Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Study on the Effect of Shear Rate and Magnetic Field on the Rheological Properties of Ferrofluid

Tarasevych Yuliia, Szczęch Marcin

Tribologia

|

2025

|

nr 1

77--86

EN

Ferrofluids are fluids containing polydisperse magnetic nanoparticles stabilized by surfactants, which form a colloidal system with the carrier fluid. They are used in various fields, such as sensors, speakers, seals, silencers, lubricants, and medicine. Their rheological properties have a significant impact on the application and stability of these fluids. The purpose of this study is to analyze the change in dynamic viscosity over a range of magnetic fields from 0 to 500 mT and shear rates from 25 to 250 s-1. The rheological properties were measured using a rotational rheometer. Four commercial ferrofluids with different values of saturation magnetization, viscosity of the carrier fluid, and particle size distribution were selected for the study. A method of analyzing viscosity curves as a function of shear rate for a constant value of magnetic induction and viscosity curves as a function of magnetic induction for a constant shear rate is presented, taking into account the formation of molecular structures. The analysis was based on theoretical models, studying the phenomenon of magneto viscosity and other relevant parameters. The particle size and distribution were measured using the DLS method, and the results were in agreement with theoretical predictions, confirming the effectiveness of this method in evaluating the distribution of nanometer-sized particles. It was also shown that for some ferrofluids, the initial slope angle of the viscosity curve for low values of magnetic induction (below 30 mT) can provide the basis for an analyticalempirical model describing the rheological properties of ferrofluids.

PL

Ferrociecze to ciecze zawierające polidyspersyjne nanocząstki magnetyczne, stabilizowane surfaktantami, które tworzą z cieczą nośną układ koloidalny. Znajdują one zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak czujniki, głośniki, uszczelnienia, tłumiki, środki smarujące oraz medycyna. Ich właściwości reologiczne mają istotny wpływ na możliwości aplikacyjne oraz stabilność tych cieczy. Celem pracy jest analiza zmiany lepkości dynamicznej w zakresie pola magnetycznego od 0 do 500 mT oraz szybkości ścinania od 25 do 250 s-1. Pomiary właściwości reologicznych przeprowadzono za pomocą reometru rotacyjnego. Do badań wybrano cztery komercyjne ferrociecze o różnych wartościach magnetyzacji nasycenia, lepkości cieczy nośnej oraz rozkładzie wielkości cząstek. Przedstawiono sposób analizy krzywych lepkości w funkcji szybkości ścinania dla stałej wartości indukcji magnetycznej oraz krzywych lepkości w funkcji indukcji magnetycznej dla stałej szybkości ścinania, uwzględniając formowanie się struktur cząsteczkowych. Analizę oparto na modelach teoretycznych, badając zjawisko magnetolepkości i inne istotne parametry. Wielkość i rozkład cząstek zmierzono metodą DLS, a uzyskane wyniki były zgodne z przewidywaniami teoretycznymi, co potwierdza skuteczność tej metody w ocenie rozkładu cząstek o wymiarach nanometrycznych. Wykazano również, że dla niektórych ferrocieczy początkowy kąt nachylenia krzywej lepkości dla niskich wartości indukcji magnetycznej (poniżej 30 mT) może stanowić podstawę do opracowania analityczno-empirycznego modelu opisującego reologiczne właściwości ferrocieczy.

2

Effect of the addition of chemically degraded poly(ethylene terephthalate) on the rheological properties of bitumen

Mazurek Grzegorz, Kaniewski Mateusz, Podsiadło Marcin

Structure and Environment

|

2025

|

Vol. 17, no. 1

1--8

EN

The study explores the feasibility of incorporating poly(ethylene terephthalate) (PET) plastomer into processed asphalt through chemical degradation. The depolymerization process involved subjecting the PET plastomer to aminolysis reaction with ethylenediamine. Consequently, the resultant monomer exhibited reduced rigidity and increased machinability. Enhancing its degree of fragmentation facilitated improved homogenization with bitumen. The resulting blend of bitumen and degraded plastomer underwent evaluation for creep resistance in accordance with the Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) methodology at a temperature of 64°C. Moreover, fundamental standard tests were conducted, including penetration, softening point, and Fraass breaking point. The incorporation of additional amino groups in the form of degraded PET into the bitumen reduced its susceptibility (Jnr3200 < 0.5 kPa-1) to the creep process and lowered the brittle temperature (approximately -3°C) in comparison to 50/70 neat bitumen. Furthermore, the proposed depolymerization technology for PET and its application to bitumen represents a viable approach for the utilization of PET plastomer.

