流變參數(shù)對自密實(shí)混凝土等效砂漿靜態(tài)穩(wěn)定性的影響

1、第 45 卷第 2 期硅 酸 鹽 學(xué) 報(bào)Vol. 45，No. 220 17 年 2 月JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYFebruary，2017 HYPERLINK / DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2017.02.04流變參數(shù)對自密實(shí)混凝土等效砂漿靜態(tài)穩(wěn)定性的影響馬昆林，馮 金，龍廣成，謝友均，陳小波(中南大學(xué)土木工程學(xué)院，高速鐵路建造技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，重載鐵路工程結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410075)摘 要：采用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測試了基于混凝土等效砂漿法所配制砂漿的塑性黏度和觸變性，采用沖模揭板試驗(yàn)研究了不同塑性黏

2、度和觸變性的砂漿硬化后表面的氣泡特點(diǎn)，采用硬化后砂漿表層氣泡率和表層氣泡直徑對砂漿的靜態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：塑性黏度和觸變性對硬化后砂漿表層氣泡率和直徑均有重要影響。相對于觸變性，塑性黏度與砂漿表層氣泡率和直徑的相關(guān)性更高。砂漿表層氣泡率和氣泡直徑均隨黏度增大而顯著減少，砂漿黏度不低于 3.5 Pas 時(shí)，表層氣泡率小于 5%，直徑大于 5 mm 的氣泡數(shù)量接近零。砂漿表層氣泡率隨觸變性增加而減少，砂漿觸變性不低于 12.5103 Pa/s 時(shí)，砂漿表層氣泡率基本小于 10%。當(dāng)砂漿塑性黏度不低于 3.5 Pas 且觸變性不低于 12.5103 Pa/s 時(shí)，其靜態(tài)穩(wěn)定性較好。關(guān)鍵詞：

3、自密實(shí)混凝土；混凝土等效砂漿；塑性黏度；觸變性；靜態(tài)穩(wěn)定性中圖分類號：TU528文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：04545648(2017)02019610網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間： 20170118 21:53:04網(wǎng)絡(luò)出版地址： HYPERLINK /kcms/detail/11.2310.TQ.20170118.2153.017.html /kcms/detail/11.2310.TQ.20170118.2153.017.htmlInfluence of Rheological Parameters on Static Stability of Self-Compacting Concrete Equiva

4、lent MortarMA Kunlin, FENG Jin, LONG Guangcheng, XIE Youjun, CHENG Xiaobo(School of Civil Engineering, Central South University, National Engineering laboratory for Construction Technology of High Speed Railway, Key Laboratory of Engineering Structure of Heavy Railway, Ministry of Education , Changs

5、ha 410075, China)Abstract: The plastic viscosity and thixotropy of self-compacting concrete equivalent mortar (SCCEM) were tested by rotational viscometer. The surface bubbles characteristics of mortar with different plastic viscosities and thixotropies were investigated by a self-designed filling-b

6、ox device. Two parameters of surface bubbles ratio (SBR) and surface bubble diameter (SBD) of hardened mortar were used to characterize the static stability of mortar. The results show that the plastic viscosity and thixotropy both have great influences on SBR and SBD. Compared to the thixotropy, th

7、e correlation between the plastic viscosity and SBR/SBD is better. SBR and SBD of mortar decrease dramatically with the increasing plastic viscosity. When plastic viscosity is no less than 3.5 Pas, SBR is less than 5% and SBD larger than 5 mm is close to zero. SBR of mortar reduces with the increasi

8、ng thixotropy. SBR is almost less than 10% when the thixotropy of fresh mortar is more than 12.5103 Pa/s. When the plastic viscosity is more than 3.5 Pas and the thixotropy of fresh mortar is more than 12.5103 Pa/s, SCCEM has a good static stability.Keywords: self-compacting concrete equivalent mort

