水泥浆流变特性
水泥浆性能试验
中国石油大学(钻井工程)实验报告实验日期:2014.12.04 成绩:班级学号:姓名:教师:同组者:油井水泥浆性能实验一、实验目的1.通过实验掌握油井水泥浆密度、流变性能的测定方法,掌握有关仪器的使用方法,对油井水泥浆基本性能的指标范围有一定的认识。
2.通过实验掌握水泥浆稠化时间的测量方法及常压稠化仪的操作方法,了解常用油井水泥的稠化性能与有关标准,充分认识水泥浆稠化时间对固井作业的重要性。
二、实验原理1.YM 型钻井液密度计是不等臂杠杠测试仪器。
杠杠左端为盛液杯,右端连接平衡筒。
当盛液杯盛满被测试液体时,移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置,此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。
2.六转速粘度计是以电动机为动力的旋转型仪器。
被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。
通过变速传动外转筒以恒速旋转,外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩,使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。
依据牛顿定律,该转角的大小与液体的粘度成正比,于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。
反应在刻度盘的表针读数,通过计算即为液体粘度、切应力。
3.水泥浆常压稠化仪中有一带固定浆叶的可旋转的水泥容器。
浆杯由电机带动以150 转/分的转速逆时针转动,浆杯中的水泥浆给予浆叶一定的阻力。
这个阻力与水泥浆的稠度变化成比例关系。
该阻力矩与指示计的弹簧的扭矩相平衡,通过指针在刻度盘上指示出稠度值。
三、实验仪器、设备1.电子天平2.恒速搅拌器3.钻井液密度计4.六速旋转粘度计5.油井水泥常压稠化仪四、实验步骤1.标定常压稠化仪指示计实验前,应当在标定装置上对指示计进行标定,将铜套圈装在指示计上方;缺口对准指示计销轴,尼龙线一端系在指示的销轴上,另一端沿铜套圈沟槽绕一周,然后再沿滑轮的沟槽引下与吊钩连接。
标定时,在吊钩上装上砝码,读出指示计数值。
然后将吊钩、砝码用手托起,使指示计指针回到零。
接着松手让吊钩、砝码慢慢落下,读数。
如此反复几次,取平均值。
混凝土中的流变性能原理及测试方法
混凝土中的流变性能原理及测试方法一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域的材料。
混凝土的流变性能是影响其性能和使用寿命的重要因素之一。
本文将详细介绍混凝土中的流变性能原理以及测试方法。
二、混凝土的流变性能原理1、混凝土的基本结构和组成混凝土由水泥、骨料、水和外加剂等组成。
其中,水泥是混凝土的胶凝材料,骨料是混凝土的骨架材料,水是混凝土的润湿剂,外加剂则用于改善混凝土的性能。
混凝土的基本结构由水泥胶体和骨料骨架组成。
2、混凝土的流变性能混凝土的流变性质是指它在受到外力作用时的变形及其与时间和应力的关系。
混凝土的流变性能直接影响其物理力学性质、抗震性能、耐久性、变形能力、渗透性等特性。
混凝土的流变性能主要包括:(1)抗压强度:混凝土在受到压缩力作用时的最大抗力。
(2)抗拉强度:混凝土在受到拉力作用时的最大抗力。
(3)抗弯强度:混凝土在受到弯曲力作用时的最大抗力。
(4)抗剪强度:混凝土在受到剪切力作用时的最大抗力。
(5)变形能力:混凝土在受到外力作用时的变形能力。
(6)渗透性:混凝土中孔隙的大小和分布决定了其渗透性能。
3、混凝土的流变模型混凝土的流变模型是描述其流变性质的数学模型。
常用的混凝土流变模型包括:(1)弹性模型:弹性模型假设混凝土在受到外力作用后会恢复到原始状态,不会有任何残余变形。
常用的弹性模型包括胡克定律和泊松比定律。
(2)粘弹性模型:粘弹性模型假设混凝土在受到外力作用后会有残余变形,但变形随时间逐渐减小,最终趋于稳定。
常用的粘弹性模型包括麦克弗森模型和邓肯-恩特芬格尔模型。
(3)塑性模型:塑性模型假设混凝土在受到外力作用后会有明显的塑性变形,但变形不随时间减小,且不会恢复到原始状态。
常用的塑性模型包括穆氏塑性模型和普通强度理论模型。
4、混凝土的流变性能测试方法混凝土的流变性能测试是评估其性能和使用寿命的重要手段。
常用的测试方法包括:(1)压缩试验:压缩试验是评估混凝土抗压强度的一种常用方法。
水泥浆流变性分析及其环空流动的数值模拟 (1)
Experimental study on rheological property for cement slurry and numerical simulation on its annulus flow
SU N Bao jiang ,
1
GA O Yong hai ,
1
LIU Dong qing
vT ) ] + g
( 3)
320
水
动
力
学
研
究
与
进
展
2007 年第 3 期
式中: v 为流速, p 为流场压强 , 为动力黏度, g 为重 力加速度 , 为密度。 当流动为湍流时 , 采用 k ! 湍流模型封闭雷诺时 均方程使方程封闭: ( ui k ) = xi k ] + Gk + Gb - ! xj
A 辑第 22 卷第 3 期 2007 年 5 月
水 动 力 学 研 究 与 进 展 JOURNAL OF H YDRODYN AMICS
Ser . A , Vo l. 22, N o. 3 M ay, 2007
文章编号 : 1000 4874( 2007) 03 0317 08
水泥浆流变性分析及其环空 流动的数值模拟
