Zeta potential and rheology of cement pastesinfluence of superplasticizers and of granulated blastfurnace slag and limestone

J. Rickert

摘要

Im Forschungsinstitut der Zementindustrie (FIZ) wurde der Einfluss von vier gezielt im Labor synthetisierten Fließmitteln auf der Basis von Polycarboxylatether (PCE) auf den Scherwiderstand und insbesondere den Sättigungspunkt von Zermentleimen mit zwei handelsüblichen Zementen untersucht. Damit sollte geklärt werden, ob und ggf. aus welchen Parametern der Molekülstruktur von PCE sich eine allgemeine Wirkungsweise in Verbindung mit verschiedenen Zementen ableiten lässt. Rheologischen Untersuchungen zum Scherwiderstand, insbesondere zum Sättigungspunkt, wurden Zeta-Potential-Messungen gegenübergestellt. Des Weiteren wurde der Einfluss von zwei Kalksteinen und zwei Hüttensanden auf das Zeta-Potential und den Scherwiderstand von Leimen damit hergestellter Laborzemente sowie auf die Adsorption eines handelsüblichen PCE untersucht. PCE mit einer hohen Ladungsdichte waren relativ unabhängig von der Seitenketten- und Hauptkettenlänge bei den untersuchten Zementen in Bezug auf das Erreichen des Sättigungspunkts am wirksamsten. Die Dauer der verflüssigenden Wirkung am Sättigungspunkt korrelierte nicht immer mit der Länge der Seitenketten. Mit steigender Wirkstoffmenge sank der Scherwiderstand und das ZetaPotential verschob sich, aufgrund der durch die Adsorption der PCE hervorgerufenen Verschiebung der Scherebene, in Richtung des isoelektrischen Punkts (0 mV). Die adsorbierte Wirkstoffmenge, das Zeta-Potential und der Scherwiderstand korrelierten miteinander. Der Sättigungspunkt konnte sowohl anhand Theologischer Messungen über den Scherwiderstand als auch über die Bestimmung des ZetaPotentials ermittelt werden. Die untersuchten Kalksteine und Hüttensande können u.a. Sulfat-Ionen aus der Porenlösung adsorbieren, sodass sich ein negatives Zeta-Potential einstellt. Infolgedessen ist auch bei diesen Komponenten eine kompetitive Adsorption zwischen Sulfat-Ionen und Fließmittelmolekülen zu erwarten. Die Erhöhung des Hüttensandanteils führte zu einer deutlichen Absenkung des Scherwiderstands der Zementleime und Verschiebung des Zeta-Potentials in Richtung des isoelektrischen Punkts. Die verwendeten Kalksteine beeinflussten den Scherwiderstand sowie das Zeta-Potential von Zementleim unterschiedlich und deutlicher als die untersuchten Hüttensande.%The influence of four PCE-based superplasticizers (synthesized selectively in the laboratory) on the shear resistance, especially at the saturation point, of cement pastes was investigated at the FIZ (Research Institute of the Cement Industry) using two commercially available cements. The intention was to clarify whether, and possibly from which parameters of the molecular structure of the PCE (polycarboxylate ether), it is possible to deduce a general mode of operation in conjunction with different cements. Rheological investigations of the shear resistance, especially at the saturation point, were compared with zeta potential measurements. The influence of two limestones and two granulated blastfurnace slags on the zeta potential and the shear resistance of laboratory cements produced with them, as well as on the adsorption of a commercially available PCE, was also examined. For the cements investigated the PCEs with high charge densities were relatively independent of the lengths of the side and main chains with respect to reaching the saturation point most effectively. The duration of the plasticizing action on the saturation point did not always correlate with the lengths of the side chains. The shear resistance fell with increasing quantity of active substance and the zeta potential was displaced in the direction of the isoelectric point (0 mV) due to the displacement of the shear plane caused by adsorption of the PCE. There was a correlation between the quantity of active substance adsorbed, the zeta potential and the shear resistance. The saturation point was determined both with the aid of Theological measurements of the shear resistance and by determining the zeta potential. The limestones and granulated blastfurnace slags investigated were able to adsorb sulfate ions from the pore solution, resulting in a negative zeta potential. Competitive adsorption between sulfate ions and plasticizer molecules is therefore also to be expected with these components. Increasing the proportion of granulated blastfurnace slag led to a significant drop in the shear resistance of the cement pastes and displacement of the zeta potential in the direction of the isoelectric point. The limestones used affected the shear resistance and the zeta potential of the cement paste to different extents and more significantly than the granulated blastfurnace slags investigated.

