Reologia delle miscele

La reologia è lo studio dello scorrimento dei materiali. Le proprietà reologiche di base delle miscele sono la stabilità, il tempo di indurimento e la viscosità.

Stabilità: una miscela si definisce stabile se le sue particelle rimangono in sospensione nella soluzione finché essa non ha raggiunto la sua destinazione nel terreno. Se invece la fase solida tende a sedimentare separando un’apprezzabile percentuale della fase liquida, quando la miscela non è mantenuta in agitazione o comunque in movimento, quest’ultima viene detta instabile.

Tempo di indurimento: è appunto il tempo necessario alla miscela per indurire. Le miscele a base cementizia normalmente solidificano in un tempo compreso tra 4 e 24 ore, a seconda degli additivi usati. Le miscele chimiche possono indurire molto rapidamente, anche in pochi minuti.

Viscosità: è definita dalla legge di Newton sulla viscosità come il fattore di proporzionalità tra lo sforzo di taglio τ e il gradiente della velocità di flusso dv/dz:

L’equazione soprastante è valida nel caso di moto laminare, ossia quando le particelle di fluido seguono linee di flusso uniformi, non disturbate da correnti vorticose.

Il termine è anche chiamato viscosità dinamica o viscosità assoluta. Se rapportato alla densità, esso diventa viscosità cinematica ν:

dove g = 9,81 m/s2 rappresenta l’accelerazione di gravità. Nel caso di moto turbolento, la legge di Newton sulla viscosità dev’essere modificata per tener conto della cosiddetta viscosità dinamica dei vortici η:

E’ importante considerare moto turbolento finché si assume il mantenimento della stabilità della miscela durante il pompaggio; nel momento in cui bisogna valutare la penetrazione della miscela nel terreno si assumono condizioni di moto laminare. La transizione da moto laminare a turbolento è in genere descritta in termini della quantità adimensionale detta numero di Reynolds Re

dove v è la velocità di flusso e L è una lunghezza caratteristica, ad esempio il diametro del foro. Se il numero di Reynolds è basso significa che le forze viscose prevalgono sulle forze d’inerzia e si verifica un moto laminare.

La viscosità di un fluido può essere misurata direttamente o indirettamente. Una sua misura diretta è ottenuta in laboratorio per mezzo del viscosimetro cilindrico mentre in sito la viscosità di una miscela si ricava misurando il tempo necessario affinché una certa quantità di liquido scorra attraverso un imbuto standardizzato (ad esempio il cono di Marsh).

Fig. 4.8: Esempio di viscosimetro a rotazione

Fig. 4.9: Esempio di cono di Marsh