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        低水膠比水泥基復(fù)合材料的流變特性

        2014-03-31 06:43:44劉建忠張倩倩劉加平
        江西建材 2014年12期
        關(guān)鍵詞:水膠塑性砂漿

        劉建忠 孫 偉 張倩倩 劉加平

        (1. 江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司高性能土木工程材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江蘇 南京 210008;2.東南大學(xué)江蘇省土木工程材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江蘇 南京 211189)

        引言

        隨著土木工程規(guī)模不斷擴(kuò)大,科技水平不斷提高,一些高層大跨、有特殊功能要求的重要建筑不斷出現(xiàn),如摩天大樓、超大跨橋梁等,要求混凝土必須具有更高的強(qiáng)度、更好的耐久性、更優(yōu)的可靠性,這些需求促成了水泥基復(fù)合材料向高與超高性能方向發(fā)展。高與超高性能水泥基復(fù)合材料在組成上顯著的特點(diǎn)是低水膠比。然而,隨著水膠比的降低,水泥基復(fù)合材料拌和物的粘度逐漸增大,引發(fā)不易攪拌、難泵送等一系列施工問題,很大程度上限制了其推廣與應(yīng)用。如何改善低水膠比水泥基復(fù)合材料的工作性能成為發(fā)展高與超高性能水泥基復(fù)合材料亟需解決的關(guān)鍵問題[1-2]。

        混凝土流變性能被認(rèn)為是迄今為止最理想的表征工作性能的方法[3-4],混凝土流變學(xué)是研究其流動(dòng)和變形的重要學(xué)科。混凝土流變學(xué)通過屈服應(yīng)力、粘度等參數(shù)定量的表征混凝土工作性能,而這些參數(shù)主要通過流體模型對測得流變曲線進(jìn)行擬合獲得。眾多學(xué)者認(rèn)為新拌水泥基復(fù)合材料可看作一種塑性流體,可采用Bingham流體模型分析[4-6];而一些研究也表明,由于礦物摻合料以及外加劑的摻入,一些高強(qiáng)或高性能水泥基復(fù)合材料表現(xiàn)出剪切增稠或剪切變稀的現(xiàn)象,即具有假塑性或脹流型流體特征[7-8],采用Bingham流體模型無法全面反應(yīng)其流動(dòng)特性,誤差較大。因此,明確低水膠比水泥基復(fù)合材料的流體特征,選擇合理流體模型,是研究其工作性能的首要問題。

        本文在介紹目前水泥基復(fù)合材料領(lǐng)域最常用的幾種流體模型的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究與分析了低水膠比水泥基復(fù)合材料的流變學(xué)特征。

        1 幾種常用水泥基復(fù)合材料的流體模型

        牛頓流體是研究流體流變性問題的基礎(chǔ),根據(jù)流體的不同流變性能,基本可分為牛頓流體和非牛頓流體(見圖1)。新拌水泥漿、砂漿和混凝土是一種多相混合物,大多數(shù)表現(xiàn)出復(fù)雜的非牛頓流體特征。目前用于研究水泥、砂漿或混凝土流變性能的流體模型主要有以下幾種[9-11]:

        (1)Bingham(賓漢姆)流體模型

        Bingham模型認(rèn)為:剪應(yīng)力 超過臨界值0時(shí)后漿體才開始流動(dòng),并且應(yīng)變梯度隨應(yīng)力增量( -0)成線性增長。模型的經(jīng)典形式為:

        其中, —施加的剪應(yīng)力(Pa); —是應(yīng)變梯度(s-1),剪切速率;0—即為屈服應(yīng)力(Pa);μ—為塑性粘度(Pa·s)。

        (2)修正Bingham流體模型

        在實(shí)際的測試中發(fā)現(xiàn),在低剪切速率時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線并非是線性的關(guān)系。為了修正低速階段的曲線,在Bingham模型中引入一個(gè)二次項(xiàng)c2,成了修正Bingham模型:

