超高程泵送大流态混凝土可泵性与流变性能关系

Concrete pumping is a fluid conveying process under pressure. The pumping ability of fluid concrete is a key factor to determine the construction efficiency and structure performance. In this project, a comprehensive and fundamental research on the rheology of binder paste and concrete, as well as the pumping ability of fresh concrete will be performed, with the facilitation of vane rheometer and sliding pipe rheometer. Numerical model concerning concrete flow field in pumping pipe and the rheological behavior of fluids (paste, mortar and concrete) will be established. Using artificial intelligence algorithm, relationship between the pumping ability of fluid concrete and its rheological parameters will be explored and established, with the data collected in laboratory and on construction site. After the aforementioned research, same simple evaluating methods concerning in-site concrete pumping ability evaluation will be recommended, which can be incorporated into the national specification in China.

混凝土泵送是压力下的流体输送过程，大流态混凝土的可泵性是决定施工效率和结构性能的关键因素。本课题针对大流态混凝土可泵性评价方法缺乏的现状，利用滑管仪和流变仪，对胶凝材料净浆流变性能、大流态混凝土流变性能和可泵性进行全面的基础研究，建立数值模型描述混凝土在泵管内的运动状态，考察不同流变模型的适用条件，探讨大流态混凝土流变性能和可泵性的影响因素。通过大量实验室内和现场试验，提出混凝土可泵性的评价指标体系；利用人工智能系统，阐明大流态混凝土可泵性与流变性能的关系，建立大流态混凝土可泵性现场评价的简易方法和指标体系。

项目研究紧扣大流态混凝土流变性能、可泵性和工程应用效果展开，以中国尊工程为依托，通过实验室研究与工程应用相结合的方式，全面探究了影响大流态混凝土流变性能、可泵性和工程效果的因素及其优化方法。.(1)水泥基材料流变参数测试方法研究。通过理论分析、模型推导和计算程序编写，建立了同轴双圆柱流变仪测试水泥基材料流变性能的测试和分析方法，考虑了部分剪切和转子转速对数据测试精度和分析结果可信度的影响，提出了使用Bingham流变模型和R-S流变模型来分析水泥基材料流变参数（屈服应力、塑性粘度、表观粘度）的适宜方法，全面考察了水胶比、矿物掺合料和化学外加剂对净浆流变性能的影响。.(2)大流态混凝土流变性能与可泵性关系研究。探究了大流态混凝土配合比参数对润滑层和混凝土本体流变参数（屈服应力、塑性粘度）的影响，揭示了常用的混凝土配合比调整参数（砂率、浆骨比）对润滑层和混凝土流变性能的影响；项目从易泵性和匀质性两方面探究大流态混凝土的可泵性。项目提出了滑管仪的工作原理及其在表征润滑层流变参数方面的应用。将混凝土流变仪和滑管仪联合使用，结合四参数的P-Q方程，给出了大流态混凝土流变性能与泵送压力损失的关系。开发了针对混凝土剖面上骨料分布特征的图像分析软件。.(3)超高程泵送现场试验。以中国尊项目为依托，在工程现场，测试了大流态混凝土的新拌工作性和流变参数，建立了大流态混凝土高程泵送的P-Q关系，并将该P-Q关系与混凝土输送泵实测的P-Q关系进行对比。结果表明，流变仪和滑管仪联用的方法，可作为大流态混凝土易泵性的适宜评价方法。同时，基于图像分析、强度和抗渗透测试，全面考察了混凝土匀质性对工程质量的影响。研究结果表明：可将混凝土流变仪与滑管仪联用所建立的泵压-流量关系，以及硬化混凝土剖面图像分析所得匀质性指标，作为大流态混凝土可泵性的评价手段。