混合料流变特性

1、混合料流变特性 主要内容主要内容 流变学简介 流变学的基本原理 流变学的研究内容 流变学的基本单元 混合料的流变模型 混合料的流变实验简介 一、定义：一、定义： 流变学流变学-是研究物体中的质点因相对运动而产生流动和变形的科学。 流变学流变学-是研究材料在应力、应变、温度、湿度等条件下与时间因素有关的变形和流动性质的科学。 因为流变学能够表达材料的内部结构和宏观特性之间的关系，所以它逐渐成为材料科学基础理论的一个重要部分，并且涉及到各类类型的材料。如水泥混凝土、沥青、油漆、泥石流等。简介简介物质的流变性物质的流变性-凡是在适当的外力作用下，物质能流动和变形的性能。流变学的研究对象流变学的研究对

2、象-几乎包括所有的物质，综合研究物质的弹性变形，塑形变形和粘性流动。对水泥混凝土而言，则研究水泥浆、砂浆和混凝土混合料粘、塑、弹性的演变，以及硬化混凝土的强度、弹性模量和徐变等问题。徐变是指在一定的应力水平下保持荷载不变，随着时间的延续而增加的变形。简介简介 研究方法研究方法 材料流变特性的模拟一般采用两种方法，即物理模型和力学模型。 物理流变模型物理流变模型-描述材料内部物理特性，如分子运动、为错运动、裂纹扩张灯等对材料流变性能的影响。 力学流变模型力学流变模型-主要探讨简单情况下（单轴压缩或拉伸，单剪或纯剪）材料的应力-应变特性，能够预测任何应力历史和温度变化下的材料变形，且比较简单。流变

3、学基本原理流变学基本原理 流变学基本原理流变学基本原理 1、任何实际存在的物质，无时无刻不在“流动”； 2、在承受各向同性压力时，任何物质的反应都是相同的，即形态不变，密度稍增，一般具有弹性； 3、弹性、粘性、塑性和强度是物质四个基本流变特征，只是程度不同。流变学的研究内容流变学是研究物体流动和变形的科学，是近代力学的一个分支。但力学只研究物体作为一个实体的运动规律，不联系到物体本身的内部结构和性质。而流变学在研究流动和变形规律时必须联系到物体机构中质点之间的相对运动。流变学也是研究物体弹、塑、粘性演变的科学。考虑时间、外界条件（温、湿度）、荷载等对弹、塑、粘性的影响。流变学基本单元 研究材料

4、的流变特性时，要研究材料在某一瞬间的应力和应变的定量关系，这种关系常用流变方程来表示。而一般材料的流变方程的建立，都基于以下三种理想材料的基本模型(或称流变基元)的基本流变方程上： 1胡克(Hooke)固体模型(H模型)表示具有完全弹性的理想材料； 2圣维南(St.Venant)固体模型(StV模型)表示超过屈服点后只具有塑性变形沟理想材料； 3。牛顿(Newton)液体模型(N模型)表示只具有粘性的理想材料。流变学基本单元 由这三个基本模型串联或并联而成的多元模型，能近似地表示真实物体的流变特性。 混凝土是粘塑弹性体，在硬化前主要表现为粘塑性体，硬化后则以粘弹性为主。流变学基本单元 胡克（H

5、ooke）弹性固体模型 H-模型：理性弹性体模型 采用一弹簧表示，在弹性极限内，变形()大小与作用力成正比，作用力出去后，变形一般都能全部消失。当作用力超过极限剪应力时，固体就失去弹性而产生不能消失的塑性变形。流变学基本单元流变学基本单元 圣维南(St.Venant)塑性固体模型 StV模型：理想塑性体模型 它是指一种理想塑性体，当其固体产生变形的力超过屈服应力后，在应力不变的情况下，物体产生塑性流动。如果外加应力等于屈服应力时，物体以匀速流动。流变学基本单元 模型用一个静置于桌面上的重物表示。重物与桌面间存在摩擦力。当作用力达到并超过静摩擦力时重物开始移动。当减少到与动摩擦力相等时，重物即以

6、匀速移动 0 f 流变方程: = 0 0 -屈服应力 0 流变学基本单元 牛顿(Newton)粘性液体模型 N模型：理想粘性液体模型 当液体流动时，在流动着的液体中，可以沿着流动的方向将其分成流速不同的若干层，则相邻的两层之间存在着与流动方向相反的阻力，这种阻力称为粘性或内摩擦力。其剪应力与应变速率(d/dt)之比为常数，这个常数称为粘性系数。流变学基本单元 牛顿液体的模型是用一个带孔的活塞在装满具有粘性的圆筒形粘壶内运动。 流变方程: = d/dt d/dt 宾汉姆(Bingham)模型 B-模型：混凝土混合料的流变模型 B =N Stv 符号“ ”表示并联， “ ”表示串联混合料的流变模型

