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Polysaccharides modify the rheological properties of cement based systems. Depending upon their chemistry, molecular architecture, and adsorption tendency, they have different modes of action. Some polysaccharides like diutan gum have strong effect on the fluid phase; others like starch strongly interact with particles. This paper presents effects of diutan gum and starches in presence of polycarboxylates. Rheometric investigations with varied particle volume fractions and increasing coarse aggregate diameters were conducted. The results show that starches have stronger influence on the rheology at high particle volume fractions than diutan gum. At lower particle volume fractions this trend is inverted. Experiments with aggregates sizes up to 16 mm (0.63 in.) indicate that stabilizing agent influences on the effects of aggregates on yield stress were small; however up to 1.0 mm (0.04 in.), a significant effect on the plastic viscosity could be observed, which levelled off at larger diameters.
Zur Untersuchung der Wirkungsweise von ST ohne und in Gegenwart von FM wurden Untersuchungen an Zementleimen mit unterschiedlichen Φρ und variierten St-Modifikationen durchgeführt. Folgendes kann zusammengefasst werden:
Mit zunehmendem Φρ nimmt der Einfluss aller beobachteten ST auf To und Πpl gegenüber dem wässrigen System ab. Bei hohem Φρ reduzieren alle ST Πpl. Diutan Gum und die hochmodifizierte Stärke können aber ein erhöhtes -r0 bewirken. In Gegenwart von FM werden ST insbesondere bei höheren FM-Dosierungen wirksam mit Bezug auf erhöhtes Πpl. Erhöhtes t0 erzielten nur ST-DG und ST-npg. Setzfließmaßversuche konnten darüber hinaus zeigen, dass Stärken besonders effektiv wirken, wenn der Feststoffgehalt sehr hoch ist, während Diutan Gum eine höhere Wirksamkeit aufweist, wenn höhere Wassergehalte im System sind. Die Wirkungsweise von ST ist sehr stark von <l>p und der Gegenwart von FM abhängig. Die Ergebnisse zeigen. dass für Stärken die Modifikation eine sehr große Rolle spielen kann und dass weitere Untersuchungen zeigen müssen, inwieweit ST auf bestimmte Anwendungen maßgeschneidert werden können.
In urbanen Zentren schreitet die Versiegelung von Oberflächen voran. Ursache ist die stetige Zunahme moderner Infrastruktur. Straßen und Plätze heizen sich stärker auf und begünstigen die Entstehung von Hitzeinseln (Urban Heat Island Effect). Dies wirkt sich zunehmend negativ auf die Lebensqualität innerhalb dieser Städte aus. Einen möglichen Lösungsansatz zur Abschwächung dieses Effekts bietet die Entwicklung von Betonpflastersteinen mit erweiterten Leistungsmerkmalen. Der Einsatz von wasserspeichernden Materialien kann zur Verringerung der Oberflächentemperatur durch Ausnutzung von Verdunstungskälte einen Beitrag leisten. Die speziellen Anforderungen an die Pflastersteine bedürfen genauerer Untersuchungen, wobei diese über den Umfang der Standardprüfungen hinausgehen und eine entsprechende Anpassung der Messtechnik zum Nachweis der Wirksamkeit erforderlich machen. Da die selbstkühlenden Pflastersteine nach dem Prinzip der Verdunstung arbeiten, ist sowohl die Fähigkeit der Speicherung als auch die Fähigkeit zur kontinuierlichen Abgabe von Wasser nachzuweisen. Der kühlende Effekt in Bezug auf Oberfläche und Umgebung steht dabei im Vordergrund. Des Weiteren sind Untersuchungen unter verschiedenen klimatischen Bedingungen sowohl unter Laborbedingungen als auch im Freifeldversuch durchzuführen. Die Prüfung der Druckfestigkeit und der kapillaren Wasseraufnahme und des sind ebenfalls Bestandteil der umfangreichen Untersuchungen. Durch den Einsatz von thermischer Messtechnik sowie mechanischer Prüfungen und Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit ist es möglich eine Charakterisierung der Pflastersteine vorzunehmen und deren prinzipielle Funktionalität nachzuweisen. In diesem Beitrag werden die verschiedenen Möglichkeiten und die daraus resultierenden Ergebnisse vorgestellt und so Schlüsse zur Funktion und Anwendbarkeit von derartig modifizierten Betonpflastersteinen gezogen.