PL

W pracy przedstawiono możliwość aplikacji plastomeru poli(tereftalan etylenu) PET do asfaltu przetworzonego poprzez zastosowanie chemicznej degradacji. Proces depolimeryzacji polegał na poddaniu plastomeru PET reakcji aminolizy z wykorzystaniem etylenodiaminy. W efekcie uzyskany monomer uzyskał mniejszą sztywność oraz był łatwy w obróbce mechanicznej. Zwiększenie jego stopnia rozdrobnienia umożliwiło lepszą homogenizację z asfaltem. Uzyskaną mieszaninę asfaltu i zdegradowanego plastomeru poddano ocenie odporności na proces pełzania zgodnie z metodyką MSCR w temperaturze 64°C. Ponadto wykonano podstawowe badania normowe takie jak: penetracja, temperatura mięknienia oraz temperatura Fraassa. Wprowadzenie dodatkowych grup aminowych w postaci zdegradowanego PET do asfaltu zmniejszyło jego podatność (Jnr3200 < 0,5 kPa-1) na proces pełzania oraz temperaturę łamliwości (około -3°C) w porównaniu do asfaltu 50/70. Ponadto zaproponowana technologia depolimeryzacji PET i jego implementacja do asfaltu jest sposobem, który można wykorzystać do utylizacji plastomeru PET.

3

Rozszerzona metodyka doboru modelu reologicznego zaczynów cementowych stosowanych w wiertnictwie

Skrzypaszek Krzysztof

Rynek Energii

|

2025

|

Nr 3

52--60

PL

W artykule przedstawiono rozszerzoną metodykę doboru modelu reologicznego zaczynów cementowych stosowanych w technologiach wiertniczych, bazującą na autorskiej procedurze Rheosolution. Standardowe modele reologiczne zalecane przez normy API (Binghama, Ostwalda de Waele oraz Herschela-Bulkleya) często okazują się niewystarczające do precyzyjnego odwzorowania zachowania współczesnych, chemicznie modyfikowanych zaczynów cementowych. W odpowiedzi na te ograniczenia zaproponowano wdrożenie zaawansowanego, nieliniowego modelu vom Berga, zawierającego funkcję odwrotnego sinusa hiperbolicznego (sinh⁻¹) dotychczas stosowanego głównie w przemyśle budowlanym. Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie skuteczności tego modelu w opisie zależności naprężeń stycznych w funkcji szybkości ścinania oraz porównanie wyników z klasycznym podejściem wg norm API. Przeprowadzono szczegółowe badania laboratoryjne pięciu modyfikowanych chemicznie zaczynów cementowych opartych na cemencie klasy G, różniących się współczynnikiem wodno-cementowym (w/c w zakresie od 0,40 do 0,60). Do badań zastosowano standardowy lepkościomierz rotacyjny typu Fann, a analiza danych oparta została o numeryczne metody regresji najmniejszych kwadratów oraz statystyczne kryteria jakości dopasowania (współczynnik korelacji liniowej Pearsona, test Fishera-Snedecora, suma kwadratów odchyleń). Uzyskane rezultaty jednoznacznie wykazały, że model vom Berga zapewnia najwyższą zgodność z danymi eksperymentalnymi (średni współczynnik korelacji Pearsona ~ 0,999), znacząco przewyższając dokładność tradycyjnie stosowanych modeli zalecanych przez API. Implementacja nowej metodyki w autorskim oprogramowaniu Rheosolution pozwala na dokładniejsze projektowanie i realizację zabiegów cementowania, zmniejszając ryzyko awarii technicznych oraz optymalizując koszty operacyjne. Zaprezentowane wyniki stanowią mocne uzasadnienie dla uwzględnienia modelu Vom Berga w przyszłych normatywnych rekomendacjach branżowych oraz sugerują konieczność dalszych badań w warunkach uwzględniających wpływ temperatury i ciśnienia.

EN

This article presents an extended methodology for selecting rheological models of cement slurries used in drilling technologies, based on the proprietary Rheosolution procedure. Standard rheological models recommended by API standards (Bingham, Ostwald de Waele, and Herschel-Bulkley) often prove insufﬁcient for accurately describing the behavior of modern, chemically modiﬁed cement slurries. To address these limitations, the implementation of the advanced nonlinear vom Berg model, incorporating an inverse hyperbolic sine function (sinh‘l), is proposed. The purpose of the research was to evaluate the effectiveness of this model in describing the relationship between shear stress and shear rate and to compare these results with the classical API-standard approaches. Detailed 1a- boratory studies were conducted on ﬁve chemically modiﬁed cement slurries based on Class G cement, differing in their water-to-cement ratio (w/c ranging from 0.40 to 0.60). A standard Fann rotary viscometer was used for the experiments, and the data analysis employed numerical methods of least-squares regression and statistical criteria for ﬁt quality assessment (Pearson linear correlation coefﬁcient, Fisher-Snedecor test, sum of squared deviations). The obtained results clearly demonstrated that the vom Berg model provides the best conformity with experi- mental data (mean Pearson correlation coefﬁcient exceeding 0.999), signiﬁcantly outperforming the traditionally used API-recommended models. The implementation of this new methodology within the Rheosolution software enables more precise design and execution of cementing operations, thus reducing technical failure risks and optimizing operational costs. The presented results strongly justify incorporating the vom Berg model into future normative industry recommendations and suggest the necessity for further research considering temperature and pressure effects.

