掺合料和骨料对新拌混凝土流变学特性影响的研究

Numerous researches indicated that rheological behavior of the fresh concrete follows Bingham or Herschel-Bulkley fluid model. Although the aggregate and admixture have very important influences on the rheological behavior of the fresh concrete, little efforts has made in this research field. The proposed project intends to study the correlations between the rheological factors and the properties of admixture and aggregate，such as types, dosages, granularities and average particle sizes, etc. And diverse changes caused by the properties on the rheological parameters will be represented in rheograph altogether. The results of this project will provide a scientific basis for adjusting of the rheological properties, and for improving of the workability of fresh concrete.

许多研究表明，新拌混凝土的流变行为符合宾汉流体模型或赫切尔-巴尔克流体模型的特征。虽然骨料和掺合料对新拌混凝土的流变学行为有着非常重要的影响，但是到目前为止其对混凝土流变学特性的影响的研究却很少。本项目将研究骨料和掺合料的种类、掺量、颗粒级配、平均尺寸等性质与混凝土流变学参数之间相关性，并通过流变图的方法表征这些因素与混凝土流变学参数之间的各种不同的变化关系。本项目的研究成果将为调节新拌混凝土的流变特性，改善其工作性能提供理论基础。

当前，新拌混凝土流变性的应用研究越来越受到人们的重视，然而关于混凝土流变的研究还很不完备：混凝土流变仪无法直接测量剪切应力和剪切速率，而是测量扭矩和转速数据，需要建立相应的转换关系表征混凝土的流变性，随着各种外加剂和矿物掺和料的广泛使用，许多新拌混凝土表现出剪切稀化或剪切增稠的流变特征，为此Herschel-Bulkley模型也被用于表征混凝土的流变性，并建立了相应的扭矩-转速函数关系。然而，该模型的扭矩-转速方程的推导存在一定的问题，只能用近似方程来表征混凝土在同轴转筒式流变仪中的流变性，而且目前的研究仅限于描述新拌混凝土的流变行为，无法说明新拌混凝土的流变性与固体组分之间的关系，难以用于指导混凝土配合比的设计，提升新拌混凝土的工作性。. 针对以上的问题，本项目对Herschel-Bulkley模型进行了深入的研究，对现有的Herschel-Bulkley模型的扭矩-转速方程进行了重新的推导，建立了相应的扭矩-转速方程，提高了对试验数据的拟合效果，在此基础上，采用混料设计法对新拌混凝土的流变性进行了试验，对以上的方法进行了评估，然后根据试验的结果研究了混凝土的流变模型与混凝土的固体组分体积分数之间的关系，为今后新拌混凝土的流变性能测试、表征和性能调控提供了新的方法和手段。