Tecnologia di pompaggio del calcestruzzo

Flusso in un tubo
Il flusso del fluido in un tubo dipende dalla pressione applicata, il raggio del tubo e
la viscosità del fluido. Per un fluido newtoniano, il flusso è direttamente proporzionale al
viscosità, che è una costante. Per un fluido non newtoniano avente una viscosità che dipende
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sullo stress di taglio, come fughe e calcestruzzi, la portata è una funzione complicata
della viscosità.
La viscosità () di un fluido è il rapporto tra lo sforzo di taglio () alla velocità di taglio (̇):
= / ̇. Questa definizione è conveniente per i fluidi newtoniani, e alcuni non newtoniani
fluidi. In altri casi, Tuttavia, un approccio ingegneristico alla descrizione di un contenitore per fluidi
semplificare l'analisi. Ad esempio se il fluido viene approssimato come fluido basato sulla legge di potenza, può
essere descritto dall’Eq. 1 dove τ è lo sforzo di taglio, K l'indice di coerenza della legge di potenza, ̇
la velocità di taglio, n l'esponente della legge di potenza:
n = Kγt [ 1] Il profilo di velocità corrispondente in un tubo circolare è quindi dato dall'equazione 2 [4]:
1 1/
2
(3 1) ( ) 1 ( ) ( 1)
N
p p
Qnr vr
p Rn R
+ +   =   − +    
[ 2] dove v è la velocità del fluido in funzione della posizione radiale, R , nel tubo, Q il
portata volumetrica, e Rp il raggio del tubo. L'indice di coerenza della legge di potenza fluida, K,
può essere calcolato utilizzando la seguente equazione 3 [4], che richiede una caduta di pressione
misurazione su una certa lunghezza:
3 3 1/
2
N
N
P
P Q K R
L pag
∆   − − =    
[ 3] dove ∆P è la caduta di pressione, e L la distanza tra i sensori di pressione. Il
l'esponente n e il fattore K potrebbero anche essere determinati tramite un'equazione 1 da reologico
misurazioni del fluido attraverso un reometro, se disponibile. Ma equazioni 2 e 3 Potevo
essere utilizzato anche per determinare n e K dal flusso del tubo, in assenza di un reometro adatto.
La velocità di taglio sulla superficie della parete viene calcolata utilizzando la seguente equazione [5, 6]:
3
3 1 ( ) P
P
n Q r R
nRc
P
+  = = [ 4] Lo sforzo di taglio locale è
τ = ∆rP L / 2 [ 5] Le equazioni 1 Attraverso 5 descrivere il flusso di un fluido omogeneo in un tubo.
però, il calcestruzzo è un fluido più complesso perché contiene aggregati con un'ampia
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gamma di dimensioni. Questi aggregati interagiscono con le pareti del tubo e tra loro, creando
disomogeneità nel fluido. Così, il flusso di calcestruzzo in un tubo avviene tipicamente in tre strati
o regioni [5, 6] come mostrato nella Figura 1:
• Strato di scorrimento o strato di lubrificazione,
• La regione o lo strato di taglio, e
• Il calcestruzzo o lo strato interno, indicato anche come strato di flusso a pistone
Lo spessore dello strato di scorrimento dipende dalla tribologia del materiale adiacente
al materiale del tubo. La tribologia è “la scienza e la tecnologia che si occupa dell’interazione
superfici in movimento relativo, compreso l'attrito, lubrificazione, Indossare, ed erosione” [7]. Il
spessore di, e il profilo di velocità all'interno, lo strato di taglio dipende da
viscosità e stress di snervamento. Lo spessore dello strato interno dipende dalla resa
stress.
La composizione e le caratteristiche fisiche di ogni strato sono difficili da conoscere.
La loro caratterizzazione richiede l'estrazione di materiale da regioni disparate. Il
Lo strato scivoloso/lubrificante contiene principalmente pasta di cemento ed eventualmente particelle di sabbia molto piccole
[8], mentre lo strato interno contiene aggregati grossolani. Anche, il diametro dello strato interno
oppure lo spessore dello strato intermedio è sconosciuto. È ipotizzabile quella previsione concreta
il flusso in un tubo richiederà la caratterizzazione di ciascuno degli strati.