9、ar; plastic viscosity; thixotropy; static stability新拌自密實(shí)混凝土(SCC)具有較高的流動(dòng)性，較好的充填性，較強(qiáng)的間隙通過性和抗離析性。硬化SCC具有較低的孔隙率，較高的強(qiáng)度以及較好的耐久性能。因此SCC自問世就得到了較多關(guān)注，并成為了現(xiàn)代混凝土技術(shù)的重要發(fā)展方向之一12。靜態(tài)穩(wěn)定性是新拌 SCC 的重要工作性能指標(biāo)之一3。SCC 靜態(tài)穩(wěn)定性是指新拌 SCC 抵抗泌水和離析的能力，即 SCC 在澆筑后，凝結(jié)硬化前的靜置過程中發(fā)生的骨料下沉漿體上浮現(xiàn)象4。為獲得較好的流動(dòng)性，SCC 中膠凝材料用量較大，且摻入了較多的礦物摻合料和高效減水劑。高效

10、減水劑本身具有引氣作用，且在 SCC 的運(yùn)輸和施工過程中，大收稿日期：20160526。修訂日期：20161020?；痦?xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(51678569，51678568)；國家“973”計(jì)劃(2013CB036201)；中南大學(xué)教師科學(xué)基金(2014JSJJ013)資助。第一作者：馬昆林(1976)，男，博士，副教授。Received date: 20160526.Revised date: 20161020. First author: MA Kunlin (1976), male, Ph.D., Associate Professor. E-mail: HYPERLINK mai

11、lto:makunlin makunlin第 45 卷第 2 期馬昆林 等：流變參數(shù)對自密實(shí)混凝土等效砂漿靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 PAGE 205 PAGE 204 硅酸鹽學(xué)報(bào)J Chin Ceram Soc, 2017, 45(2): 1962052017 年量空氣會在攪拌過程中混入 SCC 中。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)穩(wěn)定性不佳的 SCC 硬化后表層通常會出現(xiàn)大量氣泡或浮漿，從而嚴(yán)重影響 SCC 質(zhì)量5。目前針對SCC 靜態(tài)穩(wěn)定性已經(jīng)有很多測試方法6，文獻(xiàn)4采用柱狀法試驗(yàn)和貫入試驗(yàn)對 SCC 的靜態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行測試，并指出靜態(tài)穩(wěn)定性較好時(shí) SCC 應(yīng)具備的工作性參數(shù)。從流變學(xué)的角度來說，SCC 靜態(tài)穩(wěn)定性與

12、流變行為密切相關(guān)。成功的 SCC 應(yīng)具有較低的屈服應(yīng)力以適應(yīng)其較高的變形能力，適合的塑性黏度和觸變性以確保其骨料顆粒能均勻懸浮在漿體中同時(shí)確保 SCC 中的氣泡不上浮至表層5,78。在SCC 的澆筑過程中以及硬化前的靜置過程中，若塑性黏度和觸變性較低，骨料相將下沉，漿體相將上浮，SCC 中的氣泡也將上浮，在表層形成氣泡或浮漿。摻入適合礦物摻合料912或化學(xué)增稠劑1314均能有效改變 SCC 的塑性黏度和觸變性，然而關(guān)于SCC 靜態(tài)穩(wěn)定性與流變參數(shù)之間的關(guān)系還有待深入研究。混凝土等效砂漿法(CEM)于 2000 年提出15。其原理是采用砂子取代混凝土中的粗骨料，且取代用砂子的表面積與粗骨料表面積

