水泥混凝土流變特性的試驗研究

劉偉思

【摘要】水泥混凝土的屈服強度與可塑性的粘稠度是檢驗流變特征的兩項重要參數。特別是對于新調和水泥混凝土來講更重要。筆者應用水泥流變儀這種設備對混凝土在屈服強度與可塑性的粘稠度兩方面進行了測算，通過實驗探索各種礦物質的應用對新調和混凝土的流變系數與坍塌程度的影響變化關系。從而找到流變系數和坍塌程度的變化規律，為在以后的各種施工過程中確保混凝土的高質量而提供研究參考。

【關鍵詞】流變性；屈服應力；可塑性

水泥混凝土的屈服強度與可塑性的粘稠度是檢驗流變特征的兩項重要參數。特別是對于新調和水泥混凝土來講更重要。筆者應用水泥流變儀這種設備對混凝土在屈服強度與可塑性的粘稠度兩方面進行了測算，通過實驗探索各種礦物質的應用對新調和混凝土的流變系數與坍塌程度的影響變化關系。從而找到流變系數和坍塌程度的變化規律，為在以后的各種施工過程中確保混凝土的高質量而提供研究參考。

一、水泥混凝土流變特性系數的試驗方法

混凝土在現在的工程建筑行業仍舊是最為重要的建筑用材料，混凝土的質量要求不但與各種材料的質量相關，還與調和和灌注施工當中的流變的特征有很大關聯。在當下高科技的配置下，調配的各種混凝土不但可以防止傳統調配方式的混凝土造成施工中的漏振、過振以及鋼筋密集難以振搗等問題，還能大大增加混凝土灌注工程，降低混凝土表面的修補率，節約勞動力、有效降低了勞動強度，有利于保護環境和增強混凝土的持續利用。

當前使用最多的探討程度實驗混凝土的流變特征的系數是坍落度試驗方法。其最主要的工作原理為根據坍塌程度對混凝土作為填充物時評價白密實混凝土的高流動度特性。除了上述的試驗方法還有很多的試驗方式，比如：型儀法、己堤型儀法等。各種試驗方式都有其獨特的地方，但是在操作過程中人為的因素會導致細小的變動而影響試驗結果發生細小的偏差。下面我們將會對新調和混凝土的坍塌程度進行測試，并對其他兩項剪切應力和塑性黏度進行測試，通過試驗對新調和混凝土做出全面評價。

二、水泥混凝土流變性能及流變的數據分析

1.牛頓流體和賓漢姆流體

整體考慮一個流體單位的上作用的剪切速率和應力，在保障溫度和濕度等外界條件不變情況下，剪切的速率和應力的關系為正比。

在試驗中剪切黏度非主體時，這種流體被叫做非牛頓流體。除牛頓流體外的一種具備粘塑性的流體，當這種流體的外界作用力以及剪切應力大于或小于臨界值時，這樣才會使流體產生顯著的改變。這種試驗表明，這種流體在正常的狀態下能承受相應的剪切應力。在黏塑性應用最廣泛、最簡單的材料是賓漢姆流體，組成新調和的混凝土的各類的顆粒中，這些組成顆粒被看做為優質的賓漢姆流體。

2. 水泥混凝土流變數據分析與實踐

使用水泥流變儀中的同軸雙圓筒流變儀進行測試分組的新調和混凝土流變性能，該流變儀的測試性能主要通過改儀器的內外圓筒實現，其中內圓筒由上部、下部與頂環組成。測試不同的樣品要選用不同型號的內外圓筒，選用圓筒型號主要根據樣品中骨料的最大粒徑來選擇。測試過程中，盛放在外圓筒中的用不等速度旋轉混凝土，通過內圓筒的頂環穩定測試高度、上部測量扭矩、下部減少消除底部效應。為了防止混凝土滑動，內外圓筒在表面都安裝了豎直隔板的裝置。水泥流變儀僅大約5分鐘左右就能完成一次數據的試驗。通過實驗可以得出以下結論：混凝土轉動初始值和轉動次數影響了響應系數，相應系統可以直接影響屈服應力與可塑性粘稠度數值，把相應系數輸入自動化程度系統可大大提高工作效率。

三、水泥混凝土流變特征測試的結果分析

1.原材料及合成礦物質材料影響坍塌的程度

各種新調和混凝土坍塌程度的測試要求及規范按照自密實混凝土坍塌程度的要求條件及標準。我們從實驗中可以得出結論，對照實驗中坍塌程度僅僅為四百三十八毫米，不能達到規范中的要求，通過合理添加需要的礦物質后，不僅能達到坍塌程度的要求甚至個別小組的混凝土自密實性能達到一級的高度要求。試驗中我們可以看出，對流變的特性達到最理想改變的原料是粉煤灰和石粉。UFS0的坍塌程度能擴大到六百六十毫米。如果礦粉添加的量大時，能把坍塌程度提高到混凝土自密實性二級的要求。想添加硅灰達到相應的要求時，必須要添加大量的減水劑，才能使得坍塌程度達到我們要求的二級水平。

2.影響流變系數的礦物摻合料

（1）粉煤灰

不同劑量的粉煤灰對新調和混凝土流變系數的測試。在粉煤灰添加百分之五十以下的數值內，對可塑性粘稠度不會造成很大影響，但是對新調和混凝土的屈服應力能造成降低的效果，能很好的改善對新調和混凝土的流變性能；當粉煤灰添加達到百分之五十至八十時，則會產生相反的影響，既會影響可塑性粘稠度，對屈服應力的影響較小，會造成流變性能的不良影響。

（2）礦粉

隨著礦粉摻量的增加，新拌混凝土的屈服應力有明顯的降低，對改善流動性是有利的；而塑性黏度則會逐漸增大，新拌混凝土內部的流動阻力增大，對流動性又是不利的。總體看來，摻加礦粉可以增加新拌混凝土的坍落擴展度。

3. 水泥混凝土流變系數和坍塌程度的變化規律

在試驗采用的配合比范圍之內，新拌混凝土的坍落擴展度在四百三十至六百六十毫米之間發生變化。坍落擴展度越大，對應的流變性能也越好。黏度較低時，新混凝土的坍落擴展度主要受塑性黏度影響，坍落擴展度隨著塑性黏度的增加而降低；當塑性黏度較高時，混凝土的坍落擴展度主要受屈服應力影響，坍落擴展度隨著屈服應力的增加而降低。

四、結束語

混凝土在現在的工程建筑行業仍舊為重要的建筑用材料，混凝土的質量要求不但與各種材料的質量相關，還與調和和灌注施工當中的流變的特征有很大關聯。在當下高科技的配置下，使混凝土在應用過程中得到較好的工作滿足需要，揚長避短。節約勞動力、有效降低了勞動強度，有利于保護環境和增強混凝土的持續利用。希望筆者對于水泥混凝土流變特性的試驗研究能為混凝土質量的提升起到促進作用。

參考文獻

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