4

Analysis of rheological phenomena of mineral-cement-emulsion mixtures based on creep testing

Mackiewicz Piotr, Kuźniewski Jarosław

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 9

53--60

EN

The aim of the article is to address the issue of variability of parameters of mineral-cement-emulsion (MCE) mixtures under load, taking into account different temperatures and compositions of these mixtures. It was found that different cement and asphalt contents in MCE play a key role in the deformation properties of the material and show variability of rheological properties. Based on static creep tests, the stiffness modulus of the MCE mixture was determined. It was shown that its value depends on temperature and composition and that it shows variable characteristics during loading. For temperatures of even 5°C with extremely higher asphalt contents (6%) and simultaneously lower cement content (3%), it is crucial to include the variable value of the stiffness modulus in the numerical calculations of the pavement. Creep testing with evaluation of the deformation modulus over time allows for the optimization of MCE production processes in terms of increasing the durability of road surfaces. In the assessment of sensitivity to deformations, it is crucial to take into account the change in the stiffness modulus at the entire loading stage, which correctly interprets the rheological properties of MCE mixtures.

PL

W artykule omówiono problematykę zmienności parametrów mieszanek mineralno-cementowo-emulsyjnych (MCE) pod obciążeniem z uwzględnieniem różnej temperatury i składu tych mieszanek. Stwierdzono, że różna zawartość cementu i asfaltu w MCE ma bardzo duży wpływ na cechy odkształceniowe materiału i zmienność właściwości reologicznych. Na podstawie badań statycznych pełzania określono moduł sztywności mieszanki MCE. Wykazano, że jego wartość zależy od temperatury i składu, a także ma zmienną charakterystykę w czasie obciążenia. W przypadku temperatury nawet 5°C, przy skrajnie dużej zawartości asfaltu (6%) i jednocześnie małej cementu (3%) kluczowe jest uwzględnienie zmiennej wartości modułu sztywności w obliczeniach numerycznych nawierzchni. Badanie pełzania z oceną modułu odkształcenia w czasie umożliwia optymalizację procesów produkcji MCE pod kątem zwiększenia trwałości nawierzchni drogowych. W ocenie wrażliwości na odkształcenia ważne jest uwzględnianie, w całym etapie obciążania, zmiany modułu sztywności, który dobrze interpretuje cechy reologiczne mieszanek MCE.

5

Rheological performance of Portland cement pastes containing different fineness of circulating fluidized bed combustion ashes

Zhang Lei

Archives of Civil Engineering

|

2025

|

Vol. 71, nr 1

203--223

EN

Circulating fluidized bed combustion (CFBC) ash, a by-product of fluidized bed coal-fired sulfur fixation technology, presents an opportunity for recycling and reuse when employed as a supplementary cementitious material in cement composite systems, thereby alleviating environmental pressure. Meanwhile, the rheological characteristics of cement pastes are crucial for optimizing its workability, facilitating diverse engineering applications such as pumping, formwork pressure calculation, and 3D printing. Against this backdrop, this study systematically explores the impact of CFBC ash, varying in particle size and content, on the rheological properties of Portland cement (PC) paste. Findings reveal that elevated CFBC content correlates with heightened yield stress and viscosity of the paste, with the paste incorporating 40% CFBC ash having the highest yield stress of 71.6 Pa. Furthermore, incorporating CFBC with finer particle size distribution amplifies these rheological parameters. Thixotropy mirrors the alterations in dynamic yield stress and viscosity, indicating that CFBC ash addition enhances paste thixotropy. In PC-CFBC ash composites, G' values consistently surpass G'', suggesting early-stage elasticity during oscillation testing. Thixotropy in PC-CFBC ash composites is intricately linked to superplasticizer adsorption capacity, while viscoelastic evolution of the paste is governed by hydration kinetics.

6

Zagadnienia ekshalacji węglowodorów z otworów wierconych w formacjach geologicznych Fliszu Karpackiego i Miocenu Autochtonicznego w aspekcie potencjalnych możliwości izolacji stref dopływu gazu w fazie projektowania i realizacji wiercenia otworu. Cz. II

Witek Wiesław

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2024

|

R. 27, Nr 4 (302)

9-14

7

Płyny i dodatki stosowane w branży technologii bezwykopowych - kluczowe kryteria doboru. Cz. I

Siąkała Łukasz, Szczygieł Andrzej

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2024

|

R. 27, Nr 2 (300)

4-10

PL

Ze względu na coraz gęstszą zabudowę i urbanizację, techniki bezwykopowe czasem są jedyną możliwością realizowania rozbudowy, rehabilitacji czy usuwania bieżących awarii infrastruktury. W procesie wiercenia otworów dla inżynierskich instalacji infrastrukturalnych coraz większą uwagę przywiązuje się do aspektów finansowych, jakościowych, bezpieczeństwa oraz środowiskowych, co ma bezpośredni wpływ na stosowane płuczki wiertnicze oraz dodatki regulujące ich parametry.Pierwszy z dwuczęściowego cyklu artykułów poświęcony jest omówieniu kryteriów doboru płynów wiertniczych i dodatków stosowanych w branży technologii bezwykopowych.Celem artykułu jest również wprowadzenie w aspekty technologii bezwykopowych popularnych na rynku takich jak: horyzontalne wiercenie kierunkowe, mikrotuneling oraz techniki pośredniej ze szczególnym uwzględnieniem wymagań stawianych przed płynem wiertniczym. W artykule zaprezentowano także kryteria dobru płynów oraz dodatków regulujących jego parametry technologiczne, które znacząco mogą poprawić tempo i jakość realizowanych prac, przy jednoczesnej redukcji kosztów.

