Rheology and printability of matrix: effect of filler from manufactured sand vs. copolymer

Abstract

Denne studien undersøker hvordan ulike mengder fyllstoff og superplastifiseringsmiddel påvirker reologi og printbarhet til sementpasta som er modifisert med fyllstoff. Fire metoder ble brukt for å undersøke effekten av fyllstoff i sementpastaen: måling av luftinnhold ved veiing, måling av arbeidsevne og flytegrense ved hjelp av mini-synkmål, måling av maksimal partikkelpakking ved sentrifugering, og måling av printbarhet ved 3D-printing. Disse testene ble utført på testserier av 200 ml - 400 ml fyllstoffmodifisert sementpasta.

Totalt ble 40 individuelle blandinger testet og sammenlignet med hverandre for å sjekke om testene er en pålitelig måte å måle reologiske parametere og printbarhet i sementpasta. Alle testene ga tilfredsstillende resultater, bortsett fra luftinnholdstesten, som ga upålitelige resultater.

De andre testene ga tydelige indikasjoner på mønstre og tydelige forskjeller når det gjelder økende mengde fyllstoff eller superplastifiseringsmiddel. Økende mengde fyllstoff økte flytegrense, noe som kunne sees gjennom en nedgang i verdien for mini-synkmål flytverdi. Økende mengde superplastifiseringsmiddel re- duserte flytegrense, noe som kunne sees gjennom en økning i verdien for mini-synkmål flytverdi. Økende mengde fyllstoff økte også den relative konsentrasjonen av faste partikler, som deretter kunne brukes til å kontrollere mini-synkmål flytverdi/flytegrense, mens superplastifiseringsmiddel hadde den motsatte effek- ten.

3D-printeren som ble brukt i denne studien, Enigne SR fra Hyrel 3D, er en pålitelig måte å teste printbar- heten til sementpastaen på, ettersom resultatene enkelt kan sammenlignes, ettersom resultatene viste at den hadde samme utskriftshastighet for alle blandinger.

This study investigates the impact different amounts of filler and superplasticizer have on filler-modified cement pastes rheology and printability. There are four methods that were used to investigate the effect of fillers in cement paste: measuring air content with through weighing, measuring workability and yield stress equivalent with mini-slump, measuring maximum particle packing by centrifugation, and measuring printability by 3D printing. These tests were researched on test series of 200 ml – 400 ml filler-modified cement paste.

In all 40 individual mixes were tested, and compared to each other to check if the tests are a reliable way of measuring rheology parameters and printability of cement paste. All the test gave satisfying results, except for the air content test, which gave unreliable results.

The other tests gave clear indications of pattern and distinguishable differences when in increasing filler content or superplasticizer content. Increasing filler increased the yield stress, seen from the decrease in mini-slump flow value. Increasing superplasticizer decreased the yield stress, seen from the increase in mini-slump flow value. Increasing filler also increased the relative concentration of solids, which can then be used to control mini-slump flow value/yield stress, and superplasticizer had the same opposite effect.

The printer used in this study, Enigne SR from Hyrel 3D, is a reliable way of testing printability of cement paste as the results can easily be compared, because the result showed that it has the same printing speed for all mixes.