c) Môt số phương pháp khác xác định độ lỏng của bê tông tự
3.3. Kết quả và bình luận 29
H. 3.4 mô tả đồ thị biến thiên của đường kính chảy xịe D theo ngưỡng chảy τ0 của các chất lỏng có (n ; K) = (0.5 ; 5.0 Pa.sⁿ) và (n ; K) = (1.0 ; 0.5 Pa.sⁿ) thu được từ phần mềm Fluent 6.1 (các điểm). Đồ thị biến thiên của đường kính chảy xịe D theo
ngưỡng chảy τ0 tính tốn theo PT. 2.1 của Coussot [22] (đường nét nứt) và theo PT.
3.2 mà chúng tơi tìm được và trình bày sau đây (đường nét liền) cũng được thể hiện
trên hình. Ta có thể nhận thấy rằng, tương tự như nghiên cứu lý thuyết của Coussot,
đường kính chảy xịe D của chất lỏng tính tốn bởi mơ hình hóa bằng phần mềm chỉ
Ứng xử lưu biến và mơ hình thí nghiệm chảy xịe của bê tơng tự đầm lèn Cao Xn Phong và Hoàng Thanh Liêm
chất lỏng. Điều này gợi ý cho chúng tơi có suy nghĩ rằng ứng suất τ tại mỗi điểm trong chất lỏng chỉ phụ thuộc theo một hàm nào đó vào chiều cao chất lỏng mà không phụ thuộc vào các thông số lưu biến K, n của chất lỏng. Khi hai chất lỏng có cùng ngưỡng chảy τ0, tại thời điểm tới hạn mà chất lỏng ngừng chảy, ứng suất lớn nhất trong hai
chất lỏng đều bằng τ0, chiều cao chất lỏng và đo đó đường kính chảy xịe của chất lỏng cũng có giá trị như nhau. Tuy nhiên, do số lượng chất lỏng trong nghiên cứu của chúng tơi cịn rất hạn chế nên quan điểm mà chúng tôi vừa trình bày phía trên cịn cần phải được kiểm tra thêm.
0 25 50 75 100 125 150 0 200 400 600 800 1000 1200 Đườ ng kí nh c h ả y xòe D ( cm )
Ngưỡng chảy τ0(Pa)
n = 0.5 ; K = 5.0 Pa.sⁿ n = 1.0 ; K = 0.5 Pa.sⁿ PT. 2.1 (Coussot)
PT. 3.2 (Nhóm nghiên cứu)
H. 3.4. Sự biến thiến của đường kính chảy xịe D theo ngưỡng chảy τ0, tính tốn bởi phần mềm Fluent 6.1 (các điểm), theo PT. 2.1 của Coussot
(đường nét đứt) và theo PT. 3.2 của nhóm nghiên cứu (đường nét liền).
Từ H. 3.4, ta cũng có thể nhận thấy rằng PT. 2.1 rút ra từ nghiên cứu lý thuyết của Coussot [22]chỉ nghiệm đúng so với mơ hình hóa bằng phần mềm đối với chất lỏng có ngưỡng chảy τ0 lớn. Ngưỡng chảy τ0 càng nhỏ, PT. 2.1 càng đánh giá thấp đường kính chảy xịe của chất lỏng. Điều này có thể được giải thích bởi việc tác giả đã bỏ qua đại lượng quán tính của chất lỏng trong khi chuyển động nhằm đơn giản hóa q trình tính tốn. Đối với những chất lỏng có ngưỡng chảy lớn, vận tốc và quán tính của chất lỏng nhỏ, giả thiết của tác giả và vì vậy kết quả tính tốn đường kính chảy xịe D theo PT. 2.1 nghiệm đúng. Ngược lại, đối với chất lỏng có ngưỡng chảy nhỏ, chất lỏng chảy với vận tốc và quán tính lớn, giả thiết đơn giản hóa khơng thỏa mãn dẫn đến sự sai lệch kết quả so với tính tốn phần mềm.
