水泥浆体与新拌混凝土的物理性质_五_.pdf

水泥浆体与新拌混凝土的 物理性质 五 黄大 能 水泥桨体的流变特性 宾 汉姆体 5 7 十 一 二 兴一 速度梯度即 下 犷 二 然而在细管实侧中的现象是8 图 3 一 6 不流动7 吞 石 8 一 液体开始流动 但由于结构刚 被破坏 流动仅沿管壁进行 通常称这现象 为 塞流 宾汉姆认为图 6中的 9线是塑性物质的 流变特征 而其塑性可由屈服应力 和塑 性粘度 两个流变参数作定量表达 一 0 兀刀 乙 粤 石 0 一 口1 一尽一 后 一丛 工拉 刀 式中 仪 器常数4 一 鲁 亦为仪器常数 丁 止 瞬瞬 图 8一试样 同轴圆筒回转粘度计示意 一挂锤 一圆筒杯4 一刻 度指示 一扭曲弹簧 奋了 0 0 0 0 图 用回转粘度计实测宾汉姆体流变曲线 后人对宾汉姆体流变 曲线 的测试方法作 了研究改进 常用 的仪器是同轴圆筒回转粘 度计 如图 所示 在外筒 转动下 通过 液体试样8 使内筒或挂锤 产 生一个扭 矩 从指示刻度 上显示出来 这就反 映了试样的粘度 一 按照宾汉 姆体原理 导 出了用 回转粘度计测得的流变 方程 即圆筒转速口与扭矩读数0的关系 图 为用 回转粘度计测得的宾汉姆体流 变曲线 其中0 4 至0 一段相当于细 管流动 中的 塞流 阶段 这一阶段 粘液随外筒 转动 使挂锤表面的剪切力最大 而圆筒内 壁则最小 超过0 点后 全部粘液都转动 因此0 相当于2 3而斜率则为 如果在回转粘度计中仅测一点 图 时 则所得 一 线 只是表达了非牛顿 液体在某一特定剪切速率下相当于牛顿液体 的粘度 这称为表观 粘度 毗 3 以 表示 因此 不同 的剪切速率 可以得到不同的表观粘度 这说明欲求得宾 汉姆体的准确粘度变化规律 应作一系列 的 口一0关系数据 才能求得0 和其斜率来 9 水泥浆体与宾 汉姆体 水泥混凝土的流变特性主要确定于水泥 浆体 同时 由于浆体不含粗细集料 在测 试手段上要求比较简单 所 以在掌握新拌混 凝土的流变特性时 一般都先从水泥浆体人 手 然而由于水泥浆体的结构是随着水化进 程不 断演变的 所以水泥浆体的流变特性比 其他材料更受时间这一因素的影响 进人七十年代前 已有不少学者在研究 水泥浆体流变性时 证明它具有宾汉姆体的 特征 可应用宾汉姆体流变方程中的屈服应 力2 和粘 度系数 斤两个参数来表达其特征 例如 曾用 同轴圆筒回转 粘度 计测试出水灰比为2 9 2 2 2 的水泥 浆 其屈服应力相应地为 2 2 7 9达 因 厘米 而塑性粘度分别为9 2 泊 以后 曾按 的测 试结果 对水灰比为2 9 的水泥浆体 如果 屈服应力为 2达因 厘米 塑性粘度为9 2 泊的话 对水泥桨从每小时6米 的流量在6 毫米的管子中如需泵送 2 2米距离时 计算 下来需要7 个大气压 这就是水泥浆体流变 特性的应用实例 一 与 8 即上升曲线与下降曲线所圈的面积 显示水 泥浆体的触变性 也就是结构破坏的程度 图92中 为水化 分钟时 下降曲线在上升 曲线右方 9次测定 虚线 亦在 次测定 的右方 表明在 同样转速下 力矩增加 即 粘度加大 这是属于反触变现象 为水化 分钟时表现为可逆曲线 为 小时的水 化 