دانلود مقاله تنش تسلیم خمیر سیمانی و پایداری ملات خودمتراکم

چکیده
     بتن خود متراکم (SCC) به دلیل عملکرد بالای آن بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. این موضوع بیشتر به دلیل پایداری جدانشدنی اجزای آن است که توسط رئولوژی خمیر سیمان هدایت می شود و تحت تاثیر ویسکوزیته تعلیق کلی قرار می گیرد. با اشاره به قانون استوکس ذرات جامدی که نیروهای رو به پایین اعمال می کنند، تنها زمانی در فاز مایع قرار می گیرند که نیروی پسا از بین برود. این تحقیق استدلال می کند که پایداری ملات سیمان خود متراکم نه تنها به ویسکوزیته کلی تعلیق وابسته است بلکه همچنین به تنش تسلیم محیط معلق خمیر سیمانی نیز بستگی دارد. اندازه گیری های رئولوژیکی در حالت ثابت برشی، دستگاه های ستون معمولی و مجموع اندازه گیری کربن آلی انجام می شوند. نتایج نشان دادند که ملات های سیمان با خمیرهای تنش تسلیم بیشتر تعلیق های پایدارتری نشان دادند در حالی که خمیرهای تنش تسلیم کمتر منجر به ملات های ناپایدار با جداشدگی بیشتر شدند. هیچ همبستگی بین پارامترهای رئولوژیکی و آب انداختن خمیرهای سیمانی و ملات های سیمانی مربوطه یافت نشد
1. مقدمه
     بتن خودمتراکم یک ماده چند فازی است و پایداری مکانیکی آن را می توان بر روی سطوح مختلف بسته به فعل و انفعلات موردنظر بررسی کرد. تعلیق در مقیاس ملات به فعل و انفعلات فیزیکی موردنظر بستگی دارد. تعلیق در مقیاس ملات عمدتا از خمیر سیمان به عنوان محیط مایع و ماسه بعنوان ذرات معلق یا محیط جامد تشکیل شده است. تفکیک استاتیک در سیستم های سیمانی به قانون استوکس پایبند هستند و ویژگی های رئولوژیکی ملات سیمان را که در دستیابی به مخلوط های پایدار ضروری هستند، تعدیل می کنند [1]. برای اینکه هر سنگدانه معلق از طریق محیط مایع ته نشین نشود، نیروی گرانشی باید با نیروهای رو به بالا (نیروهای پسا یا شناوری) برابر باشد. تفکیک استاتیک اغلب پس از ریخته گری ظاهر می شود و شامل ذرات معلقی است که در محیط معلق فرو می روند. از طرف دیگر، آب انداختن تشکیل یک لایه آب بر بالای سیستم سیمانی ناشی از مخلوط شدن بیش از حد آب است. 
     استولز و ماسوئرو [2] دریافته اند که رئولوژی ملات ها به شدت تحت کنترل درجه تراکم سنگدانه ها در سیستم کنترل می شود. ویسکوزیته سیستم کلی بر این اساس با توجه به مدل ساختاری دوگرتی بیشترین تاثیر را خواهد داشت. در تحقیقات دیگر، رئولوژی محیط تعلیق نقش مهمی در پایداری سیستم های سیمانی دارد. بعنوان مثال، یحیی و همکاران و راسل [4،3] دریافتند که رئولوژی ملات سیمان می تواند برای دستیابی به مقاومت تفکیک مطلوب مخلوط های SCC سازگار شود. به همین ترتیب، وسترهلم و همکاران [5] ترکیب ساختاری فاز ملات را در سیستم های SCC بررسی کردند و دریافتند که تنش تسلیم ملات سیمانی با افزایش بخش های دقیق افزایش می یابد در حالی که پراکندگی ناکافی و ناهموار بخش دقیق منجر به افزایش در محتویات فضای خالی می شود و باعث آب افتادن بیش از حد مخلوط های SCC می شود. این موضوع احتمالا با این واقعیت توضیح داده می شود که دانه های ریز تعبیه شده در فاز سیمانی به دلیل مساحت سطح ویژه تر مکان های تماس بیشتری بین آنها فراهم می کنند که منجر به شبکه ای قوی با مقادیر تنش تسلیم قابل توجه می شود. این موضوع به این دلیل است که شبکه ذرات داخلی خمیرهای سیمانی در درجه اول تحت تاثیر فعل و انفعالات کلوئیدی و تماس ذرات هستند [6]. از طرف دیگر، حفره های بین شکاف ها در شبکه دانه ای به صورت کانال هایی عمل می کنند که از طریق آن آب مخلوط اضافی به سطح بالاتر تعلیق حاصل از آب افتادن می رسد. 
4. نتیجه گیری
     اثر تنش تسلیم و ویسکوزیته خمیر سیمانی بر تفکیک استاتیک و آب افتادگی در سیستم های ملات سیمانی با ترکیب فوق روان کننده ها در بخش های مختلف در حضور سه سیمان متفاوت در این تحقیق بررسی می شوند. این موضوع امکان تولید خمیرهای سیمانی با مقادیر تنش تسلیم مختلف را فراهم می کند که برای ارزیابی پایداری سیستم های ملات سیمانی مربوطه استفاده می شود. پایداری سیستم سیمانی در مقیاس ملات اندازه گیری می شود در حالی که رفتار رئولوژیکی و جذب در مقیاس خمیر سیمانی اندازه گیری می شود. پایداری سیستم های ملات سیمانی با عملکردهای رئولوژیکی خمیر سیمانی آنها مرتبط است. این عملکردهای رئولوژیکی اغلب با ویژگی های شیمیای و فیزیکی مواد استفاده شده مرتبط هستند که فعل و انفعالات آنها را در سیستم تعریف می کنند. نتایج این تحقیق موارد زیر را تایید کردند؛
     1. بهبود اثربخشی SPها با ترکیب دو SP متفاوت امکان پذیر است. با این حال، توصیه می شود که این ترکیب پس از بهینه سازی واکنش دهنده SP انجام شود. این کار برای اطمینان از این است که آنها در حداکثر اثربخشی جداگانه خود در حال فعالیت هستند. به طور کلی، مشاهده می شود که افزایش بخش SP2 در SP3 ترکیب شده توانایی پراکندگی آن را افزایش می دهد و در نتیجه مقدار تنش تسلیم سیستم سیمانی را کاهش می دهد.
2. مکانیسم تعریف شده در این مطالعه تحقیقاتی برای پایداری ملات را می توان بر روی سطح بتنی برای استفاده صنعتی با در نظر گرفتن اثرات سنگدانه و دمای محیط در طول جایگذاری گسترش داد. این مورد شرکت های مواد افزودنی را قادر می سازد تا SPهایی با اثربخشی بیشتر برای تولید SCC با امکان کنترل هزینه های تولید براساس ترکیب SP تولید کنند. 

