Mikroproporsjoneringsmodellering med måling av maksimum partikkelpakning i fillermodifisert pasta og viskositet på pastavæske

Abstract

Det er tre hovedmetoder som ble undersøkt: måling av maksimum partikkelpakning ved sentrifugering, ekstraksjon av overflødig væske (EF) i fersk sementpasta og måling av viskositet av EF. Disse metodene ble utført i forskjellige testserier med volum av 200 ml. – 400 ml. replika sementpasta blandinger. I tillegg ble måling av nøyaktigheten av EF volumet og faststoffinnholdet i EF undersøkt.

Resultatene fra de utviklede metodene ble brukt til å undersøke fire forskjellige mikroproporsjoneringsmetoder som beskriver matriksens reologi: den Krieger-Dougherty modellen [1], den relative viskositet av Chong et al. [2], den relative konsentrasjonen av faststoffer [2-5] og væsketykkelsene basert på Powers, 1968 [6], for å studere deres brukbarhet. I tillegg ble en annen mikroproporsjoneringsmodell kalt «den empiriske modellen» studert og sammenlignet med de fire første mikroproporsjoneringsmetoder. De fem mikroproporsjoneringsmodellene ble analysert ved hjelp av regresjonsanalyse mot de reologi parameterne i fersk sementpasta som ble målt i laboratoriearbeidet til doktorgradsstudent Elisabeth Leite Skare. Disse parameterne er synkutbredelse, flytmotstand, plastiske viskositet og flyteskjærspenning. De beste modellene og parameterne ble definert basert på hvor høy korrelasjonskoeffisienter er (nærmest 1) fra regresjonsanalysen, og hvor nøyaktige de fem mikroproporsjoneringsmetoder beskrev de fire reologiske parameterne som grafiske plotter.

Resultatene viste at laboratoriemetodene var presise og ga nøyaktige målte verdier. I tillegg viste resultatene at de fem mikroproporsjoneringsmetoder ga høye korrelasjonskoeffisienter som kan estimere verdiene til reologiene, og de fire reologiske parameterne ble godt beskrevet av mikroproporsjoneringsmodellene/parameterne. Mens den Krieger-Dougherty modellen [1], den relative viskositet av Chong et al. [2] ga ikke en-til-en relasjon til de plastiske viskositetene som ble målt av Skare fra laboratoriet. De fillermodifiserte pastaene som inneholder enten silikastøv eller glimmer og små serier, ble observert for å gi lave korrelasjonskoeffisienter samt uklare relasjoner som grafiske plotter.

There are three main methods that were studied: measuring maximum particle packing by centrifugation, extraction of Excess Fluid (EF) in fresh paste and measuring viscosity of EF. These methods were investigated on different test series of 200 ml – 400 ml replica cement paste mixes.

The results were used to investigate the four different micro-proportioning approaches that describe the rheology of matrices: the Krieger-Dougherty model [1], the relative viscosity by Chong et al. [2], the relative concentration of solids [2-5] and the liquid thickness based on Powers, 1968 [6], in order to study the usefulness of these models and suspension parameters. In addition, another micro-proportioning model, called the empirical model by Mørtsell [7], was studied and compared to the first four micro-proportioning approaches. The five micro-proportioning approaches were analyzed by regression analysis against the rheological parameters that were measured in the previous laboratory work by Ph.D. student Elisabeth Leite Skare: mini slump flow, flow resistance ratio, plastic viscosity (η) and yield stress. The best models and parameters were determined by high correlation coefficients (close to one) from the regression analysis and how accurate the five micro-proportioning approaches described the rheology in fresh concrete as the graphic plots.

Through the results, the laboratory methods were precise and provided accurate measured values. The results demonstrated that the five micro-proportioning approaches provided high correlations for the rheology, and the rheological parameters were described well by the models/parameters. While the plastic viscosities and apparent viscosity of EF were not found to be one-to-one relationships by the Krieger-Dougherty model [1] and the relative viscosity by Chong et al. [2]. The filler-modified pastes containing either silica fume or biotite and small-series, were observed to provide low correlation coefficients for all the five micro-proportioning approaches with unclear relationships to rheology.