7、 模型：混凝土混合料的流变模型 B=(N Stv) H 一般宾汉姆流体非牛顿流体1、当0时，则并联部分发生与应力(-0)成正比 的粘性流动，因此有： -0 = 或 =0+ Bingham方程3、若0 =0，则成为牛顿液体公式 混凝土混合料流变参数0与的含义 屈服剪切应力0是阻止塑性的最大应力，又称为塑性强度。在外力作用下产生的剪切应力小于屈服剪切应力时，混合料不发生流动；反之才会发生流动，并且可以塑成任意形状的制品；而且只有在制品本身的重量不产生超过屈服剪切应力的应力时，制品的形状才能保持不变。 混合料的屈服剪切应力取决于组成材料各颗粒之间的附着力 和摩擦力。 粘性系数是液体内部结构阻碍流动的

8、一种性能。粘性是流动的反面。对不同的液体，粘性的大小取决于液体的内部结构。若粘性趋于无穷大，其流动微乎其微，可视为弹性固体。 对水泥浆、混凝土混合料这样形成凝聚结构的液体，其粘性系数随剪切应力或变型梯度而变化，即随凝聚结构的破坏程度而变化。当凝聚结构未破坏时，粘性系数具有恒定的最大值0；当接近0时，粘性系数大大降低，结构发生“雪崩”式的破坏；当结构完全破坏时，粘性系数达到最低值min。混凝土混合料的流变实验 混凝土混合料的流变性能测定存在很多技术难点，目前尚处于不完善状态，其中主要的有： 回转粘度仪(流变仪)法、提升球体型粘度计、两点式试验、剪切法试验、滑移阻力实验。 回转粘度仪（流变仪）法

9、新拌混凝土所使用的回转粘度仪大多为双重圆筒型。使用该仪器可直接测定转动力矩和回转速度，再分别根据理论公式换算成剪切应力和剪切应变速率。有某一回转速度和此时的力矩，可得到一组应力和应变速率。 但是宾汉姆体模型中，应力-应变速率的关系不通过坐标原点，所以仅由一个点不能确定曲线 因此，对于宾汉姆体需要改变回转速度测定多组相应的力矩，在应力-应变速率坐标系内找点，得到应力-应变速率曲线，通过直线的斜率和在应力轴上的截距，求出新拌混合物的粘度系数和屈服应力。但是回转粘度仪比较适合于骨料颗粒较小的砂浆或水泥浆，并且只适用于屈服值较小的浆体。提升球体型粘度计 本实验方法是提升在混凝土拌合物中的球体，测定提升

10、速度和提升荷载，以此来衡量拌合物的粘度。若球体大小一定，对宾汉姆体拌合物的提升速度下测定多个提升荷载值。 提升球体粘度仪由于试验方法简单，被广泛地应用于砂浆和水泥浆的流变学常数的测定。但是该方法的理论基础是在球体周围产生层流，而混凝土拌合物由于内部存在着颗粒较大的粗骨料，该方法很难适用，只限于测定非常柔软的浆体式样。两点式试验 两点式试验方法是由GHTattersall提出的用于测定新拌混凝土粘度的试验方法。为了求得宾汉姆体的屈服值和塑性粘度这两个流变学参数，与回转粘度仪和提升球体试验等方法同样需要测定不同的两点以上的应力-应变速率关系，两点式试验即表示这个概念。两点式粘度仪是类似于搅拌机翼型的回转式粘度仪，叫做两点式试验。 采用回转翼型的回转仪，为了防止测量过程中材料分离，一般利用回转翼一边进行搅拌，一边测定多个力矩-回转速度的关系。得到两者的关系。由两点式试验得到的流变学参数值分别叫表观屈服值和表观塑性粘度。剪切法实验剪切法试验有两种方法：其一是假设试样在一个很薄的平面状范围内发生剪切变形，进行单面剪切试验；另一种方法是假设试样整体发生剪切变形，采用剪切箱实验。 后者适用于新拌混凝土的流变学特性。改变剪切速度进行多次实验，能够求出粘性参数。剪切箱型试验与上述几种方法相比，虽然试验机理稍变复杂，但不需更换试样，可以多次进行重复剪切变形试验，能提高