大流动度水泥净浆流变模型研究

黄 鹤,蒋亚清,潘亭宏,吉旭平

(河海大学力学与材料学院,江苏 南京 211100)

新拌水泥净浆是一种多相、多尺度分散悬浮体系,其流变性能受水灰比、羧酸类聚合物组成[1]、水化龄期等因素影响,可用剪切应力与剪切速率的关系来描述其流变行为[2]. 剪切应力与剪切速率之间的最简单关系可以通过穿过剪切应力-剪切速率图的原点的线性模型来表示,对于牛顿液体例如水和油,其中描述液体流变特性的唯一参数是粘度(η,Pa·s). 而对水泥浆体来说,必须克服一定的应力(屈服应力τ0,Pa)之后方可流动,描述该种流变行为最简单的模型是Bingham模型,在大多数情况下,可以通过Bingham模型[3-4]来描述水泥基材料的流变行为. 但是,对于大流动度水泥净浆,其剪切应力-剪切速率之间的关系通常是非线性的,俗称屈服-假塑性流体. 在这些情况下,应用Bingham模型可能会导致结果不准确,因此相关研究提出了Hereshel-Bulkley(H-B)模型和改进Bingham模型[5-7].

Bingham模型、改进Bingham模型和H-B模型是水泥基材料流变性能表征中应用最为广泛的3种模型,在实际使用过程中各有利弊. Peng等发现H-B模型最适用于水泥沥青砂浆[8];Vance等研究发现Bingham和H-B模型分别高估、低估了水泥悬浮液的屈服应力值[9];Agwu等认为Bingham模型只有2个参数,但其他模型都基本超过3个参数量,从而会增加模型复杂程度和精确度[10]. 目前,评价新拌水泥净浆流变性能的模型还不完善,如改进Bingham模型中参数与Bingham模型流变参数的定量关系是什么?不同种流变模型表征流变性能时的各自优……