水泥浆的流变性。这两个模式均不能充分反映水泥 浆的流变特性, 不能描述既有屈服值又有假塑性的水 泥浆体系, 特别是高温高压下的水泥浆体系 [ 1~ 3] 。由 于黏性作用, 属于非牛顿流体的钻井液和水泥浆在偏 心环空中的轴向流动规律 , 与同心环空时有很 大不 同[ 4, 5] 。偏心度等因素对非牛 顿流体环空流动 不均 匀性的影响, 国内外学者多从实验及理论方面进行研 究, 但他们研究的非牛顿流体大都局限于幂律流体及 宾汉流体[ 6~ 13] ; 对于赫切尔 巴尔克莱( H B) 流体 的环空流动研究 , 侧重于同心环空中的流动规律, 或 者做一定简化处 理后进行研究 [ 14] 。由于 H B 模式 在偏心环空中的流动方程表示复杂 , 精确的理论求解 比较困难 ; 同时水泥浆的环空流动实验研究条件难以 达到。数值模拟是解决这一问题的有效手段。本文 通过实验对海洋固井用到的水泥浆进行流变性分析, 得到了适合高温高压条件下水泥浆流变性的最佳模 式, 并在流变性分析的基础上对不同的水泥浆流变参 数在不同偏心度及流速条件下偏心环空内流速分布 的影响, 为水泥浆流变参数的优选提供了参考。
水泥浆流变特性18页PPT
8、法律就是秩序,有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起,可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的,因为好人用不着它们,而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
ThankLeabharlann you水泥浆流变特性6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂,怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
新拌水泥混凝土流变特性模型综述
水泥生产 Cement production14新拌水泥混凝土流变特性模型综述肖翔天(重庆交通大学材料科学与工程学院,重庆 400074)中图分类号:TQ172 文献标识码:B 文章编号1007-6344(2018)04-0014-01摘要:综述了新拌水泥混凝土流变性现有的流变模型,对新拌水泥混凝土流变模型的研究现状进行了梳理。
关键词:流变模型;新拌水泥混凝土0 引言流变学是一门研究物体由于各种原因所引起的流动和变形的学科,而对于新拌水泥混凝土,要研究其流动规律,就要研究其在某一瞬间应力与变形的定量关系,而其关系通常都要以流变方程式来表示,其流变参数主要有:屈服应力、塑性粘度合触变性。
从物理意义上来讲,屈服应力和塑性粘度与新拌水泥混凝土流变特性的关系就是浆体流动时剪切速率与剪切应力的关系,而触变性始终与时间这一因素有密切联系。
本文总结了新拌水泥混凝土流动性现有的流动模型,望为新拌水泥混凝土流变特性的测定提供思路。
1水泥基复合材料流变模型1.1牛顿流体模型Newton用平行平板剪切流动试验指出了两平行板之间的速度分布呈线性规律,得出:,式中,为剪切应力,为粘度,为剪切速率。
该模型粘度与剪切速率无关,只与温度有关。
Tatersall[1]将缓冲器和滑块并联,再与弹簧串联而成来表征流体粘-弹-塑性流变特征及其受力过程,提出了Bingham 模型:,式中,为Bingham 屈服应力。
,只发生弹性形变;,其弹性结构被破坏,之后遵循Newton 粘度定律。
该模型适用于有一定屈服应力的流体,也可以说牛顿流体模型是Bingham模型的一种特殊情况。
1.2 非牛顿流体模型1.2.1指数型模型随着混凝土流变性测试设备的改进,低水胶比混凝土不断发展,用Bingham 模型对低剪切速率下的-曲线进行拟合时,屈服应力出现负数, Bingham模型已不适用,故,F.de Larrard[2]提出了Herschel-Bulkley模型:,式中,是符合H-B模型的屈服应力,c为流动系数,p为HB流动指数或幂律指数。
固井水泥浆流变规律实验研究
21 0 0年 3月
石 油 钻 采 工 艺
OI L DRI LLI NG & PR0DUCTI ON TECHNOLOGY
V0 . 2 1 3 No 2 . Ma .2 0 r 01
文章 编 号 : 0 0 3 3 2 1 0 —0 4 —0 1 0 —7 9 ( 0 0) 2 0 2 4
固 井 水 泥 浆 流 变 规 律 实 验 研 究
王 斌 王 斌 瑞和
( 中国石油大学石油工程 学院, 山东东营 27 6 ) 50 1
摘要 :应用不 同的水 泥浆体 系固井是 解决不 同地 层需要 的主要 手段 , 对其 流变性规 律 尚缺乏 系统的 实验研 究和理论分 但 析 。针对 目前常用的 4 水泥浆体 系, 种 利用流变性 实验分析方法 , 研究 了水泥浆在不 同水灰比、 温度和水化 阶段 的变化规律 , 建
立 了流 变参数随温度和时间的变化 关系式。结果表明 , 水泥浆的流变性 随着水灰 比的增大而得 以改善 , 随温度的 变化 具有 明显 的区间性 变化规 律 , 但不 同体 系的趋 势转变温度点不 同, 随着水泥浆的不断水化, 且 其流性指数减小 , 稠度 系数增大。该研 究可
为优 化 固井 注 水 泥设 计 方 案 提供 重要 的理 论 依 据 。
e e s t mp r t r n mei e tb ih d I h wn t a er e l g f e n l r esb t rwi ei c e s f ca d i t r ht wi e e a e a d t s sa l e . t ss o t h h o o y o c me t u r g t et t t r a eo w/ n u i s i h t s y e h h n t
泥浆流变模式
泥浆的流变模式
在钻探工作中,选择合理的泥浆是钻探工作成功的重要条件之一,选取优良的泥浆性能,流变特性和水力特性,是提高钻井液效率的一个重要手段,其中,泥浆的流变性对钻进、排粉、孔壁稳定、钻孔漏失及流动阻力(压力损失)等均有重要影响。
然而泥浆的流变性能变化范围很大,不同的流变模式所具有的流变性能不同,其流变参数也不一样,泥浆流变模式的优秀选择不仅对于准确计算流变参数至关重要,而且对于评价处理剂性能、优选钻井水利参数、分析研究井内净化和井壁稳定等均有重要作用.
目前广泛采用的泥浆流变模式有宾汉模式、幂律模式、卡森模式、赫巴模式。
宾汉模式
塑性流体可称为宾汉流体,其流变曲线为不通过原点的一条直线,这种流体具有一定的颗粒浓度,在静止状态下形成颗粒之间的内部结构,加外力进行剪切时,要破坏结塑性黏度。
幂律模式
幂律流体的流变曲线为通过原点的曲线,可以用密函数或幂律模式来表示。
卡森模式
卡森模式能根据低剪切速率和中剪切速率的资料,较准确地预测高或极高剪切速率下的黏度变化。
卡森模式是假定凝聚成长条状的棒状物,在剪切速率下特别是在高剪切速率下能分解为原始颗粒。
赫巴模式
赫巴模式包括带屈服值的假塑流体及带屈服值的膨胀流体。
高温高压下水泥浆的流变模式
增高, 向剪 切速 率轴弯 曲的趋 势时, 有 宾汉 模式正好 与幂 律模式 相反, 无论在 高 剪切速 率 还是 在低 剪切 速 率 下屈服 值 都偏 高 。在低 剪 切速率 下 , 量值 受液 测 体在 管 壁 上滑 动 现象 的影 响 。
为了 决上 题 人 提出j 如卡 Cs n4一 ,√பைடு நூலகம் 和赫 解 述问 , 们 - 诸 森( s ); ao - l , ’ l
学 论 坛
●I
高温 高压 下水泥 浆 的流变模 式
刘 东清
( 利石 油管 理局 海洋 钻井 公 司 1东 东 营 胜 【 1 27 6 ) 5 0 2
[ 摘 要] 文采 用美 国 C a d e 本 h n l r公 司生产 的 7 0 型 高温 高压流 变仪 , 40 针对 胜利 油 嘲固井 常用 水泥 浆体 系, 选取 了有 一定 代表 性 的三种 配方 水泥浆 分别 在 j 种 不 『 深相 应 的温 度 和 压 力下 拟 合 水泥 浆 流变 曲线 , 别采 用 宾 汉 、幂 律 、修 『 幂律 、卡 森 、反 线 性 、指 数 、双 曲线 以及对 数 等 形式 , 选 了符 合 在 井 分 F 优 用 水 泥 浆体 系 的流 变 模 式 。 [ 关键词 ] 水泥 浆体 系 流变 性 流 变参 数 流变 模式 温 度 压力 中图 分类 号 :E 2 + 3 T 9 7 . 文献标 识码 : A 文 章编 号 : 0 9 9 4 ( 0 0 0 0 2 2 1 0 1 X 2 1 ) 5 0 1 5 0
切尔 一巴尔 克莱 (e s h lB lly f f H r c e— u k e) .( ) 0+ i j 等模 式 。 } 卡森模 式常 用 于钻 井泥 浆, 此模 式 一 般不 用 于水泥 浆 。赫 切尔 巴尔 克莱 模式 ( 模式 ) HB 是带屈服 值 的幂律 模 式, 常称 为屈 服幂律 模 式或修 正幂 律模 式, 是 12年 通 它 96 针 对橡 胶 溶液 提 出的, 9 7年用 于 钻井 液 。此模 式 含有 三个 参数 , 以给 出 17 可 较 多 的流变 参数 , 而较 为充 分地 反映 水泥 浆高 温 高压下 的流变 性 。此 外, 从 双 曲线 、反线 性 等模 式 也 可 以用 来 描述 水 泥浆 的流 变特 性 。本 文将 对 实验 结 果 进行 分 析, 得到 适 合 高温 高压 条 件下 水泥 浆 流 变性 的 最佳 模式 。 3 实验 仪器 实验 采用 美 国C ad e 公 司生 产的 70 型高温 高压 流变 仪, 仪器是 专 hn lr 40 该 门用 f在高 温高 压 条件下 测 量钻 井液 、水 泥浆 、压裂 液 等液体 流变 性 能, 能 够测 量所 有 牛顿液 体和 非牛 顿液 体, 宾汉 、幂 律及 修正 幂律 等, 如 包括 剪切 相 关和 时 间相 关 的 液体 。该类 仪器 能够模 拟 钻 井液 、水泥 浆 等在 环 空 中的 流 动状态 , 较之 常压 流变仪 更真 实和可 靠, 现场施 工具 有重要 的指 导意义, 对 是进 行钻 井 液 、水泥 浆 等性 能 设 计 、流变 学 设 计及 提 高水 泥 浆顶 替 效 率研 究 的
第一课水泥浆流变性
读数比值
0.94 1.0 0.82 0.85 0.98
/
平均读数
16.5 22 56.5 72 91 137
注意事项
1、如果需要加入外加剂,那么 外加剂可先溶于水中,再与水泥混合。也 可先与水泥用不锈钢勺混合均匀,再与水混合。如果外加剂能引起泡沫, 则在水中加入液体消泡剂。 2、在整个实验过程中,尽力防止水泥浆静止。 3、实验进行的每一步都要立即清洗盛放水泥浆的容器,以防水泥固化。
选择原则:以实验水泥浆的剪切速率与剪切应力对两个 模型的吻合程度为准,其方法可用线性回归中的相关系数 或下面介绍的线性比较法(F比值法)。
线性检验的基本原理是:如果流变方程呈线性分布,对 等间距的剪切速率,其对应的剪切应力呈线性增加,如果不 满足这个规律,流变方程就应该是非线性的。据此,线性检 验方法如下:
F 200 100 200 100 300 100 300 100
当 F 0.5 0.03时,选用宾汉流变模型,反之则选用幂律流变模型。
宾汉模型 p 0.0015300 100
o 0.511300 511p
幂律模型
n
2.092
lg
300 100
K
0.511300
511n
旋转粘度计的设计结构决定的参数
0.511
1r/min=1.703s-1
600r/min(1022s-1)、 300r/min(511s-1)、 200r/min(340.7s-1)、 100r/min(170.3s-1)、 6r/min(10.22s-1)、 3r/min(5.11s-1)。
参考《钻井液设备是否运转正常
浆体流变性
1.1 水泥浆体的流变性1.1.1流变性概念水泥的水化是一个由流体向固体转化的过程,故水泥浆体存在流变性。
流变学是研究物体在外力作用下的流动和变形的科学,属于力学的范畴[1]。
不同的是,传统力学只研究某个具体实物在受外力作用下的运动;而流变学研究的是系统在外力作用下的流动和变形,考虑到了系统内部的关联。
流动和变形,都是质点受力情况下随时间变化发生的形态变化;不同的是,流动的研究对象是流体,变形的研究对象是固体。
1.1.2水泥浆体流变性的研究意义水泥从加水开始水化到凝结成为固体的过程包含了弹性、塑性、流变性、触变性、粘度等不同性的质变化。
这些性质的变化不止影响水泥的微观结构,也关系到硬化水泥浆体的宏观强度、耐久性、坍落度。
而凝固前后并不孤立,二者均与流变性相关,即流变性的物理意义。
水泥浆体是混凝土最主要的成分,浆体的性质很大程度上决定了混凝土的性能[2]。
不同工程在施工时对水泥浆体流变性的要求不同:灌浆工艺、自流平水泥要求水泥浆体具有较好的流变性,路面施工则希望浆体流变性较差。
如何有效调节水泥浆体的流变性来适应不同工程的需要已成为重要研究课题[3]。
1.1.3水泥浆体流变性的影响因素研究表明,影响水泥浆体流变性的因素主要有以下三种[4]:(1)改变水灰比。
水是影响流变性的最主要因素,效果也最为明显;但改变流变性的同时对硬化后的水泥浆体影响也最为明显,水灰比过大极易导致抗折、抗压强度的迅速下降,因此建筑工事一般不采用此种方法。
(2)掺入外加剂。
外加剂种类繁多、品种齐全、价格低廉,可以有效地改善水泥浆体的各种性能。
外加剂对流变性的影响效果定向可控,可根据预期效果酌量使用。
目前已广泛应用于建筑行业,是采用最广泛的方法,也是最有效的方法。
优点是在改变流变性的同时,对成型后的不利影响较小。
(3)掺入超细掺合料。
超细矿渣、粉煤灰、硅灰等的掺入也可有效改变水泥浆体的流变性,但其效果要通过具体实验来确定。
故这种方法在使用之前要进行必要的试验,也是一种有效可行的方法。
水泥基浆液的流变性能试验研究
水泥基浆液的流变性能试验研究王钦;刘泽【摘要】浆液流变性是影响注浆效果重要因素之一。
本文采用漏斗粘度计,在测试不同水灰比纯水泥浆粘度系数的基础上,以粘土、粉煤灰、矿渣代替部分水泥制备了水泥–粉煤灰浆液、水泥–粘土浆液和水泥–矿渣浆液等三种水泥基浆液,测试了不同替代量时粘度变化。
研究表明,水泥浆的动力粘度系数随着水灰比增加按幂函数规律减小。
水泥–粉煤灰浆液的粘度随着水泥替代量的增加而增大,当替代量小于30%时,粘度基本上呈线性增加,当替代量大于30%后,粘度增加变缓;而水泥–矿渣浆液和水泥–粘土浆液的粘度随着水泥替代量的增加而减小,但替代量增加到15%后,浆液粘度系数基本保持不变。
【期刊名称】《土木工程》【年(卷),期】2018(007)005【总页数】6页(P751-756)【关键词】水泥浆;粘土;粉煤灰;矿渣;浆液流变性【作者】王钦;刘泽【作者单位】[1]绍兴市柯桥区交通建设有限公司,浙江绍兴;[2]湖南科技大学,土木工程学院,湖南湘潭;【正文语种】中文【中图分类】O61.引言注浆加固是以加压的方法将预配浆液注入到岩土体中,待浆液凝固后达到提高岩土体强度和结构整体性的工程技术[1][2]。
注浆加固起源于1802年法国土木工程师查理斯·贝里格尼(Charles Berigny)采用人工锤击的方法向地层挤压粘土浆液用于修理第厄普(Dieppe)冲砂闸,经过长期的研究与实践,目前注浆已成为岩土工程加固的主要方法之一,广泛用于边坡、地基、堤坝、挡土墙等工程结构的加固维护中[2]。
注浆材料是注浆技术的核心,国内外的研究者都非常重视浆液的研究,已从早期的水泥浆发展到种类繁多、性能各异的化学浆。
对于山区公路挡土墙而言,墙后多以砂性土为填料,填料间的孔隙较大,可注性强,多以水泥浆为注浆浆液。
因此研究水泥基浆液的流变性能有重要意义。
张家奇[3]通过试验探索了土石分层介质中的注浆扩散规律。
杜野[4]通过注浆材料流动性正交试验探讨了水灰比、外掺剂对浆液流动性能的影响规律,揭示了黏度时变性浆液流动度时间变化特征。
混凝土水泥净浆流变性能原理
混凝土水泥净浆流变性能原理混凝土是一种广泛使用的建筑材料,其主要成分为水泥、砂、石子等。
在混凝土的制备过程中,水泥净浆是混凝土的基础材料,其流变性能对混凝土的质量和性能有着重要的影响。
本文将详细介绍混凝土水泥净浆的流变性能原理。
一、水泥净浆的组成和性质水泥净浆是由水泥和水混合而成的,其主要成分是水和水泥。
水泥是一种粉状物质,其主要成分为硅酸盐、铝酸盐和铁酸盐等,可与水发生化学反应,形成水化产物。
水泥净浆的性质取决于水泥的种类和水泥与水的比例。
水泥净浆的性质主要包括流变性能、强度、稳定性和可泵性等。
其中,流变性能是决定混凝土工艺性能和质量的重要参数。
二、水泥净浆的流变性能1. 流变特性水泥净浆的流变特性是指其在外力作用下的变形和流动性质。
一般来说,水泥净浆的流变特性包括塑性、黏弹性、剪切变稀等特性。
塑性是指水泥净浆在一定的应力作用下,具有可塑性和变形性质。
黏弹性是指水泥净浆在外力作用下,具有同时存在的黏性和弹性。
剪切变稀是指水泥净浆在剪切应力作用下,其粘度随着时间的增加而减小的现象。
2. 流变模型水泥净浆的流变特性可以用流变模型来描述。
目前常用的流变模型有牛顿流体模型、卡塔罗尼克模型、本森模型和Maxwell模型等。
