空圓柱儀法測定新拌自密實(shí)混凝土流變性能.pdf

1、自密實(shí)混凝土(Self Compacting Concrete，簡稱SCC)也叫自流平混凝土，是在低水膠比下具有很高的流動性而不離析、不泌水，能不經(jīng)振搗靠自重流平并充滿模板和包裹鋼筋的新型混凝土。這一新型材料迄今已在日本、德國、英國、美國和加拿大等國已經(jīng)開始使用自密實(shí)混凝土，預(yù)期在各國水利、交通、礦山、建筑等工程結(jié)構(gòu)中具有廣泛的應(yīng)用前景。其中的關(guān)鍵科技問題有：（1）自密實(shí)混凝土流變本構(gòu)模型；（2）從新拌 SCC流變性能的角度，研究自密實(shí)

2、混凝土中各成分的相互作用和工作性的機(jī)理以及測試方法的數(shù)值模擬。長期以來，人們一直在探索簡便、準(zhǔn)確測定其流變特性的試驗(yàn)方法，但目前為止尚無能被普遍接受的或已形成標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的科學(xué)方法。因此，研究開發(fā)一種既使用方便實(shí)用，又能比較科學(xué)地反映混凝土流變性能的測試儀器和測試方法具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文在已有的研究資料基礎(chǔ)上，對試驗(yàn)方法進(jìn)行創(chuàng)新，即采用豎向連續(xù)加載法；同時，對流變儀也進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，采用滑輪原理，空圓柱儀側(cè)壁法(簡稱空圓

3、柱儀法)。結(jié)合力學(xué)分析，測定新拌自密實(shí)混凝土的流變特性(剪應(yīng)力與剪切速率關(guān)系)。研究的具體工作如下：
　　（1）試驗(yàn)研究新流變儀（錘體試驗(yàn)、圓柱體儀試驗(yàn)、空圓柱體儀試驗(yàn)）測定新拌自密實(shí)混凝土流變性能的可行性。
　?。?）研究確定新流變儀的尺寸，荷載加載總量以及分級荷載加載量等，并形成相對標(biāo)準(zhǔn)測定方法。
　?。?）試驗(yàn)采用新流變儀對不同強(qiáng)度新拌自密實(shí)混凝土進(jìn)行測試，以確定不同強(qiáng)度新拌自密實(shí)混凝土流變本構(gòu)模型。
　　

4、（4）根據(jù)試驗(yàn)采用離散元原理（即 PFC顆粒流軟件）對新拌混凝土工作性測試試驗(yàn)（坍落度試驗(yàn)）進(jìn)行仿真模擬計算分析。
　　通過研究得出了如下結(jié)論：
　?。?）改進(jìn)試驗(yàn)儀器的可行性研究得到：改進(jìn)錘體試驗(yàn)由于動態(tài)的加速度傳感器無法量測重錘在新拌自密實(shí)混凝土運(yùn)動過程中加速度變化而失??；圓柱體儀試驗(yàn)是基于一定假定前提下來確定圓柱體側(cè)壁摩擦阻力（剪應(yīng)力）和底面阻力（正應(yīng)力）的大小，很難確定假定與實(shí)際情況是否相符；然而，基于以上兩種試驗(yàn)失

5、敗的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)基礎(chǔ)上改善，經(jīng)過合理的試驗(yàn)計算和數(shù)據(jù)分析改進(jìn)的空圓柱體儀試驗(yàn)技術(shù)是相對可行的。
　　（2）在多項(xiàng)假定基礎(chǔ)上，利用作用力與反作用力和力學(xué)平衡原理對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合數(shù)學(xué)工具軟件MATLAB7.1中曲線擬合工具箱CFTOOL對新拌SCC流變特性數(shù)值進(jìn)行擬合得到新拌自密實(shí)混凝土流變本構(gòu)模型；并與國內(nèi)外文獻(xiàn)[46、47]所得的新拌自密實(shí)混凝土流變本構(gòu)模型結(jié)果進(jìn)行比較，確定測定新拌自密實(shí)混凝土的流變特性的新試驗(yàn)方法、新試驗(yàn)儀

6、器。新試驗(yàn)方法，就是豎向連續(xù)加載法（即利用滑輪原理，進(jìn)行五次連續(xù)質(zhì)量加載）；新試驗(yàn)儀器，就是空圓柱儀側(cè)壁摩擦法(簡稱空圓柱儀法)。
　?。?）由C30、C40、C60SCC試驗(yàn)分析所得：新拌自密實(shí)混凝土瞬時剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變速率成線性關(guān)系，即新拌混凝土的瞬時剪應(yīng)力隨剪切應(yīng)變速率增大而增加，隨剪切應(yīng)變速降低而減少。新拌自密實(shí)混凝土隨著強(qiáng)度的增加，其屈服應(yīng)力略有下降，而塑性粘度系數(shù)卻有所增加。新拌自密實(shí)混凝土屈服應(yīng)力在70-120 Pa