流變特性

流變特性

流變特性 是物體在外力作用下發生的應變與其應力之間的定量關係。這種應變(流動或變形)與物體的性質和內部結構有關,也與物體內部質點之間相對運動狀態有關。如膠體體系的流變特性不僅是單個粒子性質的反映,而且也是粒子與粒子之間,以及粒子與溶劑之間相互作用的結果。因此不同的物質具有不同的流變特性。

流變模型與流變特性

在流變學研究中,是用某些理想元件組成的模型來模擬某些真實物體的流變特性,並導出其流變方程。

流變模型常用3個基本元件來表示

(1)一個具有完全彈性的彈簧,表示理想彈性固體,其應力與應變關係服從胡克定律,此主件為胡克固體模型。

(2)一個帶孔的活塞在充滿粘性液體的粘壺內運動,表示理想粘性液體服從牛頓液體定律,此元件為牛頓液體模型(NewtoniunLiquidModel),流變方程式為:t=ny式中n為粘度係數,y為速度梯度。

(3)一個靜置在桌面上的重物,重物與桌面間存在摩擦力。當作用力P略超過摩擦力f時,重物即以勻速運動。表示理想塑性固體,此元件稱為聖維南體模型(St,VenantBodyModel)。

若將上述元件串聯或並聯起來,進行不同的組合,就能模擬出各種物體的流變特性,並導出其流變方程。方程式中的常數就表述某一物體(或某一材料)的流變特性。如牛頓型流體的粘度不隨外界剪下應力而變,是個常數,剪下應力與剪下速度成正 比,流變曲線是直線,並通過原點,即在任意小的外力作用下,液體就可流動。用粘度這一數值就能表征牛頓流體的特性。

與時間無關的流動曲線

根據實驗總結,在固體與液體的混合體系(固體粒子分散在液體中的體系)中,與時間無關的流動曲線有如下6種 :

1-牛頓流動。t-y關係為通過原點的直線,粘度n恆定;

2-賓漢流動。t-y關係從t軸的某一點(屈服值)起為直線。屈服後粘度接近恆定;

3-假塑性流動。t-y關係凸向t軸,粘度n隨剪下速度增大而下降;

4-具有屈服值的假塑性流動。t-y關係從t軸的某一點(屈服值)起開始向t軸凸出,粘度n隨剪下速度增大而下降;

5-脹性流動。t-y關係凹向r軸,粘度n隨剪下速度增大而增大;

6-具有屈服值的脹性流動。t=y關係從t軸的某一點(屈服值)起凹向t軸,在屈服後粘度下降,隨後又隨剪下速度增大而緩慢上升。

除上述與時間無關的流動特性外,還有一類與時間有關的流動特性。一般是在一定剪下速度下,測定應力隨時間的變化。

相關背景

總而言之,真實物體(或材料)在外力作用下都將發生形變(或流動),按其性質不同,形變可分為彈性變形、粘性流動和塑性流動 。

然而,在許多情況下,也有既具有粘性又具有彈性的粘彈性物體的異常流動特性,諸如含某些固體物質的懸浮液,高分子聚合物、橡膠、塗料、粘土泥漿等。

澆注耐火材料就是一類具有異常流變特性的典型材料。它是由粗顆粒料、細粉、超細粉、水泥和分散劑組成的。從加水拌合開始,水泥開始發生水化反應,隨著水化反應的不斷進行,體系的流變特性也不斷發生變化,從開始時以粘塑性為主逐漸向粘一彈性變化。其流變特性與澆注料中的基質材質、固/液比例(即灰/水比)、固體粒子形態、固體粒子表面所帶的電性有關。因此,掌握流變學的基本理論,研究不同材料的流變特性,就可為調整材料的配比,控制材料的製備工藝提供依據,從而改善材料的施工性能,提高其理化性能和套用效果。

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