13、相等。研究表明1617， 采用 CEM 方法配制的砂漿與原配合比 SCC 的流變學(xué)參數(shù)具有較好的相似性，并可以通過測試 CEM 砂漿性能進(jìn)行 SCC 配合比設(shè)計(jì)。為此，基于相關(guān)研究結(jié)果，采用礦物摻合料改變流變參數(shù)，研究SCC 等效砂漿配制的砂漿體系在沖模揭板試驗(yàn)中上表面氣泡的數(shù)量和直徑及其與砂漿塑性黏度和觸變性的關(guān)系，并提出了具有較好靜態(tài)穩(wěn)定性的SCC 等效砂漿的流變參數(shù)。實(shí)驗(yàn)原料及配合比水泥(C)：兆山新星集團(tuán)湖南有限公司生產(chǎn)的PO 42.5 水泥，水泥主要技術(shù)指標(biāo)見表 1 所示。粉煤灰(FA)：湖南湘潭電廠的 F 類粉煤灰。礦粉(SL)：湖南湘潭鋼廠提供的磨細(xì)礦渣。石灰石粉(LP)：湖南益

14、陽桃江產(chǎn)石灰石粉。水泥、粉煤灰、礦粉和石灰石粉的粒徑分析和化學(xué)組成見表 2 所示。砂子(S)：湖南湘江長產(chǎn)河砂，細(xì)度模數(shù) 2.57，表觀密度 2 660 kg/m3，堆積密度 1 516 kg/m3。聚羧酸高效減水劑(PS)：湖南金華達(dá)建材有限公司生產(chǎn)， 減水率 18.1%，固體含量 25.4%。拌合用水(W)： 自來水。砂漿的配合比采用 CEM 方法：采用篩分的方 法計(jì)算各篩孔粗骨料的篩余質(zhì)量，結(jié)合篩孔直徑和篩余質(zhì)量計(jì)算自密實(shí)混凝土中粗骨料的總表面積； 同樣的方法對砂子進(jìn)行篩分，計(jì)算一定質(zhì)量砂子的表面積；計(jì)算與所用自密實(shí)混凝土中粗骨料表面積相同的砂子的質(zhì)量；采用一定質(zhì)量的砂子代替粗骨料，該質(zhì)

15、量砂子的表面積與 SCC 中所用粗骨料的表面積相當(dāng)。膠凝材料、砂、石、水的配合比為540843843187。砂漿配合比中，除了采用一定質(zhì)量的砂子替代了全部 SCC 中的粗骨料外，其它材料及用量均相同。砂漿配合比設(shè)計(jì)見表 3 所示。通過調(diào)整減水劑用量控制所測試砂漿的擴(kuò)展度在(30010) mm。Specific gravity/ (kgm3)Specific surface area/ (m2kg1)表 1 水泥的主要技術(shù)指標(biāo)Table 1 Properties of cementMass fraction w/%Setting time/minCompressive strength/MPa

16、f-CaoAlkaliC3AClSO3InitialFinal3 d28 d3 1203440.090.477.220.0102.8514921125.146.8表 2 水泥、粉煤灰、礦粉及石灰石粉化學(xué)組成及粒徑分析Table 2 Properties of cement, fly ash, slag and limestone powderSpecificSpecific surfaceMass fraction/%Materialgravity/(kgm3)area/(m2kg1)DV,0.5/mSiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOCaCO3SO3Cement (C)312034416

17、.2120.33.24.862.34.22.85Fly ash (FA)24504868.2551.85.026.44.11.02.0Slag (SL)27304659.1635.56.616.636.912.91.02Limestone26705736.770.450.020.0158.397.8powder (LP)表 3 砂漿配合比Table 3 Mixed proportion of mortarSample No.CementFly ashSlagMass fraction/%Limestone powderSandWaterM010000016234M-FA109010001593

18、4M-FA2080200015734M-FA3070300015434M-FA4060400015234M-FA5050500014934M-SL1090010016134M-SL2080020015934M-SL3070030015834M-SL4060040015734M-SL5050050015634M-LP1090001016134M-LP2080002015934M-LP3070003015834M-FA20-SL575205015634M-FA20-SL10702010015634M-FA20-SL15652015015534M-FA20-SL20602020015434M-FA2