Figura 1: Profilo del flusso del calcestruzzo in una tubazione [6] 2.2. Sottostrato
Diversi gruppi di ricerca hanno studiato lo strato di scorrimento del calcestruzzo in a
tubo. Choi et al. [5, 6] misurato lo spessore dello strato di scorrimento utilizzando un ultrasonico
Profilo di velocità (Prezzo consigliato) nei circuiti di pompaggio che utilizzano apparecchiature industriali e l'ho scoperto
c'è un 2 strato spesso mm lungo la superficie interna del tubo. però, lo strato
lo spessore può variare a seconda delle proporzioni della miscela e della configurazione del tubo.
Kaplan [9] riferito che il flusso di calcestruzzo in un tubo è principalmente legato al
viscosità dello strato intermedio e che le sue proprietà potrebbero essere misurate mediante tribometria. Lui
ha scoperto che la correlazione tra le proprietà del materiale sfuso misurata in a
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reometro e le proprietà dello strato di scorrimento erano deboli. Jacobsen et al. [10] mostrato da
utilizzando calcestruzzo colorato che il profilo di velocità del calcestruzzo somigliava a quello del tappo
flusso al centro del tubo, e strato di scorrimento non mobile, simile a quello mostrato in Figura 1.
Kwon et al.[11, 12] misurato le proprietà reologiche del calcestruzzo prima e
dopo aver pompato monitorando la pressione e la portata e ho scoperto che mentre c'era
Nessuna correlazione tra proprietà reologiche cemento sfuso, ad es., viscosità e resa
stress, e portate, C'era una forte correlazione tra le proprietà dello strato antiscivolo
e portate. Così hanno dedotto che lo strato di slittamento è il fattore determinante per
prevedere che il calcestruzzo sarà portata in un tubo. Hanno poi proceduto a sviluppare un tribometro
che è un reometro coassiale con un caschetto liscio in acciaio o ricoperti di gomma per
simulare lo strato di slittamento del tubo.
ONG et al.[13] osservato che lo strato di slittamento è tra 1 mm a 9 spessore mm, da
visualizzare il flusso di materiale in reometro. Ha analizzato il livello e ha trovato che esso
contenuto di sabbia con una granulometria inferiore a 0.25 mm. Ciò implica che ci sia un
migrazione di aggregati grossi da vicino alla parete al centro del tubo dove il
velocità di taglio è inferiore a quello trovato nei pressi delle mura.
2.3. Pressione di pompaggio
Un altro fattore di pompaggio è la pressione applicata al materiale per spostarlo
attraverso il tubo. Rio et al.. [8] ha mostrato con un gran numero di pompaggio le prove che il
la relazione tra la pressione della pompa e la portata del materiale è lineare:
PkkQ = +1 2 [ 6] Dove 1 k e 2 k sono due parametri empirici che dipendono dal materiale e altro
condizioni sperimentali. Rio et al.. ha concluso che i due parametri possono essere utilizzati
caratterizzare una determinata miscela. Rio et al.. [8] ha sostenuto che la conoscenza di questi
i parametri per una miscela specifica e un circuito di pompaggio potrebbero essere utilizzati come controllo di qualità
strumento per garantire che la pressione applicata sia sufficiente a garantire la portata desiderata.
Feys et al. [14] stabilito una relazione empirica tra la viscosità plastica
del calcestruzzo ad una velocità di taglio di 10 s-1 e il gradiente di pressione in un tubo. Se la pressione
il gradiente è troppo basso, il materiale non si muoverà attraverso il tubo. Feys ne ha menzionati due
questioni relative alla previsione del flusso in una tubazione: 1) l'influenza dello strato di copertura è molto
importante, ma non è ben compreso ed è difficile da misurare; 2) le velocità di taglio in
i tubi variano spazialmente e temporalmente. Una soluzione per l'effetto dello slip-layer
sarebbe misurare le sue proprietà reologiche, se potesse essere isolato ed estratto.
La modellazione del flusso in un tubo potrebbe aiutare a risolvere il secondo problema. Feys et al. [14] anche
osservato che il pompaggio di calcestruzzo autoconsolidante (SCC) richiede un valore più alto
pressione, mentre lo stress di rendimento è quasi pari a zero, ma la viscosità della plastica è superiore
per calcestruzzo normale. Ciò potrebbe essere dovuto allo strato di scorrimento (Figura 1) ciò richiederebbe un
maggiore sollecitazione di taglio alla stessa velocità di taglio a causa della maggiore viscosità.