Обзор статьи

Реологическая модель цементных составов с различным водосодержанием

УДК: 

691.535

DOI: 

10.23968/1999-5571-2025-22-5-52-58

Страницы: 

52-58

Аннотация: 

Реологические модели играют решающую роль в прогнозировании поведения вяжущих материалов. Анализ научных источников показал отсутствие единой теории изменения вязкости и текучести цементного теста. В работе приведен экспериментальный анализ реологических параметров шести составов тампонажных смесей. Результаты математического моделирования подтвердили значительное влияние водоцементного отношения на реологию суспензии. В статья дано представление о возможности исследования вязкости и текучести цементного теста с повышенным водосодержанием, что может быть использовано для прогнозирования поведения тампонажной смеси в реальных условиях.

Список цитируемой литературы: 

  1. Stryczek S., Kremieniewski M. Multi-Component Cements for Sealing Casing Columns in Boreholes // Buildings. 2023. Vol. 13 (7). 1633. DOI 10.3390/ buildings13071633.

  2. Sharma A., Gupta S., Husain M. N., Chaudhary S. Factors affecting the rheology of cement-based composites: A review // Journal of the American Ceramic Society. 2025. Vol. 108 (6). e20429. DOI 10.1111/jace.20429.

  3. Saffari M., Ameri M., Jahangiri A., Kianoush P. Development of rheological models depending on the time, temperature, and pressure of wellbore cement compositions: a case study of southern Iran's exploratory oilfields // Arabian Journal of Geosciences. 2024. Vol. 17. 175. DOI 10.1007/ s12517-024-11982-9.

  4. Emad W., Mohammed A., Kurda R.Comparison Between Two Nonlinear Models to Predict the Stress- Strain Behavior, Modulus of Elasticity, and Toughness of the Flowable Cement Paste // Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering. 2022. Vol. 46. Pp. 2131-2145. DOI 10.1007/s40996-021-00700-0.

  5. Thiedeitz M., Crasselt C., Xiao P., Ukrainczyk N., Schmidt W., Kränkel T. Multidisciplinary approach for the prediction of cement paste rheological properties: physical analysis, experimental rheology and microstructural modelling // 21st Ibausil International Conference on Building Materials. 2023. Vol. 6 (6). Pp. 715-724. DOI 10.1002/ cepa.2812.

  6. Leite Skare E., Sheiati S., Cepuritis R., Mørtsell E., Smeplass S., Spangenberg J., Jacobsen S. Rheology Modelling of Cement Paste with Manufactured Sand and Silica Fume: Comparing Suspension Models with Artificial Neural Network Predictions // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 317. 126114. DOI 10.1016/j.conbuildmat.2021.126114.

  7. Ukrainczyk N., Thiedeitz M., Kränkel T., Koenders E., Gehlen C. Modeling SAOS Yield Stress of Cement Suspensions: Microstructure-Based Computational Approach // Materials. 2020. Vol. 13 (12). 2769. DOI 10.3390/ma13122769.

  8. Pirharati M. E., Lowke D., Mai I. Modelling the effect of mortar constituents on rheological properties // 21st Ibausil International Conference on Building Materials. 2023. Vol. 6 (6). Pp. 638-647. DOI 10.1002/cepa.2919.

  9. Tao C., Kutchko B. G., Rosenbaum E., Massoudi M. A Review of Rheological Modeling of Cement Slurry in Oil Well Applications // Energies. 2020. Vol. 13 (3). 570. DOI 10.3390/en13030570.

  10. Mohammed A., Rafiq S., Mahmood W., Al-Darkazalir H., Noaman R., Qadir W., Ghafor K. Artificial Neural Network and NLR techniques to predict the rheological properties and compression strength of cement past modified with nanoclay // Ain Shams Engineering Journal. 2021. Vol. 12 (2). Pp. 1313-1328. DOI 10.1016/j.asej.2020.07.033.

  11. Xu Z., Miao Y., Wu H., Yuan X., Liu C. Estimation of Viscosity and Yield Stress of Cement Grouts at True Ground Temperatures Based on the Flow Spread Test // Materials. 2020. Vol. 13 (13). 2939. DOI 10.3390/ma13132939.

