粘度、稠度及流變學(xué)的基本知識(shí)總結(jié)
首先這里要解釋一下粘聚性和粘結(jié)力,這說的就是粘度和稠度,所謂粘度,就是物質(zhì)內(nèi)摩擦力的總和,是流動(dòng)阻力的一種量度,是剪切應(yīng)力與剪切速率的比,因此也叫粘度系數(shù)。但是這個(gè)名稱有待商榷,原因馬上會(huì)提到。而稠度,是物質(zhì)本身所處狀態(tài)的描述,兩者并不一樣,比如有的東西很稠,但是不粘,但針對流動(dòng)講,兩者絕大多數(shù)情況下,要表達(dá)的意思基本是一致的。有關(guān)粘度還要說明一些。
流變學(xué)顧名思義,就是研究流動(dòng)和形變的科學(xué),早由bingham提出,可用于研究所有物質(zhì),當(dāng)然不包括經(jīng)典的胡克彈性固體和牛頓粘性液體,因?yàn)榕nD流體力學(xué)中將粘性看作是簡單的線性規(guī)律,而事實(shí)上卻不是這樣,他假定剪切應(yīng)力剪切速率之間是線性的關(guān)系,當(dāng)然,至今很多的流變學(xué)研究還是使用線性框架,流變學(xué)中提出了幾個(gè)不同牛頓流體的模型,其中為水泥基材料所廣泛使用的,就是賓漢姆模型,它用屈服應(yīng)力和塑性粘度兩個(gè)參數(shù)來表征材料的流變性質(zhì),這兩個(gè)參數(shù)滿足下式,從式中就可以看出,賓漢姆模型只是在牛頓流體粘度的表達(dá)式里面加了一個(gè)屈服應(yīng)力的值,這個(gè)屈服應(yīng)力就是指流體流動(dòng)之初時(shí)的內(nèi)摩擦力,符合賓漢姆模型的物體在屈服應(yīng)力值之下,是固態(tài)的,僅表現(xiàn)一定的彈性變形,當(dāng)應(yīng)力值大于屈服應(yīng)力,物體就變現(xiàn)為牛頓流體連續(xù)流動(dòng),而這時(shí)的應(yīng)力值與剪切速率的比例,稱為塑性粘度,它和表觀粘度是不一樣的,表觀粘度就是粘度。我們再來介紹一下非牛頓流體粘度的變化情況,事實(shí)上,真實(shí)材料的粘度受到剪切速率,溫度,壓力和剪切時(shí)間的影響極大,他并不是一個(gè)系數(shù),而是剪切速率的一個(gè)函數(shù),因此,粘度又叫做剪切粘度或者剪切依賴性粘度。剪切變稀是一種比較普通的情況,也稱暫時(shí)粘度降或假型性,當(dāng)然也有剪切增稠,對于剪切變稀的材料,表示粘度隨剪切應(yīng)力變化曲線,當(dāng)剪切速率很高時(shí),粘度又趨于不變。這也被稱為觸變性。有關(guān)這些參數(shù)的測試方法,雖然已經(jīng)多非常多的研究成果,但是至今還是沒有一個(gè)完備的檢測水泥基材料流變性能的試驗(yàn)方法,而對于流變性能的表征,這點(diǎn)上也還在爭論之中,現(xiàn)今對于混凝土流變學(xué)的研究還比較少,對于流變性能的表征方法也還不成型,這也阻礙了粘度調(diào)節(jié)劑的普及使用。而我認(rèn)為,現(xiàn)今混凝土流變學(xué)研究中,還應(yīng)當(dāng)注意的是,賓漢姆模型其實(shí)在很多情況下并不適用,他不能描述觸變性,不能描述摻加粘度調(diào)節(jié)劑之后混凝土坍落度的損失問題等,因此我認(rèn)為粘度調(diào)節(jié)劑的研究依舊還是要從基礎(chǔ)著手,只有將混凝土的流變搞清楚了,才能一步步展開下面的工作。以上介紹的流變學(xué)概念比較難懂,我舉個(gè)例子,就比如我們擠牙膏,牙膏擠到牙刷上之后,是可以保持不動(dòng)的,不會(huì)沿著牙刷刷毛的縫隙流下的,而牙膏又很容易從牙膏管子里擠出,在牙膏從管中被擠出的過程,牙膏的流動(dòng)可以看做是符合牛頓流體力學(xué)的,但是之后當(dāng)牙膏停止在牙刷上,他的粘度又很快回復(fù)了,這就是典型的非線性表現(xiàn)。
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