机译：在水泥工业研究所（FIZ），研究了四种在实验室中专门合成的基于聚羧酸酯醚（PCE）的增塑剂对抗剪切力的影响，尤其是水泥浆与两种市售水泥的饱和点之间的关系。这是为了阐明是否可以（如果可以）从PCE分子结构的哪些参数中得出与各种水泥有关的一般作用方式。将抗剪切力，特别是饱和点的流变学研究与ζ电势测量进行了比较。此外，还研究了两种石灰石和两种高炉渣对它们的zeta电位和胶粘剂的剪切强度以及市售PCE吸附的影响。电荷密度高的PCE在达到饱和点方面是最有效的，而与所检查的水泥中的侧链和主链长度无关。在饱和点的液化作用的持续时间并不总是与侧链的长度相关。随着活性物质含量的增加，由于PCE吸附引起的剪切平面移动，抗剪强度降低，ζ电位向等电点（0 mV）移动。吸附的活性物质的量，ζ电位和抗剪切性彼此相关。可以基于抗剪切力的神学测量以及ζ电势的确定来确定饱和点。检查过的石灰石和矿渣砂可包括从孔溶液中吸收硫酸根离子，导致负ζ电势。结果，对于这些组分也可以预期硫酸根离子和洗脱剂分子之间的竞争性吸附。高炉矿渣比例的增加导致水泥浆的抗剪切性显着降低，并且ζ电势在等电点方向上移动。与所研究的矿渣砂相比，所使用的石灰石对水泥浆的抗剪切力和zeta电位的影响不同且更明显。％四种PCE基高效减水剂（在实验室中选择性合成）对水泥的抗剪切力（特别是在饱和点）的影响在FIZ（水泥工业研究院）中研究了使用两种市售水泥制成的水泥浆。目的是要弄清楚PCE（聚羧酸醚）的分子结构是否以及可能从哪些参数推论出与不同水泥结合使用的一般操作方式。将流变学研究的剪切阻力，特别是在饱和点，与zeta电位测量进行了比较。还研究了两种石灰石和两种粒状高炉矿渣对zeta电位和用它们生产的实验室水泥的抗剪切力以及对市售PCE吸附的影响。对于所研究的水泥，相对于最有效地达到饱和点而言，具有高电荷密度的PCE相对独立于侧链和主链的长度。饱和点上塑化作用的持续时间并不总是与侧链的长度相关。剪切强度随活性物质的增加而下降，并且由于PCE的吸附引起的剪切平面的位移，ζ电位在等电点（0mV）的方向上位移。活性物质的吸附量，ζ电位和抗剪切性之间存在相关性。借助于抗剪切力的神学测量和通过确定ζ电位来确定饱和点。所研究的石灰石和粒状高炉矿渣能够从孔溶液中吸附硫酸根离子，从而导致负的ζ电势。因此，对于这些组分，还期望硫酸根离子与增塑剂分子之间发生竞争性吸附。增加粒状高炉矿渣的比例会导致水泥浆的抗剪切力显着下降，以及ζ电势在等电点方向上的位移。所使用的石灰石在不同程度上影响水泥浆的抗剪强度和zeta电位，并且比所研究的粒状高炉渣更为显着。

Zeta potential and rheology of cement pastesinfluence of superplasticizers and of granulated blastfurnace slag and limestone

摘要

著录项

相似文献

相关主题

期刊订阅