19、0-LP575200515634M-FA20-LP10702001015634M-FA20-LP15652001515534M-FA20-LP20602002015434方法砂漿黏度及觸變性測試 試驗(yàn)在(252)， 相對濕度(705)%的條件下進(jìn)行。先將各配合比砂漿置于攪拌鍋內(nèi)加水?dāng)嚢?，慢速攪?120 s 后停15 s，接著快速攪拌 120 s，然后采用 Anton Paar 公司生產(chǎn)的 Rheolab QC 型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測定砂漿在各剪切速率下的剪切應(yīng)力值，采用 Bingham 流體模型對剪切速率和剪切應(yīng)力進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合18，見公式(1)，得到相應(yīng)塑性黏度值。測試其流動(dòng)擴(kuò)展度，然后測試塑性黏度

20、和觸變環(huán)面積，最后進(jìn)行砂漿靜態(tài)穩(wěn)定性試驗(yàn)。試驗(yàn)采用的模具見圖 1 所示。首先將模具內(nèi)部清理干凈并涂抹脫模劑，然后將模具放置在水平位置，模具上側(cè)的蓋板用重物壓實(shí)。將砂漿從距離澆筑口 100 mm 高度處緩緩連續(xù)注入模具中，直至砂漿從模具端部排氣孔處滿出并開始逸出時(shí)停止?jié)仓?。靜置 24 h 后將上蓋板揭開， 觀察試件上表層質(zhì)量并統(tǒng)計(jì)試塊上表面不同直徑的氣泡數(shù)量。為方便統(tǒng)計(jì)，將砂漿上表層出現(xiàn)的氣泡按 0 (1)照直徑分為 0.5 mm d5 mm 以及 d 5 mm 兩類，式中： 為剪切應(yīng)力(Pa)；0 為屈服應(yīng)力(Pa)； 為塑性黏度(Pas)； 為剪切速率(s1)。砂漿觸變性采用測試砂漿觸變環(huán)的

21、方法進(jìn)行。旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測試剪切速率由 5 s1 增大到 150 s1，然后又由 150 s1 降為 5 s1 過程中形成的觸變環(huán)面積。砂漿靜態(tài)穩(wěn)定性試驗(yàn) 砂漿攪拌完成后，先其中直徑在 0.55 mm 的氣泡，按照 0.5 mm d 1 mm、1 mm d2 mm、2 mm d3 mm、3 mm d4 mm、4 mm d5 mm 進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，計(jì)算0.55 mm 氣泡面積與砂漿上表層面積之比，采用表層砂漿氣泡率(r)表示，式(2)所示，對于氣泡直徑大于 5 mm 的氣泡，按個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。0.25(n d 2 n d 2 n d 2 n d 2 n d 2 )r 1 0.512 123 234 34

22、5 45S100%(2)式中：r 為砂漿表層氣泡率，%；n1n5 分別為不同直徑的氣泡數(shù)量；d0.5-1d4-5 分別為(0.5 mm5 mm) 內(nèi) 5 個(gè)區(qū)間內(nèi)的氣泡直徑，取上下限的平均值作為該區(qū)間的氣泡的平均直徑，mm；S 為砂漿上表面積，mm2。圖 1 砂漿靜態(tài)穩(wěn)定性測試裝置Fig. 1 Schematic diagram of mortar stability testing device結(jié)果與討論砂漿表層氣泡采用表 3 的配合比，當(dāng)砂漿流動(dòng)擴(kuò)展度達(dá)到(30010) mm 時(shí)，砂漿均能夠?qū)?shí)驗(yàn)?zāi)＞叱錆M，但24 h 揭開上蓋板后硬化砂漿的表層質(zhì)量和表層氣泡有較大不同。圖 2 為各配合比進(jìn)

