物，性能受到高效减水剂的影响。在没有高效减水剂的情况下，生物聚合物的阴离子会倾向于吸附在水泥表面的混合水分子上，，有高效减水剂的情况下，会避免这种现象的出现。糖胶与温轮胶的分子链结构不同。相比于温轮胶仅有一个鼠李糖和甘露糖，糖胶有两个鼠李糖侧链。糖胶的分子链长度是温轮胶的三倍，糖胶的分子质量为2.88到5.18万道尔顿，温轮胶的分子质量为0.66到0.97万道尔顿。温轮胶是一种以糖侧链取代糖骨架链的长链生物聚合物。即便在高温条件下，在高浓度的钙离子碱性溶液中，它也可以保持高粘度。在水泥水化物中，糖胶与温轮胶相容。人们普遍认为分子侧基可以在空间上屏蔽骨干上的羧基，阻止钙离子迁移。相比于较短链的温轮胶屏蔽机制，长侧链的糖胶可以提供更高效的分子骨架上的羧酸屏蔽功能。这些聚合物可以用于控制依附在水分子外围的长链分子的迁移，防止离析，进而吸附固定混合水的一部分，不断扩大。这样保水的结果就是，水泥基的屈服值和粘度增加。相邻的聚合物链之间也可以产生相互吸引力，进一步阻止水分子的迁移，形成粘性凝胶。在低剪切应力下，特别是高浓度时，聚合物之间相互缠绕，导致表观粘度的增加。

  1. 研究范围

本研究的目的是通过小坍落度测量糖胶的流动性和流变参数，评价糖胶和高效减水剂的剂量地新拌性能的影响，和在0.40W/B下水泥浆液的流变参数。通过糖胶和高效减水剂的剂量变化，研究用粉煤灰代替5、13、20%的水泥基的影响。类似的通过控制不同混合比的粉煤灰和温轮胶，和糖胶浆液的流动性和流变参数比较。

  1. 实验方案

在第一阶段，测试的内容是评价糖胶和高效减水剂的浓度对水泥浆体的流动性和流变参数的影响效果。通过加入或者不加入糖胶来孤立的测试粘度改性剂的作用。所有的水泥浆体都是0.4W/B，相当于高性能水泥基。在这项研究中，所有的水泥基均有微坍落度，用同轴的粘度剂计量屈服值和塑性粘度。

在第二阶段，测试的内容是比较糖胶组成的水泥浆体和温轮胶组成的普通混合物的保鲜性能与流变性能。粉煤灰分别代替5、13、20%的水泥的影响，高效减水剂对保鲜性能和两种粘度改性剂流变参数的影响。

  1. 材料 、比例与测试程序

4.1材料与混合比例

本次研究中的所有水泥浆体都由符合标准CEM I 42.5N的普通硅酸盐水泥和粉煤灰组成。普通硅酸盐水泥和粉煤灰都符合BS EN197-1和BS 3892。粉煤灰的相对密度是2.2.

在改性聚羧酸醚基础上产生的高效减水剂使用于由固含量为30%，比重为1.05的水溶液中。高效减水剂从0.75%到1.47%（由粘合剂的质量而定）。糖胶由被凯利克里特岛专门用于水泥基材料的开发提供了一种阴离子多糖发展而成，是经过精心控制需氧发酵生产的高分子量胶。重复单元由一个六糖单元组成。图一介绍了糖胶的结构。温轮胶是一种高分子量的微生物多糖也由凯利克里特岛提供。糖胶和温轮胶一般是粉末状胶体，用量从0.02%到0.08%（由粘合剂的质量而定）。

4.2测试程序

一共测试了26种普通硅酸盐水泥浆体和21种粉煤灰浆体。所有的浆体都准备于5升的平面运动高剪切混合器中。搅拌的自来水温度为16plusmn;1℃，这个温度是混合前测量的。粘度改性剂与水泥相混合，把高效减水剂加到水中，在混合到一起。混合时间从粘结剂（第一个固体组分）加到水和高效减水剂混合物中开始测量。最后，从开始测量时间到所有组分混合一共7分钟。搅拌结束后的浆液温度维持在20plusmn;2°C。混合结束的同时，新水泥的性能得到了测量。以下是新水泥浆进行的试验结果（括号中的数字显示的是从个人测试开始时到完成后混合经历的时间）：微型坍落度试验（1–2 min）和同轴圆筒旋转粘度计（4–10分钟）

