Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Реологические типы растворов и тиксотропия

Реологические типы растворов и тиксотропия

10.07.2017

В ходе исследований были подготовлены составы, приведенные в таблице 6.5, с В/Ввяж отношением 0.6 и изучены реологические параметры систем вялящих веществ, в том числе изменение усилий текучести при различных темпах срезания, что позволило определить необходимое минимальное усилие среза тr и пластическую вязкость np.
Максимальный темп срезания составлял 1500 рад./сек.; испытание производилось в течение 2 ч.; время увеличения (0 ~ 1500 рад./сек.) и снижения (1500-0 рад./сек.) темпа срезания составляло по 1 ч., температура испытания - 20° С.

Реологические типы растворов

На основе предыдущих исследований считалось, что реологические типы цементных растворов соответствуют реологическим закономерностям тела Bingham и относятся к пластическим телам. Согласно представленным на рис. 6.18 результатам исследований подтверждено, что растворы на основе систем портландцемента с минеральными добавками соответствуют реологическому типу тела Bingliam, т.е. исследуемые составы вяжущих веществ относятся к одному реологическому типу.

Судя по полученным данным (рис. 6.18). введение минеральных добавок существенно влияет на величину усилия среза тr. Чем больше тr, тем труднее осуществляется пластическое течение раствора. Например, данный параметр для цементного раствора А составляет 2.93 Па, что в 28 раз меньше, чем для состава с 10% MK (раствор В, тr = 83.1 Па); тr для раствора С с 30% содержанием ДГШ с удельной поверхностью 800 м2/кг составляет 7.65 Па, что в 2,6 раз выше, чем для состава А. Таким образом, введение в состав MK или ДГШ повышает усилие среза тr, причем эффект от введения MK намного выше. Системы D, E и F являются композиционными материалами тройной составной системы; тr для них, соответственно, равны 103.2, 63.5 и 77.5 Па, что превышает аналогичный параметр для раствора А в 35,22 и 26 раз.
Введение в состав раствора F 0,4% СП приводит к уменьшению тr на 25% по сравнению с составом D, что подтверждает значительное влияние СП на усилие среза; однако из-за недостаточного содержания СП усилие среза также существенно выше, чем у раствора А.
Прямолинейный градиент (рис. 6.18) выражает пластическую вязкость раствора np. По полученным экспериментальным данным рассчитано, что пластическая вязкость для растворов А, В, С, D, E и F составляет, соответственно. 0.0313, 0.0357, 0.0207, 0.0345, 0.0332 и 0.0259 Па/сек. Установлено, что введение MK и ДГШ по разному влияет на пластическую вязкость раствора. Замена части цемента MK приводит к увеличению пластической вязкости. В частности, пластическая вязкость растворов В, D и E повысилась по сравнению с контрольным составом А на 14%, 10% и 6%. Введение в состав вяжущего 30% ДГШ (состав С) привело к снижению пластической вязкости на 34% по сравнению с раствором А. Пластическая вязкость составов меняется в зависимости от тонкости помола ДГШ; чем крупнее наполнитель, тем сильнее проявляется влияние. Пластическая вязкость раствора D выше, чем у раствора E на 4%. При добавлении в состав вяжущего 0,4% СП (раствор F) пластичная вязкость по сравнению с составом D уменьшается на 25%.
Уравнения регрессии реологических показателей т и у исследуемых растворов приведены в табл. 6.6. Общий вид уравнения имеет вид:
т = тr + nр * у,

где тf - усилие среза, np - пластическая вязкость.
Анализ уравнения регрессии показал, что межу усилием среза (т) и темпом срезания (у) наблюдается линейная связь; значения коэффициентов корреляции для всех составов превышают 0.997, что подтверждает их отношение к классическому уравнению Bingham.

