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

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

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

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

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

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

Verwendetes Gerät und Messgeometrie Experimentelles Verwendetes Gerät und Messgeometrie Rotationsrheometer Typ: UDS 200 Hersteller: Paar Physica Bauart: luftgelagert Drehmoment: 0,5 µNm - 150 mNm Drehmoment- auflösung: 0,01 µNm Winkel- auflösung: < 1 µrad Messgeometrie koaxiale Zylindergeometrie nach DIN 53019 Meßsystem: Z3-DIN Meßspalt: 1 mm Dr. O. Blask, Sika Addiment GmbH

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Literatur Literatur L. Struble, M. Schultz, Use of oszillatory shear to study flow behavior of fresh cement paste, Cement and concrete research, 23, 1993, 273-282. P. F. G. Banfill, Simultaneous rheological and kinetic measurements on cement pastes, Cement and concrete research, 21, 1991, 1148-1154. A. Sassen, C. Marken, Oscillation rheometer measurements on oilfield cement slurries, Cement and concrete research, 21, 1991, 109-119. 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