EN

The first of a two-part series of articles devoted to the discussion of the criteria for the selection of drilling fluids and additives used in the trenchless technology industry is primarily aimed at introducing and describing techniques popular on the market such as: Horizontal Directional Drilling, Micro Tunnel Boring Machine and Direct Steerable Pipe Thrusting, with particular emphasis on the requirements for drilling fluid. The aim of the article is to show that a properly selected fluid and additives can significantly improve the speed and quality of work carried out, while reducing costs. Due to the increasingly dense development and urbanization, trenchless techniques are sometimes the only option to carry out expansion, rehabilitation or removal of current infrastructure failures. In the process of drilling holes for engineering infrastructure installations, more and more attention is paid to financial, quality, safety and environmental aspects, which has a direct impact on the drilling fluids and additives used.

8

Impact Analysis of Surface Roughness of the Plate-Plate Measuring System on Resistance Torque in Interaction with Mr Fluid

Stępień Barbara, Horak Wojciech

Tribologia

|

2024

|

nr 1

117--125

EN

Magnetorheological (MR) fluids are complex suspensions of magnetic particles in a non-magnetic carrier fluid. They exhibit ‘smart’ properties that enable them to change their rheological parameters in response to a change in the external magnetic field applied. This behavior is used in some engineering solutions, e.g. MR clutches or brakes. For such systems to work correctly, the resistance torque achieved by contact with the MR fluid must be properly determined. This paper demonstrates how surface roughness of a contact surface between the solid and the MR fluid affects the resistance torque value. Measurements were made on a dedicated rotational rheometer using a shear mode fluid, most closely replicating the way MR clutches and brakes work. Plate-plate geometry was used, in standard design, and modified by pasting sandpaper with different grit levels. The tests have shown that the roughness of the mating surface affects the resistance torque results.

PL

Ciecze magnetoreologiczne (MR) to złożone zawiesiny cząstek magnetycznych w niemagnetycznej cieczy nośnej. Wykazują one właściwości „inteligentne”, dzięki którym wraz ze zmianą oddziałującego pola magnetycznego mogą zmieniać swoje parametry reologiczne. Takie zachowanie jest wykorzystywane w niektórych rozwiązaniach inżynierskich, np. sprzęgłach lub hamulcach MR. W tych układach krytyczne dla ich poprawnej pracy jest właściwe określenie uzyskiwanego momentu oporu ruchu spowodowanego kontaktem z cieczą MR. W pracy zaprezentowano, jak chropowatość powierzchni ciała stałego w styku z cieczą MR wpływa na uzyskiwaną wartość momentu oporu ruchu. Pomiary przeprowadzono na reometrze rotacyjnym na cieczy dedykowanej do pracy w trybie ścinania, najlepiej odwzorowując sposób pracy sprzęgieł i hamulców MR. Wykorzystano geometrię płytka–płytka w standardowym wykonaniu oraz zmodyfikowanym poprzez naklejanie papierów ściernych o różniej gradacji. Przeprowadzone badania wykazały, że chropowatość powierzchni współpracującej ma wpływ na uzyskiwane wyniki momentu oporu ruchu.

9

Comparative Study of Models and a New Model of Ferrofluid Viscosity under Magnetic Fields and Various Temperatures

Tarasevych Yuliia, Szczęch Marcin

Tribologia

|

2024

|

nr 1

135--145

EN

Ferrofluid is a substance with a controllable viscosity that is used in various systems for dispersing mechanical energy, such as brakes or vibration dampers. It is also used in seals or loudspeakers. An increase in the magnetic field affects the formation of particle structures inside the carrier fluid, which increases internal friction. Existing mathematical models that describe the increase in viscosity do not provide satisfactory results for commercial and undiluted ferrofluids. In this study, we measured viscosity, which refers to the increased resistance a magnetic fluid creates when it flows under shear. Various synthetic oil-based ferrofluids with known saturation magnetization values and different particle distributions were selected for the study. The temperature range of 25–80°C and the value of the shear rate of 100 s-1 were taken into account. The aim of the study is to compare existing mathematical models with experimental results and to propose a model that best describes the effect of the magnetic field on the increase in viscosity of the fluids studied. The proposed model is based on dividing the particle distribution into two fractions and applying a correction factor. The results showed that the difference in theoretical and experimental values does not exceed 6.5%. Research and results have potential applications in the design and development of synthetic oil-based ferrofluid applications where significant temperature changes occur.