Abstract

     Self-compacting concrete (SCC) has been extensively used because of its high-performance. This is mostly due to the integral stability of its components predominantly driven by the cement paste rheology and influences the viscosity of the overall suspension. Referring to Stokes law, solid particles exerting downward forces sink through the liquid phase only once the drag force fails. This work argues that the stability of self-compacting cement mortar does not only depend on the overall viscosity of the cement suspension but also on the yield stress of the suspending medium, the cement paste. Rheological measurements in shear steady mode, conventional column apparatus and total organic carbon measurements were done. Results showed that, cement mortars with higher yield stress pastes exhibited more stable suspensions while those with lower yield stresses resulted in unstable mortars with higher segregation. No correlation was found between rheological parameters and bleeding of cement pastes and corresponding cement mortars.

1. Introduction

     Self-compacting concrete is a multiphase material, and its mechanical stability can be investigated on different levels depending on the physical interaction of interest. At mortar scale, the suspension is mainly constituted by the cement paste referred to as the liquid medium and sand as suspended particles or solid medium. Static segregation in cementitious systems adheres to Stokes’s Law and adjusting the rheological properties of cement mortar is critical in achieving stable mixes [1]. For any suspended aggregate to not settle through the liquid medium, the gravitational force must be equal to the upward forces (drag or buoyancy forces). Static segregation appears mostly after casting and consists of suspended particles sinking in the suspending medium. On the other hand, bleeding is the formation of a layer of water on top of the cement system surface resulting from excessive mixing water.

     Stolz and Masuero [2] have found that the rheology of mortars is strongly controlled by the degree of aggregate compaction in the system. Within this context, the viscosity of the overall system would be the most affected according to the Dougherty constitutive model. In other investigations, the rheology of the suspending media has been shown to play a critical role in the stability of cement systems. For instance, Yahia et al. and Roussel [3,4] found that the rheology of cement mortar could be tailored to achieve the desired segregation resistance of SCC mixes. Similarly, Westerholm et al. [5] studied the structure composition of the mortar phase in SCC systems and found that, the yield stress of cement mortar increased as the fine fractions within increased while insufficient and uneven dispersion of the fines fraction led to an increase in void contents, causing excessive bleeding of SCC mixes. This would probably be explained by the fact that fine grains embedded in the cement paste provide more contact sites between them due to a higher specific surface area resulting in a strong network with considerable yield stress values. This is because the internal particles network of cement pastes is primarily affected by colloidal, and particle contact interactions [6]. On the other hand, interstitial voids within the grain network would serve as channels through which excess mixing water reaches the upper surface of the suspension resulting in bleeding.