牛顿流体模型是指水泥净浆在外力作用下呈现出恒定的黏度,即粘度与剪切应力成正比。
卡塔罗尼克模型是指水泥净浆在一定的应力下呈现出剪切变稀的特性。
本森模型是指水泥净浆在外力作用下呈现出粘性和弹性的特性。
Maxwell模型是指水泥净浆在剪切应力作用下,其流变行为可以用弹簧和阻尼器的串联来描述。
3. 流变参数水泥净浆的流变性能可以用一些参数来描述。
其中,最常用的参数有粘度、剪切应力、剪切速率和流变指数等。
粘度是指水泥净浆在一定的剪切应力下的阻力大小。
剪切应力是指水泥净浆在剪切过程中所受到的应力大小。
剪切速率是指水泥净浆剪切过程中的速度大小。
流变指数是指水泥净浆的流变特性随着剪切速率的变化而发生的变化。
混凝土流变性原理及影响因素
混凝土流变性原理及影响因素一、前言混凝土是一种常用的建筑材料,其性能与使用寿命直接影响到建筑物的安全和经济性。
混凝土的流变性是混凝土性能的重要指标之一,对混凝土的应用有着重要的意义。
本文将介绍混凝土流变性的原理及其影响因素,以便更好地理解混凝土的性能。
二、混凝土流变性的概念混凝土流变性是指混凝土在力的作用下,表现出的变形和变形速率随时间的变化规律。
混凝土的变形可以分为弹性变形和塑性变形两个部分。
弹性变形是指在外力作用下,混凝土发生的可恢复性变形,这种变形是瞬时发生的,撤去外力即可恢复原状。
塑性变形是指在外力作用下,混凝土发生的不可恢复性变形,这种变形是随时间逐渐发生的,撤去外力后,混凝土只能恢复部分原状或完全不能恢复。
三、混凝土流变性的影响因素1.配合比混凝土的配合比对其流变性有着重要的影响。
过多的水胶比会导致混凝土中水分含量过高,使得混凝土强度下降,流动性增强。
过少的水胶比则会导致混凝土的流动性较差,易出现裂缝。
因此,要选择适当的水胶比,以使混凝土达到最佳的流变性能。
2.水泥种类及掺合料水泥种类及掺合料对混凝土流变性也有着重要的影响。
不同种类的水泥对混凝土的流变性能有着不同的影响,一般来说,初凝时间较长的水泥对混凝土的流动性更好。
掺合料的种类及掺量也会影响混凝土的流变性能,如硅灰石等掺合料可提高混凝土的流动性。
3.施工条件混凝土的流变性还受到施工条件的影响。
温度、湿度、风速等环境因素都会影响混凝土的流动性。
在施工中,要注意控制环境因素,以保证混凝土的流动性能够满足要求。
4.混凝土龄期混凝土龄期对混凝土流变性也有着重要的影响。
混凝土的龄期越长,其流变性越差。
因此在施工中要注意及时使用混凝土,以保证其流变性。
5.外力作用外力作用也是影响混凝土流变性的重要因素。
外力大小、方向、作用时间等都会影响混凝土的流变性能。
在施工中,要注意控制外力的作用,以保证混凝土的流动性能够满足要求。
四、混凝土流变性的原理混凝土流变性的原理是混凝土的内部结构发生变化,从而导致其流变性能发生变化。
混凝土的可流变性
混凝土的可流变性混凝土是一种常用的建筑材料,具有很强的强度和耐久性。
然而,人们在使用混凝土时经常会遇到一个问题,即混凝土在一定条件下会表现出可流变性。
本文将探讨混凝土的可流变性,包括其原因、影响因素以及如何控制。
一、可流变性的概念和原因混凝土的可流变性指的是在外力作用下,混凝土会表现出类似流动的行为。
而正常情况下,混凝土应该是一个固体材料,不会流动。
那么,为什么混凝土会出现可流变性呢?可流变性的主要原因是水泥浆体水分含量过高和水化反应未完成。
在混凝土制备过程中,水泥与水发生反应形成水化产物,使混凝土固化。
然而,如果水分含量过高或者水化反应未能充分进行,混凝土内部会存在大量的未水化水泥颗粒,从而导致可流变性的产生。
二、影响混凝土可流变性的因素1. 水胶比:水胶比是指混凝土中水的质量与水泥胶体的质量之比。
水胶比越大,混凝土的可流变性越明显。
因为水胶比越大,混凝土中的未水化水泥颗粒就会增加,从而增加混凝土的流变性。
2. 用水量:将适量的水掺入混凝土中有助于水泥的水化反应,但是如果过量的水添加进去,就可能导致混凝土可流变性的增加。
3. 矿物掺合料:在混凝土制备过程中,常常会添加矿物掺合料来代替部分水泥。
适量的矿物掺合料可以改善混凝土的性能,但是过量的使用可能会增加混凝土的可流变性。
4. 施工工艺:混凝土的可流变性还受到施工工艺的影响。
如果混凝土的振捣时间不足或者混凝土在施工过程中遇到长时间的延迟,都会增加混凝土的可流变性。
三、控制混凝土可流变性的方法为了控制混凝土的可流变性,可以采取以下措施:1. 控制水胶比:降低水胶比是减少混凝土可流变性的关键。
通过适当调整水胶比,可以减少混凝土中的未水化水泥颗粒,降低可流变性。
2. 控制用水量:在混凝土制备过程中,控制用水量是防止混凝土可流变性增加的有效方式。
要准确控制用水量,需要根据具体工程要求进行调整。
3. 控制矿物掺合料的使用量:合理使用矿物掺合料可以改善混凝土的性能,但是过量使用会增加混凝土的可流变性。
水泥浆配比与流动性的试验分析
水泥浆配比与流动性的试验分析引言:水泥浆配比与流动性是在建筑领域中常常遇到的问题。
合理的水泥浆配比能够保证混凝土结构的稳定性和强度,而流动性则直接关系到施工工艺的顺利进行。
本文将通过试验分析,探讨水泥浆配比与流动性之间的关系,以及对混凝土工程的影响。
1. 实验设备在进行水泥浆配比与流动性试验分析之前,我们需要准备一些实验设备。
首先是用于测定流动性的流变仪,该仪器可精确测量浆料的黏度、流动性和阻力等参数。
其次是用来制备水泥浆样本的振动台、模具和振动器。
