Oszillationsmessungen zur Beobachtung

Präsentation zum Thema: "Oszillationsmessungen zur Beobachtung"—  Präsentation transkript:

1 Oszillationsmessungen zur Beobachtung
des Zementleimgefüges beim Erstarren Dr. O. Blask Sika Addiment GmbH, Leimen

2 Scherung Einleitung Rheologische Messungen Mikroskopische Beobachtung
ESEM, REM Rheologische Messungen Oszillation oder Rotation Scherung Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

3 Oszillation (1) F s A h Theoretischer Hintergrund
Im Oszillationsversuch wird nur leicht am Gefüge „gewackelt“, statt es durch Scherung zu zerstören. Dies ermöglicht eine fast zerstörungsfreie Messung der Strukturstärke, selbst in frischen Zementpasten. Dies gilt nur bei genügend kleinen Amplituden! Deformation Schubspannung s h a A F Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

4 Oszillation (2) Theoretischer Hintergrund
Durch die teilweise elastischen Eigenschaften der Zementpasten entsteht eine Zeitdifferenz zwischen Schubspannung und Deformation. Aus der Zeitdifferenz läßt sich das Verhältnis Elastizität/Viskosität berechnen. Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

5 Rheologische Größen Theoretischer Hintergrund Speichermodul
Verlustmodul Verlustfaktor Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

6 elastischer Festkörper viskoelastische Flüssigkeit
Theoretischer Hintergrund Viskoelastisches Verhalten viskose Flüssigkeit (nach Newton) elastischer Festkörper (nach Hooke) viskoelastische Flüssigkeit (nach Maxwell) Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

7 Verwendetes Gerät und Messgeometrie
Experimentelles Verwendetes Gerät und Messgeometrie Rotationsrheometer Typ: UDS 200 Hersteller: Paar Physica Bauart: luftgelagert Drehmoment: 0,5 µNm mNm Drehmoment- auflösung: 0,01 µNm Winkel- auflösung: < 1 µrad Messgeometrie koaxiale Zylindergeometrie nach DIN Meßsystem: Z3-DIN Meßspalt: 1 mm Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

8 Verwendete Messprofile
Experimentelles Verwendete Messprofile Bestimmung des viskoelastischen Bereichs Frequenz: 0,5 Hz (konstant) Deformations- amplitude: 0,001% - 0,1% (Rampe log) Messpunkt- dauer: 30s Messprofil Frequenz: 0,5 Hz (konstant) Deformations- amplitude: 0,01% (konstant) Messpunkt- dauer: 30s Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

9 Zusammenhang zwischen Speichermodul und Deformation
Experimentelles Zusammenhang zwischen Speichermodul und Deformation Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

10 Hydratation einer frischen Zementpaste (w/z 0,40)
Ergebnisse Hydratation einer frischen Zementpaste (w/z 0,40) Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

11 Strukturaufbau in einer frischen Zementpaste (w/z 0,40)
Ergebnisse Strukturaufbau in einer frischen Zementpaste (w/z 0,40) Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

12 Hydratation mit/ohne Polymer
Ergebnisse Hydratation mit/ohne Polymer Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

13 Kryo-REM Aufnahmen nach 20 min Hydratation
Ergebnisse Kryo-REM Aufnahmen nach 20 min Hydratation reine Zementpaste, w/z 0,40 verflüssigte Zementpaste, w/z 0,40 Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

14 Kryo-REM Aufnahmen nach 20 min Hydratation
Ergebnisse Kryo-REM Aufnahmen nach 20 min Hydratation Detail der reinen Zementpaste Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

15 Einstellen einer selbstverlaufenden Spachtelmasse
Anwendungsbeispiel Einstellen einer selbstverlaufenden Spachtelmasse Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

16 Zusammenfassung Zusammenfassung
Zementpasten bilden bereits in den ersten Minuten der Hydratation eine teilweise elastische Mikrostruktur Die Oszillationsmessung erlauben die Unterscheidung zwischen den viskosen und elastischen Anteilen der Viskosität Die Oszillationsmessungen zeigen, dass der Erstarrungs-beginn mit einem Übergang von viksosem zu elastischen Verhalten verbunden ist Die Kryo-SEM Aufnahmen zeigen die geringere Stärke der Mikrostruktur in verflüssigten Zementpasten Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

17 Literatur Literatur L. Struble, M. Schultz, Use of oszillatory shear to study flow behavior of fresh cement paste, Cement and concrete research, 23, 1993, P. F. G. Banfill, Simultaneous rheological and kinetic measurements on cement pastes, Cement and concrete research, 21, 1991, A. Sassen, C. Marken, Oscillation rheometer measurements on oilfield cement slurries, Cement and concrete research, 21, 1991, O. Blask, Zur Rheologie von polymermodifizierten Bindemittelleimen und Mörtelsystemen, Diss., 2002, Universität-GH Siegen. O. Blask, D. Knöfel, J. Pakusch, M. Sandor, Connection between rheological and micrustructural changes during hydration of cement pastes, ICMA, 2001, Albuquerque, New Mexico. Die im Vortrag dargestellten Ergebnisse sind Teil der Dissertation des Autors, die im Rahmen eines Forschungsprojekts zwischen dem Institut für Bau- u. Werkstoffchemie der Uni-GH Siegen und der BASF AG angefertigt wurde. Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH