混凝土流动性评价方法

1.1.3混凝土流动性研究方法

从基本组成和施工方式来看，耐火浇注料属于混凝土，也称作耐火混凝土。仅就施工作业性而言，他们应该是完全相同的。因此，在研究耐火浇注料流动性和全组分流变性时，完全可以借鉴混凝土在这方面的研究方法。

混凝土流动性的传统研究方法有塌落度实验、维勃稠度实验、跳桌实验、重塑实验和变形实验等。传统的实验方法不能令人满意，它们或多或少都带有经验性和随意性，不能很好地模拟实际施工条件，所获得的实验数据与新拌混凝土的基本性质并无本质上的联系[8]。

近年来，一些新的研究方法不断被提出，其中比较典型的几种为：

（1）坍落流动度试验

进行坍落度试验时，同时测定塌落度、拌和物扩展到直径50cm所需的时间T50和流动终止时的扩展直径，依据这三个参数可综合判断新拌混凝土的施工性能。吴中伟院士[9]在其专著《高性能混凝土》介绍了一种与之相关的工作性简易评价方法，即用坍落度结合扩展值来评价高性能混凝土的工作性。如图1.1所示。

图1.1 高性能混凝土拌和物工作性的简易评价

S l-坍落度S f-扩展值

Fig1.1 The evaluation of the workability of fresh HPC

S l-Slump S f-Slump flow spread

（2）Orimet法

英国学者Bartons提出用Orimet法测定混凝土拌和物的流速[10-12]，实验装置见图1.2。该法用竖管中拌和物的流出速度来反映粘性系数的大小，流出速度小，则粘性系数大，反之则小。拌和物的粘性系数主要影响施工过程中拌和物在自重或外力的作用下填充密实的程度与可泵性。Orimet仪能较好地模拟拌和物在泵管中的运动情形，操作简单，测定快速，而且重复性良好，便于现场施工时工作性的检测与控制。但是Orimet法也存在一些局限[13,14]：由于它的竖管直径取决于

拌和物中集料的最大粒径，而且竖管下端连接的插口为缩径，因此该装置对集料的超径现象比较敏感，超径集料容易堵管并造成较大测试误差。

1竖管2插口3活动门4三脚架

图1.2 Orimet仪示意图

Fig1.2 A schematic diagram of Orimet apparatus

（3）L型流动性测试装置

Mitsui[15]较早开展了L型流动性测试的研究工作，其试验所用装置如图1.3所示。在距横管入口5cm和10cm处安装了两个传感器，目的是检测拌和物流经这两个位置所需的时间，以衡量流动速度。起始流动速度较快容易产生较大的检测误差，安装传感器是为了减小这种误差。此后，杨静[16]、谢友均[17]、赵卓[14]和北京市建工集团二建公司[9]等国内众多研究者或单位都将自行改进的L型流动性装置用于新拌混凝土流动性的测试，仪器的改进主要有三个方面：改变装置尺寸以测试不同类型的混凝土；进行配筋实验以评价抗离析和可密实性；改变监测点位置以测试具有更宽流动性范围的混凝土。

清华大学杨静[16]等人受Mitsui工作的启发，也展开了相关研究，在分析Mitsui所用装置时认为：该装置所检测评价的高强与高流动性混凝土拌和物，其屈服值大大低于普通混凝土，因此塑性粘度就成为这类拌和物工作度的控制因素。但是拌和物在装置中的起始流动速度受屈服值影响较大，故在其随后的工作中，把检测点向后推，以减小屈服值对流动速度的影响。该装置还加大检测点间距，把检测点扩大为3个，分别对应不同工作度的混凝土：可泵送但必须振捣的高强混凝土、流动性混凝土和自密实混凝土（见图1.4）。实验测试扩展长度、塌落高度、流动速度和成分均匀性四个参数，能够用变形程度（扩展长度、塌落

高度）和变形速度（流动速度）这两类指标来全面评价拌和物的工作性。杨静等变化水胶比、粉煤灰品种和掺量、外加剂掺量配置了不同配比的混凝土，用自制的L型流动性测试装置测定其各项流动性指标，实验结果表明该装置能灵敏地反映拌和物流动性的变化，且具有较好的再现性。

图1.3 L型流动性测试装置（Mitsui）Fig1.3 L-type flow test device(Mitsui)

图1.4 L型流动性测试装置（杨静）Fig1.4 L-type flow test device(Yang jing)

（4）J型流动性测试装置

杨静等继改进L型流动性测试装置之后又设计出J型流动性测试装置[18]（图1.5）。试验时先将右侧出口处盖板封闭，将拌和物从左侧顶部装入至装满整个装置。打开右侧盖板，同时开始计时，混凝土开始流动，并从右边出口溢出。测定左侧容器内混凝土上表面下降到100mm和200mm两个高度的时间t1、t2，并记录混凝土停止流动后的下沉量S。实验结果表明，J型流动性测试装置可以同时反映变形速度和变形量两个指标的变化，能够较全面地测定大流动性混凝土的流动性。

图1.5 J型流动性测试装置

Fig1.5 J-type flow test device

以上几种方法均超越了传统单一的塌落度实验，能从实验结果中获取更多反映流动性能的信息，均涉及到流动速度的测定，比传统塌落度法能更全面的反应和评估新拌混凝土的流动特性。同时依然要看到，以上实验均为经验性试验，部分方法的理论性稍有欠缺，有待进一步论证其合理性。