还需要一台灵敏的称重仪器,用于精确称量水泥、砂石等配料的质量。
最后,还需要一些试验材料,如水泥、砂石、水等。
2. 实验步骤首先,我们将按照设计要求,准确地称取所需的水泥和砂石。
然后,将它们混合在一起,并加入适量的水,搅拌均匀。
接下来,将制备好的水泥浆样本倒入模具中,并在振动台上进行振动。
振动的目的是消除空隙,使水泥浆更加均匀。
3. 流动性测定一旦制备好水泥浆样本,我们就可以使用流变仪来测定其流动性了。
将水泥浆样本倒入流变仪中,并按照仪器的操作说明进行测试。
流变仪会通过旋转和施加剪切力来测量浆料的黏度、流动性和阻力等参数。
通过这些数据,我们可以了解到水泥浆的流动性如何,以及是否满足设计要求。
4. 分析与讨论通过实验测定的数据,我们可以进行一些分析和讨论。
首先,我们可以比较不同配比下水泥浆的流动性差异。
当水泥用量较少时,浆体的黏度会增大,从而导致流动性下降。
而当水泥用量适中时,浆体的流动性会达到最佳状态。
然而,如果水泥用量过多,浆体又会变得过于黏稠,难以流动。
这些分析结果可以为施工工艺的优化提供指导,选择最合适的水泥用量。
另外,在分析过程中,我们也可以观察到其他影响水泥浆流动性的因素。
例如,水泥的品种和砂石的粒径大小都会对流动性产生一定的影响。
不同品种的水泥具有不同的硬化特性,因此会对流动性产生不同的影响。
而粒径较大的砂石会增加浆体的粘度,从而使其流动性降低。
混凝土流变性能原理
混凝土流变性能原理一、导言混凝土是一种常见的建筑材料,由水泥、骨料、粉料和水等混合而成。
混凝土在建筑、道路、桥梁等工程中广泛应用,其耐久性、承载能力等性能是工程质量的重要指标。
混凝土的流变性能是影响其性能的重要因素,本文将介绍混凝土流变性能的原理。
二、混凝土的流变性能混凝土的流变性能是指其在受到外力时的变形行为。
混凝土的变形包括弹性变形和塑性变形,其中弹性变形是指在受到应力时,混凝土能够恢复原来的形状;塑性变形是指在受到应力时,混凝土发生永久性变形。
混凝土的流变性能包括刚度、粘滞性、流变特性等。
三、混凝土的刚度混凝土的刚度是指其在受到外力时,对应力的抵抗能力。
刚度越大,混凝土对应力的抵抗能力越强。
混凝土的刚度可用弹性模量来表示。
弹性模量是指在单位应力下,混凝土的应变大小。
混凝土的弹性模量与水泥的用量、骨料的种类、含水率等因素有关。
一般来说,水泥用量越大,弹性模量越大;骨料种类越硬,弹性模量越大;含水率越高,弹性模量越小。
四、混凝土的粘滞性混凝土的粘滞性是指其在受到外力时,由于内部摩擦力的作用,使得混凝土在外力作用下产生的应变滞后于应力的现象。
粘滞性越大,混凝土的应变滞后程度越大。
混凝土的粘滞性可用黏度来表示。
黏度是指在单位时间内,混凝土流动的阻力大小。
混凝土的黏度与水泥的用量、粉料的种类、含水率等因素有关。
一般来说,水泥用量越大,黏度越大;粉料种类越细,黏度越大;含水率越高,黏度越小。
五、混凝土的流变特性混凝土的流变特性是指其在受到外力时,由于其内部结构的复杂性,其应力-应变关系的非线性和时间依赖性。
混凝土的流变特性可用应力-应变曲线来表示。
应力-应变曲线的形状与混凝土的成分、骨料的形状、施加应力的速度等因素有关。
一般来说,混凝土的应力-应变曲线可分为线性段、弹性-塑性转换段和塑性段。
线性段是指当应力较小时,混凝土的应变呈线性关系;弹性-塑性转换段是指当应力达到一定值时,混凝土的应变开始出现非线性关系,即发生塑性变形;塑性段是指当应力进一步增加时,混凝土的应变增加速度较快,即发生流变现象。
水泥浆性能试验14
中国石油大学(课程名称)实验报告实验日期: 11.10 成绩:班级: 学号: 姓名:教师: 郭辛阳同组者:油井水泥浆性能实验一、实验目的1.掌握油井水泥浆的制备方法 ;2.掌握测定水泥浆密度、流变性能和稠化时间的原理、实验流程及步骤。
二、实验原理 1、水泥浆密度水泥浆密度是由配制水泥浆的水泥、配浆水、外加剂和外掺料等材料的密度和掺量决定的。
实验中使用YM 型钻井液密度计测量水泥浆的密度,该仪器是不等臂杠杠测试仪器,杠杠左端为盛液杯,右端连接平衡筒。
当盛液杯盛满被测试液体时,移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置,此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。
2、水泥浆流变性能大多数水泥浆表现出复杂的非牛顿流体特征。
一般来说,水泥浆属于剪切稀释型流体,描述水泥浆流变性质最常用的流变模式为宾汉塑性模式和幂律模式。
(1)宾汉塑性模式(2)幂律模式实验中使用六转速粘度计测量水泥浆的流变性能,该仪器是以电动机为动力的旋转型仪器。
被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。
通过变速传动外转筒以恒速旋转,外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩,使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。
依据牛顿定律,该转角的大小与液体的粘度成正比,于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。
记录表盘参数,通过以下方法计算水泥浆的流变参数。
n -幂律系数, 无量纲量; k-稠度系数,n Pa S ⋅。
