§7-2新拌混凝土的性能

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1、第一节混凝土流变学流变学是考虑了时间因素，研究材料在受力状态下的流动和变形性质的科学。流变学研究流动和变形规律，必须联系到物体内部质点之间的相对运动，因此必须联系到物体的结构与性质，在掌握质点间相对运动规律的基础上，区别出物体的弹性、塑性、黏性的不同变形状态来。1.新拌混凝土的流变学研究根据流变学理论，用某种物理量来评价新拌混凝土的变形性质，并对这些物理量进行流动化解析。关于新拌混凝土的流变学研究还处于发展之中。2.流变学模型（1）基本模型元件利用结构模型可以描述物体在受力状态下的流变学特征，而物体的结构模型由三个基本单元构成，相应地表达三种理想的物

2、体。虎克弹性固体：由一个完全弹性的弹簧构成，其形变符合虎克定律，即应力与应变成正比，比例常数为E，称为虎克弹性固体，其流变曲线为直线。圣维南塑性固体：一个重物与桌面之间存在着一定的静摩擦力，当外力P没有克服该静摩擦力时，塑性固体的流变特征表现为弹性；当外力达到该屈服应力时，则重物沿着外力的方向做等速运动，外力不再增加变形，具有这样特性的固体为理想的塑性体，称为圣维南塑性固体。牛顿液体：牛顿从理论上系统地提出了液体粘性的概念，建立了黏性阻力与速度成比例这一学说。有一个带孔的活塞，在充满粘性液体的油壶中运动，如果该液体属于理想液体，则称为牛顿液体。牛顿液

3、体的剪切力与流速呈直线比例关系，随着流速的增加，其流变曲线为一直线。实际的物体往往同时具有弹性、塑性、粘性等性能，根据物体行为特征，可以将上述基本模型元件合理地组合，来描述实际物体的变形性能，称为物体的流变学模型。（2）宾汉姆体模型早在1919年，宾汉姆首先发现，油漆是属于同时具有塑性和粘性的物质。在此基础上，他把理想圣维南塑性体和理想牛顿液体的流变方程合并成为：后来人们称之为宾汉姆体。式中为屈服应力；为塑性粘度系数；其流变曲线见图2-1。图2-1宾汉姆体流变曲线从图2-1中可以看出，宾汉姆体时，不发生流动。因此，圣维南体是宾汉姆体歉性为零时的特殊形

4、式。同时后，宾汉姆体就按牛顿理想液体的规律产生流动。图2-2、图2-3为宾汉姆体在细管中的流动示意。图中可以看出，OA段表示，纫管中没有流动。AB段，流体沿管壁首先克服阻力，开始产生流动，也就是结构开始破坏。这种沿管壁的流动，属于塞流现象。BC段应力加大，塞流现象逐渐消失，接近于全部流动。而CO段，则速度梯度接近抛物线，全部流动，其流速与成正比。因此，在图2-2中，将CO线延长到E点，E点即为屈服应力。图2-2牛顿液体与宾汉姆体流变曲线图2-3细管流动示意图图2-2为宾汉姆体流变模型。当作用力P小于液固体混合料颗粒间的摩擦力时，混合料做弹性伸长，颗粒

5、未发生移动。当P等于摩擦力时，混合料中的应力保持不变而颗粒做连续运动。这时，P即为屈服应力。如果没有粘性存在，这就是圣维南固体。但由于颗粒间有一定粘性，塑性变形必随应力的增加而增加，塑性粘度则是一常数。3.新拌混凝土的流变学参数（1）屈服值采用宾汉姆体模型来描述新拌混凝土的流变学特性时，作为流变学常数，屈服值可以说是最重要的参数。屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。影响混凝土拌合物屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂，一般，混凝土的单方用水量越大，屈服值越小。掺入塑化剂也会使屈服值降低。关于新拌混凝土的屈服值的具体数值，有关研究成果指出，当坍落度为

6、18cm时，大致在100～400Pa之间；当坍落度值正好为0时，屈服值在1000～10000Pa的范围。（2）塑性粘度塑性粘度时宾汉姆体模型中表示材料粘性的流变学参数，是反映作用力与流动速度之间关系的参数。影响混凝土塑性粘度的因素主要有水灰比、用水量、水泥用量及细粉掺合料量等，但影响机理非常复杂。4.新拌混凝土的流变学试验（1）回转粘度仪法新拌混凝土所用的回转黏度仪大多为双重圆筒型。使用该仪器可直接测定转动力矩和回转速度，再分别根据理论公式换算成剪切应力和剪切应变速率。由某一回转速度和此时的力矩，可得到一组应力和应变速率，但是宾汉姆体模型中，应力-应

7、变速率的关系不通过坐标原点，所以仅由一个点不能确定曲线。因此，对于宾汉姆体需要改变回转速度测定多组相应的力矩，在应力-应变速率坐标系内找点，得到应力-应变速率曲线，通过直线的斜率和在应力轴上的截距，求出把拌合物的粘度系数和屈服应力。但是回转粘度仪比较适合于骨料颗粒较小的砂浆或水泥浆，并且只适用于屈服值较小的浆体。（2）提升球体型粘度仪本试验方法是提升在混凝土拌合物中的球体，测定提升速度和提升荷载，以此来衡量拌合物的粘度。若球体大小一定，对宾汉姆体拌合物的提升速度下测定多个提升荷载值。提升球体型粘度仪由于试验方法简单，被广泛地应用于砂浆和水泥浆的流变学

8、常数的测定。但是该方法的理论基础是在球体周围产生层流，而混凝土拌合物由于内部存在着颗粒较大的粗骨料，该方法很