采用Couette逆问题的解计算水泥基材料流变参数
发布时间：2021-06-21 15:00
给出了新拌水泥基材料流变参数的测量制度及测量数据的处理方法,对比分析了直接利用流变仪显示的剪切应力与剪切应变速率、利用一些近似的计算公式以及利用Couette逆问题的解等3种新拌水泥基材料流变参数计算方法的可行性。结果表明:利用Couette逆问题的解计算新拌水泥基材料的流变参数方法合理,给出了相应的计算步骤。在计算新拌水泥基材料的流变参数时,必须考虑柱塞流的影响。舍去存在柱塞流情况下得到的测量数据后计算出的水泥基材料的流变参数的精确度更高。
【文章来源】：硅酸盐学报. 2020,48(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
测量新拌水泥基材料流变参数常用的测量制度Fig.1Commonlyusedmeasuringschemeformeasurementofrheologicalparametersoffreshcement-basedmaterials
第48卷第8期黎梦圆等：采用Couette逆问题的解计算水泥基材料流变参数·1303·泥基材料的流变参数所依据的原理有多种[3]。然而即使流变仪测量得到的数据相同，依据不同的计算原理所得到的新拌水泥基材料的流变参数的数值不同，这显然不利于新拌水泥基材料的流变性能研究。为此，对所使用过的新拌水泥基材料流变参数的计算原理进行比较与分析，找出适宜于计算新拌水泥基材料流变参数的方法。1新拌水泥基材料流变参数的测量制度新拌水泥基材料的流变性能可以通过适宜的流变模型来描述，比如Bingham模型、Herschel-Bulkley模型、Casson模型等[5,7]。这些模型中都包含了用于描述新拌水泥基材料流变性能的参数，比如Bingham模型中的屈服应力与塑性黏度。这些模型中的流变参数表征的是新拌水泥基材料在稳定的流动状态下的流变行为[89]。利用流变仪测量新拌水泥基材料流变参数时首先需设置合理的测量制度。由于流变参数表征的是新拌水泥基材料在稳定流动状态下的流变行为，所以建立的测量制度须创造出待测的新拌水泥基材料能够稳定流动的条件。目前常用的测量新拌水泥基材料流变参数的测量制度如图1所示[1011]。工程上常用的测量新拌混凝土流变参数的ICAR流变仪内置了与图1相似的测量制度[3,1213]。图1所示的测量制度是通过水平段固定不变的转速来创造新拌水泥基材料稳定流动的条件。图1测量新拌水泥基材料流变参数常用的测量制度Fig.1Commonlyusedmeasuringschemeformeasurementofrheologicalparametersoffreshcement-basedmaterials通过与图1类似的测量制度测量新拌水泥基材料的流变参数时，在每一个水平段，流变仪的转速会根据测量制度的设定立即稳定下来，但?
7GGBSisgroundgranulatedblastfurnaceslag.流变试验采用RST-SST型同轴双圆柱流变仪，外圆筒的直径为60mm，内圆柱的直径为20mm，内圆柱的有效测量深度为40mm。RST-SST型流变仪测量过程中，内圆柱旋转，外圆筒静止。内圆柱表面带竖向肋条，用于防止测量过程中浆体与圆柱之间出现打滑现象。试验采用图1所示的流变制度，最高转速60r/min，最低转速10r/min，均匀分为11个阶梯。5.2流变参数的计算与柱塞流情况下的数据处理测量得到的用于计算水泥净浆的流变参数的有效数据对如图4所示。根据最小二乘法的线性拟合结果如图5所示。图4用于计算水泥净浆流变参数的有效数据对Fig.4Effectivedatapairsusedtocalculaterheologicalparametersofcementpaste图5水泥净浆流变测量数据的线性拟合Fig.5Linearfittingoftherheologicaldataofcementpaste根据Reiner-Riwlin方程(式(8))与图5中拟合直线的斜率与截距，得到以下的计算式。322121112.00104πhRR(14)021ln1.71RR(15)将流变仪的形状参数代入式(14)与式(15)中，计算得到的新拌净浆的流变参数结果如表2所示。表2水泥净浆流变参数的计算结果Table2CalculationresultofrheologicalparametersofcementpasteYieldstress/PaPlasticviscosity/(Pa·s)Correlationcoefficient13.88.850.998表2显示的结果是没有排除柱塞流情况下的流变参数的计算结果。由于Reiner-Riwlin方程描述的是无柱塞流情况下的转速与扭矩的关系，利用Reiner-Riwlin方程计算浆体的流变参数必须判断柱塞流是否存在。根据式(9)可知，柱塞流的判断需计算最小剪切应力?
