空圓柱儀法測定新拌自密實混凝土流變性能.pdf

1、自密實混凝土(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)開始使用自密實混凝土，預期在各國水利、交通、礦山、建筑等工程結構中具有廣泛的應用前景。其中的關鍵科技問題有：（1）自密實混凝土流變本構模型；（2）從新拌 SCC流變性能的角度，研究自密實

2、混凝土中各成分的相互作用和工作性的機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、準確測定其流變特性的試驗方法，但目前為止尚無能被普遍接受的或已形成標準或規(guī)范的科學方法。因此，研究開發(fā)一種既使用方便實用，又能比較科學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)實意義。
　　本文在已有的研究資料基礎上，對試驗方法進行創(chuàng)新，即采用豎向連續(xù)加載法；同時，對流變儀也進行創(chuàng)新設計，采用滑輪原理，空圓柱儀側壁法(簡稱空圓

3、柱儀法)。結合力學分析，測定新拌自密實混凝土的流變特性(剪應力與剪切速率關系)。研究的具體工作如下：
　?。?）試驗研究新流變儀（錘體試驗、圓柱體儀試驗、空圓柱體儀試驗）測定新拌自密實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，并形成相對標準測定方法。
　?。?）試驗采用新流變儀對不同強度新拌自密實混凝土進行測試，以確定不同強度新拌自密實混凝土流變本構模型。
　　

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

5、敗的經(jīng)驗總結基礎上改善，經(jīng)過合理的試驗計算和數(shù)據(jù)分析改進的空圓柱體儀試驗技術是相對可行的。
　?。?）在多項假定基礎上，利用作用力與反作用力和力學平衡原理對試驗數(shù)據(jù)進行處理，結合數(shù)學工具軟件MATLAB7.1中曲線擬合工具箱CFTOOL對新拌SCC流變特性數(shù)值進行擬合得到新拌自密實混凝土流變本構模型；并與國內外文獻[46、47]所得的新拌自密實混凝土流變本構模型結果進行比較，確定測定新拌自密實混凝土的流變特性的新試驗方法、新試驗儀

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