4. Conclusion

     The effect of yield stress and viscosity of cement paste on the static segregation and bleeding in cement mortar systems were investigated in this study by blending two superplasticisers at varying fractions in the presence of three different cements. This allowed producing cement pastes with different yield stress values which were used to assess the stability of corresponding cement mortar systems. Cement system stability was measured at mortar scale while their rheological and adsorption behaviour at cement paste scale. Cement mortar systems stability were associated to their cement paste rheological performances. These rheological performances were mostly related to the chemical and physical properties of materials used that defined their interactions within the system. Results, of this study confirmed the following;

1. It is possible to improve the effectiveness of SPs by blending two different SPs. However, it is advised that this blending be done after reactant SP optimisations. This is to assure that they are operating at their individual maximum effectiveness. In general, it was observed that increasing the SP2 fraction within the blended SP3 enhanced its dispersion ability, thereby reducing the yield stress value of the cement system.

2. The mechanism defined in this research work for mortar stability could be extended on concrete level for industrial use by considering aggregate effects and ambient temperature during placement. This enables admixture companies to produce more effective SPs for SCC manufacturing with possibilities to contain production costs based on SP blending.

(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)

چکیده
1. مقدمه
2. برنامه آزمایشی
2.1. مصالح
2.1.1. ماسه
2.1.2. سیمان
2.1.3. فوق روان کننده ها
2.2. روش آزمایشی و آزمایش
2.2.1. آزمایش تفکیک
2.2.2. جریان پخش آزمایش مینی-اسلامپ
2.2.3. آزمایش آب افتادن
2.2.4. اندازه گیری های رئومتر
2.2.5. اندازه گیری های جذب
2.3. آماده سازی نمونه
3. نتایج و بحث
3.1. اثر SP3 بر رئولوژی ملات خود متراکم
3.2. تاثیر پارامترهای رئولوژیکی خمیر سیمان بر پایداری SCCM مربوطه
3.2.1. تنش تسلیم خمیر سیمان و تفکیک استاتیک ملات
3.2.2. تنش تسلیم خمیر سیمان و آب افتادن ملات
3.2.3. ویسکوزیته پلاستیک خمیرهای سیمانی و تفکیک استاتیک ملات.
3.3. جذب فوق روان کننده بر ذرات سیمانی
4. نتیجه گیری
منابع

Abstract
1. Introduction
2. Experimental program
2.1. Materials
2.1.1. Sand
2.1.2. Cement
2.1.3. Superplasticisers
2.2. Experimental procedure and testing
2.2.1. Segregation test
2.2.2. Mini-slump test spread flow
2.2.3. Bleeding test
2.2.4. Rheometer measurements
2.2.5. Adsorption measurements
2.3. Sample preparation
3. Results and discussion
3.1. Effect of SP3 on self-compacting mortar rheology
3.2. Effect of the cement paste rheological parameters on corresponding SCCM stability
3.2.1. Cement paste yield stress and mortar static segregation
3.2.2. Cement paste yield stress and mortar bleeding
3.2.3. Cement pastes plastic viscosity and mortar static segregation.
3.3. Adsorption of superplasticiser on cement particles
4. Conclusion
Declaration of Competing Interest
Data availability
References

این محصول شامل پاورپوینت ترجمه نیز می باشد که پس از خرید قابل دانلود می باشد. پاورپوینت این مقاله حاوی 21 اسلاید و 4 فصل است. در صورت نیاز به ارائه مقاله در کنفرانس یا سمینار می توان از این فایل پاورپوینت استفاده کرد. 

در این محصول، به همراه ترجمه کامل متن، یک فایل ورد ترجمه خلاصه نیز ارائه شده است. متن فارسی این مقاله در 8 صفحه (2000 کلمه) خلاصه شده و در داخل بسته قرار گرفته است.

علاوه بر ترجمه مقاله، یک فایل ورد نیز به این محصول اضافه شده است که در آن متن به صورت یک پاراگراف انگلیسی و یک پاراگراف فارسی درج شده است که باعث می شود به راحتی قادر به تشخیص ترجمه هر بخش از مقاله و مطالعه آن باشید. این فایل برای یادگیری و مطالعه همزمان متن انگلیسی و فارسی بسیار مفید می باشد.

بخش مهم دیگری از این محصول لغت نامه یا اصطلاحات تخصصی می باشد که در آن تعداد 45 عبارت و اصطلاح تخصصی استفاده شده در این مقاله در یک فایل اکسل جمع آوری شده است. در این فایل اصطلاحات انگلیسی (تک کلمه ای یا چند کلمه ای) در یک ستون و ترجمه آنها در ستون دیگر درج شده است که در صورت نیاز می توان به راحتی از این عبارات استفاده کرد.