Das Forschungsprojekt "RC-Leichtgranulate" umfasst die Optimierung des Herstellungsprozesses von Leichtgranulaten aus heterogenen und teilweise feinkörnigen Bau- und Abbruchabfällen und Applikationsuntersuchungen dieser Granulate. Aufgrund der großen Verwertungsdefizite von Mauerwerkbruch im Vergleich zu Betonbruch, wird das Hauptaugenmerk auf den Einsatz von Mauerwerkbruch als Ausgangsmaterial für die Leichtgranulate gelegt. Dabei wird das Rohstoffpotential des Mauerwerkbruchs genutzt, das heißt die chemisch-mineralogische Zusammensetzung des Ausgangsmaterials ist von entscheidender Bedeutung. Die Produktion der Leichtgranulate erfolgt durch einen mehrstufigen Herstellungsprozess mit abschließender thermischer Erhärtung.
Die Leichtgranulate sollen sowohl im Beton als auch in Spezialmörteln in der Denkmalpflege Anwendung finden. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit dem Einsatz von RC-Leichtgranulaten mit Korngrößen kleiner als 2 mm in Restauriermörteln und Steinersatzmassen. In einem ersten Schritt wird eine für Restauriermörtel entwickelte Basismischung mit Natursand im Hinblick auf den Einsatz leichter Gesteinskörnungen modifiziert. Ziel ist es, einen gut verarbeitbaren Leichtmörtel herzustellen, der aber Ähnliche Festigkeiten wie die Basismischung erreicht. Die Anforderungen an die Mörtel, die Mischungszusammensetzungen und die Ergebnisse aus den Frisch- und Festmörtelprüfungen werden vorgestellt.
With ongoing innovation in process technology, the challenges of concrete technology are more and more focused on the rheological optimisation for these processes, since improper mixture stability or poor compaction ability negatively affect the concrete homogeneity and quality. However, along with the increasing complexity of today’s concrete mixture compositions, concrete becomes more prone to failure regarding the casting process. Variable properties of the raw materials typically cause changing workability. The reasons can be found among others in scattering water contents, physical or chemical properties of the cement or varying environmental temperatures. Robustness in the delicately adjusted rheology, however, is of utmost importance for modern and future process technology, from sprayed concrete over pumpable concrete towards 3D-printing, with regard to the long-term strength, the function and the durability. Typically, material induced changes cannot be identified easily due to the complex interactions of concrete constituents. Therefore, a precise and prompt counteraction is impossible. However, it is known that the yield stress can be controlled by addition of supplementary superplasticizer or stabilising agent. In combination with computerized process observation tools that can rapidly interpret and react on changes in the rheology, it is therefore thinkable, that only these two admixture types can adjust the rheology steadily and permanently, regardless of the actual root cause for observed macroscopic rheology change. The presentation will firstly give a comprehensive overview of effects at the interface between pore solution, particles and hydrates, which affect the rheology of fresh concrete. Secondly, ways are recommended how the rheology can be actively manipulated before eventually computerized methods are demonstrated that help to actively and rapidly assess and counteract performance scatter during steady casting processes.
In the last years flowable concrete has become increasingly important in applications such as, for systems with highly reinforced concrete with a complicated formwork, or sprayed concrete and 3D-printing of concrete. For all these applications it is necessary to have tailored rheological properties. Rheology can be described by values of yield stress and plastic viscosity, which can be determined for example by evaluation of rheometer measurements. But for different materials various rheometers with different geometries and stirrers are being used. To see the effects from paste in concrete, it is necessary to investigate mixes of paste, mortar and concrete, stepwise. But currently there exists no device, which is calibrated for these different systems at once. Due to this fact, conventional tests such as V-funnel efflux-time and flow diameter were determined, as well as rheometer data in different cell sizes and geometries.
In this study the assessment of rheological effects in the binder on the rheology of mortar and concrete was investigated by using combination of two rheometers.