PL

Ferrociecz to substancja o sterowalnej lepkości, która znajduje zastosowanie w różnych systemach dyssypacji energii mechanicznej, takich jak hamulce czy tłumiki drgań. Stosowana jest również w uszczelnieniach czy głośnikach. Wzrost pola magnetycznego wpływa na powstawanie struktur cząsteczkowych wewnątrz cieczy nośnej, co zwiększa tarcie wewnętrzne. Istniejące modele matematyczne opisujące wzrost lepkości nie do starczają zadawalających wyników dla komercyjnych i nierozcieńczonych ferrocieczy. W pracy dokonano pomiarów lepkości, która odnosi się do wzrostu oporu, jaki stawia ciecz magnetyczna podczas przepływu pod wpływem siły ścinającej. Do badań wybrano różne ferrociecze na bazie oleju syntetycznego o znanej wartości magnetyzacji nasycenia oraz różnym rozkładzie cząstek. Wzięto pod uwagę zakres temperatury 25–80°C oraz wartość szybkości ścinania 100 s-1. Celem pracy jest porównanie istniejących modeli matematycznych z wynikami eksperymentalnymi i zaproponowanie modelu, który najlepiej opisuje wpływ pola magnetycznego na wzrost lepkości badanych płynów. Proponowany model bazuje na podziale rozkładu cząstek na dwie frakcje oraz zastosowaniu współczynnika korekcyjnego. Wyniki wykazały, że różnica w wartościach teoretycznych i eksperymentalnych nie przekracza 6,5%. Przeprowadzone badania i uzyskane wyniki mają potencjalne zastosowanie w projektowaniu i rozwoju aplikacji ferrocieczy na bazie oleju syntetycznego, gdzie występują znaczące zmiany temperatury.

10

Characterization of Magnetorheological Fluids Produced Using Selected Carbonyl Iron Powders

Stępień Barbara, Horak Wojciech

Tribologia

|

2024

|

nr 4

93--101

EN

Carbonyl iron powders (CIP) are characterized by high purity, uniformity of particle shape and size, high saturation magnetization, and resistance to oxidation. These properties, as well as good stability and availability, make them particularly useful for producing fluids with controllable rheological properties. Among such substances are magnetorheological (MR) fluids, which are heterogeneous mixtures of particles of material with ferromagnetic properties in a non-magnetic carrier fluid. Interaction of MR fluids with a magnetic field enables an almost instantaneous and fully reversible change in the consistency of this type of fluid, ranging from a thin fluid state to complete solidification into a structure with a shear strength of several hundred kPa. The paper presents the results of studies of MR fluids produced on the basis of carbonyl iron powders offered by BASF. The authors determine the influence of the physical properties of selected types of CIP powders, i.e. particle size and their magnetic properties, on the magnetorheological effect and conduct a comparative analysis of the characteristics of the developed MR fluids and to evaluate their suitability for technical applications.

PL

Proszki żelaza karbonylkowego (CIP, ang. Carbonyl Iron Powder) cechują się wysoką czystością, jednolitością kształtu i rozmiaru cząstek, wysoką magnetyzacją nasycenia oraz odpornością na utlenianie. Dzięki tym właściwościom, a także dobrej stabilności i dostępności, są szczególnie przydatne do wytwarzania cieczy o sterowanych właściwościach reologicznych. Jednym z rodzajów tego typu substancji są ciecze magnetoreologiczne (MR) stanowiące niejednorodną mieszaninę cząstek z materiału o właściwościach ferromagnetycznych w niemagnetycznej cieczy nośnej. Oddziaływanie polem magnetycznym na ciecze MR pozwala na uzyskanie niemal natychmiastowej i w pełni odwracalnej zmiany konsystencji tego typu cieczy, w zakresie od stanu rzadkopłynnego do całkowitego zestalenia w strukturę o wytrzymałości na ścinanie rzędu kilkuset kPa. W pracy przedstawiono wyniki badań cieczy MR wytworzonych na bazie proszków żelaza karbonylkowego oferowanych przez koncern BASF. Określono wpływ właściwości fizycznych wybranych rodzajów proszków CIP tj. wielkości cząstek i ich właściwości magnetycznych na efekt magnetoreologiczny. Celem pracy było wykonanie analizy porównawczej charakterystyk opracowanych cieczy MR oraz przeprowadzenie oceny ich przydatności do zastosowań technicznych.

11

Tiksoforming stopów miedzi

Madetko Arkadiusz, Sołek Krzysztof, Dąbrowski Robert

Przemysł Chemiczny

|

2024

|

T. 103, nr 10

1172--1177

PL

Przedstawiono metodę pomiarów lepkości stopów miedzi w stanie ciekłym i stało-ciekłym, stanowisko pomiarowe, wyniki pomiarów lepkości dla stopów miedzi CuSn12 oraz CuAl10Fe3Mn2, modelowanie lepkości na potrzeby procesów formowania tiksotropowego z wykorzystaniem modeli reologicznych stosowanych w pakietach komputerowych do modelowania procesów odlewniczych.

EN

Viscosity measurements of CuSn12 and CuAl10Fe3Mn2 alloys were carried out to develop rheological models used in programs simulating thixocasting processes. A special research methodology was used, including high-temp. furnaces, which enable melting of the tested alloys. The specjal rheological models applied in computer packages used to model casting processes was discussed.

