测定混凝土工作性的方法

新拌混凝土工作性测试方法探讨

摘要：

本文介绍了多种测试方法用于测量混凝土的工作性。虽然许多在本文件中提及的设备在未来可能永远不会被使用，并很少被使用，但经过多次失败的试验，已经得到更好的测试方式能够有更好的测定混凝土工作性。

这份文件首先介绍了测量的可操作性的关键原则和趋势，然后介绍了国外多种测试方法。基于过去的试验方法和混凝土行业目前的需求，新的测试方法有了不同的要求。最后，在国内外现有的测试方式基础上，笔者总结各种方法的优良之处，提出个人的看法和改善的建议。

关键词：

工作性、混凝土、坍落度、粘聚性、流动性

水泥混凝土是目前建筑工程中用途最广泛、用量最大的建筑材料之一，了解新拌水泥混凝土的和易性对控制施工质量具有重要意义。自20世纪初以来，混凝土行业已经意识到监测混凝土以确保混凝土的和易性，并能实现充分的硬化。笔者参考国内外已被使用或创新的试验方法，对新拌混凝土工作性测试方法归纳如下，并提出个人的观点，以起到抛砖引玉的作用。

一、

1.1 Confined Flow Test Methods（密闭的流量测试方法）

压实系数试验测量压实度。 20世纪40年代中后期在英国发展，并已经标准化为‘英国标准1881-103’。的装置，这包括一个刚性框架，垂直对齐的两个锥形料斗，和安装在其上面的气缸，如图图1。顶部的漏斗略大于底部料斗，而油缸小体积比都料斗。为了执行该测试，最佳的方式是填充没有压实的混凝土。顶端漏斗底部上的口被打开，混凝土落入下部漏斗。一旦所有的混凝土已经从漏斗落到底部缸。捣固棒可用于强制尤其是粘性混凝土通过漏斗。仔细地剔除多余的混凝土，混凝土的质量，在气缸记录下来。在相同的气缸中搅拌或振动下，此物料与完全压实的混凝土的质量相比。

1.2 K-Slump Tester(K-坍落度测试仪)

K坍落度测试仪是一个小型设备，可以直接插入一个新拌混凝土里面迅速确定坍落度。有时亦被称为为“纳赛尔探针”。该装置由布满槽和孔的空心管形成，如图所示。带有尖头的末端插入混凝土中。大约处于管中间高度有一个平板，它会指示设备正确的穿透深度。一个圆形柱塞可以在另一端自由移动。仪器导管插入混凝土当中，上部的柱塞使得砂浆能够从混凝土进入仪器导管的内部。60秒后，柱塞下降直至仪器导管中的砂浆上。仪器导管中砂浆的深度可以从带有刻度的柱塞上读取，这便是K-坍落度。柱塞被再次拉至其上部位置，并从混凝土中除去仪器导管。而后砂浆流出仪器导管，柱塞降低至剩余砂浆的顶部。此时刻度尺上的读数便可作为工作性的参考值。

优点：

1、K-Slump Tester比坍落度实验更简单、容易操作，并且能够在大约一分钟时间内得出直接结果

2、这个试验方式能够用于测定现场施工混凝土

1.3 Kelly Ball Test（凯利球试验）

凯利球试验在20世纪50年代的美国成为替代坍落度试验的快速测试方法。这个简单和廉价的测试方法可以在现浇混凝土上使用，并且测试结果与坍落度相关。凯利球屈服应力测试提供了一个指示，作为测试是否由球重量所施加的应力大于混凝土的屈服应力。

2.1 Rotational Rheometers(旋转流变仪)

人们已作出了许多尝试通过改善传统的旋转流变仪来测量混凝土的性能。旋转流变仪通过在不同的剪切速率对混凝土施加剪切应力来测量屈服应力和塑性粘度的基本流变参数。虽然一些旋转流变仪已被被设计得足够小且坚固到可以在作业现场上使用的，然而设备高昂的成本，

使他们不便于现场使用。旋转流变仪一般是通过一对夹具的相对运动来产生流动的。引入流动的方法有两种；一种是驱动一个夹具，测定产生的应力，即控制施加的应变，测量产生的应力；另一种是施加一定的力矩，测量产生的旋转速度，即控制施加的应力，测量产生的应变。对于应变控制型流变仪，一般有两种施加应变及测量相应应力的方法；一种是驱动一个夹具，并在同一夹具上测量应力，应用这种方法的流变仪有Haake, Conraves，Ferranti-Shirley和Brookfield流变仪。

二、测试方法的评价选择及建议

结合国内外现状，由于传统坍落度法在我国还是常用方法，便于工程现场使用，操作简便且(相对于其它法)价格低廉。工程现场大部分还是用标准坍落度法来判断流动性和工作性。到目前为止，还没有一个单独的试验方法能够满意地定量地评价混凝土工作性。相同坍落度的混凝土，其工作性能可能会有较大差别。目前在实验室或工地测试混凝士流变性能，有很多针对不同材料的比较成熟或可以应用的方法。坍落度法可以比较准确表征中等到高塑性普通混凝土、结构用轻混凝土和重混凝土的流动性能，用旋转式流变仪可以测普通砂浆或者(以砂浆为主的)混凝土的屈服应力和转速来表征其流变性能，但对于添加了增强材料的高性能混凝土就不适合。高性能混凝土流变参数测定时，必须测定其粘度，但许多流变参数试验需要高速流动条件，拌合物的性能会随时间发生很大变化。选择测试方法时，一个很重要的因素是应考虑在实验室使用，还是在工厂(或工地上)使用。实验室做这类试验的目的，通常是测试给定组成的拌和料是否具有适合特定用途的工作性；而在工地上则不仅是为了满足有关工作性的规范要求，而且也用于校核拌和料的均匀性，即测定拌和料的组成是否因过度波动而对混凝土的工作性等性质产生不良影响。另外还要考虑，在实验室内通常具有较好的控制条件和熟练的操作水平，使用简便或复杂的方法皆可，着重考虑的是灵敏度和可靠性。而在工地上则应使用简单方便、测试迅速的方法，其灵敏度和理论依据占次要地位。尽管经过几十年的努力，快速确定混凝土的和易性没有发展出简单的测试方法。目前的旋转流变仪展现出发展前景，但是它们太昂贵以至日常使用过于不切实际。一个简单的快速验证流变参数的现场测试可以提高施工效率，并在决定高性能混凝土的比列配比上，给予工程师和承包商更大的信心。

参考文献：

1、Eric P. Koehler, David W. Fowler. Summary of ConcreteWorkability TestMethods,

August 2003

2、ERIC P. KOEHLER,DAVID W. FOWLER. MEASUREMENT OF CONCRETE WORKABILITY: KEY PRINCIPLES AND

CURRENT METHODS

3、Farmington Hills, MI. Report on Measurements ofWorkability and Rheologyof Fresh Concrete

4、胡小芳,苏志学. 改进式坍落度筒法测定新拌混凝土流变性能

5、苏志学，胡小芳.新拌高性能混凝土流动性测试方法探讨