圆筒仪法测定新拌自密实混凝土(SCC)流变性能

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1、工艺与设备广东建材2010年第11期圆筒仪法测定新拌自密实混凝土(SCC)流变性能熊恩石建军邵巧希单智(南华大学)摘要：在常规流动性测试方法基础卜，提出‘种用圆柱仪竖向连续加载法测定流变性能(剪应力与剪切速率关系)的新方法，设计了试验装置和实验步骤。利用MATLAB7．1中曲线拟合工具箱CFT00L对数据进行拟合。由c30、C40、C60scC试验研究所得，新拌自密实混凝七瞬时剪应力弓剪切应变速率成线性关系。随着白密实混凝土强度的增加，屈服应力略有下降，塑性粘度系数却有所增加。拟合误差和实验误差都在lO％以内。屈服应力在70

2、～120之间，塑性粘度系数在100～180之内。关键词：自密实混凝土；流变特性；cFTooI。1引言与普通混凝七相比，自密实混凝土(self—compact—ingconcrete，简称scc)能不经振捣靠自重流平和均匀密实填充钢筋模板，具有良好的工作性和环境保护性。自1988年日本东京大学H．Okamura教授成功配制出自密实混凝十以来，由于具有优良变形能力和抗离析性，自密实混凝土得到快速的发展和应用。自密实混凝土因其有良好的工作性，对原材料和配合比有比较高的要求。其原料中胶凝材料用量较大，除了水泥之外，往往还掺入较多的超

3、细粉矿物掺合料，水胶比较低，砂率值较大。通过使用高效减水剂来获得很大的流动性。目前，评价自密实混凝土工作性一般采用坍落度、V型漏斗等比较成熟的方法，但这些方法难以正确反映自密实混凝土的流变性能；采用流变仪来测量自密实混凝上的流变参数不能大范围的推广。研制开发一种使用方便，能比较科学地反映自密实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。本文即针对这一问题，设计了圆筒仪来测定其流变性能。2实验仪器的研制和操作2．1研制空圆柱筒仪法的目的20世界末，为了更全面、科学地评价白密实混凝土的T作性，国内外学者开始从混凝土

4、的流变学角度来分析自密实混凝七的性能。如日本谷川恭雄等人Ⅲ提出了3种模拟新拌混凝土流变性的分析方法，即粘塑性有限元法(VFEM)、粘塑性悬浮元法(VSEM)和粘塑性空间元法(VDEM)，这些方法均将自密实混凝七视为Bingham流一70一体，对不同条件下的新拌混凝七的流动行为进行了模拟并将分析结果与实验结果进行比较，得到较好的效果。美国的chiaraF．Ferris[21对坍落度筒进行改良，在坍落度筒中轴位置的棒L装一个可滑动的圆盘，用秒表记录圆盘随拌合物下降到100咖位置的时间，测得拌合物坍落速率和坍落度值。并结合旋转式粘

5、度计测试结果比较，推算混凝土的屈服应力和翅性粘度。胡小芳跚在美国ChiaraF．Ferris坍落度试验装置的基础上进行改进：在一块400胁圆形底扳圆心处焊接一根长度为400mm的光滑细杆，在滑块上方焊接一根较细的钢线。进行坍落度试验时，记录从滑块开始坍落到标杆上端与滑杆上端齐平时的时间和F落高度，标杆上端与滑杆上端距离取50mm和100咖两种，准确表达了混凝土的流变性能。A．Ho栅a、Y．Y锄amoto和Y．Kitsutaka还从流变学角度考虑提出一种J型流动装置[4]，来量测混凝土的剪切应力和剪切速率。这些测试方法从不同角

6、度反映了新拌混凝上的流动性，但在实验装置和实验的易操作性方面还不够完善。结合国内外研究现状，本文提出一种圆筒仪法的研制方法，其优势在于：(I)试验仪器简单、操作方便，能克服目前混凝土流变仪价格和现场问题的不便，有利于在混凝土施工或施工前的试配中大规模广泛的使用。(2)通过对新拌混凝_十正应力和剪应力的研究，为进一步准确研究混凝土流变性能打下基础。(3)为研究具有普遍意义的新拌混凝土流变仪提供一种全新的思路。2．2圆柱筒仪法装置广东建材2010年第11期工艺与设备下面介绍本文对圆筒仪法装置改进的具体情况。首先，制作一个直径为3

7、00mm、高度为300咖、厚度为1～1．5姗装料筒A，为了记录数据方便准确，在桶内左右各安装刻度尺，为了装卸料方便，分别在旁边焊接两个手把。其次，考虑到粗骨料粒径的影响(两桶之间的间隙距离大于三倍骨料粒径)，并考虑五级或五级以上加载测试，制作一个内径为150唧、高度为250哪、厚度为3嘞装料筒B(大约6Kg)。为了试验方便，加工一根带有刻度(精确到咖)光滑的杠杆D。试验时，将桶B和杠杆D通过螺丝紧密相连成整体E，为了保证E垂直度，加套筒管F部分进行约束(有部分摩擦，可由初始试验计算得到)。然后，制作一个天盘C，通过两个滑轮采

8、用高强钢丝使E部分和c部分相连。如图l所示。图1圆筒仪图2．3圆筒仪试验的操作步骤试验开始时，将圆柱桶B和杠杆D通过螺丝紧密相连成整体E，采用高强钢丝使E部分和C部分相连，并在天盘C上加砝码使E部分平衡。并测得系统间的初始摩擦力(当C和E部分平衡时，在天盘C部分取下一个小砝码，恰使E有向下