| 研究概要 |
NMR映像法を応用して,円管内における高流動コンリートの流れの状態を調べた.ここで用いた装置によれば,鉛直管内の流れの任意断面の流速分布が検出できる.画像取り込み条件は,撮影時間間隔1.0s,管軸を含む鉛直スライス厚さ4.0mm,画素サイズ0.15mmである.
実験ではロ-ト試験を想定してアクリル製のテ-パ管を用い,作業の便宜上,固液2相のモデルコンリートを流した.モデルモルタルは水溶性セルロースエーテルを水に溶いたもの(無色透明,比重1.0),モデル粗骨材は米粒状のデルリン原材料(粒径2.5mm×4.0mm,比重1.4)である.モルタル-粗骨材比を最適とされる0.5に固定し,セルロースエーテルの混入比率によって粘度を変化させながら測定を行った.粘度の測定には,円筒回転粘度計を用いた.
画像の解析に際しては主として固相粒子の運動に着目し,得られた128×128画素,モノクロ256階調の画像データを計算機上に再現してその重心位置を読み取った.150〜200個程度の粒子を追跡し,流跡線と速度ベクトルを描くことによって局地的な流況を推定した.
高粘度の流体中を,複数個の粒子が群をなして蛇行流下する様子が観察された。ただし,管軸付近では粒子の流跡は直線に近づく.管壁沿いよりも管軸付近を流下する粒子が多いのは,水平断面内の流速分布に起因する管軸向きの揚力のためと思われる.一般に固相粒子群が液相の円滑な運動を妨げる傾向がうかがわれ,ついにはテ-パ管の出口付近で閉塞が生じることもある.閉塞確率は粘性に依存する.多数回の繰り返し観察によって,この実験条件下での両者の関係が確認されている.テ-パ管の一定長さごとに直円管内の層流に関するポアズイユの理論の適用を試みたが,この流れの流下速度をこのような単純な理論で明することはできないようである.
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