高性能混凝土拌合物流变性能测试方法探讨

２００２年第１０期（总第１５６期）ＮⅢｎｂｅｒ１０ｉｎ２００２（ＴｏｔａｌＮｏ１５６）混凝土

Ｃｏｎｃｒｅｔｅ

全国建筑科学核心期刊

ＣｈｉｎａＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅＣｏｒｅＰｅｒｉｏｄｉｃａｌ

高性能混凝主拌合物流变性能测试方法探讨

亢景付

（天津大学建工学院．夭津３０００７２）

［摘要］本文对开展拌旮物流变性能研究在高性能混凝土研究中的重要性和迫切性进行了分析和探讨．在总站研究了国内外现有测试技术和现有试验仪嚣的基础上，设计７一种结构紧凑。整体性好．体积也不大的新型混凝土流变仪．凌仪器既可用干高性能混凝土流变性能研究．又可用于工地试验室的质量控制，还可用于研究拌合物流变性能的经时性夏化。

［关键词］高性能混凝土；流变特性；流褒仪

［中圈分类号］ＴＵ５２８０１［文献标识码】Ａ［文章编号］１００２—３５５０（２００２）１０—０００８—０４

１问题的提出

自从１９９０年高性能混凝土的概念Ｊ１ｌ问世以来，高性能混凝土的研究就一直是世界各国混凝土材料与工程界科学研究的热门课题。大量的科研和开发主要集中在高性能混凝土的组成材料、工艺原理与配制技术、力学性能与耐久性能等方面，并已取得了丰硕的科研成果，大量的文章和专著相继发表，高性能混凝土的工程应用也越来越普遍。

高效减水剂和超细矿物掺合料是高性能混凝土的重要组成材料，同时也是高性能混凝土在材料组成上与普通混凝土不同的重要特征．正是由于高效减水剂和超细矿物掺合料的加入，使高性能混凝土不仅在微观结构、力学和耐久性能方面得到改善．而且拌合物的流变性能也发生了根本性的变化。高性能混凝土不仅坍落度大，而且粘性也大，在坍落度和振捣条件相同的情况下，高性能混凝土粗骨料下沉速度慢，下沉距离短，稳定性和均匀性都比普通混凝土要好。据文献［６］介绍，普通混凝土的坍落度试验，２秒钟内即可稳定，但高性能ｔ昆凝土则需６秒钟以上。

许多学者都指出Ｅ７叫州，尽管坍落度试验仍是目前世界各国广泛应用的试验室和现场测试方法，但该方法难以正确反映高性能混凝土的流变性能，高性能混凝土的工作性是一种综合性能。至步应当包括两个指标，即流动性和粘聚性，对于泵迭混凝土还应包括可泵性。研制开发一种既使用方便，叉能比较科学地反映高性能混凝土流变性能的测试仪器和测试方法具有非常重要的现实意义。

２高性能混凝土的流变学参数

国内外学者都认为｛７叫引，与普通混凝土相比，高性能混凝土更接近宾汉姆体（Ｂｉｎｇｈａｍ），可用宾汉姆模型的流变参数来描述高性能混凝土的工作性。宾汉姆模型由牛顿（Ｎｅｗｔｏｎ）液体模型和圣维南（Ｓｔ．Ｖｅｎａｎｔ）固体模型并联，再与虎克（Ｈｏｏｋｅ）固体模型串联而成，如图ｌ所示，其流变方程为：

ｒ＝ｒ０＋硼Ⅳｄｔ（２—１）式中广一剪切应力；

邛——屈服剪切应力；

旷一粘性系数；

［收稿日期］２００２０６—２４

·８－

ｄ７／ｄｔ——切应变速率。ｏ

图１宾汉姆模型

在式（２一１）中，剪切应力ｔ和切应变速率曲／ｄｒ是变量，屈服剪切应力ｒｏ和粘性系数１）是常量，通过仪器测定在不同切应变速率下的剪切应力，即可回归得出Ｂｉｎｇｈａｍ模型的两个流变参数：屈服剪切应力邛和粘性系数ｍ

Ｂｉｎｇｈａｍ模型的应用条件是假定固体粒子的分散是比较均匀的。新拌水泥浆的流变特征接近Ｂｉｎｇｈａｍ体，用旋转粘度计可满意地测出其流变参数【７Ｊ。但普通新拌ｊ甚凝土是不同粒径的固体粒子（水泥、砂、石）不均匀地分散于水中的多组分材料，研究它的流变特性就比较困难。高性能混凝土由于粉状材料用量较大．固体粒子的分布较普通混凝土要均匀的多，用类似旋转粘度计的设备有可能较好地测定其流变参数。

３国内外关于高性能混凝土拌合物的试验方法高性能混凝土的外加剂和胶凝材料之间以及胶凝材料各组分之间存在相容性问题，这种相容性具体表现在混凝土拌合物的流动性、稳定性和经时性的差异。长期以来，人们一直在探寻简便、准确测定高性能混凝土流变特性的试验方法，但到目前为止尚无能被普遍接受的或已形成标准或规范的科学方法。

吴中伟院士在其专著（高性能｛昆凝土）中，对目前各种探索的十几种方法进行了介绍旧Ｊ，其中比较典型的几种方法包括：（１）坍落流动度试验。进行坍落度试验时，同时测定拌合物扩展到直径５０ｃｍ时的时间或扩展终了时的时间或扩展直径．根据拌台物的坍落流动度判断其可施工性能。

（２）Ｌ一流动试验。根据拌合物的流动速度评价混凝土的粘度，根据流动铺展值评价混凝土的剪应力。

（３）ＢＴＲＨＥＯＭ（叶片式流变仪）。该仪器是由法国路桥实验中心研制，用于测量高性能混凝土流变性能，其原理与旋转

高性能混凝土拌合物流变性能测试方法探讨

作者：亢景付

作者单位：天津大学建工学院,天津,300072

刊名：

混凝土

英文刊名：CONCRETE

年，卷(期)：2002，(10)

引用次数：2次

1.Mehta P K.Aitcin P C Principle on Preparation of High Performance Concrete 1990

2.Norberg J Farsk betongs reologiteon och matemetodik 1994

3.陈健中用旋转叶片式流变仪测定新拌混凝土流变性能 1992(5)

4.陈健中泵送混凝土的流变学特性 1992(2)

5.Ferraris C F.de Larrard F Testing and Modeling of Fresh Concrete Rheology 1998(2)

6.de Larrard F A Survey of Recent Researches Performed in the French"LPC" Network on High Performance Concrete 1993(6)

7.黄士元.蒋家奋近代混凝土技术 1998

8.冯乃谦.邢锋高性能混凝土技术 2000

9.吴中伟.廉慧珍高性能混凝土 1999

10.覃维祖.安明哲高流动性混凝土工作度评价方法研究 1996(3)

1.学位论文黎纵宇超细粉煤灰高性能混凝土的流变模型及试验研究2008

作为一种新型的复合材料，超细粉煤灰高性能混凝土的研究开发越来越受到国内外的高度重视。目前，关于超细粉煤灰混凝土的流变性能研究尚处于试验阶段。本文采用理论和试验相结合的方法研究超细粉煤灰高性能混凝土的流变机理与特征，无疑对混凝土流变学的完善、混凝土耐久性设计、超细粉煤灰高性能混凝土的推广应用等具有重要的理论和实际意义。

在分析混凝土微观结构特征与流变特性的基础上，考虑混凝土内部裂缝对流变性能的影响，基于混凝土塑性理论，提出了一种新型的塑性流变元-

L元件，并建立了改进的西原模型。

通过普通混凝土和超细粉煤灰高性能混凝土的流变(含徐变和应力松弛)试验，研究混凝土的流变特性与机理以及混凝土中矿物掺合料(超细粉煤灰)的作用效应。

普通混凝土和超细粉煤灰高性能混凝土的徐变性能在很大程度上均受到组成骨料类型(碎卵石，碎石)和养护制度(蒸养，标养)的影响。碎石因本身弹性模量高于碎卵石，能更好地约束混凝土的徐变变形；蒸养能进一步改善混凝土的内部微观结构，极大地降低混凝土的徐变。

普通混凝土和超细粉煤灰高性能混凝土的应力松弛性能在低应力水平下变化幅度都不明显，但均受到骨料和养护制度的影响。在相同条件下，碎石混凝土比碎卵石混凝土的应力松弛幅度降低约10％，蒸养混凝土比标养混凝土的应力松弛幅度平均下降约5％。

当超细粉煤灰掺入混凝土后，能显著地改善混凝土的微观结构和力学性能，极大地降低混凝土的徐变变形以及应力松弛变化幅度。

根据普通混凝土和超细粉煤灰高性能混凝土的徐变试验，利用最小二乘法分别计算西原模型和改进的西原模型的各个参数并进行对比验证，结果表明：改进的西原模型能更好地描述混凝土特别是超细粉煤灰高性能混凝土的徐变特性并揭示其徐变机理，为超细粉煤灰高性能混凝土的开发应用提供了科学依据。

2.学位论文赵庆新C40自密实高性能混凝土性能研究与配合比预测2001

该文分析了自密实高性能混凝土流变特性及配制等基本理论,对其原材料选择进行了论述,并应用秦皇岛热电厂ⅡFA、普通水泥、复合外加剂配制出了C40自密实高性能混凝土.在自密实高性能混凝土工作性研究方面,应用自密实能力测试仪和坍落流动度法,避免了坍落流动度法的局限性.在自密实高性能混凝土配合比设计方面,抛开混凝土传统的水灰比（水胶比）理论,应用灰胶比、浆集比和砂率这三个不同层次的填充因素进行其配合比的正交设计,使自密实高性能混凝土的配合比系统化.该文通过自密实高性能混凝土的抗渗性来研究耐久性,在混凝土抗渗性研究中引入了变形研究的辅助方法,使混凝土试件的抗渗性更接近工程实际,确立了行之有效的养护制度.在自密实高性能混凝土配合比模拟研究方面,抛开复杂的数学模型,应用BP网络,通过MATLAB语言实现对自密实高性能混凝土配合比的模拟,并在此基础上实现了对未知配合比的预测.该文讨论了自密实高性能混凝土的生产与施工中的注意事项,并对其经济性做出了客观的评价.

3.会议论文亢景付高性能混凝土拌合物流变性能测试方法探讨2002

本文对开展拌和物流变性能研究在高性能混凝土研究中的重要性和迫切性进行了分析和探讨,在总结研究了国内外现有测试技术和现有实验仪器的基础上,设计了一种结构紧凑,整体性好,体积也不大的新型混凝土流变仪,该仪器既可用于高性能混凝土流变性能研究,又可用于工地实验室的质量控制,还可用于研究拌和物流变性能的经时性变化.

4.学位论文胡学东自密实高性能混凝土配合比设计及配制研究2005

本文分析了自密实高性能混凝土流变特性及配制等基本理论,对其原材料选择进行了论述,并应用胜利热电厂Ⅲ级粉煤灰、普通水泥、复合外加剂等配制出了C40自密实高性能混凝土.针对自密实混凝土的特点,本文结合固定砂石体积含量计算法,改进了全计算法.在自密实混凝土的配合比计算中,改进的全计算法与固定砂石体积含量法取得了统一.随后本文采用改进的全计算法对自密实混凝土进行配合比设计,在此基础上采用正交试验方案,以新拌混凝土坍落度、扩展度和硬化混凝土强度为考核指标进行试验,分析了碎石、砂、粉煤灰、减水剂和缓凝剂掺量等对拌合物自密实性能的影响,并根据综合平衡法,得出本文所采用的原材料最佳配比.本文讨论了自密实高性能混凝土的生产与施工中的注意事项,并对其经济性做出了客观的评价.最后本文针对自