        其中,c—修正系數(shù)。

        (3)Herschel-Bu lkley(赫切爾-巴爾克)模型

        Herschel-Bulkley模型認(rèn)為剪應(yīng)力 超過臨界值0時(shí)后才開始流動(dòng),并且應(yīng)變梯度隨應(yīng)力增量( -0)之間成冪律增加:

        圖1 幾種流體特征曲線

        式中,m—稠度系數(shù),Pa·sn;n—流變行為指數(shù)。

        從式中可以看出,當(dāng)n=1時(shí),流體表現(xiàn)為賓漢姆流變行為,稱為賓漢姆塑性流體;當(dāng)n<1時(shí),流體表現(xiàn)剪切變稀流變行為,稱為假塑性流體;當(dāng)n>1時(shí),流體呈現(xiàn)剪切變稠流變行為,稱為脹塑型流體。n值越大,剪切增稠程度越高。

        Herschel-Bulkley模型中,屈服應(yīng)力0、稠度系數(shù)m和流變行為指數(shù)n是表征流體流變行為的重要參數(shù),但對于塑性粘度μ公式無法直接給出。Ferraris和de Larrard等[4]通過大量的試驗(yàn)研究,推導(dǎo)出如下的經(jīng)驗(yàn)公式:

        其中, —流變測試過程中的最大剪切速率。

        2 原材料與試驗(yàn)方法

        2.1 原材料

        江南小野田水泥有限公司生產(chǎn)的P·Ⅱ52.5硅酸鹽水泥、南京熱電廠I級粉煤灰以及江南廠生產(chǎn)的S95級磨細(xì)礦渣,密度分別為3.17g/cm3、2.33g/cm3和2.84g/cm3,比表面積分別為388m2/kg、415m2/kg和404m2/kg,三者化學(xué)組成見表1。砂為細(xì)度模數(shù)2.6、密度2.66g/cm3的普通河砂,減水劑為江蘇博特新材料有限公司的PCA(VII)超高減水型羧酸類高性能減水劑,固體含量為30%。

        2.2 配合比

        采用低水膠比砂漿為研究對象,重點(diǎn)考慮了3種膠材組成和2種水膠比(0.18和0.20),砂膠比為0.7,砂漿配合比見表2。

        2.3 試驗(yàn)方法

        流變性能測試采用Brookfield公司生產(chǎn)的R/S-SST軟固測試體流變儀(如圖2所示),測試選擇V40-20漿式轉(zhuǎn)子。該儀器控制系統(tǒng)可從0.01rpm~1000rpm無極變速調(diào)控,結(jié)合RheoV2.8軟件,可以對測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集并分析處理,可方便的給出在步進(jìn)剪切速率或步進(jìn)剪切應(yīng)力下不同流變學(xué)參數(shù),并可以繪制出全過程的漿體流變學(xué)曲線。

        表1 膠凝材料的化學(xué)組成(%)

        流變測試程序設(shè)置所圖3所示,靜置30s后,剪切速率升到25s-1(步驟1)并維持此速度60s(步驟2,此階段稱為預(yù)剪切);預(yù)剪切結(jié)束后,速度立即下降到0s-1(步驟3);再靜置60s(步驟4)后,在60s內(nèi)將剪切速率勻速增加到25s-1(步驟5),然后在60s內(nèi)從25s-1降到0(步驟6)。預(yù)剪切的目的是使?jié){體中顆粒充分分散,之后的靜置60s是為了確保測試前漿體體系的穩(wěn)定性,步驟5和6用于測試漿體的流變性能。采用步驟6的測試結(jié)果進(jìn)行流變性能分析。

        3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

        3.1 低水膠比水泥基復(fù)合材料流變行為

        圖4為水膠比0.18和0.20時(shí)幾組砂漿的剪切速率—剪切應(yīng)力曲線。從圖中可以看出,水膠比0.2時(shí)三組不同膠材組成的砂漿表現(xiàn)出類似的流動(dòng)特性,而水膠比降低到0.18時(shí),三組流動(dòng)曲線具有明顯的差異,但曲線特征類似。表明低水膠比砂漿表現(xiàn)出典型的脹流型流體特征,水膠比越低,特征越明顯;低水膠比時(shí)流變性能對水膠比的變化極為敏感,水膠比從0.20降低到0.18,相同剪切速率下,剪切應(yīng)力成倍增長。

