温轮胶对高性能灌浆料流变性能的影响

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1、温轮胶对高性能灌浆料流变性能的影响赵青林12。何涛1，陶方元1，郭王欢1，周明凯12l武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉，4300702硅酸盐材料工程教育部重点实验室，武汉，430070摘要；采用桨式流变仪，在固定灌浆料水灰比不变的情况下，测试了在恒定剪切速率与变化剪切速率下湓轮胶对灌浆料料浆表观粘度的影响。结果表明，在大水灰比下引入少量的温轮胶可有效抑制灌浆料的泌水和离析。温轮胶对水泥基灌浆料浆料粘度的影响具有二重性：一方面随着温轮胶掺量的增加，温轮胶自身的增稠特性使得浆料的粘度增加；另一方面温轮胶通

2、过延缓水泥水化而消弱因水泥水化引起的浆体粘度增加，造成料浆表观粘度和屈服应力的相对降低。在二者共同作用下，料浆在不同的测试条件下表征出不同的流变特性。同时，为使浆液性能更加稳定，掺温轮胶后灌浆料宜采用高速搅拌，并需保证一定的搅拌时间。从整体来看，掺温轮胶后灌浆料的流变曲线符合Herschel—Bulkey流体模型，浆体表征为时变性非牛顿流体，随着温轮胶掺量的增加，屈服应力和塑性粘度K值随搅拌时间延长呈现增大的趋势。关键词：温轮胶；灌浆料：流变性能1引言水泥基灌浆料在各工程领域中的应用愈来愈广泛，其灌浆效果

3、是否优良主要取决于灌浆材料本身和灌浆施工技术。为了满足工程对高流态的需要，灌浆料用水灰比一般较高，在这种情况下，防止浆液的泌水和离析显得非常的重要。为满足高水灰比下灌浆料抗离析，各种外加剂也因此纷纷涌现，市售稳定剂的畅销就充分体现了这一需求。在诸多稳定剂中，考虑到使用时对生态和环境效应的影响，生物聚合物也因此成隽新宠，从属生物聚合物类的温轮胶己被发现其是使灌浆料和混凝土稳定和阻止离析的最好选择。在应用中，温轮胶具有几个胜于任何其他生物聚合物优势，它们是[1】：(1)在溶解状态中粘度发展迅速；赵青林：副研究

4、员，博士，武汉理工大学材料科学与工程学院，硅酸盐材料工程教育部重点实验室，武汉，430070(2)在浓聚物溶液中即使含量低至0．1‰，其也能发挥高粘度的有效性；(3)温度稳定性达150℃；(4)对二价阳离子，如钙，表现出相对稳定性。这些优良特性使它在水泥浆、砂浆、混凝土及高温钻井液中得到推广应用。关于温轮胶对水泥浆液流变性能的影响以及温轮胶在干粉类水泥灌浆料中的使用也曾有人研究过[2-3]，但温轮胶对灌浆料流变性能的影响还需进一步探明。因此为了使掺温轮胶的灌浆料在工程中得到更好的使用，本文就温轮胶对灌浆料

5、浆液流变性能的影响进行了相应探讨。2原材料及试验方法2．1原材料1)灌浆料为实验室自制灌浆料。相应化学成分见表1。表1灌浆料化学成份2)温轮胶温轮胶为市售，其分子结构示于图l。实验用温轮胶在25℃不同浓度下的表观粘度随剪切速率的变化而变化的关系示于图2。从图2可以看出，温轮胶属于典型的假塑性流体，在相同浓度时其溶液表观粘度随剪切速率的增加而明显降低，而在相同剪切速率下，随浓度增加，即由浓度C-=O．ose,／L增至C=0．79／L时，其表观粘度增大。’脸锻嗡吣t髟睁’04080120L60200剪切速率(

6、s。)’图1温轮胶分子结构示意图Ⅲ图225"c-F'温轮胶纯水溶液粘度与剪切速率关系3)其它外加剂减水剂采用聚羧酸减水剂，为黄色粉末状、易溶于水，20％水溶液pH值为6．5．8．5(20。C)，主要用于提高灌浆料的流动性。缓凝剂为化学纯柠檬酸，白色颗粒，化学分子式C6H807·H20。第264／280页加∞0一譬d)趟捶饔_罄22试验方法1)灌浆料泌水率测定静冕法，控制水灰比为2，把搅拌好豹料浆装入容量为250mL的量筒且用保鲜膜封住上口防止水分蒸发，静置1h后观察其泌水率及相关现象．2)灌浆料枯度和屈服

7、应力测定实验采用桨式流变测定法．仪器为美国Brooldield公司生产的R／S．SST型号流变仪，测试系统采用V80-40桨式转子，测试范围为剪切应力6-200Pa之间(见图3)，并利用Rhe02000软件进行数据分析处理。测试时将样品加^由唰柱体外简和四页桨式转子组成的样品容器中r然后使浆叶在受控的速率下转动。该装霹的优点是可以在一定程度，t-．防止水泥颗粒的沉降和浆体的离析，并可使待测样品颗粒尺度放宽至2mm。和由内筒和外筒组成的同轴圆柱流变仪相比，PJS-SST型号流变仪还可以抑制由内筒壁产生的壁面

8、磨擦效应，而在旋转过程中檠式转子在样品中的行为与一个同轴圆柱体很相似。这样的装簧也更适合灌浆料浆体流变特性的研究。篷@胍≮缈夕图3测试系统栗J{=]V80-#0紫式转子示意图{1I试验中水泥用量为4009、聚羧醴减水剂为49、柠檬酸掺量为5％o、水灰比(WIC)Ya0．3，温轮腔按实验{殳计分别引入0．00％o、0．02％o、006‰和0lO‰，该温轮胶掺量的控制是以它的引入不对强度产生明显影响为前提。称量好的试样充分混匀后，