水泥混凝土流变特性的试验研究

刘伟思

【摘要】水泥混凝土的屈服强度与可塑性的粘稠度是检验流变特征的两项重要参数。特别是对于新调和水泥混凝土来讲更重要。笔者应用水泥流变仪这种设备对混凝土在屈服强度与可塑性的粘稠度两方面进行了测算，通过实验探索各种矿物质的应用对新调和混凝土的流变系数与坍塌程度的影响变化关系。从而找到流变系数和坍塌程度的变化规律，为在以后的各种施工过程中确保混凝土的高质量而提供研究参考。

【关键词】流变性；屈服应力；可塑性

水泥混凝土的屈服强度与可塑性的粘稠度是检验流变特征的两项重要参数。特别是对于新调和水泥混凝土来讲更重要。笔者应用水泥流变仪这种设备对混凝土在屈服强度与可塑性的粘稠度两方面进行了测算，通过实验探索各种矿物质的应用对新调和混凝土的流变系数与坍塌程度的影响变化关系。从而找到流变系数和坍塌程度的变化规律，为在以后的各种施工过程中确保混凝土的高质量而提供研究参考。

一、水泥混凝土流变特性系数的试验方法

混凝土在现在的工程建筑行业仍旧是最为重要的建筑用材料，混凝土的质量要求不但与各种材料的质量相关，还与调和和灌注施工当中的流变的特征有很大关联。在当下高科技的配置下，调配的各种混凝土不但可以防止传统调配方式的混凝土造成施工中的漏振、过振以及钢筋密集难以振捣等问题，还能大大增加混凝土灌注工程，降低混凝土表面的修补率，节约劳动力、有效降低了劳动强度，有利于保护环境和增强混凝土的持续利用。

当前使用最多的探讨程度实验混凝土的流变特征的系数是坍落度试验方法。其最主要的工作原理为根据坍塌程度对混凝土作为填充物时评价白密实混凝土的高流动度特性。除了上述的试验方法还有很多的试验方式，比如：型仪法、己堤型仪法等。各种试验方式都有其独特的地方，但是在操作过程中人为的因素会导致细小的变动而影响试验结果发生细小的偏差。下面我们将会对新调和混凝土的坍塌程度进行测试，并对其他两项剪切应力和塑性黏度进行测试，通过试验对新调和混凝土做出全面评价。

二、水泥混凝土流变性能及流变的数据分析

1.牛顿流体和宾汉姆流体

整体考虑一个流体单位的上作用的剪切速率和应力，在保障温度和湿度等外界条件不变情况下，剪切的速率和应力的关系为正比。

在试验中剪切黏度非主体时，这种流体被叫做非牛顿流体。除牛顿流体外的一种具备粘塑性的流体，当这种流体的外界作用力以及剪切应力大于或小于临界值时，这样才会使流体产生显著的改变。这种试验表明，这种流体在正常的状态下能承受相应的剪切应力。在黏塑性应用最广泛、最简单的材料是宾汉姆流体，组成新调和的混凝土的各类的颗粒中，这些组成颗粒被看做为优质的宾汉姆流体。

2. 水泥混凝土流变数据分析与实践

使用水泥流变仪中的同轴双圆筒流变仪进行测试分组的新调和混凝土流变性能，该流变仪的测试性能主要通过改仪器的内外圆筒实现，其中内圆筒由上部、下部与顶环组成。测试不同的样品要选用不同型号的内外圆筒，选用圆筒型号主要根据样品中骨料的最大粒径来选择。测试过程中，盛放在外圆筒中的用不等速度旋转混凝土，通过内圆筒的顶环稳定测试高度、上部测量扭矩、下部减少消除底部效应。为了防止混凝土滑动，内外圆筒在表面都安装了竖直隔板的装置。水泥流变仪仅大约5分钟左右就能完成一次数据的试验。通过实验可以得出以下结论：混凝土转动初始值和转动次数影响了响应系数，相应系统可以直接影响屈服应力与可塑性粘稠度数值，把相应系数输入自动化程度系统可大大提高工作效率。

三、水泥混凝土流变特征测试的结果分析

1.原材料及合成矿物质材料影响坍塌的程度

各种新调和混凝土坍塌程度的测试要求及规范按照自密实混凝土坍塌程度的要求条件及标准。我们从实验中可以得出结论，对照实验中坍塌程度仅仅为四百三十八毫米，不能达到规范中的要求，通过合理添加需要的矿物质后，不仅能达到坍塌程度的要求甚至个别小组的混凝土自密实性能达到一级的高度要求。试验中我们可以看出，对流变的特性达到最理想改变的原料是粉煤灰和石粉。UFS0的坍塌程度能扩大到六百六十毫米。如果矿粉添加的量大时，能把坍塌程度提高到混凝土自密实性二级的要求。想添加硅灰达到相应的要求时，必须要添加大量的减水剂，才能使得坍塌程度达到我们要求的二级水平。

2.影響流变系数的矿物掺合料

（1）粉煤灰

不同剂量的粉煤灰对新调和混凝土流变系数的测试。在粉煤灰添加百分之五十以下的数值内，对可塑性粘稠度不会造成很大影响，但是对新调和混凝土的屈服应力能造成降低的效果，能很好的改善对新调和混凝土的流变性能；当粉煤灰添加达到百分之五十至八十时，则会产生相反的影响，既会影响可塑性粘稠度，对屈服应力的影响较小，会造成流变性能的不良影响。

（2）矿粉

随着矿粉掺量的增加，新拌混凝土的屈服应力有明显的降低，对改善流动性是有利的；而塑性黏度则会逐渐增大，新拌混凝土内部的流动阻力增大，对流动性又是不利的。总体看来，掺加矿粉可以增加新拌混凝土的坍落扩展度。

3. 水泥混凝土流变系数和坍塌程度的变化规律

在试验采用的配合比范围之内，新拌混凝土的坍落扩展度在四百三十至六百六十毫米之间发生变化。坍落扩展度越大，对应的流变性能也越好。黏度较低时，新混凝土的坍落扩展度主要受塑性黏度影响，坍落扩展度随着塑性黏度的增加而降低；当塑性黏度较高时，混凝土的坍落扩展度主要受屈服应力影响，坍落扩展度随着屈服应力的增加而降低。

四、结束语

混凝土在现在的工程建筑行业仍旧为重要的建筑用材料，混凝土的质量要求不但与各种材料的质量相关，还与调和和灌注施工当中的流变的特征有很大关联。在当下高科技的配置下，使混凝土在应用过程中得到较好的工作满足需要，扬长避短。节约劳动力、有效降低了劳动强度，有利于保护环境和增强混凝土的持续利用。希望笔者对于水泥混凝土流变特性的试验研究能为混凝土质量的提升起到促进作用。

参考文献

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