        3.2 低水膠比水泥基復(fù)合材料流變模型的適用性

        根據(jù)實(shí)測的流體流變曲線以及通過分析Bingham、修正Bingham以及Herschel-Bulkley三種模型的擬合相關(guān)系數(shù)、擬合參數(shù)的合理性,最終確定最適用于低水膠比水泥基復(fù)合材料的流體模型。采用Bingham、修正Bingham以及Herschel-Bulkley三種模型對M1、M2和M3三種基體共六組配比砂漿的流變曲線進(jìn)行回歸分析??紤]到水膠比分別為0.18和0.20時(shí)M1、M2和M 3的流動(dòng)曲線類似,圖5僅給出M1砂漿的擬合曲線,而所有配比砂漿的擬合參數(shù)值列于表3中。從圖5和表3的結(jié)果可以看出:

        表2 流變性能試驗(yàn)中低水膠比水泥基復(fù)合材料配合比

        圖2 B rook field R/S-SST流變儀

        圖3 流變性能測試程序

        (1)采用修正Bingham模型和Herschel-Bulkley模型擬合低水膠比砂漿流動(dòng)曲線相關(guān)性較高,相關(guān)系數(shù)R2均在0.998以上;而采用Bingham模型分析低水膠比水泥基復(fù)合材料誤差較大,相關(guān)性略低,R2在0.92~0.97之間,主要是由于Bingham模型假設(shè)流體為塑性流體,流動(dòng)曲線為線性,與實(shí)測的流動(dòng)曲線差異較大。

        圖4 低水膠比砂漿的剪切速率-剪切應(yīng)力曲線

        (2)采用Bingham模型分析低水膠比砂漿得到的屈服應(yīng)力為負(fù)值,采用修正Bingham模型分析得到的屈服應(yīng)力為正值,低于Herschel-Bulkley模型得到的結(jié)果。屈服用力反映了流體開始流動(dòng)的阻力,從物理意義上來說,水泥基復(fù)合材料屈服應(yīng)力應(yīng)大于0,因此屈服應(yīng)力的結(jié)果明確表明低水膠比砂漿中采用Bingham模型分析是不可行的。

        (3)塑性粘度反映了流體開始流動(dòng)后的流動(dòng)阻力,隨著水膠比的降低,塑性粘度逐漸增大。采用修正Bingham模型分析水膠比對M 1、M 2和M 3三組砂漿流變性能的影響發(fā)現(xiàn),擬合結(jié)果中塑性粘度與水膠比之間無明顯的規(guī)律性;而采用Bingham模型和Herschel-Bulk ley模型分析得到的結(jié)果均表明,水膠比從0.20降低到0.18,水泥基復(fù)合材料的塑性粘度成倍的增長,與實(shí)測的流動(dòng)曲線結(jié)果也較為吻合。修正Bingham模型得到的塑性粘度值較小且無明顯規(guī)律主要是由常數(shù)C導(dǎo)致。水膠比較高時(shí),由于測試的流動(dòng)曲線接近與塑性流體曲線,因此常數(shù)C值較小,擬合獲得的塑性粘度與真實(shí)塑性粘度較為接近。而對于低水膠比水泥基復(fù)合材料,由于水膠比較低,流體的脹流型特性極為顯著,而此時(shí)采用修正Bingham模型分析得到的常數(shù)C值較大(見表3),因此在相同剪切速率和剪切應(yīng)力條件下,必然導(dǎo)致得到的塑性粘度低于實(shí)際粘度值。