Trên cơ sở nhận xét trên, chúng tơi tìm mối quan hệ giữa đường kính chảy xịe D và ngưỡng chảy τ0 có dạng như sau :
) 3.2 ( 0 kD D=
với D0 đường kính chảy xịe khi chất lỏng có qn tính rất nhỏ, được xác định từ
PT. 2.1 và có dạng như sau : ) 3.3 ( 5 1 0 2 2 0 4 gV 225 D ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ τ π ρ =
k hệ số xét đến quán tính của chất lỏng. Khi ngưỡng chảy lớn, quán tính của chất lỏng nhỏ, k = 1. Ngược lại, khi ngưỡng chảy nhỏ, quán tính của chất lỏng lớn, hệ số k vì vậy có giá trị lớn. Dựa trên suy luận này và căn cứ vào các kết quả thu được từ phần mềm, chúng tơi đã tìm được biểu thức của hệ số k có dạng như sau : ) 3.4 ( ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + τ + = 1 . 0 45 . 0 1 1 15 . 0 k *
τ* là đại lượng không thứ nguyên xác định theo công thức sau :
) 3.5 ( gH 0 * ρ τ =
τ (H chiều cao nón cụt Abrams)
Với hệ số k xác định theo PT. 3.4, chúng tôi nhận thấy rằng đường kính chảy xịe của chất lỏng tính theo PT. 3.2 chỉ sai khác 4% so với các giá trị đường kính chảy xịe thu được từ phần mềm. Điều này được thể hiện rõ trên H. 3.4 với việc đường cong
quan hệ giữa đường kính chảy xòe D và ngưỡng chảy τ0 của chất lỏng xác định theo PT. 3.2 (đường nét liền) gần như đi qua (chỉ cách một khoảng rất nhỏ) các điểm thu được từ phần mềm.
Ứng xử lưu biến và mô hình thí nghiệm chảy xịe của bê tơng tự đầm lèn Cao Xuân Phong và Hoàng Thanh Liêm
Trong bài nghiên cứu « Ứng xử lưu biến và mơ hình sự chảy xịe của bê tơng tự đầm lèn », những mục tiêu mà chúng tôi đặt ra trong phần giới thiệu chung đã đạt được và các kết quả thu được sẽ được trình bày tóm tắt dưới đây.
Trong Chương 1, những kiến thức cơ bản về ứng xử lưu biến như các mơ hình lưu biến, các phương pháp và thiết bị dùng để xác định thực nghiệm ứng xử lưu biến của
vật liệu đã được chúng tơi hệ thống lại trên cơ sở có sự liên hệ với bê tông.
Trong Chương 2, chúng tơi đã hệ thống lại những đặc điểm, tính chất quan trọng và giải thích ở góc độ vi mơ ứng xử lưu biến của bê tông. Những đặc điểm thành phần cấu tạo, những yêu cầu, chỉ tiêu và phương pháp đánh giá chất lượng của bê tông tự
đầm lèn cũng được chúng tơi trình bày và giải thích rõ ràng.
Trong Chương 3, chúng tơi đã ứng dụng phần mềm thương mại Fluent 6.1 để mơ hình sự chảy xịe của bê tơng tự đầm lèn trong thí nghiệm nón cụt Abrams và đã thu được những kết quả sau :
+ Đường kính chảy xịe của chất lỏng chỉ phụ thuộc vào ngưỡng chảy của nó mà
khơng phụ thuộc vào các tính chất lưu biến khác.
+ Mối quan hệ giữa đường kính chảy xòe và ngưỡng chảy τ0 của chất lỏng được Coussot thiết lập trên cơ sở các giả thiết đơn giản hóa chỉ nghiệm đúng với
những chất lỏng có ngưỡng chảy lớn và có sai số càng lớn khi ngưỡng chảy càng nhỏ.
+ Dựa trên những suy luận logic và căn cứ vào các kết quả thu được từ mơ hình hóa bằng phần mềm, chúng tơi đã đưa ra được công thức cho phép xác định
đường kính chảy xịe theo ngưỡng chảy của chất lỏng với sai số nhỏ hơn 4%
so với kết quả thu được từ phần mềm.
Bên cạnh những kết quả đã đạt được, chúng tôi cũng nhận thấy một số vấn đề cần phải giải quyết và nghiên cứu một cách sâu và hệ thống hơn. Kết luận của chúng tơi về việc đường kính chảy xịe chỉ phụ thuộc duy nhất vào ngưỡng chảy, mối quan hệ giữa
đường kính chảy xịe và ngưỡng chảy của chất lỏng mà chúng tơi tìm được cần phải được kiểm tra thêm bằng thực nghiệm cũng như bằng phần mềm với những chất lỏng
[1] V. H. Nguyen, Comportement rhéologique et écoulement au cône de Marsh des coulis cimentaires, PhD Thesis, Univ. Cergy – Pontoise, 2007.
[2] Y. El Hafiane et al., Effect of a carboxylic acid on the rheological behavior of an aluminous cement paste and consequences on the properties of the hardened material, J. Europ. Ceram. Soc., 25 (2005) 1143 – 1147.
[3] M. Lachemi et al., Performance of new viscosity modifying admixtures in enhancing the rheological properties of cement paste, Cem. Concr. Res., 34 (2004) 185 – 193.
[4] N. Roussel et al., From mini-cone test to Abrams cone test: measurement of cement-based materials yield stress using slump tests, Cem. Concr. Res., 35 (2005) 817 – 822.