表现触变现象 所形成的滞后圈说明粘 度减小 9次测定在 次测定左方以 及滞后 圈 的变小说明了触变结构缓慢的建立过程 论文还从各种影响因素的试验得到 以下 结 论 水泥用量增 加 都 迅 速 增加 温度对氏 叮 一般影响不大 但水化 小时后 即过了絮凝期时 温度提 高则 冲 都大为增加 曾提出水泥浆体的立体 结构网概念 对浆体 触变性的产生作了如下的解释 在外界剪切 力的作用下 结构网最弱 的环先被破坏 在 速度梯度影响下 发生了键 的重新排列和结 构网的 调整 使纵键增多 横键减少而造成 粘度的降低 外力移走后 在布朗运动下 重新形成不规则的立体结构网 增加了接触 点 在一定时间后触变恢复 他们还提出在 结构形成阶段属于絮凝结构 是一种粘塑性 的立体结构网 具有触变可逆性能 在结构 发展阶段则逐步形成结晶结构 属于弹脆性 体 具有化学键 结构如被破坏则无可逆 性 他们还提出了所谓塑性 强度 这 一流变特征 可用圆锥体塑性强度仪在低变 形速度下测得 并认为 因系塑性强度 故 与水灰比无关 还进行了 与浆体搅拌 时间 浆体矿物组成 石膏掺量 细度等因 素的关系的研究 这些研究都是在流变学的 原理指导下进行的 称之为水泥浆体结构形 成动力学 新拌混凝土 的流变特性 水泥浆体中掺加集料后为流变测试增添 了不少困难 因此直到七十年代才开始了广 泛研究并取得了初步成就 主要成就是 认 为混凝土同样可用 回转粘度计的结构式样来 测得掺加粗细集料后的流变参数4认为新拌 混凝土与浆体一样属于宾汉姆体的类型 这 些成就为今后新拌混凝土流变特性的进一步 研究创造了有利条件 7 年 月 在英国 大学 土木系由8 主持召开了有十七个 国家 个代表参加的国际学术交流会 主题 为 新拌混凝土重要性能及其测试 发表 的论文极大部分是从流变学原理来研究新拌 混凝土的各项性能 2 与 0 33 不 约 而同地采用 了大而坚 固的 同轴圆筒回转粘度 计 为了防止滑溜 筒壁刻了槽纹 以后 0 33 对仪器作了改进 用美国的 一种食品搅拌机改装 即在一个拌和锅中有 一个镰刀式的拌和叶通过自转和绕锅转动 在不同转速下的能耗除以叶片转速所得转矩 0 和叶片转速 间的关系测得宾汉姆体流变 曲线0 1 十 式中0为转矩 一个 假设 的单位 为转速 转 秒 为 两 个常数 相当于屈服应力和塑性粘度 试验结果如图9 99所示 从图9 看出 随着混凝土水灰比 的增 水 灰 东 黎 甲之 0 假设单位 图9 9 混凝土水 灰对宾汉姆 流变曲线影响 水 灰 2 2 62 9 0 假设单位 图 9 9集料粗 细对混凝土宾汉姆流变曲线影响 9 4 一一一 大 屈服应力和塑性粘度相应地减小 但如 果粗 细集料的 比例也作改变 则出现了 图 99中与实线交叉 的一套虚线 这些试验 不 仅证明混凝土和水泥浆体同样地可按宾 汉姆 体处理 相当于屈服应力 的 和相当于塑性 粘度的 能近似地反映新拌混凝土的流变特 性 而且还证明 用 两个常数来反映 新拌混凝土的和 易性要比传统的和易性测试 方法 如捣实因数 维皮试验等要敏感得 多 精确得多 而且还能同时反映振动下的 流动性和易密性 这就说明 通过新拌混凝土的流变特性 测试 能较科学 较准确 较全