Файл: Черкасов, Г. И. Введение в технологию бетона.pdf

между скоростью течения и приложенным напряжением со­ блюдается только после полного разрушения структуры. В этом случае течение проходит при предельном напряжении сдвига, с минимальной вязкостью. Уравнение вязкого течения струк­ турированной жидкости имеет вид

_^ , ds

х ’спред~Гт/пип~2Р>

где Тпред — предельное напряжение сдвига, необходимое для полного разрушения структуры, в Г/см2.

Вязкость дисперсных ■систем с предельно разрушенной структурой может быть выражена уравнением Эйнштейна,, уточненным Смолуховским и др.,

Область течения бетонной смеси с минимальной вязкостью имеет ограниченную величину. При дальнейшем повышении напряжения сдвига скорость течения увеличивается и система переходит в турбулентное состояние, при .котором вязкость возрастает.

До момента полного разрушения структуры изменение вязкости от действующего напряжения носит сложный нели­ нейный характер, трудно выражаемый математически.

Наиболее полно закономерность течения каждой бетонной смеси может быть охарактеризована реологическими кривы­ ми— реограммами, связывающими величины градиента ско­ рости течения и вязкости при изменении напряжения сдвига­

ние. 24).

На верхнем графике представлена зависимость градиента скорости течения от изменения напряжения сдвига -т. Под

этим графиком приведены значения вязкости бетонной смеси при тех же изменениях предельного напряжения сдвига. Внизу схематически изображены соответствующие изменения коллоидной структуры цементного теста.

Приведенная реограмма может быть разбита вертикаль­ ными линиями на три зоны.

Первая зона—действующее напряжение сдвига т меньше критического значения то, коагуляционная структура цементно­ го терта не разрушена и сопротивляется усилиям упруго, тече-

76

d e / d t

(de/dt)x

77

ния нет, градиент скорости равен нулю, вязкость имеет макси­ мальное значение1.

Вторая зона — действующее напряжение т больше крити­ ческого, структура разрушается, начинается течение с гра­

диентом скорости и вязкостью т)Эф (эффективная вязкость);

по мере увеличения напряжения увеличивается и градиент скорости течения.

Третья зона — достигнуто предельное разрушение струк­ туры, происходит течение по законам вязкой жидкости с по-, стоянной, минимальной для данной бетонной смеси вязко­ стью.

Реограммы позволяют научно обоснованно решать вопро­ сы технологии бетонных смесей начиная с момента их приго­ товления до окончания бетонирования конструкций. Напри­ мер, имея реологические кривые течения определенной бетон­ ной смеси, можно подобрать наиболее эффективный метод ее уплотнения, при котором течение будет происходить с мини­ мальной вязкостью.

Разрушения коагуляционной структуры бетонной смеси и обеспечения ее течения можно добиться приложением как статических, так и динамических (ударов, вибраций) нагру­ зок или их сочетанием.

Наиболее распространена в технологии бетона виброобра­ ботка бетонных смесей. При вибрировании подвижных и уме­ ренно жестких бетонных смесей предельное напряжение сдвига уменьшается до нуля и смесь течет под действием собственного веса, имея определенный коэффициент вязкос­ ти1.2 Реограммы течения бетонной смеси при вибрации приве­ дены на рис. 25.

На графике течение бетонной смеси при вибрировании изображено сплошной линией. Реологические кривые смеси (пунктирные линии) доказывают, что вязкость данной смеси

ма малых напряжениях сдвига наблюдается ползучесть с наибольшей вяз­ костью, что должно быть представлено на графике 24 медленным подъе­ мом кривой над осью абсцисс.

2 При построении реограмм течения жестких бетонных смесей необ­ ходимо учитывать, что в’ них, помимо коагуляционного структурообразования, увеличивающего внутреннее сцепление смеси, действует внутреннее трение и зацепление частиц крупного заполнителя между собой. Предель­ ное напряжение для обеспечения вязкого течения смеси должно быть уве­ личено на величину P:tg ф, где Р — нормальное напряжение и ф — угол внутреннего трения.

78

de/dt

Рис. 25. Реологические кривые течения подвижной бетонной сме­ си при вибрации.

эффективность технологических воздействий (например, уплотнения) была бы больше.

Для определения реологических кривых течения бетонной смеси применяют сложные приборы — пластометры и виско­

79

зиметры, к сожалению малодоступные ' для производства. Однако некоторые реологические характеристики могут быть установлены и на стандартных приборах, используемых для определения удобоукладываемости смесей.

Предельное напряжение сдвига можно определить по осадке стандартного конуса. Сохранение формы бетонной смеси после осадки конуса обеспечивается действием каса­ тельных напряжений т у его основания. Как известно,

Лоб-V

геометрических соотношений, указанных на рис. 26, устанав­ ливают зависимость между ОК и S.

Из равенства площадей трапеций АБДЕ и А'Б'Д'Е сле­ дует 1

H(R + r ) _ ( H —OK)(R+AR—г)

Отсюда

сf Н ■AR— О К • П 2

S — ‘Ч ОК ) ■

Замерив осадку конуса и рассчитав площадь основания, можно найти предельное напряжение сдвига для данной бе­ тонной смеси.

Эффективная вязкость бетонной смеси при вибрировании может быть определена по времени ее истечения из техниче­ ского вискозиметра. Примем обозначения: вязкость жидкости г], удельный вес ее у. Площади сечении внутреннего и наруж­ ного цилиндров для технического вискозиметра примерно рав-

80

ны. Движение рассматриваем установившееся, под перемен­ ным напором, равным h—hi (рис. 27). К величине напора будет прибавляться вес диска вискозиметра (или пригруза), который обозначим величиной P-S. Расход жидкости Q при течении прямо пропорционален напору и удельному весу и обратно пропорционален ее вязкости.

Влияние геометрических размеров вискозиметра и гидро­ динамических факторов течения, связанных с ними, выразим через коэффициент пропорциональности К

Рис. 27. Схема истечения бетонной смеси из технического виско­ зиметра.

Q = ~ [ t (h h,) • S I- P -S

Ho

dh

Q = V -S = -j^-S и h—hj = 2h—H,

следовательно, уравнение примет вид

82