Версия для слабовидящих
Как и зачем надо смазывать бетон? Печать Email
Новости науки
09.10.2013
В целом ряде практических приложений взвеси частиц приходится передвигать через систему труб. Часто, как это происходит при производстве цемента и бетона, жидкого компонента в таких субстанциях должно быть по минимуму, иначе качество конечного продукта резко снизится.

Но как только содержание жидкости падает, поднимают голову иные проблемы. После сдвига в бетономешалке или при перекачке смесей в них начинается загустевание. Вязкость взвеси в потоке резко растёт, а при некоторых обстоятельствах растёт едва ли не до бесконечности, заставляя то в огромное количество раз увеличивать расход энергии на прокачку бетона по трубам, то вообще уничтожая непомерной нагрузкой насосы.


Загустевание при сдвиге ведёт к значительному удорожанию перекачки больших объёмов бетона на существенные расстояния, что часто бывает неизбежным при строительстве крупных и дорогостоящих объектов, таких как небоскрёбы или здания промышленного назначения. (Фото Concrete Forms.)

Крупный французский производитель цемента Lafarge для решения такого рода проблем обратился к Швейцарской высшей технической школе Цюриха с просьбой о помощи. Используя компьютерное моделирование процессов, происходящих с такими взвесями, и лабораторные эксперименты, Николас Фернандес (Nicolas Fernandez) и Роман Мани (Roman Mani), кажется, смогли сдвинуть это весьма важное дело с мёртвой точки.

Ключевым в понимании происходящего стало признание того, что поток в столь плотных взвесях по своим параметрам скорее сводится к взаимодействию между отдельными его зёрнами, нежели к процессам, характерным для жидкостей. Таким образом, реология, деформации и текучесть вещества в них тесно связаны с трибологическими параметрами компонентов взвеси — контактным взаимодействием твёрдых деформируемых тел.

При малых скоростях потока «контакты» между частицами взвеси происходят при увлажнении сталкивающихся поверхностей жидкой плёнкой. В таком гидродинамическом режиме трение умеренно, и насосы могут перекачивать смеси без особого напряжения. Однако при росте скорости плёнка между частицами разрывается, и зёрна трутся друг о друга, как если бы были сухими. Именно в этот момент начинается загустевание после сдвига.

Ещё хуже становится, когда разорванная на многочисленные фрагменты жидкая плёнка полностью исчезает — что при высоком содержании твёрдых компонентов во взвеси и приличном трении случается довольно часто. Именно тогда вязкость устремляется к бесконечности, и перекачивающие насосы выходят из строя.


На определённом этапе трение внутри такой взвеси начинает больше напоминать трение частиц песка или гравия друг о друга, нежели процессы, происходящие в жидкостях. (Фото Shutterstock.)

Как только возникло понимание связи загустевания при сдвиге и трения твёрдых зёрен взвеси друг о друга, стало ясно, как помешать этому процессу. Опытная проверка показала: внесение во взвеси на цементной основе небольшого количества полимерных добавок резко снижало коэффициент трения и полностью предотвращало загустевание при сдвиге. Как замечают авторы, открытие способно покончить с поломками перекачивающего оборудования и заодно существенно снизить энергозатраты бетонной индустрии без снижения качества производимых ею смесей.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters.

Источник - http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/10009276/

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта