混凝土工作性的测定方法

混凝土工作性的测定方法

混凝土是一种“粘—塑—弹”发展演变的材料，开始加水拌合时的粘性体的工作性是非常重要的。早期的没有掺加减水剂的混凝土的工作性似乎并不是很严重的问题，因为当时工程上使用的混凝土拌合物的流动性普遍很低，而且多数是现场搅拌。减水剂出现之后，新拌混凝土的工作性问题就突出出来了。因为减水剂能使拌合物的流动性提高很多，然而拌合物流动性的提高又可能导致其稳定性的降低，从而出现工作性不良的问题。新拌混凝土的工作性似乎是一个模糊的概念，很难把它量化。它同时包含多个参数，很难用同一个试验同时测量这些参数并综合反映之。为了研究新拌混凝土的工作性，人们已经付出了巨大的努力。研究人员对水泥浆、砂浆和混凝土都进行了研究，并提出了很多测试方法。下面简单概括一下各种工作性的测量方法。

（1）坍落度试验

坍落度试验是1923年美国学者阿布拉姆斯（D.A.Abrams ）借鉴查波曼

（C.M.Chapman ，1913年）的砂浆试验而首先提出的，是目前使用较普遍的方法之一，各国的试验各有不同，主要是坍落筒的尺寸有些不同。我国使用的坍落筒，是一个300mm 高的截头圆锥筒，下口内径为200mm ，上口内径为100mm 。

进行坍落度试验时，混凝土拌合物的坍落是由自重而引起的变形，只要拌合物具有塑性，并且在没有失去连续体性质之前，这个变形速度d γ/dt 应由剪切应变速度而定，即

)()

(]/)[(0)(f f pl f f f dt d ττττητττγ>≤⎩⎨⎧-== （1-3）

式中，τ是拌合物在锥体中的位置和变形量的函数，其变形过程可作以下

分析。从拌合物锥体顶面开始，深度越深，剪切应力越大。变形仅在τ=τ

f 的位置以下发生，变形的速度在底部的地方最大，变形自动地随着锥体的高度降低而减少，当锥体中的τ的最大值的部分（即底部的剪切应力）τ

max =τf 时，变形停止。如果将拌合物的内摩擦力和变形时的惯性忽略不计，那么有 τmax

=ρh/2 （1-4） 式中 ρ——混凝土密度，（g/cm 3）；

H ——静止后锥体高度。

所以坍落度为

S=30-h=30-2τf /ρ （1-5）

由于变形时惯性总是存在的，惯性的影响使τ

max ＞ρh/2，而内摩擦力的影响使τmax ＜ρh/2，故一般可写成τmax =K ρh ，K 为一常数，则

ρ

τK S f -=30 （1-6） 由上式可见，混凝土拌合物的坍落度值，仅取决于容重和屈服剪切应力值。塑性粘度系数ηpl 虽与变形速度有关，但对坍落度方面仅是间接影响。

（2）Tattersall 两点试验

Tattersall 认为新拌混凝土属宾汉姆流变体，并据此要求用两“点”(塑性粘度和屈服应力)来表征工作性。从此将流变学理论引入混凝土学，采用回转粘度计侧试新拌混凝土的工作性。以不同转速下的能耗除以搅刀的转速作为转矩T 的假定单位，以搅刀的转速N 作为拌合物的流动速度，作T-N 曲线，则

T = g + hN （1-7）

式中 T ——假定单位的转矩；

N ——转速（r/s ）；

g ，h ——常数。

“两点法”中的g 所代表的屈服剪切应力对工作性来说与稳定及内聚力有密切关系，h 所代表的塑性粘度系数与流动性及可塑性有密切关系。这种方法测得的结果与坍落度方法测得的工作度相比，能更进一步反映拌合物的流变性能，但该仪器只有对坍落度至少为100mm 的混凝土才有效，又兼回转粘度计造价昂贵等原因，这一试验方法至今未能获得广泛应用。后来又有很多人对以粘度计为基础的两点试验进行了改造并取得一些成果，但都没有获得广泛采用。

（3）重塑性试验

该试验是Powers 在流展度试验的基础上提出的，它仍然使用了流展度跳桌。重塑性试验是利用新拌混凝土试样达到一定的变形所需的作用力来评价其工作性的试验方法。这种重塑性所需的作用力用拌合物达到一定的变形所需的振动次数表示。对于极干硬性的混凝土，需要相当大的作用力，测试效果欠佳。试验表明，对于某些配比不当的拌和料，不能具体说明其缺陷的实质；当然，试验时的辅助观察可以做适当的补充，因此对操作人员的素质要求较高。必须指出，该试验仅限于在实验室内使用。

（4）VeBe 试验

该试验是Wuerpet 和Bahrner 对重塑性试验的发展。他们将Powers 重塑性试验仪中的内环去掉且用振动密实代替跳动密实；在试验过程中，当玻璃板制导器完全与拌合物密贴，拌合物表面的全部空隙均已消失时，就假设重塑完成。该试验是采用目测来鉴别的，因此难于确定试验终点。该试验的优点是全部试验过程很短，并且可以用来评价干硬性混凝土充满模型的能力。该试验只适用于流动性较低的新拌混凝土，这时振动时间比较容易控制；而对于流动性较高的新拌混

凝土，记录维皮时间造成的误差较大，以致于难以比较各拌合物工作性的差别。另外，在该试验中，虽然可以通过比较拌合物的初始体积与终了体积求出使混凝土拌合物产生一定变形和获得一定密实度所需要的单位能量，却不能了解新拌混凝土的泌水及分层离析倾向。

（5）易密性试验

易密性试验是迄今为止最可靠的采用逆向近似法进行新拌混凝土工作性测试的试验方法，其测量参数是在标准数量功的作用下所达到的密实程度(密实因数)。这一著名的试验方法是由道路研究试验室提出的，已列入1970年的BS1881和ACI标准211.3-75。易密性试验试验与坍落度试验不同，对于干硬性新拌混凝土工作性的变异可由较大的密实因数反映出来。但非常干硬的拌合物很容易堵塞漏斗，而且使其充分密实所需要的功更大。另外，固定大小的功所产生的密实程度只会在比较窄的范围内变动，从而使测试的范围较窄。英国的易密性试验以及德国易密性试验都存在这个缺点。

（6）L-流动速度试验

该试验通过测量拌合物的一定水平流动长度和流动时间来表征其屈服应力和粘度，它还可通过测量拌合物流动终端的粗集料含量来评价其稳定性。这似乎较其它试验更全面地反映了新拌棍凝土的工作性。该试验方法只适用于流动性较高的混凝土拌合物。