[5] C.F. Ferraris et al., The influence of mineral admixtures on the rheology of cement paste and concrete, Cem. Concr. Res., 31 (2001) 245 – 255.
[6] K.H. Khayat, Influence of thixotropy on stability characteristics of cement grout and concrete, Mater. J., 99 (2002) 234 – 241.
[7] A. Yahia and K.H. Khayat, Analytical models for estimating yield stress of high-performance pseudoplastic grout, Cem. Concr. Res., 31 (2001) 731 – 738.
[8] A. Yahia and K.H. Khayat, Applicability of rheological models to high- performance grouts containing supplementary cementitious materials and viscosity enhancing admixture, Mater. Struct., 36 (2003) 402 – 412.
[9] F. de Larrard et al., Fresh concrete: a Herschel–Bulkley material, Mater. Struct., 31 (1998) 494 – 498.
[10] C. Atzeni et al., Comparison between rheological models for Portland
cement pastes, Cem. Concr. Res., 15 (1985) 511 – 519.
[11] M. Cyr et al., Study of the shear thickening effect of superplasticizers on the rheological behaviour of cement pastes containing or not mineral additives, Cem. Concr. Res., 30 (2000) 1477 – 1483.
[12] R. Shaughnessy and P.E. Clark, The rheological behavior of fresh cement pastes, Cem. Concr. Res., 18 (1988) 327 – 341.
Ứng xử lưu biến và mơ hình thí nghiệm chảy xịe của bê tơng tự đầm lèn Cao Xuân Phong và Hoàng Thanh Liêm
[13] J.P. Bombled, Rhéologie des mortiers et des bétons frais. Influence du facteur ciment, Proceeding of R.I.L.E.M. Leeds Seminar, 1 (1973) Sujet 3. [14] C. Legrand, in J. Baron and R. Sauterey, Le béton hydraulique, Presses
ENPC, Paris, 1982, Chap. 6.
[15] G.H. Tattersall and P.F.G Banfill, The rheology of fresh concrete, Pitman, Boston, 1983.
[16] H. Uchikawa, in M.M. Reogurd, Importance of recent microstructure
development in cement and concrete, Sherbrooke, 1994.
[17] C. Legrand, in J. Baron and R. Sauterey, Le béton hydraulique, Presses ENPC, Paris, 1982, Chap. 7.
[18] C. Legrand, Contribution à l'étude de la rhéologie du béton frais, Mater. Constr., 5 (1972) 275 – 295.
[19] M. Ouchi et al., Applications of self-compacting concrete in Japan, Europe and the United States, ISHPC (2003) 1 – 20.
[20] A.W. Saak et al., A generalized approach for the determination of yield stress by slump and slump flow, Cem. Concr. Res., 34 (2004) 363 – 371.
[21] S. Clayton et al., Analysis of the slump test for on-site yield stress
measurement of mineral suspensions, Inter. J. Min. Process., 70 (2003) 3 – 21.
[22] P. Coussot et al., Rheological interpretation of deposits of yield stress fluids, J. Non-Newt. Fluid Mech., 66 (1996) 55 – 70.
[23] H.J. Kong et al., Effects of a strong polyelectrolyte on the rheological properties of concentrated cementitious suspensions, Cem. Concr. Res., 36 (2006) 851 – 857.
[24] K. Yoshioka et al., Adsorption characteristics of superplasticizers on cement component minerals, Cem. Concr. Res., 32 (2002) 1507 – 1513.
[25] H. Uchikawa et al., The role of steric repulsive force in the dispersion of cement particles in fresh paste prepared with organic admixture, Cem. Concr. Res., 27 (1997) 37 – 50.
[26] K. Yoshioka, Role of steric hindrance in the performance of superplasticizers for concrete, J. Am. Ceram. Soc., 80 (1997) 2667 – 2671.
[27] M. Collepardi, Admixtures used to enhance placing characteristics of
[28] P.F.G. Banfill, A viscometric study of cement pastes containing superplasticizers with a note on experimental techniques, Magaz. Concr. Res., 33 (1981) 37 – 47.
[29] F. Curcio and B.A. DeAngelis, Dilatant behavior of superplasticized cement pastes containing metakaolin, Cem. Concr. Res., 28 (1998) 629 – 634.
[30] K.H. Khayat, Viscosity-enhancing admixtures for cement-based materials - An overview, Cem. Concr. Compos., 20 (1998) 171 – 188.
[31] K.H. Khayat, Effects of antiwashout admixtures on fresh concrete properties, Mater. J., 92 (1995) 164 – 171.
[32] Fluent Inc., Fluent 6.1 User’s guide, Lebanon, NH, USA, 2003.
[33] V.H. Nguyen et al., Flow of Herschel–Bulkley fluids through the Marsh