微坍落度是根据浆体在一个锥形模中的扩散测量的。测量浆体流量的是一个PVC板和一个圆锥体，圆锥体较低的底部为38.1毫米，上部内径为19毫米，高度为52.7毫米。圆锥体放置于PVC板的中心，在今天混合后瞬间，将样品填充到椎体内。然后椎体垂直提起，使浆体自由流出。最后，当浆体停止流动时，测量四个直角处的直径并记录四个直径平均值。

水泥浆体的粘度是用一个同轴旋转圆筒粘度剂（光滑的圆柱体，没有锯）测定的，在不同的剪切速率下测定表观粘度。测试在一个环形圆筒内，外部转子半径为18.415毫米，里面的转子半径为17.245毫米，高度为2.8厘米。外部转子和里面的转子陷入一个装有350毫升样品的杯子中。当外缸以已知速度旋转，对流体施加一个粘性阻力，从而测量粘度。这个阻力在里面的转子上产生一个扭转力，这个扭转力传输到静谧的弹簧上，测量其挠度，并与实验条件和仪器常数进行比较。12转的转子的转速逐步从每分钟0.9转到每分钟600转(0.9, 1.8, 3, 6, 30, 60, 90, 100, 180, 200, 300, 600)，当粘度计读数=theta;时记录读数。剪应力tau;值（PA）由K1 =单位偏转扭转弹簧常数（N厘米/度），K2 =剪切有效鲍勃表面应力常数（厘米minus;3）和K3 =剪切速率常数（秒-1/转）计算而得。

转子的速度从0逐步提高到600转，记录随着转速变化粘度计的读数。在粘度计里面的针稳定后读取theta;值，如果因为水泥浆的触变性导致粘度计的针稳定不下来，则在速度变化30秒后记录。读数最长时间在5到10秒之间。

用同轴圆筒测量的屈服值很大程度上与旋转速度相独立，在测试形式上，它是在固体浓度比总体浓度低很多的水层中流动的概念。Saak等人，发现用叶片流变仪测得的屈服应力的值是用光滑的同心流变仪的二倍。文献中也涉及滑移对流变参数的影响，在实心壁处，由于高剪切应力下粒子排列的几何困难，剪切实验时悬浮密度降低。Saak等人的实验结果表明随着固体浓度的增加，滑移的影响更加明显。据报道，如果壁的材料不能分散颗粒，特别是在低剪切应力下，分散产物往往会形成润滑层，从而沿壁滑动。Nehdi 和 Rahman研究了光滑和锯齿状的平行板、光滑的和变化的同轴圆筒对水泥流变参数的影响，他们得出结论，剪切壁的表面粗糙程度是影响这些参数的重要因素。在这项研究中，没有考虑滑移壁和剪切速率的作用，同轴粘度剂固定，但是测试的各种实验变量相差不大。其他如Herchel-Bulkely, Casson, Sisko 和Williamson等人的模型在文献中报道用于假塑性水泥浆体的流变模型的比较。

在这项研究中，上升的曲线更好的描述了浆液，包括颗粒内部的结构破坏的浆液，的流变行为。

从数学上的修正的Bingham模型得到了屈服应力值和塑性粘度的关系，由方程描述为：tau;=tau;0 mu;Pgamma;˙ cgamma;˙2，其中tau;0表示屈服应力（PA），mu;P表示塑性粘度（垫），gamma;˙表示剪切速率（Sminus;1），c是一个常数。常数c的值最多为10-3，比塑性粘度和屈服应力的值要小得多，因此，这个常数被当做0算。

  1. 实验结果及讨论

用糖胶和温轮胶制备的普通硅酸盐水泥和粉煤灰制备的水泥浆体的结果分别汇总在标2和表3中。举个例子，控制混合0.75%高效减水剂和0.04%糖胶制备的水泥浆体，用同轴粘度剂测量的流变参数值在图4中显示。