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土泵送性能的流变学表征及预测综述[J]. 元强,李白云,史才军,安晓鹏,黄海. 材料导报. 2018(17)
[2]赫巴流体在圆管内层流流动理论及混凝土泵送应用实例[J]. 王衍伟,冉千平,刘加平. 混凝土与水泥制品. 2018(01)
[3]新拌水泥基材料的流变特性、模型和测试研究进展[J]. 刘豫,史才军,焦登武,安晓鹏. 硅酸盐学报. 2017(05)
[4]含不同形态硅灰的复合胶凝材料浆体的流变学特性（英文）[J]. 刘娟红,张璇,韩方晖,阎培渝. 硅酸盐学报. 2017(02)
本文编号：3240889
【文章来源】：硅酸盐学报. 2020,48(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
测量新拌水泥基材料流变参数常用的测量制度Fig.1Commonlyusedmeasuringschemeformeasurementofrheologicalparametersoffreshcement-basedmaterials
第48卷第8期黎梦圆等：采用Couette逆问题的解计算水泥基材料流变参数·1303·泥基材料的流变参数所依据的原理有多种[3]。然而即使流变仪测量得到的数据相同，依据不同的计算原理所得到的新拌水泥基材料的流变参数的数值不同，这显然不利于新拌水泥基材料的流变性能研究。为此，对所使用过的新拌水泥基材料流变参数的计算原理进行比较与分析，找出适宜于计算新拌水泥基材料流变参数的方法。1新拌水泥基材料流变参数的测量制度新拌水泥基材料的流变性能可以通过适宜的流变模型来描述，比如Bingham模型、Herschel-Bulkley模型、Casson模型等[5,7]。这些模型中都包含了用于描述新拌水泥基材料流变性能的参数，比如Bingham模型中的屈服应力与塑性黏度。这些模型中的流变参数表征的是新拌水泥基材料在稳定的流动状态下的流变行为[89]。利用流变仪测量新拌水泥基材料流变参数时首先需设置合理的测量制度。由于流变参数表征的是新拌水泥基材料在稳定流动状态下的流变行为，所以建立的测量制度须创造出待测的新拌水泥基材料能够稳定流动的条件。目前常用的测量新拌水泥基材料流变参数的测量制度如图1所示[1011]。工程上常用的测量新拌混凝土流变参数的ICAR流变仪内置了与图1相似的测量制度[3,1213]。图1所示的测量制度是通过水平段固定不变的转速来创造新拌水泥基材料稳定流动的条件。图1测量新拌水泥基材料流变参数常用的测量制度Fig.1Commonlyusedmeasuringschemeformeasurementofrheologicalparametersoffreshcement-basedmaterials通过与图1类似的测量制度测量新拌水泥基材料的流变参数时，在每一个水平段，流变仪的转速会根据测量制度的设定立即稳定下来，但?
7GGBSisgroundgranulatedblastfurnaceslag.流变试验采用RST-SST型同轴双圆柱流变仪，外圆筒的直径为60mm，内圆柱的直径为20mm，内圆柱的有效测量深度为40mm。RST-SST型流变仪测量过程中，内圆柱旋转，外圆筒静止。内圆柱表面带竖向肋条，用于防止测量过程中浆体与圆柱之间出现打滑现象。试验采用图1所示的流变制度，最高转速60r/min，最低转速10r/min，均匀分为11个阶梯。5.2流变参数的计算与柱塞流情况下的数据处理测量得到的用于计算水泥净浆的流变参数的有效数据对如图4所示。根据最小二乘法的线性拟合结果如图5所示。图4用于计算水泥净浆流变参数的有效数据对Fig.4Effectivedatapairsusedtocalculaterheologicalparametersofcementpaste图5水泥净浆流变测量数据的线性拟合Fig.5Linearfittingoftherheologicaldataofcementpaste根据Reiner-Riwlin方程(式(8))与图5中拟合直线的斜率与截距，得到以下的计算式。322121112.00104πhRR(14)021ln1.71RR(15)将流变仪的形状参数代入式(14)与式(15)中，计算得到的新拌净浆的流变参数结果如表2所示。表2水泥净浆流变参数的计算结果Table2CalculationresultofrheologicalparametersofcementpasteYieldstress/PaPlasticviscosity/(Pa·s)Correlationcoefficient13.88.850.998表2显示的结果是没有排除柱塞流情况下的流变参数的计算结果。由于Reiner-Riwlin方程描述的是无柱塞流情况下的转速与扭矩的关系，利用Reiner-Riwlin方程计算浆体的流变参数必须判断柱塞流是否存在。根据式(9)可知，柱塞流的判断需计算最小剪切应力?
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土泵送性能的流变学表征及预测综述[J]. 元强,李白云,史才军,安晓鹏,黄海. 材料导报. 2018(17)
[2]赫巴流体在圆管内层流流动理论及混凝土泵送应用实例[J]. 王衍伟,冉千平,刘加平. 混凝土与水泥制品. 2018(01)
[3]新拌水泥基材料的流变特性、模型和测试研究进展[J]. 刘豫,史才军,焦登武,安晓鹏. 硅酸盐学报. 2017(05)
[4]含不同形态硅灰的复合胶凝材料浆体的流变学特性（英文）[J]. 刘娟红,张璇,韩方晖,阎培渝. 硅酸盐学报. 2017(02)
本文编号：3240889
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