12

Effect of Biodegradable Dextrin LU-1400-2 on Selected Properties of Cement Mortars

Sybis Marta

Inżynieria Mineralna

|

2024

|

Vol. 1, no. 2

art. no. 11

EN

This paper presents the results of a study on the effect of fully biodegradable modified starch in the form of LU-1400-2 dextrin (denoted d2) and two commercial plasticizers P1 and P2 on selected properties of cement mortars. The studied cement mortar was enriched with 0.25%, 0.30%, 0.35%, and 0.40% d2 dextrin, relative to the weight of the cement. The tests carried out indicatethat the addition of dextrin to cement mortars results in an increase in strength (a 9% increase was observed with 0.25% dextrin) and liquefaction of the mixtures. However, commercial plasticizers were found to decrease compressive strength. Starch derivatives are a type of natural plasticizer that is more environmentally sustainable than other types. They are produced from renewable sources, such as plants, and their production generates less waste and involves low greenhouse gas emissions. They are produced from renewable sources, such as plants, and their production generates less waste and involves low greenhouse gas emissions. Preliminary studies suggest that dextrins have great potential as natural plasticizers. The increasing popularity of natural plasticizers in the chemical and construction industries is due to a growing interest in sustainability and concern about the harmful effects of traditional chemical plasticizers.

13

Reologia mieszanek betonowych z proszków reaktywnych – przegląd zagadnienia

Grzeszczyk Stefania

Cement Wapno Beton

|

2024

|

R. 29, nr 4

302--323

PL

W pracy na podstawie danych literaturowych przedstawiono zagadnienia związane z reologią mieszanek BPR. Na wstępie scharakteryzowano właściwości zawiesin, jako układów wielofazowych z uwzględnieniem ich struktur i oddziaływujących sił w tych układach. Omówiono wpływ małych cząstek wprowadzanych do cementu z dodatkami mineralnymi na właściwości reologiczne zaczynów cementowych. Szczególną uwagę zwrócono na ich rolę w zwiększeniu gęstości cementu i wpływie na wzrost upłynnienia w obecności superplastyfikatora w zaczynach i mieszankach BPR. Omówiono wpływ mieszania składników mieszanki BPR na reologię mieszanki z uwzględnieniem kolejności podawania składników, prędkości i czasu mieszania.

EN

The paper presents issues on the rheology of RPC mixtures based on data from the literature. First, the properties of pastes as multiphase systems are described, taking into account their structures and the interacting forces in these systems. The influence of small particles introduced to cement with mineral additives on the rheological properties of cement pastes has been discussed. Particular attention has been paid to their role in increasing cement packing density and their effect on increased fluidity in the presence of superplasticizer in cement pastes and RPC mixes. The effect of mixing the RPC ingredients on its rheology has been discussed, taking into account a sequence for the addition of ingredients, the speed, and the time of mixing.

14

Synteza poliuretanu z udziałem biomonomerów i jego recykling chemiczny

Włoch Marcin, Wojciechowska Barbara, Datta Janusz

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 12

1387--1393

PL

Przeprowadzono recykling chemiczny (aminoliza i glikoliza) zsyntezowanego wcześniej poliuretanu, otrzymanego z wykorzystaniem surowców pochodzenia naturalnego, oraz zbadano podstawowe właściwości otrzymanych produktów depolimeryzacji chemicznej. Poliuretan otrzymano metodą prepolimerową, wykorzystując surowce pochodzenia naturalnego, czyli poliol Priplastᵀᴹ 1838 i diizocyjanian Tolonateᵀᴹ X FLO 100. Łańcuchy prepolimeru uretanowego zostały przedłużone z wykorzystaniem 1,4-butanodiolu (BDO). Depolimeryzację prowadzono, stosując trietylenotetraminę (TETA) i glikol etylenowy (GE), przy stosunkach masowych poliuretanu do czynnika depolimeryzującego równych 2:1, 1:1 i 1:2. Strukturę chemiczną poliuretanu i otrzymanych produktów depolimeryzacji zweryfikowano z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR). Dla uzyskanych produktów recyklingu chemicznego oznaczono liczbę aminową oraz określono właściwości reologiczne i stabilność termiczną (z wykorzystaniem analizy termograwimetrycznej).

EN

Polyurethane was synthesized using bio-based substances (com. polyol and diisocyanate) and then chem. depolymerized with NH₂CH₂CH₂(NHCH₂CH₂) ₂NH₂ or ethylene glycol using a molar ratio of polyurethane to the decomposing agent of 2:1, 1:1 and 1:2. The chem. structure of polyurethane and the obtained depolymn. products was verified using FTIR. The amine no., rheological properties and thermal stability (using TGA) of the obtained chem. recycling products were detd.

