Effect of mixing method on the mini-slump spread of Portland cement pastes

Abstract

ResumoThe current compressive strength test for cement classification is performed under a fixed water to cement ratio according to the Brazilian and European standards, regardless the consistency obtained. However, under practical conditions the amount of water required is related to the rheological need to obtain and maintain a desired workability. Intrinsic cement characteristics influence the water demand such as the cement particle's granulometry, specific surface area, density, the presence or not of water reducing admixtures, chemical and mineralogical nature of raw materials, etc., influence particles agglomeration state. Because water demand influences the mechanical properties of cement based products, the compressive strength class under a fixed water to solids ratio specified by the standards may not be representative for the user. The present work investigates the influence of mixing conditions on mini-slump spread results, a test that has been used for many years but never standardized. Cement paste samples were produced with varied mixing conditions (time and rotation speed) using a conventional stirrer and subjected to mini-slump spread test immediately after mixing and at fixed hydration times. Results show that mixing and hydration time do influence on minislump spread. At lower rotation speeds, results variability increases. Under fixed time after first contact with water, increasing rotation speed leads in a reduction of results variability and increase the test's repeatability on cement pastes. Keywords:Portland cement, mini-slump spread, mixing.O ensaio de resistência do cimento, segundo às normas brasileiras e europeia atuais, é realizado com uma relação água/cimento fixa em massa, independente da consistência obtida. No entanto em condições normais de uso, a quantidade de água é uma variável definida com a finalidade de manutenção da consistência dos materiais cimentícios para obter trabalhabilidade adequada. Características intrínsecas dos ligantes, como distribuição de tamanho de partículas, área superficial especifica, densidade e natureza química ou mineralógica, ou extrínsecas, como presença de aditivos, temperatura ambiente e da água, tempo e energia de processamento, etc., podem afetar de forma distinta o estado de aglomeração e, consequentemente, a necessidade de líquido para a mistura. Como a demanda de água influencia a resistência mecânica dos produtos, a utilização da relação água/cimento fixa torna, em termos práticos, a classificação do cimento pela resistência pouco significativa para o usuário. Neste trabalho foi investigada a influência das condições de mistura na repetibilidade do ensaio de mini-slump, bastante usado para avaliação da quantidade de água nas composições, mas não normatizado. Pastas de uma mesma amostra de cimento foram misturadas por diferentes tempos e/ou rotações, usando um agitador mecânico convencional, e submetidas ao ensaio de mini-slump imediatamente após o ensaio ou após o mesmo tempo de contato com a água. Observou-se influência signific...

Avaliação do comportamento reológico de pastas de cimento com adição de óxido de grafeno

“…A programação da agitação mecânica consistiu em 2 ciclos de rotação a 5.000 rpm ± 200 rpm por 30 segundos com uma mistura manual de 15 segundos durante o intervalo entre os ciclos. Esta energia de mistura foi definida com base nos estudos realizados por RAUCCI et al [16], SOARES [17] e a partir de calibrações realizadas no Laboratório de Cimento do CTNano/UFMG. Tal procedimento foi definido pelo fato de proporcionar melhor mistura da pasta cimentícia e menor interferência no sistema de hidratação do cimento.…”

“…O método de ensaio de mini-slump ainda não é normatizado e o procedimento foi executado conforme RAUCCI et al [16], SOARES [17], KANTRO [20], PASHIAS et al [21], CASTRO e LIBORIO [22] e ROUSSEL et al [23],…”

“…Este método foi escolhido por ser o mesmo utilizado nos trabalhos de WANG Q. et al [15], RAUCCI et al [16], SOARES [17], JIANG et al [24], BETIOLIi et al [25], SENFF et al [26] e SATO et al [27]. Variando-se a taxa e a tensão de cisalhamento no reômetro, a curva de fluxo é traçada, e a partir de modelos matemáticos apropriados, as propriedades reológicas são determinadas.…”

“…Os resultados obtidos no reômetro são muito mais precisos do que aqueles obtidos no ensaio de minislump. Isso ocorre, pois a reometria rotacional de fluxo consiste em um ensaio multiponto, aplicável para várias condições de cisalhamento e capaz de produzir um relatório de resultados mais completo, sendo o mais indicado para pesquisa científica e controle de qualidade, segundo RAUCCI et al [16].…”

“…Este fenômeno promove uma redução da tensão de cisalhamento sob a mesma taxa de cisalhamento, em outras palavras, os parâmetros reológicos diminuem com a manutenção da taxa aplicada ao longo do tempo. Os valores mais baixos da tensão de cisalhamento na curva de desaceleração (curva descendente) em relação à curva de aceleração (curva ascendente) indicam um comportamento tixotrópico dos materiais cimentícios, que é a mudança da consistência gelatinosa para uma consistência mais fluida à medida que a pasta é colocada em movimento (RAUCCI et al [16], SOARES [17], KANTRO [20] e JIANG et al [24]). Neste trabalho, os dados para o ensaio de reometria rotacional de fluxo foram calculados a partir da curva de desaceleração, devido a dois motivos principais: i) os valores da tensão de cisalhamento necessária ao escoamento da pasta são mais precisos devido à homogeneização da amostra; ii) esta curva se adequa melhor ao modelo matemático de Bingham (equação 1) expresso a seguir:…”