  12. Xu Z., Sun J., Li R., He L., Liu C. Effects of elevated ground temperatures on properties of cement grouts for deep rock grouting // Deep Underground Science and Engineering. 2025. Vol. 4 (2). Pp. 171-188. DOI 10.1002/dug2.12073.

  13. Li M., Han J., Zhou Y., Yan P. A Rheological Model for Evaluating the Behavior of Shear Thickening of Highly Flowable Mortar // Molecules. 2021. Vol. 26 (4). 1011. DOI 10.3390/molecules26041011.

  14. Yang Z., Chen M., Ding Y., Yang Y., Zhu Y., Guo Y., Wang R., Zhang B., Fang Y., Yu D., Mi Y., Su J., Hao L., Zhang J., Guo Y., Li Z., Chen J., Xu W. Influence of Coupling Effects of Time and Water-to-Cement Ratio on Rheological Properties of Bingham Cement Grouts // Advances in Materials Science and Engineering. 2021. 5781753. DOI 10.1155/2021/5781753.

  15. Zhang L., Zuo W., Qian T., Xu W., Jiang Z., She W. Viscosity transition from dilute to concentrated cementitious suspensions: the effect of colloidal interactions and flocs percolation // Materials and Structures. 2022. Vol. 55. 244. DOI 10.1617/s11527-022-02075-8.

  16. Inqiad W. B., Javed M. F., Alsekait D. M., Khan N. M., Khan M., Aslam F., Abd Elminaam D. S. Soft-computing models for predicting plastic viscosity and interface yield stress of fresh concrete // Scientific Reports. 2025. Vol. 15 (1). 10740. DOI 10.1038/s41598-024-77490-8.

  17. Gallo-Molina J. P., Lesage K., Nopens I. Numerical Validation of a Population Balance Model Describing Cement Paste Rheology // Materials. 2020. Vol. 13 (5). 1249. DOI 10.3390/ma13051249.

  18. Thiedeitz M., Kränkel T., Gehlen C. Viscoelastoplastic classification of cementitious suspensions: transient and non-linear flow analysis in rotational and oscillatory shear flows // Rheologica Acta. 2022. Vol. 61. Pp. 549-570. DOI 10.1007/s00397-022-01358-9.

  19. Ivanov Y. P., Roshavelov T. T. The effect of condensed silica fume on the rheological behaviour of cement pastes // Rheology of Fresh Cement and Concrete: Proceedings of an International Conference; Liverpool, 1990; ed. by P. F. G. Banfill. CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 1990. Pp. 23-26.

  20. Rosquoët F., Alexis A., Khelidj A., Phelipot A. Experimental study of cement grout // Cement and Concrete Research. 2003. Vol. 33 (5). Pp. 713-722.

  21. Lapasin R., Longo V., Rajgelj S. Thixotropic behaviour of cement pastes // Cement and Concrete Research. 1979. Vol. 9 (3). Pp. 309-318.

  22. Rubio-Hernández F.-J. Rheological Behavior of Fresh Cement Pastes // Fluids. 2018. Vol. 3 (4). 106. DOI 10.3390/ fluids3040106.

  23. Jones T. E. R., Taylor S. A mathematical model relating the flow curve of a cement paste to its water/cement ratio // Magazine of Concrete Research. 1977. Vol. 29 (101). Pp. 207-212. DOI 10.1680/macr.1977.29.101.207.

  24. Yuan Y., Wang X., Chen X., Xiao P., Koenders E., Dai Y. Mathematical models of apparent viscosity as a function of water-cement/binder ratio and superplasticizer in cement pastes // Scientific Reports. 2023. Vol. 13. 22301. DOI 10.1038/s41598-023-48748-4.

Ключевые слова: 

Полный текст (файл): 

PDF

Авторы: 

Ковальчук В.С. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Санкт-Петербург, Россия

Другие статьи авторов: 

Ссылка на статью в НЭБ: 

https://elibrary.ru/item.asp?id=83890494

Выпуск журнала

№ 5 (112) Октябрь 2025