23、行模具充填試驗(yàn)后表面質(zhì)量照片。由圖 2a 可知，隨粉煤灰摻量增加， 砂漿表層氣泡數(shù)量明顯增加，且直徑較大的氣泡數(shù)量顯著增加，這說明，增大粉煤灰摻量容易使砂漿在靜置后仍產(chǎn)生較多氣泡，不利于砂漿靜態(tài)穩(wěn)定性。由圖 2b 可知，隨礦粉摻量增加，砂漿表層氣泡數(shù)量減少，且隨摻量增加，表層砂漿大孔氣泡數(shù)量顯著降低，表層質(zhì)量顯著得到改善，說明摻入礦粉后， 有利于提高砂漿的靜態(tài)穩(wěn)定性。由圖 2c 可知，摻入石灰石粉后，砂漿表層仍有大量氣泡，且直徑較大的氣泡數(shù)量較多。由圖 2d圖 2e 可知，采用礦物摻合料雙摻后，在一定摻量范圍內(nèi)，砂漿表層氣泡顯著減少，特別是大孔氣泡數(shù)量顯著減少，如20%和粉煤灰和 15%和 2

24、0%的礦粉復(fù)摻后，砂漿表層質(zhì)量較好，20%的粉煤灰和 10%的石灰石粉復(fù)摻后，砂漿表層質(zhì)量也較好，說明采用適合的礦物摻合料雙摻能夠有效降低砂漿的表層氣泡，有利于提高漿體的靜態(tài)穩(wěn)定性。改變礦物摻合料對砂漿工作Influence of FAInfluence of SLInfluence of LPInfluence of FA and SL compoundInfluence of FA and LP compound圖 2 不同條件下砂漿表面層氣泡Fig. 2 Mortar surface bubbles under different mixtures性的影響實(shí)際上是改變了屈服應(yīng)力、塑性黏度

25、和觸變性等流變參數(shù)。通過減水劑的調(diào)節(jié)，砂漿流動(dòng)擴(kuò)展度在(30010) mm 時(shí)，均能充滿模具，說明該條件下砂漿的流動(dòng)性均能滿足要求，但不同塑性黏度和觸變性對砂漿表層氣泡的數(shù)量和大小產(chǎn)生了重要影響。塑性黏度與表層氣泡砂漿表層氣泡率以及表層直徑大于 5 mm 的氣泡與砂漿塑性黏度的關(guān)系見圖 3 和圖 4 所示。圖 3為礦物摻合料單摻條件下，砂漿塑性黏度與表層氣泡的關(guān)系。圖 4 為礦物摻合料雙摻條件下，砂漿塑性黏度與表層氣泡的關(guān)系。由圖 3a 和圖 3b 可知，隨粉煤灰摻量增大，砂漿塑性黏度顯著降低。隨著粉煤灰摻量增大，砂漿表層氣泡率增加，且砂漿表層大于5 mm 的氣泡顯著增加。即隨著塑性黏度降低，

26、砂漿表層氣泡顯著增多，特別是當(dāng)砂漿中粉煤灰摻量大于20%后，砂漿黏度顯著降低，氣泡數(shù)量顯著增加，粉FA(b) FA(c) SL(d) SL(e) LP(f) LPNote*: r is surface buble ratio.圖 3 塑性黏度(P)與單摻礦物摻合料砂漿表面氣泡的關(guān)系Fig. 3 Plastic viscosity (P) vs. bubble numbers n with single mineral admixture煤灰摻量為 40%和 50%時(shí)，砂漿黏度分別降低至2.41 Pas 和 2.55 Pas，表層氣泡率分別為 18.9%和18.3%，表層大于 5 mm 的氣泡數(shù)

27、量分別為 39 個(gè)和 45 個(gè)，這說明增大粉煤灰摻量，特別是摻量大于 20%后， 砂漿塑性黏度相對較低，對砂漿的靜態(tài)穩(wěn)定性不利。由圖 3c 和圖 3d 可知，隨著礦粉摻量增加，砂漿黏度略有增大，砂漿黏度大致在 3.54.0 Pas 之間變化，而表層氣泡率隨著礦粉摻量的增加顯著降低，且砂漿表層大于 5 mm 的氣泡顯著減少。特別是礦粉摻量大于 30%后，砂漿表層質(zhì)量較好，無顯著氣泡出現(xiàn)，當(dāng)砂漿中礦粉摻量為 40%和 50%時(shí)， 砂漿黏度為 3.55 Pas 和 3.73 Pas，表層氣泡率為1.3%和 0.9%，砂漿表層大于 5 mm 的氣泡數(shù)量均為0，說明摻入礦粉在一定程度上提高了塑性黏度，對

