Avoiding inaccurate interpretations of rheological measurements for cement-based materials

Wallevik, Ólafur H.; Feys, Dimitri; Wallevik, Jon Elvar; Khayat, Kamal H.

doi:10.1016/j.cemconres.2015.05.003

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“…During the measurement of rheological properties of cement pastes, there are a number of challenges to take into consideration, which could lead to wrong conclusions and invalid measurements [44]. In this section, the most commonly encountered challenges, and potential strategies to counter them, are addressed.…”

Section: Challengesmentioning

confidence: 99%

Measuring Rheological Properties of Cement Pastes: Most common Techniques, Procedures and Challenges

et al. 2017

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The science of rheology is increasingly used to describe the properties of fresh cement paste. Compared to standard workability tests, rheological properties allow for more fundamental investigation, more precise phenomenological description of flow properties and serve as input for numerical simulations. Standard commercially available rheometers are typically used to perform those measurements. However, the results of the measurement depend on the geometry, testing procedure and a number of potential artefacts. This technical letter describes the most common techniques and procedures used to assess the rheological properties of cement paste, as well as challenges during measurements and actions to counter these challenges.

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Section: Challengesmentioning

confidence: 99%

Measuring Rheological Properties of Cement Pastes: Most common Techniques, Procedures and Challenges

et al. 2017

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“…ii) viscosity vs. time measurements, at a fixed shear rate of 4 s -1 , for a maximum time of 150 min. Prior to any rheological measurement, all pastes were pre-sheared for 30 s at 100 s -1 [33] and held at 0 s -1 for 5 s in the viscometer.…”

Section: Rheological Behaviormentioning

confidence: 99%

Tailored setting times with high compressive strengths in bassanite calcium sulfoaluminate eco-cements

García-Maté

Londoño-Zuluaga

Torre

et al. 2016

Cement and Concrete Composites

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This work deals with the hydration of a calcium sulfoaluminate (CSA) eco-cement prepared with bassanite and different additives (type and content) at a fixed water/CSA ratio of 0.5. Pastes prepared with bassanite show high water demands, high viscosity values and short initial setting times which are related to the fast dissolution rate of bassanite and the subsequent precipitation of gypsum. These facts have a dramatic effect onto the mechanical strength values, and make necessary the addition of additives.Here, the addition of different amounts of specific retarders (polycarboxylate, tartaric acid and phosphonic acid) not only improved the workability of pastes and mortars, but also delayed the setting time, by modifying the dissolution rates of the phase(s), and improved mechanical strengths.Finally, mortars with high compressive strengths (46 and 84 MPa at 1 and 7 days of hydration, respectively) and, chiefly, tailored setting times with high strengths have been prepared.

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“…Entre as principais dificuldades relatadas na literatura estão o deslizamento na parede do viscosímetro (17), sedimentação das partículas e plug flow anômalo, isto é, plug flow formado quando a tensão imposta não excede a tensão limite de escoamento em uma determinada região do anular (geometria do tipo Couette), uma vez que a tensão neste tipo de geometria é proporcional a 1/r 2 (18). De acordo com Banfill (19) a deposição de partículas (sedimentação) pode gerar uma fina camada (< 1 µm) de água na parede do viscosímetro levando a medidas subestimadas da rigidez (stiffness) Capítulo 2.…”

Section: Principais Desafios Experimentaisunclassified

“…Wallevik (18) relata que partículas de elevado diâmetro tendem a escapar de regiões com alto cisalhamento, em reômetros com geometria coaxial, está zona fica próxima a parede interna do cilindro, nesse caso devido a migração dessas partículas as propriedades reológicas seriam reduzidas perto da parede, tornando a pasta heterogênea, invalidando os dados. Este problema em particular torna-se relevante para medidas com longa duração, altas velocidades e grandes gaps (18), acarretando em dados incorretos sobre a viscosidade e tensão limite (22).…”