15

Rheological behavior of polymer-based drilling fluids: experimental study of temperature effects

Safi Brahim, Aboutaleb Djamila, Haider Soumya

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2023

|

Vol. 28, no. 1

95--104

EN

Drilling fluids most commonly used are generally based on polymers. Polymers such as methylcellulose carboxylate (CMC), polyanionic cellulose (PAC) and xanthan (Xn) have a very important role in the success of drilling operations. Indeed, they are also used to improve certain properties, in particular rheological. However, these polymers can lose their characteristics under the influence of increasing temperature at the bottom of oil wells, thus affecting the ability of the mud to perform its useful role in the drilling operation, namely to raise the cuttings from the bottom of the well to the surface. The present work aims to study the effect of temperature on the main rheological properties (shear stress and plastic viscosity) as well as on the rheological behavior of water-based drilling muds (WBM). WBM_CMC and WBM_PAC (at Xn content fixed) were selected to evaluate the temperature effect (20°C; 40°C; 60°C and 80°C) on the rheological parameters and the rheological behavior. The results revealed that the shear stress and the plastic viscosity of the studied muds were considerably affected by an increase in temperature. A significant decrease in these drilling mud parameters as a function of temperature up to 80°C. A reduction of 58.8% in shear stress and 78.5% in plastic viscosity was observed. The results show that regardless of the test temperature, the shear thinning behavior of the WBM_CMC and WBM_PAC drilling muds is the same as the Herschel-Bulkley model.

16

Effect of soil consolidation on the fractality of the filtration law

Panahov Geylani, Museibli Parviz, Sultanov Babek

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2023

|

Vol. 28, no. 1

84--94

EN

In this paper, the effect of consolidation of the soil structure on the fractality of the fluid flow was evaluated. The equation of fractal law of flow in the porous medium under consolidation of two-phase, fully fluid-saturated soil was determined. Given all the simplifications, as well as the undoubted importance of the nature of the porous medium, which primarily determine the possible processes of both consolidation and fractal flow based on the results of the studies, we can conclude that a homogeneous porous reservoir at given parameters under the effect of groundwater pressure will expand its fractal structure.

17

Novel rheological modelling of thermosets and unidirectional monotropic fibre-reinforced thermoset matrix composites

Klasztorny Marian, Nycz Daniel B.

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 1

3--21

EN

A refined, fully analytical rheological modelling of thermosetting polymers and unidirectional monotropic fibre-reinforced thermoset matrix (UFRT) composites is presented. New polymers and composites under normal conditions, fully relaxed from curing and post-curing stresses, are modelled. The theory includes quasi-static short-term/medium-term/long-term reversible rheological processes. Thermosets are isotropic materials exhibiting linearly viscoelastic shear strains and linearly elastic bulk strains. Fibres are monotropic (transversely isotropic) and linearly elastic materials. A generic function well reproducing the viscoelastic characteristics of thermosets and UFRT composites is a Mittag-Leffler fractional exponential function in an integral form. Coupled/uncoupled standard/inverse constitutive equations of linear rheology are formulated for thermosets and UFRT composites. The equations are mutually analytically transformable. New rheological models (coded H-R/H) for thermosets and UFRT composites are described by the smallest possible number of material constants. The thermoset is described by two independent elastic constants and three independent viscoelastic constants. The homogenized UFRT composite is described by five independent elastic constants and four independent viscoelastic constants, whereby two visco-elastic constants are common to the matrix and the composite. An improved homogenization theory of UFRT composites, based on analytical solutions of the selected tasks of the theory of linear elasticity, is formulated for monotropic fibres and positively validated experimentally. The viscoelastic constants of the thermoset are calculated analytically in an iterative loop using a long-term unidirectional tension creep experimental test. The viscoelastic constants of the UFRT composite are calculated analytically employing H-R/H shear/quasi-shear storage compliances and VECP (the viscoelastic-elastic correspondence principle) shear/quasi-shear storage compliances. The H-R/H rheological model was validated numerically for selected UFRT composites. The validation tests were performed on the enhanced reliability UFRT composites reported by Soden, Hinton, and Kaddour (Composites Science and Technology, 1998, 2002).

18

Wpływ wybranych składników mineralnych na właściwości technologiczne zaczynów uszczelniających

Wieczorek Michał, Pichniarczyk Paweł, Stryczek Stanisław, Złotkowski Albert

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 5

339--350

PL

Zaczyny uszczelniające stosowane do modyfikacji podłoża gruntowego powinny spełniać szereg wymagań, obejmujących m.in.: właściwości reologiczne, czas wiązania, odpowiednią wytrzymałość mechaniczną i trwałość. W pracy określono właściwości technologiczne zaczynów uszczelniających sporządzanych na osnowie cementu powszechnego użytku oraz spoiw mieszanych, zawierających odpowiednio dobrane dodatki mineralne. W badaniach zastosowano granulowany żużel wielkopiecowy, popiół lotny krzemionkowy oraz popiół uzyskany w procesie fluidalnego spalania węgla. Ocena właściwości technologicznych świeżych zaczynów obejmowała dobór odpowiedniego modelu reologicznego i ocenę właściwości reologicznych zaczynu uszczelniającego, takich jak: lepkość plastyczna, lepkość pozorna i granica płynięcia. W badaniach określono czynniki powodujące poprawę właściwości technologicznych świeżego zaczynu. Zastosowanie dodatków mineralnych, również w układach z domieszkami upłynniającymi, pozwoliło na znaczną modyfikację reologii badanych zaczynów uszczelniających. Uzyskane wyniki wskazują na ich korzystny wpływ na właściwości użytkowe zaczynów, umożliwiając ich stosowanie jako składników spoiwa, zastępujących cement portlandzki CEM I, przy jednoczesnym ograniczeniu lub nawet wyeliminowaniu dodatku superplastyfikatorów.

