Строительные растворы и их поведение при движении по трубам

Строительные растворы относятся к неоднородным (структурным) жидкостям и по своим физико-механическим свойствам представляют пластичные тела. Можно считать, что под действием малых сил такие тела практически обладают другими обратимыми деформациями до некоторого предела, после которого у них обнаруживаются необратимые деформации, увеличивающиеся со временем.

Раствор перемещается по трубопроводам вскоре после приготовления, когда он характеризуется наличием коагуляционной или начальной стадии коагуляционно-кристаллизационной структуры. В состоянии покоя — это пространственная сетка неправильной формы, равнопрочная во всех направлениях -3.

В процессе движения, при приложении внешней силы разрываются в первую очередь наиболее слабые связи пространственной сетки, распадаясь на отдельные цепочки с освобождением части иммобилизованного растворителя (воды). Все это приводит, естественно, к понижению вязкости.

По мере увеличения скорости деформирования увеличивается анизотропность системы. После снятия напряжения система тиксотропно восстанавливается, становясь, по-прежнему, равнопрочной.

При движении по трубопроводам строительный раствор в зависимости от скорости движения (градиента скорости) может находиться в состоянии частично или предельно разрушенной структуры.

В первом случае к нему должны быть применены общие зависимости Максвелла, связывающие упругие свойства с вязкостью, так как раствор обладает одновременно и упругими свойствами и свойствами вязкого тела, причем это сопровождается наложением деформаций от обоих свойств.

Для строительного раствора, перемещаемого по трубопроводам в условиях предельно разрушенной структуры, когда предельное напряжение сдвига, напряжение внутреннего трения уравнение справедливо лишь при соответственно изменившихся величинах к] и


Таким образом, линейная зависимость в уравнении, имеющая место только при условии переменной г, становится при изучении движения строительного раствора по трубопроводам нелинейной из-за наличия двух переменных.

Вязкость и предельное напряжение сдвига т0 являются основными физико-механическими параметрами, определяющими поведение строительных растворов при движении их по трубопроводам.

В работах П. А. Ребиндера и Н. В. Михайлова 1-4 приводится реологическая кривая (кривая течения) структурированных жидкостей, показывающая, что вязкость в начальный период движения жидкости имеет постоянное значение, свидетельствующее о наличии в этой области градиентов течения практически с неразрушенной структурой.


Представляет интерес получение конкретных значений реологических констант строительных растворов.

Величины определяются чаще всего ротационными вискозиметрами. Наиболее совершенными (этого типа) являются вискозиметры М. П. Воларовича, для которых имеется разработанная теория пластичного потока, основанная на уравнении Шведова—Бингама, и электроиио-сельсиииый эластовискозиметр

Значение т на вискозиметре М. П. Воларовича находят при постоянном (максимальном) значении тд. что не соответствует фактическим условиям при движении растворов по трубопроводам. Этот прибор может найти применение для определения начальных максимальных значений ц и т0 , соответствующих практическому моменту заметного начала разрушения структуры при движении.

Электронно-сельсинный эластовискозиметр позволяет хорошо изучить структурно-механические свойства цементных, известковых, глиняных растворов. Однако для строительных песчаных растворов на этом приборе нельзя получить достаточно достоверные реологические кривые Для практического определения величин сопротивлений движению всех строительных растворов по трубопроводам и нахождения конкретных значений т1 и т0 нами разработан и рекомендуется способ, основанный на нахождении этих величин во время движения раствора по трубопроводу, т е. при практических условиях его транспортирования.

Определение производится на установке (рис. 1), условно названной нами напорным вискозиметром. Она построена по принципу экспериментальных установок, примененных Б. С. Филатовым при исследовании течения суспензий глины в трубах, Б. В. Веденеевым при исследовании гидравлических закономерностей процесса течения битумов и битумных мастик по трубам, кафедрой гидравлики Московского инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева при исследовании движения меловых суспензий по трубам.

Цилиндр установки заполняется исследуемой жидкостью Поршень, червячно-винтовой привод и электродвигатель осуществляют подачу жидкости в трубопровод с определенной заданной скоростью. Трубопровод состоит из двух труб 0 22 и 31 мм. Дифференциальные манометры автоматически запысывают разность давлений между двумя точками трубопровода, расположенными на расстоянии 1 м друг от друга.

Червячно-винтовой привод позволяет создать разные скорости движения жидкости в трубопроводе в диапазоне от 0,025 до 0,8 м/сек, соответствующем практике трубопроводного транспортирования и>а участке трубы d =31 мм— 0,025; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,4 м/с на участке трубы d=22 мм — 0,05; 0,1, 0,2; 0,4; 0,8 м/сек).

В процессе установившегося движения дифференциальные манометры фиксируют величину сопротивлений движению Др По двум значениям этой величины при двух разных диаметрах d, но при одной и той же средней скорости vCp из формулы