全组分流变仪的现状及应用

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1、2007年全国不定形耐火材料会议论文集全组分流变仪的现状及应用1,21,222233曹喜营，王战民，李少飞，王守业，李再耕，黄少平，李丰1北京科技大学，北京1000832中钢集团洛阳耐火材料研究院，洛阳4710393洛阳市谱瑞慷达耐热测试设备有限公司，洛阳471039摘要本文总结了国内外新拌混凝土和耐火浇注料用全组分流变仪的分类和研究应用现状，并利用国内开发的耐火浇注料用全组分流变仪，对Al2O3-SiC-C质自流浇注料进行了初步研究。试验表明，Al2O3-SiC-C质自流浇注料具有宾汉姆流体的特征，并具有触变性。该设备可以对细粉或超细粉原料和基质浆体以及

2、全组分自流浇注料的流变特性进行研究。关键词流变，浇注料，流变仪1前言不定形耐火材料的四大理论基础为：流变学、胶体化学、粉体工学和热力学等。其中流变学和不定形耐火材料的作业性密切相关。作业性的研究是不定形耐火材料研究的重点，作业性包括流动性、泵送性、粘附性、可塑性、回弹性、凝结性、硬化性等等。但仅有作业性的研究是不够的，作业性和基础理论的关系研究目前越来越受到重视。图1为6种与时间无关的流体模型。以往的研究表明，耐火浇注料的流变特性可用宾汉姆模型来描述。宾汉姆材料的流变特性可由屈服应力τ0和塑性粘度η两个参数来确定。同时，耐火浇注料还是一种触变性材料（与时间

3、有关的流变性能），见图2，即处于凝胶状态的体系在搅动或震动作用下，会变成为具有流动性的溶胶，静置之后体系又恢复到原来的凝胶状态。此体系在恒定的剪切速率下剪切时，其粘度是随时间的延长而下降，而在降低剪切速率或去掉剪切作用时，粘度又随时间延长而增大，具有可逆性。流变参数可用流变仪来进行测定。由于耐火浇注料和混凝土含有大颗粒，如一般浇注料的最大颗粒粒度可达10mm。普通浆体流变仪无法对此进行测试。因此，必须采用不同于常规的流变仪来进行测试。目前，国内外对不定形耐火材料的流变学和作业性的研究日益深入，如巴西FederalUniversityofSaoCarlos大

4、学利用新开发的全组分流变仪对浇注料的流变性能方面做了较多的研究工作。郑州大学购进加拿大蒙特利尔大学的浇注料全组分流变仪也进行着相关研究，并得出了一些有意义的结果。从基本组成和施工方法上看，耐火浇注料与普通混凝土相似，故一般又称作耐火混凝土。仅从施工作业性上说，他们应该是完全相同的。新拌混凝土的流变特性也可用宾汉姆模型来描述。因此，有关混凝土作业性的一些研究方法，尤其是流变性上的研究方法完全可以借鉴到耐火浇注料的研究中。·２２７·2007年全国不定形耐火材料会议论文集混凝土流变性的研究以往也集中在浆体的研究上，对新拌混凝土的全组分流变性研究从20世纪80年代

5、才开始进行。该研究目前仍处在发展时期，国内研究仍然不多。图16种与时间无关的流体模型图2触变性材料典型的滞后流动曲线[1,2,3]2国外混凝土流变仪研究现状2.1同轴圆筒流变仪⑴.PowersandWilerplastometer流变仪同轴圆筒混凝土流变仪最早是由Powers和Wiler根据同轴圆筒流变仪原理在第二次世界大战前发明的，设备名称为PowersandWilerplastometer。尽管此发明由于第二次世界大战而停止，但其原理成为了以后开发更先进混凝土流变仪的基础。该流变仪设计了足够大的尺寸用来对混凝土流变性的测定，还可以用来测定水泥浆体和泥浆

6、的流变性。最初设备外圆筒的尺寸为：直径12inches，高8inches。内圆筒尺寸：直径8inches，深度3inches，距离底部高度4inches。外圆筒可以不同或任意的速度转动，采用弹簧连接系统测定内圆筒的转矩。稍候出现了改进型，见图3。外圆筒改称圆环状，实芯内圆筒被一个环取代，将混凝土分割为两部分。该设备为利用同轴圆筒流变仪来测定混凝土流变性的首次尝试，尽管该设备已不再使用，但它是以后混凝土流变仪的基础。此外，尽管在壁上加上了橡胶条，但仍无法消除混凝土的滑移现象。并且该设备检测的是应力和应变，并不是剪切应力和剪切应变。·２２８·2007年全国不定

7、形耐火材料会议论文集图3PowersandWilerplastometer示意图⑵.conTec同轴双圆筒回转流变仪ConTec同轴双圆筒回转流变仪，基于Couette流变仪原理，在PowersandWilerplastometer和Tattersall流变仪（后述）的基础上在1987年于挪威开发而成。产品已形成系列化，见表1。ConTecBMLViscometer3流变仪见图4所示，内筒安装示意图见图5。控制外圆筒以不同的速度转动，内圆桶测量产生的扭矩。该设备于1987年在挪威完成。表1ConTec同轴双圆筒回转流变仪的分类型号用途ConTecBMLVi

8、scometer3formortarandconcreteConT