漿體流變性

2023年12月22日發(作者：突然累了)

1.1 水泥漿體的流變性

1.1.1流變性概念

水泥的水化是一個由流體向固體轉化的過程，故水泥漿體存在流變性。

流變學是研究物體在外力作用下的流動和變形的科學，屬于力學的范疇[1]。不同的是，傳統力學只研究某個具體實物在受外力作用下的運動；而流變學研究的是系統在外力作用下的流動和變形，考慮到了系統內部的關聯。流動和變形，都是質點受力情況下隨時間變化發生的形態變化；不同的是，流動的研究對象是流體，變形的研究對象是固體。

1.1.2水泥漿體流變性的研究意義

水泥從加水開始水化到凝結成為固體的過程包含了彈性、塑性、流變性、觸變性、粘度等不同性的質變化。這些性質的變化不止影響水泥的微觀結構，也關系到硬化水泥漿體的宏觀強度、耐久性、坍落度。而凝固前后并不孤立，二者均與流變性相關，即流變性的物理意義。

水泥漿體是混凝土最主要的成分，漿體的性質很大程度上決定了混凝土的性能[2]。不同工程在施工時對水泥漿體流變性的要求不同：灌漿工藝、自流平水泥要求水泥漿體具有較好的流變性，路面施工則希望漿體流變性較差。如何有效調節水泥漿體的流變性來適應不同工程的需要已成為重要研究課題[3]。

1.1.3水泥漿體流變性的影響因素

研究表明，影響水泥漿體流變性的因素主要有以下三種[4]：

（1）改變水灰比。水是影響流變性的最主要因素，效果也最為明顯；但改變流變性的同時對硬化后的水泥漿體影響也最為明顯，水灰比過大極易導致抗折、抗壓強度的迅速下降，因此建筑工事一般不采用此種方法。

（2）摻入外加劑。外加劑種類繁多、品種齊全、價格低廉，可以有效地改善水泥漿體的各種性能。外加劑對流變性的影響效果定向可控，可根據預期效果酌量使用。目前已廣泛應用于建筑行業，是采用最廣泛的方法，也是最有效的方法。優點是在改變流變性的同時，對成型后的不利影響較小。

（3）摻入超細摻合料。超細礦渣、粉煤灰、硅灰等的摻入也可有效改變水泥漿體的流變性，但其效果要通過具體實驗來確定。故這種方法在使用之前要進行必要的試驗，也是一種有效可行的方法。

1.1.4水泥漿體流變性表征

流變模型主要可以分為兩參數流變模型和三參數流變模型兩大類。其中三參數流變模型還處于不斷發展之中，雖然取得了一定的發展但尚未有統一標準。而兩參數流變模型發展完善，運算簡單并為廣大學者認可，是目前的主流模型。兩參數流變模型主要包括賓漢姆模型、冪律模型和卡森模型三種[5]。

水泥常用的流變模型有：反映粘性、彈性的麥克斯韋模型，反映滯彈性的開爾文模型，反映粘彈性、塑性的賓漢姆模型。研究采用兩參數的賓漢姆模型對漿體進行表征，具有運算簡單、應用廣泛、表征精確的優點。其流變方程為：

τ=τ0+η·γ

式中，τ--剪切應力，單位（Pa）；

τ0 --屈服應力，單位（Pa）；

η-- 塑性粘度，也稱“Bingham粘度”，單位（Pa·S）；

γ--剪切速率，單位（1/S）。

1.1.5水泥漿體流變性的研究歷程

水泥漿體是混凝土最主要的成分，也是決定混凝土工作性能的主要因素。水泥漿體成分簡單、測試方便易行，很早就開始了對水泥漿體的研究。

1919年，賓漢姆提出了目前仍廣泛使用的賓漢姆流體模型。該模型結合了理想圣維南塑性體和理想牛頓粘性體，后經大量試驗證實該模型可以很好的反映水泥漿體的粘性、塑性。此后，關于水泥漿體流變性的研究進入飛速發展時期。洛拜諾夫采用旋轉粘度計，實驗得到不同水灰比下的剪切應力和粘度；賴納在此基礎上研究得到泵送距離與大氣壓的關系。1962年，第四屆國際水泥大會進一步依希沙和格林伯格在提出了影響流變性的各因素，受到業界廣泛關注。第七屆國際水泥大會，流變性的研究進一步迅速發展。與會的拉帕率發表減水劑對流變性的影響一文，在提出規律的同時得出了最優摻量范圍；伊凡諾夫提出了粉煤灰的影響規律等。

近年來，伴隨著水泥基材料的迅速發展，關于流變性的研究日益完善。各種新的流變模型不斷完善、新外加劑的不斷產生、新研究手段的不斷采用、新理論的不斷提出必將推動這一科學的不斷發展。