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混凝土和水泥浆的屈服应力测试

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简介 

混凝土是世界上应用最多的人造材料。这类材料最重要 的一个性能被称为“可使用性”,其概念是指新鲜的(塑 性)混凝土可以通过适当的方法(比如振动)填充到模 具中而不降低其质量的能力。可使用性取决于很多条件, 比如其他物质在水中的浓度,聚集情况(形状和尺寸分 布),水泥的含量及水化时间,并且可以通过化学添加 剂进行调控,比如使用高效增塑剂或者增加水含量。然而, 过多的水会出现很多问题,比如表面出现水纹,强度下 降或者砂石分离等,导致质量下降 [1]。其使用性可以通 过混凝土塌落度实验来进行测试,这是一种非常简单的 测试新鲜混凝土塑化能力的方法,符合 ASTM C 143 [2]  或者 EN12350-2 [3] 测试标准。这个实验的通常将新鲜 混凝土放入喇叭状的塌落度桶里来进行评价。首先将桶 的大口朝下放在一个平整的,非吸附性表面,分三次填 装新鲜混凝土,每次填装后用捣锤捣实后 , 抹平。然后 拔起桶 , 混凝土因自重而产生塌落。然而,近年来的工 作表明通过流变的方法测试新鲜混凝土的屈服应力是最 快最简单与其塌落度相关联的方法 [4]。这类样品很难通 过旋转流变仪用常规平行板或者同轴圆筒夹具来测量, 因为在测量过程中很有可能出现壁滑以及在细小测量间 隙的加样过程中出现过多样品破坏。因此,对于此类流 变测试,通常推荐使用赛默飞 TM 哈克 TM Viscotest iQ 能流变仪配合桨叶式夹具。 当桨叶式夹具完全浸没在样品中后,样品的屈服应力可 以通过 Boger[5] 下面公式计算:

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其中 T 为扭矩,K 是桨叶夹具的参数,由其高度(H及直径(D)决定。

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实验结果与讨论

1 是赛默飞 TM 哈克 TM Viscotest iQ 智能流变仪配 备桨叶式夹具配置图。在本次实验中使用典型浓度 比例将一种波特兰水泥与水进行混合,然后加入三 种不同质量分数的细砂石,表 1 中给出了详细的样品组成。当样品完全混合后,等待 5 分钟后进行测试。 整个测试过程如下:当桨叶转子完全浸没到样品中后, 仪器开始施加一个恒定的 0.05rpm 的转速,然后观察剪 切应力随着时间的变化。当观察到一个明显的弹性响应 区后,样品的结构开始破坏,剪切应力开始下降。因此, 剪切应力曲线上的最大值就对应了样品的屈服应力。所 得结果如图 2 所示。可以看到,在 25℃测试条件下,纯 的水泥浆体系的屈服应力为 375Pa,而含有 75 克和 125 克增塑剂的样品的屈服应力分别为 890Pa 1630Pa然后这些样品的屈服应力就可以通过经验公式转变为混 凝土塌落实验标准数 [6] 

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结论 

赛默飞 TM 哈克 TM Viscotest iQ 智能流变仪提供的桨叶式 测量方式向用户提供了一种快速,简单,准确的方法来 评估混凝土和水泥浆的屈服应力,并将其与标准塌落实 验数据相关联。

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