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《北京建筑大学》 2018年
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水泥基材料拌和物的剪切增稠性研究

王福晋  
【摘要】:混凝土是现代工程的最主要的建筑材料,随着经济社会的发展,现代建筑物超高层、大跨度、复杂化的发展趋势,对混凝土的工作性提出了进一步的要求。现代混凝土呈现出低水胶比、大流动度、复杂胶凝材料体系等特点,目前工程中常用坍落度等方法评价混凝土的工作性,虽然操作方便,但指标单一,已经不能解释实际泵送中出现的问题。流变学的引入增加了屈服应力、塑性黏度和流变指数(剪切增稠或剪切变稀)等参数,弥补了现有评价方法的缺陷,可以更好地描述水泥基材料的工作性。流变学研究中发现水泥基材料拌和物存在剪切增稠行为,本文选用H-B模型拟合流变曲线,针对现代混凝土水胶比低、胶凝材料用量大、流动度大等特点展开剪切增稠性研究。通过水胶比、胶凝材料组成等对水泥净浆、砂浆和混凝土流变曲线的影响,讨论了影响混凝土剪切增稠的关键因素,研究了水泥净浆、砂浆和混凝土的剪切增稠性之间的联系,针对H-B模型在试验数据分析中存在的缺陷,提出了修正H-B模型拟合分析方法,得到主要结论如下:本试验条件下,改变水胶比、胶凝材料组成等因素均发现水泥基材料拌和物的黏度随剪切速率增长而出现不同程度的增长,即剪切增稠性。(1)水泥基材料拌和物(净浆、砂浆和混凝土)的水胶比越小,剪切增稠程度越大。水胶比的减小使得拌和物呈现浓分散体系,容易出现剪切增稠行为。(2)水泥基材料拌和物的浆骨比(体积比)越大,剪切增稠程度越大。粒子簇理论、有序无序理论等剪切增稠理论及本试验的数据均表明,拌和物的剪切增稠行为主要由浆体的剪切增稠性引起。水泥净浆的流变指数较集中,相同水胶比、胶凝材料组成时,砂灰比为0.5的砂浆流变指数变化趋势相近,但幅度较大。混凝土中,剪切增稠程度随浆体体积的增大而增大。(3)水泥基材料拌和物体系内粒径分布越集中,剪切增稠程度越大。颗粒粒径相差较小时,浆体体系内的流动空间较小,容易形成粒子簇。其中,水泥净浆中,矿物掺和料的粒径与水泥粒径相差越小,剪切增稠程度越明显,混凝土中颗粒粒径对剪切增稠的影响表现为最大骨料粒径越小,剪切增稠程度越明显。(4)针对H-B模型拟合对屈服应力存在高估的问题,结合Bingham模型和H-B模型得到修正H-B模型。修正H-B模型通过Bingham模型固定H-B模型中的屈服应力参数τ_0,避免了拟合过程对τ_0产生的误差;以微分黏度初始值η_0和流变指数n评价黏度的变化趋势,弥补了H-B模型中黏度参数η不具备物理意义的缺陷;修正H-B模型在避免τ_0误差的同时得到的n具有不低于H-B模型的可比度。
【学位授予单位】:北京建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU528

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