        圖5 三種模型對M 1-18和M 1-20流變曲線擬合結(jié)果

        表3 流變參數(shù)擬合結(jié)果

        綜上分析,低水膠比水泥基復(fù)合材料中采用Herschel-Bulkley模型進(jìn)行流變分析較為合適,低水膠比水泥基復(fù)合材料可看作一種Herschel-Bulkley流體。Herschel-Bulkley模型中不僅含有屈服應(yīng)力來反應(yīng)漿體初始的流動(dòng)阻力,還有m和n兩參數(shù)來反映漿體流動(dòng)過程中的粘度變化情況,特別是n值可反應(yīng)水泥基復(fù)合材料剪切增稠的程度,這對于今后研究低水膠比水泥基復(fù)合材料的工作性能及其調(diào)控措施將具有積極的指導(dǎo)意義。

        結(jié)論

        (1)低水膠比水泥基復(fù)合材料表現(xiàn)出典型的脹流型流體特性,水膠比越低,特征越明顯;低水膠比水泥基復(fù)合材料的流變性能對水膠比變化極為敏感,水膠比降低0.02可導(dǎo)致剪切應(yīng)力成倍的增加。

        (2)低水膠比水泥基復(fù)合材料不宜采用Bingham模型進(jìn)行流變性能研究,該模型中假設(shè)流體為塑性流體,與實(shí)測低水膠比水泥基復(fù)合材料流變曲線不符,導(dǎo)致擬合結(jié)果中的屈服應(yīng)力為負(fù)值,違背了水泥基復(fù)合材料中屈服應(yīng)力的物理意義。

        (3)低水膠比水泥基復(fù)合材料也不宜采用修正Bingham模型進(jìn)行流變性能研究,該模型擬合曲線與實(shí)測低水膠比水泥基復(fù)合材料流變曲線具有極高的相關(guān)性,但由于擬合的常數(shù)C值較高,導(dǎo)致了擬合獲得的塑性粘度遠(yuǎn)低于實(shí)際塑性粘度值。

        (4)Herschel-Bulkley模型擬合曲線與實(shí)測低水膠比水泥基復(fù)合材料流變曲線具有極高的相關(guān)性,且擬合結(jié)果均與流體的實(shí)際情況相符,低水膠比水泥基復(fù)合材料可看作一種Herschel-Bulkley流體。

        [1] Chang P.An approach to optimizing mix design for properties of high-performance concrete[J].Cement and Concrete Research,2004,34(4):623-629

        [2] ivica V.Effects of the very low water/cement ratio[J].Construction and Building Materials,2009,23(12):3579-3582

        [3] deLarrard F.Concrete Mixture Proportioning: A Scientific Approach[M].London: E&FN Spon,1999:77-122

        [4] Hu C,deLarrard F. The rheology of fresh high-performance concrete[J].Cement and Concrete Research,1996, 26(2):283-294

        [5] Yen T,Tang C W,Chang C S,et al.Flow behaviour of high strength high-performance concrete [J].Cement and Concrete Composites,1999,21(5-6):413-424

        [6] Go aszewski J,Szwabowski J.Influence of superplasticizers on rheological behaviour of fresh cement mortars[J].Cement and Concrete Research,2004,34(2):235-248

        [7] Yahia A,Khayat K H.Applicability of rheological models to highperformance grouts containing supplementary cementitious materials and viscosity enhancing admixture[J].Materials and Structures,2003,36(6):402-412

        [8] de Larrard F,F(xiàn)erraris C F,Sedran T.Fresh concrete: A Herschel-Bulkley material[J].Materials and Structures,1998,31(7):494-498

        [9] Nehdi M,Rahman MA.Estimating rheological properties of cement pastes using various rheological models for different test geometry,gap and surface friction [J].Cement and Concrete Research,2004,34(11):1993-2007

        [10] Yahia A,Khayat K H.Analytical models for estimating yield stress of high performance pseudoplastic grout[J].Cement and Concrete Research,2001,31 (5):731- 738

        [11] Atzeni C,Massidda L,Sanna U.Comparison between rheological models[J].Cement and Concrete Research,1985,15 (3):511-519

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