По представленным в таблице 6.6 данным можно судить о существенном влиянии минеральных добавок на усилие среза и пластическую вязкость растворов. Введение 10% MK приводит к многократному увеличению усилия среза и повышению пластической вязкости. Замена 30% цемента ДГШ также привела к увеличению тr, однако значение np снизилось. Комплексное введение этих двух видов добавок (раствор D) также приводит к повышению усилия среза по сравнению с составом В, однако величина пластической вязкости немного снижается. По полученным данным можно сделать вывод, что введение MK приводит к повышению как усилия среза, так и пластической прочности; замена части цемента ДГШ также приводит к увеличению усилия среза, однако пластическая вязкость уменьшается.
Удобоукладываемость является важным показателем, характеризующим свойства вяжущих веществ, а также напрямую воздействующим на свойства затвердевших цементных растворов. Обычно для оценки удобоукладываемости исследуют подвижность, пластичность, стабильность и уплотненность составов и другие характеристики. С одной стороны (с позиции реологии) подвижность раствора можно выражать усилием среза тr; чем меньше усилие среза, тем выше подвижность раствора. Пластичность раствора можно выражать значением вязкости; чем ниже вязкость, тем больше пластичность. Т.е раствор с хорошей подвижностью и пластичностью должен иметь маленькие усилие среза и вязкость. С другой стороны, стабильность раствора характеризуется его способностью к поддержанию системы в твердо-жидкой фазе в случае пластической деформации. Уплотненность раствора оценивается его способностью к уплотнению в случае потребления минимальной энергии. С позиции реологии раствор должен иметь высокие усилия среза и вязкость, чтобы обладать хорошей стабильностью и уплотненностью. Таким образом, четыре данных параметра удобоукладываемости находятся в определенном противоречии по отношению друг к другу. Поэтому для подготовки раствора с хорошей удобоукладываемостью необходимо рассмотреть баланс четырех характеристик, что позволит подобрать составы с оптимальным соотношением усилия среза и вязкости.
Использование композиционных вяжущих веществ, состоящих из цемента, ДГШ и MK позволяет проектировать составы, не только обеспечивающих хорошую удобоукладываемость растворов, но и позволяющие получить материалы с высокими механическими характеристиками.
Тиксотропия растворов

Тиксотропия растворов - преобразующий процесс взаимного перехода системы «золь - гель» при постоянной температуре, т.е. образование гелевой структуры, когда раствор находится в состоянии покоя, и переход в жидкообразное состояние при перемешивании. Под действием усилия срезания происходит деформация раствора, величина т/у снижается, что свидетельствует об осуществлении процесса тиксотропии.
По результатам проведенных исследований установлено (рис. 6.19), что тиксотропия наблюдается для всех шести исследуемых растворов. При других равных условиях, чем выше объем тиксотропного кольца, тем тиксотропия сильнее.

На основе представленных на рис. 6.19 данных, были рассчитаны объемы тиксотропных колец (Si где i = А, В, ..., F): SA=1443.7, SB=24433, SC=1749.3, SD=31414, SE=12168, SF=7150.7, и установлен их порядок по возрастанию -SA < SC < SF < SE < SB < SD. Полученные данные свидетельствуют, что введение минеральных добавок увеличивает тиксотропию растворов; причем, ДГШ приводит к незначительному повышению данного параметра, a MK и комплексное введение MK и ДГШ - к существенному увеличению объема тиксотропного кольца. По сравнению с раствором А раздельное введение 10% MK привело к повышению объема тиксотропного кольца в 16 раз; совместное введение минеральных добавок увеличило объем тиксотропного кольца в 21 (MK и ДГШ с удельной поверхностью 800 м2/кг) и 8 раз (MK и ДГШ с удельной поверхностью 300 м2/кг). Использование СП привело к значительному снижению влияния минеральных добавок на тиксотропию растворов; объем тиксотропного кольца в данном случае (Si) снизился по сравнению с SD почти на 80%.
Анализ результатов, представленных на рис. 6.19 показал, что при высоком темпе срезания растворов А и E наблюдаются явления небольшой антитиксотропии, являющейся характеристикой суспензий, содержащих крупные частицы. Действительно, оба этих состава по сравнению с другими содержат частицы большего размера: раствор А состоит только из частиц цемента, раствор E - из цемента, MK и ДГШ с удельной поверхностью 300 м2/кг.