粘度、稠度及流变学的基本知识

一、粘度和稠度的概念首先这里要解释一下粘聚性和粘结力，这说的就是粘度和稠度，所谓粘度，就是物质内摩擦力的总和，是流动阻力的一种量度，是剪切应力与剪切速率的比，因此也叫粘度系数。但是这个名称有待商榷，原因马上会提到。而稠度，是物质本身所处状态的描述，两者并不一样，比如有的东西很稠，但是不粘，但针对流动讲，两者绝大多数情况下，要表达的意思基本是一致的。有关粘度还要说明一些。二、流变学的基本知识流变学顾名思义，就是研究流动和形变的科学，最早由bingham提出，可用于研究所有物质，当然不包括经典的胡克弹性固体和牛顿粘性液体，因为牛顿流体力学中将粘性看作是简单的线性规律，而事实上却不是这样，他假定剪切应力剪切速率之间是线性的关系，当然，至今很多的流变学研究还是使用线性框架，流变学中提出了几个不同牛顿流体的模型，其中最为半固态流体广泛使用的，就是宾汉姆模型，它用屈服应力和塑性粘度两个参数来表征材料的流变性质，宾汉姆模型只是在牛顿流体粘度的表达式里面加了一个屈服应力的值，这个屈服应力就是指流体流动之初时的内摩擦力，符合宾汉姆模型的物体在屈服应力值之下，是固态的，仅表现一定的弹性变形，当应力值大于屈服应力，物体就变现为牛顿流体连续流动，而这时的应力值与剪切速率的比例，称为塑性粘度，它和表观粘度是不一样的，表观粘度就是粘度。我们再来介绍一下非牛顿流体粘度的变化情况，事实上，真实材料的粘度受到剪切速率，温度，压力和剪切时间的影响极大，他并不是一个系数，而是剪切速率的一个函数，因此，粘度又叫做剪切粘度或者剪切依赖性粘度。剪切变稀是一种比较普通的情况，也称暂时粘度降或假型性，当然也有剪切增稠，对于剪切变稀的材料，表示粘度随剪切应力变化曲线，当剪切速率很高时，粘度又趋于不变。这也被称为触变性。有关这些参数的测试方法，虽然已经多非常多的研究成果，但是至今还是没有一个完备的检测水泥基材料流变性能的试验方法，而对于流变性能的表征，这点上也还在争论之中，现今对于混凝土流变学的研究还比较少，对于流变性能的表征方法也还不成型，这也阻碍了粘度调节剂的普及使用。而我认为，现今混凝土流变学研究中，还应当注意的是，宾汉姆模型其实在很多情况下并不适用，他不能描述触变性，不能描述掺加粘度调节剂之后混凝土坍落度的损失问题等，因此我认为粘度调节剂的研究依旧还是要从基础着手，只有将混凝土的流变搞清楚了，才能一步步展开下面的工作。可能之前介绍的流变学概念比较难懂，我举个例子，就比如我们挤牙膏，牙膏挤到牙刷上之后，是可以保持不动的，不会沿着牙刷刷毛的缝隙流下的，而牙膏又很容易从牙膏管子里挤出，在牙膏从管中被挤出的过程，牙膏的流动可以看做是符合牛顿流体力学的，但是之后当牙膏停止在牙刷上，他的粘度又很快回复了，这就是典型的非线性表现。