研究了HEMC的粘度变化及其变化对新拌水泥砂浆的屈服应力和塑性粘度的影响。对于未改性的HEMC，粘度越高，屈服应力和砂浆的塑性粘度越低;改性HEMC粘度的变化使砂浆的流变性能下降; HEMC的粘度越大，无论改性如何，砂浆的屈服应力和塑性粘度发展的延迟越明显。当HEMC含量大于0.3％时，砂浆的屈服应力和塑性粘度随着砂浆含量的增加而增加。当HEMC含量较大时，砂浆的屈服应力随时间降低，塑性粘度随时间增加。

关键词：羟乙基甲基纤维素，新拌砂浆，流变性，屈服应力，塑性粘度

一，导言

随着砂浆施工技术的发展，机械化施工越来越受到重视。长距离垂直运输对泵送砂浆提出了新的要求：泵送过程中必须保持整个液体流动。这就要求研究砂浆流动性的影响因素和约束条件，常用的方法是观察砂浆的流动情况可变参数。

砂浆的流变性能主要取决于原料的性质和用量。纤维素醚是一种广泛用于工业砂浆中的外加剂，对砂浆的流变性能有很大的影响。因此，国内外一些学者进行了一些研究。总之，得出如下结论：纤维素醚含量的增加会导致砂浆初始扭矩的增加，但搅拌一定时间后，砂浆的流动阻力会下降[1 ]。而初始流动性基本相同，先减小后增加[2]。砂浆屈服强度和塑性粘度先下降后上升，纤维素醚促进了砂浆结构的破坏，并延长了从破坏到重建的时间[3]，醚和稠粉具有较高的粘度和稳定性[4]。但是，上述研究还存在一些不足之处：

不同的学者有不同的测量标准和程序，测试结果不能准确比较。仪器测试范围有限，受试砂浆的流变参数范围小，不具有广泛代表性，缺乏对不同粘度的纤维素醚的对比试验，影响因素较多，如重复性差等。近年来，Viskomat XL砂浆流变仪已经成为砂的准确测量该浆料的流变性能极为方便，具有自动化程度高，控制能力强，容量大，测试范围广，实验结果符合实际情况的特点。本文在运用这类仪器的基础上，结合前人的研究成果，制定了一个试验方案，研究不同类型和粘度的HEMC对砂浆流变性能的影响。

其次，新鲜水泥砂浆模型的流变性

由于流变学引入到水泥和混凝土科学中，大量的研究表明新鲜混凝土和砂浆可以看作宾汉流体。 Banfill进一步阐述了用Bingham模型描述砂浆流变特性的可行性[5]。在Bingham模型的流变方程τ=τ0+μγ中，τ是剪切应力，τ0是屈服应力，μ是塑性粘度，γ是剪切速率。其中τ0和μ是两个最重要的参数：τ0是可以使水泥砂浆流动的最小剪切应力。只有当τ>τ0作用在砂浆上时，砂浆才能流动; μ反映砂浆流动时的粘性阻力μ越大，砂浆流动越慢[3]。 τ0和μ是未知的，有必要测试至少两种不同剪切速率下的剪切应力，我们可以计算一下[6]。

在给定的砂浆流变仪中，还可以通过设定从叶片旋转速率N获得的NT曲线和测量砂浆抗剪强度的转矩T来计算与Bingham模型一致的另一方程。 T = g + Nh两个参数g和h。 g与屈服应力τ0成正比，h与塑性粘度μ成正比，τ0=（K / G）g，μ=（l / G）h其中G为仪器 - 变化的剪切速率的流体来计算校正[7]。为了方便起见，本文直接讨论g和h，g和h的变化规律反映了砂浆屈服应力和塑性粘度的变化规律。

三，测试

3.1原材料

3.1.1水泥

强度等级为42.5的山仑水泥有限公司生产的普通硅酸盐水泥，物理性能见表1，化学成分见表2。

表1水泥的物理性能

表2水泥的化学成分（％）

3.1.2沙子

石英砂：20-40目粗砂，40-70目砂，70砂-100目，三者比例为2：2：1混合使用。

3.1.3纤维素醚

将HEMC25和HEMC45改性的羟乙基甲基纤维素HEMC 20（粘度20,000mPa·s），HEMC 25（粘度25,000mPa·s），HEMC 40（粘度40,000mPa·s）和HEMC 45（粘度45,000mPa·s） 纤维素醚。

3.1.4混合水

自来水。

3.2测试程序

石灰比为1：2.5，用水量固定为水泥用量的60％，HEMC含量为水泥用量的0-1.2％。

首先准确称量水泥，HEMC与石英砂混合均匀，再按GB / T17671-1999加水搅拌混合，然后用Viskomat XL砂浆流变仪测试。测试过程如下：0?5 min的速度由0?80 rpm迅速升高，5?7 min的速度为60 rpm，7?9 min的速度为40 rpm，速度为9? 11min为20rpm，11?13min为10rpm，13?15min为5rpm，15?30min为0rpm，按照上述步骤每30min循环一次，共120min 。具体的测试程序如图1所示。

图1搅拌程序控制图

四，结果与讨论

4.1 HEMC粘度变化对水泥砂浆的流变性能的影响

图2和图3分别显示了HEMC粘度（HEMC含量为水泥质量的0.5％）时g值和h值的变化情况，以及砂浆屈服应力和塑性粘度的变化规律。可以看出，虽然HEMC40的粘度比HEMC20，但混合HEMC40砂纸浆的屈服应力和塑性粘度均低于HEMC 20混合砂浆。虽然HEMC 45的粘度比HEMC 25的粘度高80％，但是砂浆的屈服应力稍低，但塑性粘度仅在90分钟后才增加。这是因为纤维素醚的粘度越高，溶解速度越慢，配制的砂浆达到其最终粘度所用的时间越长[8]。另外，在实验的同时，HEMC 40砂浆的体积密度比HEMC 40与HEMC 45混合的体积密度低。结果表明，HEMC 40和HEMC 45引入了更多的气泡，而气泡具有“球“效果，这也降低了砂浆的流动阻力。

从图2，图3还可以看出，混合后不同粘度的HEMC屈服应力，塑性粘度随时间的变化如图2所示。

加入HEMC40后，砂浆的屈服应力在60min后处于平衡状态，塑性粘度增大。加入HEMC20后，30min后砂浆屈服应力平衡，塑性粘度增大。 HEMC40砂浆屈服应力和塑性粘滞性的发展滞后于HEMC20达到最终粘性学位需要更长时间

混合HEMC45的砂浆的屈服应力在0-120min内连续下降，90min后塑性粘度上升。与HEMC25混合的砂浆的屈服应力在90min后增加，60min后塑性粘度增加。 HEMC45砂浆的屈服应力和塑性粘度比HEMC25发展迟缓，达到最终粘度所需的时间更长。

图2 g砂浆值与HEMC粘度和时间的关系

图3 h砂浆与HEMC的粘度值和时间关系

4.2水泥砂浆的HEMC含量屈服应力

在试验过程中，影响砂浆屈服应力的因素有：砂浆的分层渗出，搅拌破坏结构，水化产物的产生，砂浆中游离水分的减少，纤维素醚的阻滞作用。纤维素醚阻滞作用的更普遍接受的观点是由添加剂的吸附作用解释的。

图4显示了砂浆的g值与HEMC40用量的关系，g值的变化反映了砂浆屈服应力的变化。从混合HEMC40及其内容可以看出当HEMC 40含量小于0.3％时，随着HEMC 40含量的增加，砂浆屈服应力降低。当HEMC 40含量大于0.3％时，砂浆的屈服应力逐渐增大。由于出血和分层，集料之间没有足够的水泥浆润滑，导致屈服应力的增加和流动的困难。适量的纤维素醚可有效改善砂浆分层现象，气泡的引入相当于微小的“球”，可降低砂浆的屈服应力，使其易于流动。随着纤维素醚含量的增加，固定含水率也逐渐增加。当纤维素醚含量超过一定值时，游离水减少的影响开始起主导作用，砂浆的屈服应力逐渐增大。

从图4中还可以看出，砂浆的屈服应力随时间而变化。当HEMC40含量小于0.3％时，砂浆的屈服应力在0?120min内逐渐下降，这主要与砂浆脱层越来越严重有关，因为砂浆与砂浆底部有一定的距离仪器沉入底部，上阻力变小; HEMC40含量为0.3％时，砂浆几乎不分层，纤维素醚吸附量有限，水化作用占主导地位，屈伸服装的压力有一定的增加。 当HEMC40含量为0.5％?0.7％时，纤维素醚吸附量逐渐增大，水化率下降，砂浆屈服应力发展趋势开始发生变化。 当HEMC 40含量大于0.7％时，纤维素醚吸附在未水化物表面，水化速率降低，砂浆屈服应力随时间降低。

图4 g砂浆值与HEMC40的用量及时间的关系

4.3水泥砂浆的HEMC含量塑性粘度

图5显示了砂浆h值与HEMC40用量的关系，h值的变化反映了砂浆塑性粘度的变化。可见，加入HEMC40后，随着HEMC40含量的增加，砂浆的塑性粘度逐渐增大。这是因为纤维素醚具有增稠作用，其可以增加液体的粘度，并且含量越大，则砂浆的粘度越大。掺入0.1％HEMC40的砂浆的塑性粘度低于未掺杂砂浆的原因也是由于引入气泡的“球”效应，以及砂浆的渗出和分层的减少。

从图5中还可以看出，HEMC 40砂浆的塑性粘度随时间而变化。不含纤维素醚的普通砂浆的塑性粘度随着时间的推移而逐渐降低，上层砂浆的致密化也与砂浆的分层有关。当HEMC40含量为0.1％?0.5％时，砂浆结构更加均匀。 30分钟后，塑性粘度变化不大，此时主要反映纤维素醚本身的粘度效应; HEMC40含量大于0.7％，砂浆可塑性大粘度随时间增加，这是由于砂浆的粘度造成的。