28、砂漿的靜態(tài)穩(wěn)定性有利。由圖 3e 和圖 3f 可知，當(dāng)石灰石粉摻量大于 10% 后，砂漿的塑性黏度顯著降低，砂漿表層氣泡率和直徑大于5 mm的氣泡數(shù)量隨石灰石粉摻量的增加， 顯著增大，當(dāng)砂漿中石灰石粉摻量為 30%時(shí)，黏度降低為 2.08 Pas，表層氣泡率為 17.8%，表層大于5 mm 的氣泡數(shù)量為 42 個(gè)，說明石灰石粉的摻入不能有效提高砂漿的靜態(tài)穩(wěn)定性。由圖 4a 和圖 4b 可知，保持粉煤灰摻量 20%不變，同時(shí)摻入礦粉時(shí)，隨著礦粉摻量增加，砂漿的塑性黏度逐漸增大，當(dāng)?shù)V粉摻量大于 15%以后，砂漿黏度大于 3.5 Pas，砂漿表層氣泡率顯著降低，且砂漿表層大于 5 mm 的氣泡數(shù)量明

29、顯減少，當(dāng)?shù)V粉摻量為 15%和 20%時(shí)，砂漿黏度為 3.66 Pas 和3.72 Pas，而表層砂漿率為 5.9%和 3.7%，表層直徑大于 5 mm 的氣泡數(shù)量均為 0。由圖 4c 和圖 4d 可知，粉煤灰摻量為 20%時(shí)，當(dāng)石灰石粉摻量在 10%以內(nèi)時(shí)，隨著石灰石粉摻量的增加，砂漿黏度有一定增大，20%的粉煤灰與 10%的石灰石粉雙摻時(shí)，砂漿黏度為 3.48 Pas，表層直徑大于5 mm 的氣泡數(shù)量為1 個(gè)，然而石灰石粉摻量大于10% 以后，砂漿黏度顯著降低，20%的粉煤灰與 20%的石灰石粉雙摻時(shí)，砂漿黏度僅為 2.07 Pas，表層氣泡率達(dá)到 26.2%，表層直徑大于5 mm 的氣泡

30、數(shù)量為32 個(gè)。20% FA+SL(b) 20% FA+SL(c) 20% FA+LP(d) 20% FA+LP圖 4 塑性黏度與復(fù)摻礦物摻合料砂漿表面氣泡的關(guān)系Fig. 4 Plastic viscosity vs. bubble numbers with compound mineral admixtures圖 5a 和圖 5b 分別是砂漿表層氣泡率和塑性黏度的相關(guān)性，砂漿表層直徑大于 5 mm 的氣泡數(shù)量與塑性黏度的相關(guān)性。由圖 5a 可知，砂漿表層氣泡率與其塑性黏度之間具有較好的線性關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)為 0.87。由圖 5b 可知，砂漿表層直徑大于mm 的氣泡與塑性黏度之間也具有較好的相

31、關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為 0.89。以上說明，砂漿塑性黏度對表層氣泡數(shù)量和氣泡的大小都有重要影響，砂漿塑性黏度高，則砂漿表層氣泡率降低，表層氣泡直徑減小，塑性黏度低則表層氣泡率高，表層氣泡直徑增大。從圖 5 還可以看出，當(dāng)塑性黏度大于 3.0 Pas 時(shí)，砂漿表層氣泡率基本低于 10%，且表層直徑大于 5 mm 的氣泡數(shù)量基本少于 10 個(gè)，當(dāng)塑性黏度大于 3.5 Pas 時(shí)，砂漿氣泡率基本低于 5%，且表層直徑大于 5 mm 的氣泡數(shù)量較少出現(xiàn)，幾乎為零。因此，建議具有較好靜態(tài)穩(wěn)定性的砂漿黏度系數(shù)不宜低于 3.5 Pas。PrPn圖 5 表層氣泡與塑性黏度的關(guān)系Fig. 5 Relations be

