基于膜厚度理论的自密实混凝土流变性能关键影响因素研究

Rheology is one of the important performance attributes of concrete. Although there have been some studies on this topic, the research on the key factors of concrete rheology is still lacking. In the film thickness theory, water film thickness (WFT), paste film thickness (PFT) and mortar film thickness (MFT) are regard as the key factors affecting the rheological properties of cement-based materials. But being confined by the traditional packing density measurement method, no major breakthrough has been made. In recent years, with the help of new wet packing method developed by the applicants' group, the studies on the rheology of cement-based materials based on the film thickness theory have been further developed. However, the research on the film thickness theory of self-compacting concrete (SCC) is still lacking. This application is a follow-up study, based on the rheological and mechanical tests and film thickness theory, focusing on the combined effects of WFT, PFT, MFT and other factors on the rheology of SCC, exploring influence mechanism and key factors, and trying to establish new concrete mix design method. The outcomes of this application will have scientific significance, can be applied in practice and promote the concrete technology.

流变性能是混凝土的重要性能之一。虽然国内外对其已有一定研究，但对其关键影响因素的研究进展仍较慢。膜厚度理论认为，水膜厚度（WFT）、净浆膜厚度（PFT）和砂浆膜厚度（MFT）对水泥基材料流变性能有重要影响。但受传统堆积密实度测定方法的制约，该理论一直无重大突破。近年来，在申请人团队所提堆积密实度湿测法的帮助下，基于膜厚度理论的水泥基材料流变性能研究得以推进并取得阶段性成果。但是，针对自密实混凝土的膜厚度理论研究仍缺乏。本项目是在申请人前期研究基础上的延拓与深入，以试验研究（流变和力学性能试验）和理论分析（膜厚度理论）相结合的方法，重点研究WFT、PFT、MFT及其他因素对自密实混凝土流变性能的影响，探寻影响机理和关键影响因素，并在此基础上建立自密实混凝土设计新方法。项目研究成果不仅具有重要的科学意义，还可指导工程应用，对推动混凝土技术的发展具有重要意义。

流变性能是混凝土的重要性能之一，但对其关键影响因素的研究进展仍有限。本项目以试验研究（流变与力学性能试验）和理论分析（膜厚度理论）相结合的方法，从净浆、砂浆、混凝土三个层面上广泛而深入地开展了水泥基材料流变性能研究，发展与完善了“膜厚度理论”。在净浆层面：证明了水膜厚度是影响掺沸石粉净浆流动性和粘聚性的关键因素；发现了含超细颗粒净浆的流动性能与“悬液膜厚度”的良好相关性，给予了膜厚度理论重要补充；发现水膜厚度是海水净浆新拌性能的关键影响因素，为膜厚度理论延拓至海水水泥基材料奠定了坚实基础。砂浆层面：对于聚丙烯纤维砂浆和玄武岩纤维砂浆，发现水膜厚度和纤维因素（如长度、掺量等）是影响新拌性能的重要因素，提出了“膜厚度与纤维因子理论”。混凝土层面：对掺大理石粉混凝土，发现水膜厚度和堆积密实度也是影响强度与耐久性的重要因素；对钢纤维混凝土，发现纤维因素（如尺寸、掺量等）可以整合为单一纤维因子，其可以很好反映钢纤维混凝土的和易性和强度的变化。此外，项目还对水泥基材料颗粒学、纳米改性混凝土、再生混凝土、纤维增强混凝土等进行了探索性研究。项目获得较为丰富的成果，包括发表各类论文64篇（包括SCI论文28篇），专利成果12项等。研究成果对推动水泥基材料流变学研究具有重要科学意义，也对指导混凝土生产与应用具有重要的参考价值。