EN

Sealing slurries used to modify the subsoil should meet a number of requirements, including: rheological properties, setting time, appropriate mechanical strength and durability. The study determined the technological properties of sealing slurries prepared with ordinary Portland cement and blended binders containing appropriately selected mineral additives. The tests used granulated blast furnace slag, silica fly ash and ash obtained in the fluidized bed combustion of coal. The assessment of the technological properties of fresh slurries included the selection of an appropriate rheological model and the assessment of the rheological properties of the sealing slurry, such as: plastic viscosity, apparent viscosity and yield point. The research determined the factors causing improvement of the technological properties of fresh slurry. The use of supplementary cementitious materials, also in systems with fluidizing admixtures, allowed for a significant modification of the rheology of the tested sealing slurries. The obtained results indicate their beneficial effect on the functional properties of slurries, enabling their use as binder components replacing Portland cement, while limiting or even eliminating the addition of superplasticizers.

19

Study on the stability evolution law of expansive soft rock roadway affected by seasonal wet-dry cycle

Jing Hongdi, Qu Fuming, Liu Xiaobo, Zhang Guangliang, Zhang Xingfan, Ma Xinbo

Archives of Mining Sciences

|

2023

|

Vol. 68, no. 1

165--182

EN

Many open-pit mines are gradually converted to underground mining, the problem of roadway surrounding rock damage caused by expansive soft rock is becoming increasingly problematic. To study the seasonal evolution of expansive rock mass containing clay minerals, an underground mine transferred from an open-pit was selected as the experimental mine. The experimental results of SEM electron microscopy and X-ray diffraction confirmed that the surrounding rock of the main haulage roadway contains a large number of expansive clay minerals. The expansive grade of the main transport roadway’s surrounding rock could then be identified as the medium expansive rock mass, which has a large amount of exchangeable cation and strong water absorption capacity, based on the combined test results of dry saturated water absorption and free expansion deformation. The water swelling can cause the roadway to considerably deform, and then the surrounding rock will have strong rheological characteristics. From the research results in the text, the seasonal evolution law of the main haulage roadway in the experimental mine was obtained, and the deformation law of the expansive rock mass under different dry and wet conditions was revealed. The research results provide a reference for studying the stability evolution law of expansive soft rocks in underground mines.

20

Rheological studies of high-density fracturing fluid using high-density brine and carboxymethyl hydroxypropyl guar (CMHPG) for high-temperature well condition

Raja Idris R.F.W., Rosli N.R., Mohammadian E., Hasan N.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2023

|

Vol. 120, nr 2

49--59

EN

Purpose: This work investigated carboxymethyl hydroxypropyl guar (CMHPG) as a potential base polymer for a fracturing fluid used in deep tight gas wells, synonym to high-temperature reservoirs. Fracturing is a common method to improve oil production by creating fractures in potentially productive reservoirs using fracturing fluids. Fracturing fluids are typically composed of water, sand, proppant, and many different additives to alter the capabilities of the fluid. Design/methodology/approach: A stable high-density fracturing fluid (HDFF) was developed to cope with scorching good temperatures up to 350°F (177°C)as well as to reduce the surface treating pressure. The HDFF consists of NaBr heavy brine, CMHPG, clay stabilizers, and zirconium and borate crosslinkers. A linear gel fluid was prepared by combining NaBr brine with CMHPG before adding the additives. The resulting fluid was then tested using a high-pressure, high-temperature (HPHT) rheometer. Findings: The results showed that the performance of the HDFF was optimum in an alkaline environment between pH 10 to 12. The efficiency of zirconium and borate crosslinkers were optimum at 0.7 ppm and 1.5 ppt, respectively. Concentrations higher than these values are not only uneconomical but will cause the fluid to be overly crosslinked, consequently reducing efficiency. In actual field operation, this is disastrous when the fluid does not flow to the fracturing column but instead swirls around the drill string as the drill string rotates. On the other hand, a reduction of concentration below the optimum values can cause fluid instability at high temperature reservoirs. Research limitations/implications: The study was limited to using two different kinds of crosslinkers and various concentrations. Future studies can be conducted using other kinds of crosslinkers, as well as an investigation into the effects of varying temperatures, pressures, and pH on the HDFF using CMHPG. Practical implications: It can be concluded that HDFF using CMHPG as the base polymer can be a potential use in formulating fracturing fluids. Originality/value: Information on the rheological behaviour of HDFF using NaBr and CMHPG can provide a reference point for future scientists in developing a new formulation of fracturing fluid.