32、tween bubbles and plastic viscosity2.3 觸變性與表層氣泡砂漿表層氣泡率以及砂漿表層直徑大于 5 mm的氣泡與砂漿觸變性的關(guān)系見圖 6 和圖 7 所示。圖為礦物摻合料單摻條件下，砂漿觸變性與表層氣泡的關(guān)系。圖 7 為礦物摻合料雙摻條件下，砂漿觸變性與表層氣泡的關(guān)系。由圖 6a 和圖 6b 可知，粉煤灰的摻入降低了砂漿的觸變性，特別是當(dāng)粉煤灰摻量大于 20%后，砂漿的觸變性顯著降低。當(dāng)砂漿觸變性顯著降低后， 特別是當(dāng)砂漿中粉煤灰摻量大于 20%后，砂漿觸變性顯著降低，表層氣泡率顯著增加，而砂漿表層直徑大于 5 mm 的氣泡數(shù)量隨著粉煤灰摻量的增加顯著增加。這說

33、明粉煤灰摻量的增加，特別是摻量大于 20%后，砂漿觸變性顯著降低，對砂漿的靜態(tài)穩(wěn)定性不利。由圖 6c 和圖 6d 可知，隨著礦粉摻量增加，砂漿觸變性有一定程度降低，但不顯著，而表層氣泡率隨著礦粉摻量的增加顯著降低，且砂漿表層大于 5 mm 的氣泡顯著減少。特別是礦粉摻量大于 30%以后， 砂漿表層質(zhì)量較好，無顯著氣泡出現(xiàn)。當(dāng)?shù)V粉摻量為 40%和 50%時(shí)，觸變環(huán)面積為 13.5103 Pa/s 和12.6103 Pa/s，表層氣泡率為 1.3%和 0.9%，砂漿表層大于 5 mm 的氣泡數(shù)量均為 0，這說明礦粉的摻入未顯著降低砂漿的觸變性，對砂漿的靜態(tài)穩(wěn)定性有利。由圖 6e 和圖 6f 可知，

34、石灰石粉摻量大于 10% 后，砂漿觸變性顯著降低，砂漿表層氣泡率和直徑大于 5 mm 的氣泡數(shù)量隨石灰石粉摻量的增加顯著增大，當(dāng)砂漿中石灰石粉摻量為 20%和 30%時(shí)，砂漿觸變環(huán)面積降低為0.25103 Pa/s 和0.14103 Pa/s， 表層氣泡率為 16.9%和 17.8%，表層大于 5 mm 的氣泡數(shù)量為 45 個(gè)和 42 個(gè)，這說明石灰石粉的摻入量大于 10%后，砂漿觸變性顯著降低，砂漿靜態(tài)穩(wěn)定性顯著降低。由圖 7a 和圖 7b 可知，粉煤灰摻量 20%不變， 隨礦粉摻量增加，砂漿觸變環(huán)面積有一定降低，但隨礦粉摻量增加砂漿表層氣泡率降低，且砂漿表層大于5 mm 的氣泡數(shù)量明顯減少

35、，當(dāng)?shù)V粉摻量為15% 和 20%時(shí)，砂漿觸變環(huán)面積仍然有 13.1103 Pa/s 和12.8103 Pa/s。礦粉單摻和復(fù)摻的試驗(yàn)結(jié)果表明，礦粉摻入后砂漿的塑性黏度有一定提高，觸變環(huán)面積未出現(xiàn)顯著降低，且硬化后的砂漿表面氣泡數(shù)量和大小均顯著低于摻入其它種類礦物摻合料的砂漿， 說明摻入礦粉有利于提高砂漿的靜態(tài)穩(wěn)定性。(b)(c)(d)(e)(f)SA is area of thixotropic hysteresis loop.圖 6 觸變性與單摻礦物摻合料砂漿表面氣泡的關(guān)系Fig. 6 Thixotropy vs. bubble numbers with single mineral adm