nk τγ=⋅ ypττμγ=+⋅3、水泥浆稠化时间稠化时间是指从水泥浆配浆开始到水泥浆注入稠化仪中,在实际井温和压力条件下,水泥浆稠度达到100 Bc 所经历的时间。
实验中使用常压稠化仪测量水泥浆的稠化时间。
配制好水泥浆后,随着水泥水化,水泥浆不断变稠,稠化仪浆叶旋转剪切水泥浆的阻力增大,使安装在电位计上的弹簧扭矩及其指针旋转角度也相应增大,电位计的阻值及电压也随之增大。
因此,电位计所反映出来的电压值,不仅表示了弹簧扭矩的大小,也反映了测量水泥浆稠度值的大小三、实验设备1、YM 液体密度计;2、六转速粘度计;3、稠化仪;4、其它仪器;四、实验步骤 1、确定水灰比步骤配制水泥浆之前必须确定水灰比。
水泥净浆标准稠度
水泥净浆标准稠度水泥净浆是水泥加入水后形成的混合物,主要用于混凝土结构中的灌浆,砌块、砖头的粘结,以及混凝土表面的涂覆。
在水泥净浆的制备过程中,稠度是非常关键的参数,因为它直接影响到水泥净浆的性能和施工效果。
本文将介绍水泥净浆的标准稠度及相关的内容。
水泥净浆的标准稠度是指在一定比例下,水泥净浆与水的体积比例为1:0.485,搅拌后最终混合物的黏度。
标准稠度是根据试验,通过添加不同的水量至水泥中,并通过试验得出的平衡配比,最终得到的标准稠度参数。
标准稠度的单位是秒,通常使用的方法是测量从50毫升带孔试管中取出水泥净浆多少秒会流过去,单位是秒。
在建筑、桥梁、隧道等工程中,常用的水泥净浆标准稠度是30秒和40秒。
30秒的水泥净浆比40秒的水泥净浆更流动,适合施工时的灌注或喷涂;而40秒的水泥净浆更为粘稠,适合使用在需要填充空隙或焊接镶嵌的场合。
目前,大多数工程都采用30秒的标准稠度水泥净浆。
二、影响水泥净浆稠度的因素1.水泥品牌:不同品牌的水泥具有不同的粘度和流动性,这会影响到水泥净浆的稠度。
2.水泥矿物成分:水泥中的矿物成分,比如氧化铁和铝酸盐等,会影响水泥净浆的黏度和流动性。
3.水泥净浆的含水率:如果水泥净浆的含水率太低,其黏度将增加,而如果含水率太高,则其粘度将降低。
4.水泥净浆的水水平:如果水平太低,则水泥净浆会管道阻塞等问题,而如果水平过高,则会造成不稳定的施工。
5.水泥净浆的搅拌时间:搅拌时间越短,液体的黏度越高,更难流动,而搅拌时间长,则会导致搅拌剂在水泥净浆中降解,进而影响制备水泥净浆的质量。
6.使用的混凝土结构类型:不同类型的混凝土结构需要不同的水泥净浆稠度,在施工过程中需要做好相应的调整,以确保施工质量。
现场测量水泥净浆稠度的方法大致分为两种:流动度盘法和沉降塔法。
流动度盘法是在盘子上标出一些点,然后从试验带上取出一些净浆滴入盘中,观察瞬间液体会流向所标记的点,从而判断它的稠度。
沉降塔法则是使用沉降塔、密封端口和干涉仪来测量净浆的沉降高度。
混凝土流变性原理
混凝土流变性原理一、引言混凝土是广泛应用于建筑工程中的一种材料。
在混凝土的生产过程中,其流变性是一个重要的参数。
混凝土的流变特性会直接影响其耐久性和强度。
因此,对于混凝土流变性的研究非常重要。
本文将详细介绍混凝土流变性原理。
二、混凝土的组成混凝土是由水泥、砂子、骨料和水混合而成的。
其中,水泥是混凝土的主要成分,其含量通常在10%~15%之间。
砂子和骨料是混凝土的填料,它们的含量通常在50%~60%之间。
水是混凝土的溶剂,其含量通常在15%~20%之间。
三、混凝土的流变特性混凝土是一种非牛顿流体,其流变特性可以分为三个阶段:流动、变稠和凝固。
在流动阶段,混凝土具有低黏度和低粘度。
在变稠阶段,混凝土开始变得更加粘稠,黏度和粘度逐渐增加。
在凝固阶段,混凝土变得非常粘稠,凝固成坚硬的物体。
四、混凝土的流变模型混凝土的流变模型可以分为两种:线性模型和非线性模型。
线性模型通常用于低速流动的混凝土,而非线性模型则适用于高速流动的混凝土。
1. 线性模型线性模型假设混凝土的流动行为是线性的,即混凝土的应力和应变成正比。
在这种模型中,混凝土的流变特性可以用牛顿黏度模型来描述。
牛顿黏度模型的公式如下:τ = η × γ其中,τ是混凝土的应力,η是混凝土的动力黏度,γ是混凝土的应变速率。
2. 非线性模型非线性模型假设混凝土的流动行为是非线性的,即混凝土的应力和应变呈现非线性关系。
在这种模型中,混凝土的流变特性可以用卡西纳黏度模型来描述。
卡西纳黏度模型的公式如下:τ = η × γ + k × γ^n其中,τ是混凝土的应力,η是混凝土的动力黏度,γ是混凝土的应变速率,k和n是模型中的常数。
五、混凝土流变性的影响因素混凝土的流变性受到多个因素的影响,包括混凝土的配料、水泥的种类、水泥的含量、骨料的大小和形状、水的含量、混凝土的龄期和环境温度等。
1. 混凝土的配料混凝土的配料是混凝土流变性的决定因素之一。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
水泥浆流变特性 水泥浆流变特性,通常采用回转圆筒黏度计的方法测定 。粘度计的工作部分包括两个圆筒,在内外两个圆筒之间置 又要测定的式样。外筒的半径为R,内筒的半径为r,式样的 有效高度为h,当以不同的角速度旋转外筒时,通过水泥浆 式样的内摩擦可以使内筒旋转。根据内筒的璇转角度可以得 到扭矩。因此,在对水泥浆柳编特性进行测定时可以直接得 到角速度与扭矩两个参数,从而进行计算。 M.伊什-沙洛姆等人在研究水化时间分别为15min、 45min、3h的水泥浆的流变特性时,发现它们具有三种不同 的流变曲线。上升和下降流变曲线所包围的面积,称为滞后 圈,显示水泥浆得触变性。所谓触变性是指某些胶体体系在 外力作用下,流动性暂时增加,外力除去后,具有缓慢的可 逆复原的性能。这是一种等温下胶凝-溶胶可逆互变的现象。