In the last years flowable concrete has become increasingly important in applications such as, for systems with highly reinforced concrete with a complicated formwork, or sprayed concrete and 3D-printing of concrete. For all these applications it is necessary to have tailored rheological properties. Rheology can be described by values of yield stress and plastic viscosity, which can be determined for example by evaluation of rheometer measurements. But for different materials various rheometers with different geometries and stirrers are being used. To see the effects from paste in concrete, it is necessary to investigate mixes of paste, mortar and concrete, stepwise. But currently there exists no device, which is calibrated for these different systems at once. Due to this fact, conventional tests such as V-funnel efflux-time and flow diameter were determined, as well as rheometer data in different cell sizes and geometries.
In this study the assessment of rheological effects in the binder on the rheology of mortar was investigated by using combination of two rheometers.
This paper presents the results of an interlaboratory study of the rheological properties of cement paste and ultrasound gel as reference substance. The goal was to quantify the comparability and reproducibility of measurements of the Bingham parameters yield stress and plastic viscosity when measured on one specific paste composition and one particular ultrasound gel in different laboratories using different rheometers and measurement geometries.
The procedures for both in preparing the cement paste and carrying out the rheological measurements on cement paste and ultrasound gel were carefully defined for all of the study’s participants. Different conversion schemes for comparing the results obtained with the different measurement setups are presented here and critically discussed. The procedure proposed in this paper ensured a reasonable comparability of the results with a coefficient of variation for the yield stress of 27% and for the plastic viscosity of 24%, despite the individual measurement series’ having been performed in different labs with different rheometers and measurement geometries.
The interaction of different charged polymers, namely anionic polycarboxylate
superplasticizer (PCE) and neutral polyethylene glycol (PEG) with potassium ions, and their effect on the yield stress of highly concentrated glass bead suspension (GBS), were studied under different concentrations of potassium ions ([K+]). It was found that, compared to the neutral PEG, the negatively charged PCE can be adsorbed on glass beads (GB), and then decreases the yield stress of GBS. The increasing concentration of free polymer in the interstitial liquid phase with the increased polymer dosage leads to the higher yield stress of GBS, which may be caused by the higher Depletion force. In addition, this effect is also related to the charge density of the polymer and the [K+] in the solution. Along with the increase in [K+], the yield stress of GBS increases significantly with the addition of PCE, but this cannot be observed with PEG, which indicates that potassium ions can interact with negatively charged PCE instead of the neutral PEG. At last, the interparticle Forces between two single GB with adsorbed PCE in solutions containing [K+] and PCE were measured by colloidal probe atomic force microscopy to better understand the interaction of the charged polymer with counterions.
The flowability of cement paste is of great importance in today’s construction industry and is influenced by additives such as superplasticizers (SP). One type of SPs are polycarboxylate ether type SPs. These additives electrostatically bind with the negatively charged carboxylic groups at the backbone to the positively charged clinker phases.
To model positively charged clinker phases with adsorbed SP, silicon Wafers are pre-coated with cationic polyethylenimine (PEI) and SP is adsorbed onto the coated surface (Si/PEI/SP). Two different polycarboxylate ether type (PCE) SP are compared – one for ready-mix concrete and one for precast concrete. In this preliminary study the interaction forces between Si/PEI/SP surface and a silica microsphere (colloidal probe) are investigated under mild physico-chemical conditions (pH *6, ion concentration <10−5 M) using Colloidal Probe Atomic Force Microscopy (CP-AFM).
The interaction force between the model surfaces is attractive for low concentration of SP. The force changes from attractive to repulsive by increasing amount of SP. The force upon approach reveals a biexponential behavior. The exponential decay at large and short surface separations are attributed to electrostatic and steric interactions, respectively. The steric forces of the SP for ready-mix concrete show a steeper onset than the SP for precast concrete.
The quantification of these interaction forces will be compared to rheological measurements of similar systems. Furthermore, the parameters will be changed to better approach the conditions in real systems, i.e. higher pH and ionic strength. This helps to understand how the forces on the nanoscale influence the macroscopic rheology.