5.1控制组成的糖胶与温轮胶之间流变行为的比较

图5表示在粘度改性剂的剂量从0.04%到0.08%，以及没有粘度改性剂，高效减水剂的剂量为1.38%时，糖胶和温轮胶的表观粘度。图形显示，在增加假塑性和减小剪切应力方面，糖胶和温轮胶的剂量的作用相当于水泥浆体中不加入粘度改性剂，也就是只加入1.38%的高效减水剂。两种粘度改性剂在低剪切应力下都有较高的表观粘度，因为粘度改性剂分子链和相邻水分子链之间的相互缠绕。当剪切速率增加时，粘度改性剂浆液的粘度降低，是因为在流动方向上部分聚合物链的调整和相互缠绕的长链的移动，从而降低了混合料的抗变形能力。在高剪切应力下，浆体的表观粘度降低，流动性增强。

两种粘度改性剂对比表明，糖胶更具有假塑性，相同剂量的粘度改性剂和高效减水剂，在低剪切应力下，糖胶比温轮胶的粘度更大。这种不同可以归因于糖胶的分子量，且糖胶的分子链长度是温轮胶的三倍之多。这些数据可以在Phyfferoen等人的资料中得到证实。高分子量的糖胶具有较高的粘度也可以归与其高效保水性能。德拉西定律在描述影响流动的因素中认为，流量与浆体粘度成反比。因此，认为糖胶可以提高浆体粘度，提高浆体保水性能。Pourchez 等人在报道中说，纤维素醚分子量越高，保水性能越好。报道还称，糖胶相比于温轮胶，在W/B=1的情况下，24小时后，水泥浆体的流动性更小。在糖胶的进一步保水性试验中，会强制流动，例如使用压滤。可以看出，在低剪切速率下，使用低剂量的糖胶（最高50%）对粘度的作用于温轮胶相似。

5.2用微塌落度表征糖胶、温轮胶和高效减水剂混合时剂量的影响

图6表示糖胶、温轮胶和一定剂量的高效减水剂混合微塌落度的变化。分别测定了0.04%、0.06%、0.08%三种剂量的粘度改性剂。正如预期的那样，相似的粘度改性剂剂量下，高效减水剂的剂量的增加导致微塌落度的增加，粘度改性剂剂量的增加导致微塌落度的降低。相似的高效减水剂剂量下，增加粘度改性剂导致流动性的显著降低。例如，由1%的高效减水剂组成的水泥浆体，增加0.04%浓度的粘度改性剂，糖胶会使微塌落度从123毫米降到90毫米，温轮胶会使微塌落度从123毫米降到83毫米。

当控制水泥浆体中没有粘度改性剂时，高效减水剂的剂量从0.3%增加到0.75%，微塌落度值在0.75%到1.2%之间变化不大，表明到达保和点。然而，在温轮胶浆体中，当高效减水剂剂量从0.75%增加到1%，从1%增加到1.3%，从1.3%增加到1.47%时，浆体的微塌落度分别为0.04%，0.06%和0.08%。对于糖胶的水泥浆体，当糖胶含量为0.06%，高效减水剂含量为1.38%时，可以观察到类似的现象。对于所有剂量的粘度改性剂，糖胶比温轮胶具有更好的流动性。例如，对于含有0.04%的粘度改性剂的水泥浆体来说，确保微塌落度为88毫米，温轮胶需要1.3%的高效减水剂，而糖胶仅需1%的高效减水剂。

图6的结果表明，高效减水剂含量较低时，糖胶比温轮胶能更好的保证浆体的流动性。这可以归因于糖胶的低电荷密度，相比于温轮胶，这可以导致水泥吸附的水化产物减少。这些结果可以由Phyfferoen等人证明。

5.3在低剪切速率下，控制混合物中糖胶、温轮胶、高效减水剂剂量的影响

如图7所示，在不同糖胶和温轮胶剂量下，水泥浆体的低剪切速率为5.1时，高效减水剂剂量的增加对表观粘度的影响。在低剪切速率下，在0.75%和1%的高效减水剂中，加入0.04%的糖胶或温轮胶，和不加入任何粘度改性剂的水泥浆体相比，表观粘度增加。在低剪切速率任意高效减水剂剂量的情况下，随着粘度改性剂剂量的增加，表观粘度均增加。由于粘度改性剂分子长链的相互缠绕，导致表观粘度的增加，所以相比于不加粘度改性剂的水泥浆体，加入粘度改性剂会使假塑性行为增加，特别是在低剪切速率下。对于任意剂量的糖胶和温轮胶，随着高效

全文共15096字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[142702]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

原文和译文剩余内容已隐藏，您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容！立即支付

以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。

您可能感兴趣的文章