Section: Principais Desafios Experimentaisunclassified

“…Para tal tarefa, a curva de escoamento da Fig. 3.11 é reescrita em termos da fluidez de equilíbrio por meio da equação (5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18) , sendo H a função de Heaviside eγ 1 uma taxa de deformação característica, correspondendo aproximadamente ao início da região power-law na curva de escoamento.…”

Section: Curva De Escoamento Da Fluidezunclassified

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Um Modelo Constitutivo Fenomenológico Irreversível Para Descrição Reológica De Pastas De Cimento

RODRIGUES¹

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Ao meu orientador Paulo Roberto de Souza Mendes pela honra de desenvolver pesquisa em nível internacional ao seu lado, pelo acompanhamento desse trabalho, especialmente pelos valiosos ensinamentos, discussões e a oportunidade de aprimorar meus conhecimentos.A Flávio H. Marchesini por me inserir no mundo da Reologia e Rafael M. Oliveira pelas muitas discussões físicas e numéricas.Aos professores do Departamento de Engenharia Mecânica pelos cursos ministrados.Aos colegas do Greo (Grupo de Reologia) pela troca de experiência, discussões e pelos momentos espirituosos que tornaram esse trabalho menos árduo, em particular a Bruno Fonseca, Behbood Abedi, Eliana Marin, Luiz Sica, Paulo Henrique, Pedro Tobar, Priscilla Varges, Ricardo Leite, Aline Abdu, Roberta Kamei e William Candela.À Carina Beline pela ajuda nos trâmites administrativos necessários para conclusão dessa tese.A Petrobras, CAPES e à PUC-Rio, pelos auxílios concedidos, sem os quais esse trabalho não poderia ter sido desenvolvido.À minha esposa Gabriela, fundamental nessa etapa da minha vida. Obrigado por me ajudar a ultrapassar os obstáculos que enfrentei, pela compreensão, cumplicidade, carinho e apoio ao longo de todo esse tempo. Te amo.À minha mãe, pela resiliência que a vida lhe impôs, me permitindo chegar até aqui, obrigado por ser quem é e pelo amor incondicional. Te amo. A performance de protocolos geralmente empregados na caracterização reológica de pastas de cimento é investigada. Para este fim duas pastas de cimento foram utilizadas, Pasta A e Pasta B, com a mesma densidade e razão água-cimento, diferindo quanto aos aditivos empregados. O procedimento API (American Petroleum Institute), tal qual, sua modificação é estudada. Curvas de escoamento são determinadas com o auxílio de um reômetro rotacional através de três diferentes métodos (ramp up/ramp down, ramp down e viscosidade mínima). O procedimento API gerou curvas de escoamento que superestimaram (Pasta A) ou subestimaram (Pasta B) a viscosidade dentro da faixa de cisalhamento estudada. Os desvios tornam-se particulamente maiores em baixas taxas, e para Pasta B, por causa de efeitos tixotrópicos, o regime permanente não é atingido. A modificação do protocolo API investigada resultou em curvas de escoamento similares ao método de viscosidade mínima. Um novo modelo constitutivo fenomenológico irreversível é proposto para descrição reológica de pastas de cimento (voltadas para poços de petróleo) sob escoamento de cisalhamento simples. Para esse objetivo uma série de experimentos foram realizados, como taxa de deformação constante, construção e destruição da microestrutura. O modelo proposto utiliza a própria fluidez, recíproca da viscosidade, para descrever a evolução da estrutura da pasta. O efeito macroscópico do fenômeno de hidratação na reologia é introduzido por meio de uma função exponencial para tensão limite de escoamento. Todos os dez parâmetros necessários no modelo são experimentalmente obtíveis. Os resultados mostraram boa concordância entre os dados experimentais e a modelagem, emb...

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Avoiding inaccurate interpretations of rheological measurements for cement-based materials

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Measuring Rheological Properties of Cement Pastes: Most common Techniques, Procedures and Challenges

Measuring Rheological Properties of Cement Pastes: Most common Techniques, Procedures and Challenges

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Um Modelo Constitutivo Fenomenológico Irreversível Para Descrição Reológica De Pastas De Cimento

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