三种理想物体及其流变方程
1、胡可弹性固体。它是指这样一种弹性 固体,当其在外力作用下,变性立即发生 ,变形的大小与作用力成正比,当外力取 消以后,物体能恢复原来的形状。 为了形象地表述上述流变方程,可以用 一个完全弹性的弹簧(A)作为理想弹性体 的模型原件。 当作用力超过极限剪力时,固体就失去 弹性而产生不能消失的塑性变形。
流变学及流变方程
流变学是研究物体中的质点因相对运动 而产生流动和变形的科学。因为流变学 能够表述材料的内部结构和宏观特性之 间的关系,所以它逐渐成为材料科学基 础理论的一个重要部分,并且涉及到各 类类型的材料。 流变学把三种理想物体,各用一些参数 将应力与应变的关系联系起来,表述为 流变方程式。
宾汉姆体 宾汉姆在研究硅藻土、瓷土、油漆等弹-塑-粘性 物体的变形过程时,当所加的外力较小,它所产 生的剪应力小于极限剪应力或 屈服应力t时, 物体将保持原状不发生流动.而当剪应力超过t时, 物体就产生流动形变.这类物体称之为宾汉姆体. 一些实验表明,沥青、土壤、水泥浆和水泥混凝 土混合物等都属于宾汉姆体。因此,研究水泥浆 的流变特性主要是确定应变速率遇剪应力之间的 关系,从而确定表征水泥浆特性等值。
体
3、牛顿粘性液体。当液体流动时,在 流动着的液体中,可以沿着流动的方向 将其分成流速不同的若干层,则相邻的 两层之间存在着与流动方向相反的阻力 ,这种阻力称为粘性或内摩擦力。牛顿 粘性液体就是这样一种理想的粘性液体 ,其剪应力与应变速率之比为一个常数 。 牛顿液体的模型是用一个带孔的活塞 在装满具有粘性的液体的圆筒形粘壶内 运动。
2、圣*维南塑性固体。它是指这样一种理 想塑性体,当其固体产生变形的力超过屈 服应力后,在应力不变的情况下,物体产 生塑性流动。如果这个外加应力等于屈服 应力时,物体以匀速流动。 理想塑性体的模型,可以用一个静置于 桌面上的重物(B)表示。重物与桌面间 存在摩擦力。当作用力P达到并超过静摩 擦力时重物开始移动.当P减少到与动摩擦 力相等时,重物即以匀速移动.这个元件就 是圣*维南塑性体模型.
0 0 0 0
水化时间
γ
)
0
(Pa
η
0
(Pa·S
min 2h 3h
44.5 56 99 134
2. 水灰比的影响 水灰比对水泥浆的流变特性影响较大,图437表示不同水灰比的水泥浆,塑性粘度和极限 剪应力与水化时间为15min的比值随时间变化 的规律,它表明随着水会比变低时,塑性粘度和 极限剪应力均提高。
γ
( Pa)
0
30
35 25 30 35
50
48 2.4 2.5 3.3
124
134 5.4 15 15.7
太大
太大 9.3 太大 太大
η
( Pa·S)
0
4. 水泥熟料矿物组成的影响 试验证明,水泥熟料矿物对水泥流变性也有影响, 但是其中最重要的是C3A的含量。图4-38表示。水泥 浆的水灰比为0.5,在常温下水化,水泥浆的流变性 与C3A含量的关系。它表示水泥熟料中C3A的含量提 高,水泥浆的塑性黏度和极限应力也随之提高,这 种影响在水化2h后表现得特别明显。
影响水泥浆的流变特性的因素很多,主要有 水灰比、水化温度、水泥的矿物组成、搅拌制度 等。为了探讨这些 因素的影响程度,M.伊沙-沙 洛姆等人曾对熟料组成为C3S44.8%、C2S26.9% 、C3A13.6%、C4AF6.7%的波兰水泥在不同条件 下进行了比较,根据试验结果归纳如下:
1. 水化龄期的影响 表4-24的试验结 果表明,水泥浆在 45min以前,η 、γ 的 变化不大,超过这个 时间, η 、γ 增长比较 大,两小时后增长更 大。
水泥浆的工艺特性
水泥浆与水泥混凝土混合物的工艺特性,特别 是通常所说的工作性或和易性,是从事混凝土施工 和水泥制品工艺的技术人员十分关心的问题.水泥 浆或水泥混凝土混合物的和易性是评定其工艺性 质的一个综合指标.它是流动性、可塑性、稳定性 、易密性等多种互相矛盾的工艺要求的统一。到 目前为止,对它还没有一个准确的统一的描述, 随着流变学在水泥浆和混凝土混合物中的应用, 有可能对它做出科学的描述。
3. 水化温度的影响 水化温度对水泥浆流变特性的影响如 表4-25所 示。从所列试验结果可知,随着水化温度的提高 ,浆体的流变特性增大。但是在45min以前增大不 显著,超过45min以后增长特别快。
指标 温度 (℃) 25
水化时间
15min 44.5 45min 56 68 2.5 3.2 3.5 2h 99 3h 134
示意图
在图4-36中,1为水化15min的浆体,其下降曲 线(2)在上升曲线(1)的右方,第二次测定也在 第一次测定的右方,它说明在同样转矩下,力矩增加 即粘度增加,这个现象属于反触变现象.11 为水化 45min的浆体,它表现为可逆曲线。 111为3h的浆体,其下降曲线在上升曲线的左方且成 直线,第二次循环也移至第一次的左方,它表明在同 样转速下,力矩减小即粘度减小,这种现象属于触变 现象。 反触变现象是某些粗粒子悬浮体的特性,而触变现 象是某些胶体体系的特性。水泥浆随着水化过程进行 而逐渐形成水化物胶凝体,因而,水泥浆的流变特性也 从反触变现象过度到触变现象,这是水泥粒子从初始 分散体系向胶体尺寸粒子的水泥悬浮体以及凝聚结构 转变的过程。