水泥浆体与新拌混凝土的物理性质�五�黄大能!水泥桨体的流变特性�∀�宾汉姆体#∃%&∋()∗+,了−!.!宾汉姆在半个世纪前和一些人共同研究硅藻土、瓷土、油漆等材料时,曾提出了一个后人称之为宾汉姆体的流变方程/01氏十刀夕式中23—屈服应力4口—粘度系数45—速度梯度。图∀6及图∀7为在细管中流动的粘性液体示意。当应力未达到屈服值前�或未达到弹性极限前�液体并不流动,达到屈服值后,开始按下式流动/8旦2!6重物弹簧图∀6宾汉姆体在细管中实测流变曲线∀一牛顿液体流变曲线,9一宾汉姆休�非牛顿液体�曲线之一8一#一工,:∀!��互一艺巴一!∀奎#!∃蔓油%一∀一图∀&宾汉姆体流变模型它∋。匕(上—扩)月∗图∀+粘性液体在细管中的流动示意图∀,宾变姆体流变曲线一。,,−.‘一/01—−2从图∀&可形象地看出宾汉姆体的流变特征3当拉力4小于重物与桌面间的摩擦力时,弹簧作弹性伸长,而重物未曾移动。当4等于摩擦力时,弹簧中的应力保持不变而重物作连续运动。这时,4等于桌面摩擦力,即为屈服应力值5)。如果没有油壶存在,这就是圣维南塑性固体。但由于桌面背后连接了一个油壶,重物就须按牛顿粘性体的规律连续移动。这就是宾汉姆体的流变规律。式中6—弹性极限,即流动开始前必须克服的屈服值,相当于夕)71—液体粘性系数,对流体而言,宾汉姆称之为塑性粘度89:;<)=>?=<>5<=).�7−.、十、≅一。。二兴一—速度梯度即下。−Α≅≅犷·!≅二Β然而在细管实侧中的现象是8图∀+�3Χ一—ΔΕ6,不流动7吞石8一#—液体开始流动,但由于结构刚被破坏,流动仅沿管壁进行。通常称这现象为,’塞流,�;<=&><+?�4#一.—随着应力逐渐增大,塞流逐渐消灭,接近全部流动4.一≅—液体全面流动,速度梯度·�刹接近抛物线,成为流态化。四,在图∀6中.一≅显示直线发展。其延长线与0交叉在−点。Α−相当于屈服应力>。宾汉姆认为图∀6中的9线是塑性物质的流变特征,而其塑性可由屈服应力�>�和塑性粘度�Β�两个流变参数作定量表达。一ΧΔ>Ε0Β兀刀∋乙粤ΦΓ石0一Β口1Χ<一尽一、Η后Ι一丛‘ϑ%!工拉Κ刀Γ+式中Χ<—仪器常数4ΧΔ一‘%鲁亦为仪器常数。丁∋止瞬。Κ图8一试样,∀Λ同轴圆筒回转粘度计示意#一挂锤,.一圆筒杯4≅、Μ一刻度指示,−一扭曲弹簧奋了Ν!Ε0!0/0/0图∀Ο用回转粘度计实测宾汉姆体流变曲线后人对宾汉姆体流变曲线的测试方法作了研究改进,常用的仪器是同轴圆筒回转粘度计。如图∀Λ所示,在外筒.转动下,通过液体试样8,使内筒或挂锤#产生一个扭矩,从指示刻度≅,Μ上显示出来,这就反映了试样的粘度。ΗΠ∃%ΠΓ一Η∃?<∃%按照宾汉姆体原理,导出了用回转粘度计测得的流变方程,即圆筒转速口与扭矩读数0的关系/图∀Ο为用回转粘度计测得的宾汉姆体流变曲线,其中04至0Θ一段相当于细管流动中的“塞流”阶段。这一阶段,粘液随外筒转动,使挂锤表面的剪切力最大,而圆筒内壁则最小。超过0Θ点后,全部粘液都转动,因此0Δ相当于23而斜率则为,。如果在回转粘度计中仅测一点(�图∀Ο�时,则所得。一(线,只是表达了非牛顿液体在某一特定剪切速率下相当于牛顿液体的粘度,这称为表观粘度�(;;(Γ(毗Ρ∃ΣΚΤ+Σ∃3Υ�,以(表示。因此,不同的剪切速率可以得到不同的表观粘度。这说明欲求得宾汉姆体的准确粘度变化规律,应作一系列的口一0关系数据,才能求得0/和其斜率来。�9�水泥浆体与宾汉姆体水泥混凝土的流变特性主要确定于水泥浆体。同时,由于浆体不含粗细集料,在测试手段上要求比较简单,所以在掌握新拌混凝土的流变特性时,一般都先从水泥浆体人手。然而由于水泥浆体的结构是随着水化进程不断演变的,所以水泥浆体的流变特性比其他材料更受时间这一因素的影响。进人七十年代前,已有不少学者在研究水泥浆体流变性时,证明它具有宾汉姆体的特征,可应用宾汉姆体流变方程中的屈服应力2。和粘度系数斤两个参数来表达其特征。例如ς!Ω!Ξ+∗(%+Ρ曾用同轴圆筒回转粘度计测试出水灰比为2!9、2!Θ2、2!ΘΘ的水泥浆,其屈服应力相应地为Λ2、∀27、Θ9达因Ι厘米“,而塑性粘度分别为9!2、∀!Ψ、Θ!Ο泊。以后,Ζ!ΗΠ∃%ΠΓ曾按Ξ+∗(%+Ρ的测试结果,对水灰比为2!9的水泥浆体,如果屈服应力为Λ2达因Ι厘米...
