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基于孔溶液表面張力和黏度測試揭示增稠劑對(duì)流變參數(shù)和氣泡結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制（二）
來源：材料導(dǎo)報(bào) 瀏覽 259 次 發(fā)布時(shí)間:2025-10-09
2結(jié)果與討論
2.1增稠劑溶液的黏度和表面張力變化
相同摻量下，DYJ的黏度最高，其次是HYJ,VAM和AD黏度在低摻量下接近，摻量達(dá)到0.10%之后，VAM黏度高于AD;VAM和AD的黏度隨著摻量的提高緩慢增大，而HYJ和DYJ溶液的黏度隨摻量的提高迅速提高，尤其是DYJ的增長幅度更為顯著。總體來看，增稠劑分子量越大，相同摻量時(shí)溶液的黏度越高。從表面張力的結(jié)果來看，相同摻量下，HYJ溶液的表面張力最高，其次是DYJ,VAM和AD的表面張力顯著低于其他兩種增稠劑，且AD略微高于VAM.
根據(jù)數(shù)據(jù)，對(duì)不同增稠劑溶液黏度隨摻量的變化進(jìn)行擬合，獲得黏度與摻量的關(guān)系。最終確定了四種增稠劑溶液達(dá)到預(yù)期黏度（約1.5mPa·s和6mPa·s）的摻量，如表4所示。
表4達(dá)到預(yù)期黏度時(shí)的增稠劑摻量
2.2增稠劑對(duì)砂漿流變性能的影響
增稠劑溶液的黏度越高，砂漿的流動(dòng)度越低。在較低黏度下，四種增稠劑對(duì)砂漿初始流動(dòng)度的影響接近，60min時(shí)，AD的經(jīng)時(shí)流動(dòng)度最低，VAM流動(dòng)度相對(duì)于基準(zhǔn)砂漿略微下降；然而當(dāng)溶液黏度提高至6mPa·s時(shí)，摻入HYJ和DYJ的砂漿流動(dòng)度顯著低于AD和VAM,60min后的損失也更大，AD的經(jīng)時(shí)流動(dòng)度略低于基準(zhǔn)砂漿。
采用改進(jìn)的Bingham模型對(duì)砂漿的流變曲線進(jìn)行擬合，獲取屈服應(yīng)力和塑性黏度。當(dāng)溶液黏度為1.5mPa·s時(shí)，砂漿的初始屈服應(yīng)力和塑性黏度相對(duì)于基準(zhǔn)砂漿略微增大，60min后的流變參數(shù)出現(xiàn)不同發(fā)展趨勢；當(dāng)溶液黏度為6mPa·s時(shí)，砂漿的屈服應(yīng)力均高于基準(zhǔn)砂漿；VAM和AD砂漿的初始屈服應(yīng)力高于基準(zhǔn)砂漿147%和172%,塑性黏度高出基準(zhǔn)砂漿的191%和220%;HYJ和DYJ砂漿的初始屈服應(yīng)力高于基準(zhǔn)砂漿619%和254%,初始塑性黏度高出基準(zhǔn)砂漿的64%和82%.
2.3增稠劑對(duì)砂漿氣泡結(jié)構(gòu)的影響
當(dāng)溶液黏度為1.5mPa·s時(shí)，VAM和AD的摻入使砂漿初始含氣量相對(duì)于基準(zhǔn)砂漿增大66%和71%,而HYJ和DYJ僅使初始含氣量提高26%和31%;當(dāng)溶液黏度為6mPa·s時(shí)，VAM和AD的摻入使砂漿初始含氣量相對(duì)于基準(zhǔn)砂漿增大46%和51%,而DYJ僅使初始含氣量提高6%,HYJ則降低含氣量26%.
氣泡結(jié)構(gòu)測試表明，砂漿黏度越高，氣泡結(jié)構(gòu)集中于較大尺寸范圍內(nèi)。隨著時(shí)間推移，高黏度體系下，500——1000μm的氣泡含量顯著下降，而1000——2000μm的氣泡含量則顯著提高；低黏度體系下，300——500μm的氣泡含量有所增大。
2.4增稠劑對(duì)孔溶液性質(zhì)的影響
HYJ和DYJ溶液的表面張力與純水相近，VAM和AD溶液的表面張力則顯著低于純水。當(dāng)增稠劑加入砂漿中后，抽濾得到的孔溶液性質(zhì)發(fā)生改變：對(duì)于VAM和AD,孔溶液的表面張力相對(duì)原溶液略微增大1.50%——4.44%,黏度下降了16.21%——45.12%;對(duì)于HYJ和DYJ,孔溶液的表面張力相對(duì)原溶液下降幅度達(dá)到16.97%——23.57%,黏度僅下降6.82%——55.94%.復(fù)雜離子環(huán)境使孔溶液黏度有所下降，增稠劑摻量越高，黏度下降程度越大。
2.5砂漿流變性能與氣泡結(jié)構(gòu)的相關(guān)性分析
孔溶液黏度與砂漿塑性黏度呈正相關(guān)性（線性擬合R2=0.9401）；含氣量同時(shí)受孔溶液黏度和表面張力影響。當(dāng)砂漿塑性黏度接近時(shí)，表面張力較高的增稠劑使含氣量更高；同一增稠劑摻量越大，塑性黏度越高，含氣量降低，但表面張力較低的增稠劑使含氣量變化幅度較小。氣泡聚并程度與砂漿塑性黏度整體呈線性負(fù)相關(guān)，表明增稠劑有助于阻礙氣泡聚并。
3結(jié)論
（1）增稠劑的加入顯著降低砂漿的流動(dòng)度，提高砂漿的屈服應(yīng)力和塑性黏度。
（2）原始溶液黏度相同的情況下，合成纖維素醚類增稠劑的表面張力較小，溶液受水泥礦相溶解產(chǎn)生的復(fù)雜離子環(huán)境影響較小，導(dǎo)致更小的砂漿孔溶液表面張力和黏度變化。
（3）各種增稠劑溶液的黏度與砂漿塑性黏度均呈正相關(guān)性；砂漿的含氣量同時(shí)受到孔溶液黏度和表面張力的影響，當(dāng)砂漿塑性黏度接近時(shí)，具有較高表面張力的增稠劑使砂漿表現(xiàn)出更高的含氣量；采用同一增稠劑調(diào)節(jié)砂漿流變參數(shù)時(shí)，增稠劑摻量越大，砂漿塑性黏度越高，含氣量有所下降，但孔溶液表面張力較低的增稠劑使含氣量變化幅度較低。
（4）氣泡的聚并程度與砂漿塑性黏度整體呈線性負(fù)相關(guān)，采用增稠劑改變孔溶液的黏度有利于阻礙氣泡的聚并。