36、ixture由圖 7c 和圖 7d 可知，粉煤灰摻量為 20%時(shí)， 當(dāng)石灰石粉摻量在 10%以內(nèi)時(shí)，隨石灰石粉摻量增加，砂漿觸變性未顯著降低，砂漿表層氣泡率也未顯著增大。然而石灰石粉摻量大于 10%后，砂漿觸變性顯著降低，20%的粉煤灰與 15%和 20%的石灰石粉雙摻時(shí)，砂漿觸變環(huán)面積黏度僅為 0.49103 Pa/s和 0.43103 Pa/s，表層氣泡率達(dá)到 18.4%和 31.2%， 表層直徑大于 5 mm 的氣泡數(shù)量為 23 個(gè)和 32 個(gè)。圖 8a 和圖 8b 分別為砂漿表層氣泡率和觸變環(huán)面積的相關(guān)性，砂漿表層直徑大于 5 mm 的氣泡數(shù)量與觸變環(huán)面積的相關(guān)性。由圖 8a 可知，砂

37、漿表層氣泡率與其觸變環(huán)面積之間具有一定線性關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)為 0.73，說明砂漿觸變環(huán)面積對表層氣泡率有一定的影響。由圖 8a 可以看出，當(dāng)觸變環(huán)面積大于 12.5103 Pa/s 時(shí)，砂漿表層氣泡率基本低于10%。由圖 8b 可知，砂漿表層直徑大于 5 mm 的氣泡與觸變環(huán)面積之間也具有一定相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為 0.57，也表現(xiàn)為觸變環(huán)面積降低，砂漿表層直徑大于 5 mm 的氣泡增加。因此，建議具有較好靜態(tài)穩(wěn)定性的砂漿觸變環(huán)面積不宜低于 12.5103 Pa/s。(a) 20% FA+SL(b) 20% FA+SL20% FA+LP(d) 20% FA+LP圖 7 觸變性與復(fù)摻礦物摻合料砂漿表

38、面氣泡的關(guān)系Fig. 7 Thixotropy vs. bubble numbers with compound mineral admixtureSAr(b) SAn圖 8 表層氣泡和觸變性的關(guān)系Fig. 8 Relations between bubble numbers and thixotropy3結(jié)論摻入礦粉后砂漿的塑性黏度稍有提高，觸變環(huán)面積未出現(xiàn)顯著降低，且硬化后的砂漿表面氣泡率和大小均顯著低于摻入粉煤灰和石灰石粉的砂漿，礦粉的摻入有利提高砂漿的靜態(tài)穩(wěn)定性。塑性黏度和觸變性對硬化后砂漿表層氣泡 率和直徑均有影響，但是相對于觸變性，塑性黏度與砂漿表層氣泡率和直徑的相關(guān)性更高。砂漿表

39、層氣泡率和直徑均隨黏度增大而顯著減少，砂漿黏度不低于 3.5 Pas 時(shí)，表層氣泡率小于 5%，直徑大于5 mm 的氣泡數(shù)量接近于零。砂漿表層氣泡率隨觸變性增加而減少，砂漿觸變性不低于 12.5103 Pa/s 時(shí)， 砂漿表層氣泡率幾乎小于 10%。當(dāng)塑性黏度不低于 3.5 Pas 且觸變性不低于12.5103 Pa/s 時(shí)，采用自密實(shí)混凝土等效砂漿方法配制的砂漿具有較好的靜態(tài)穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn):OKAMURA H, OUCHI M. Self-compacting high performance concrete J. Prog Struct Eng Mater, 1998, 1(4): 3

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