用水量對(duì)泵送混凝土流變特性及泵壓損失的影響

原標(biāo)題：用水量對(duì)泵送混凝土流變特性及泵壓損失的影響

0引言

混凝土的可泵性對(duì)混凝土配合比參數(shù)有較強(qiáng)的依賴性，如用水量、級(jí)配、骨料粒形、砂率、水膠比、摻合料等，其中單位用水量由于對(duì)混凝土的坍落度影響明顯，因此對(duì)混凝土的流變性和可泵性也影響明顯。混凝土的流變性能是指能夠反映混凝土流動(dòng)過程中剪切應(yīng)力與剪切速率變化關(guān)系的參數(shù)，對(duì)于混凝土，主要參數(shù)是塑性粘度和屈服剪切應(yīng)力。泵送混凝土由于需要在管道中流動(dòng)，受到管道摩擦力和泵送推力的聯(lián)合作用，會(huì)在泵送過程中發(fā)生離析、堵管等現(xiàn)象，其嚴(yán)重程度與混凝土的內(nèi)聚力以及與管道的摩擦力有很大關(guān)系。混凝土的內(nèi)聚力與流變參數(shù)中的粘度密切相關(guān)，粘度越大，則內(nèi)聚力越大，越不容易離析，但同時(shí)與管道的摩擦力越大，沿程的泵壓損失會(huì)增大，可泵性變差，因此混凝土的粘度并不是越大越好。混凝土的單位用水量一般與粘度也有密切關(guān)系，重點(diǎn)研究單位用水量變化對(duì)混凝土流變參數(shù)的影響以及對(duì)泵送過程中的泵壓損失的影響。

1原材料

水泥采用華新水泥（昭通）有限公司P·O52.5普通硅酸鹽水泥，水泥比表面積為380m2/kg，水泥物理理學(xué)性能見表1，所用水泥滿足GB175-2007的技術(shù)要求。

減水劑采用石家莊市長(zhǎng)安育才建材有限公司提供的GK-3000型聚羧酸高性能減水劑（緩凝型），廠家推薦使用摻量（折固）為0.6%～0.8%。

細(xì)集料采用云南省昭通市巧家縣金塘灣沙石廠生產(chǎn)的天然砂，細(xì)度模數(shù)為2.8，級(jí)配較好，為級(jí)配II區(qū)的中砂。粗集料采用云南省大山頭砂石料廠生產(chǎn)的5～25mm連續(xù)級(jí)配碎石，粗集料粒形較好，顆粒飽滿，針片狀含量少。

2用水量對(duì)混凝土流變參數(shù)的影響

采用固定水膠比0.33、砂率36%，調(diào)整單方用水量拌制混凝土，不同用水量的混凝土配合比見表2。

2.1用水量對(duì)混凝土流變參數(shù)的影響

不同用水量混凝土的坍落度、擴(kuò)展度、含氣量和流變參數(shù)（粘度、屈服剪切應(yīng)力）的測(cè)試結(jié)果見表3。

由表3可知，單方用水量在140kg/m3～153kg/m3范圍內(nèi)，混凝土含氣量變化范圍為2.7%～3.9%，單方用水量的變化會(huì)對(duì)混凝土含氣量產(chǎn)生一定的影響，但影響不大。

由表3和圖1可以看出，單方用水量在140kg/m3～153kg/m3范圍內(nèi)，用水量越大，坍落度和擴(kuò)展度越大，坍落度的變化范圍為170～240mm，擴(kuò)展度的變化范圍為375～705mm。由圖2可以看出單方用水量為140kg/m3時(shí)，混凝土較粘稠，工作性不佳。由圖3可知，當(dāng)用水量為153kg/m3時(shí)，拌合物已接近自流平，但骨料外露且稍有泌水。

由表4和圖4可以看出，單方用水量在140kg/m3～153kg/m3范圍內(nèi)，粘度和屈服剪切應(yīng)力隨著用水量的增加逐漸減小，與坍落度和擴(kuò)展度的變化趨勢(shì)相反。粘度的變化范圍為56.8Pa·s～232.4Pa·s，屈服剪切應(yīng)力的變化范圍為1163.9Pa·s～128.4Pa·s，單方用水量為153kg/m3時(shí)粘度和屈服剪切應(yīng)力較140kg/m3用水量時(shí)分別降低了約76%和89%，作用效果明顯。冰島建筑研究院在這方面做了大量研究工作，也得到了類似的結(jié)果。

上述結(jié)果表明，可通過提高混凝土單方用水量的方法來改善拌合物的工作性和流動(dòng)性；但水膠比一定的條件下，用水量越大，拌合物離析、泌水的風(fēng)險(xiǎn)越大，且單方混凝土膠材用量也越大，如用水量為153kg/m3時(shí)，水泥用量已達(dá)到了494kg/m3。綜合考慮，用水量取145kg/m3～148kg/m3較為合適，此時(shí)單方混凝土膠材用量小于480kg/m3，拌合物粘度低于200Pa·s，且單方用水量為148kg/m3時(shí)，混凝土工作性較好，如圖5所示，流動(dòng)性較好，且沒有離析和泌水。

2.2用水量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

不同用水量條件下混凝土3d、7d和28d的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表4。

由表4可知，水膠比一定的條件下，單方用水量在140kg/m3～150kg/m3范圍內(nèi)變化，混凝土各齡期強(qiáng)度變化不大，3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度分別不低于64.6MPa、70.5MPa和77MPa；但當(dāng)用水量為153kg/m3時(shí)，3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度較基準(zhǔn)配合比混凝土（用水量145kg/m3）分別降低了12%、5%和5%，這與拌合物稍有離析、泌水有關(guān)。

2.3用水量對(duì)混凝土管道流變特性的影響

不同單方用水量對(duì)混凝土單位長(zhǎng)度泵送壓力損失的影響結(jié)果見表5和圖6。

由表5和圖6可知，在單方用水量在140kg/m3～153kg/m3范圍內(nèi)，30m3/h和50m3/h泵送速度下混凝土單位長(zhǎng)度壓力損失隨著用水量的增加，呈先增加后降低的趨勢(shì)，用水量為143kg/m3時(shí)，30m3/h和50m3/h泵送速度下混凝土單位長(zhǎng)度壓力損失最大，分別為32.5kPa和35.5kPa，用水量在143kg/m3繼續(xù)增加時(shí)，泵送壓力損失一直下降，當(dāng)用水量為153kg/m3時(shí)，30m3/h和50m3/h泵送速度下混凝土單位長(zhǎng)度壓力損失分別降低至5.3kPa和6.2kPa。

隨著用水量的增加，粘度和屈服剪切應(yīng)力逐漸減小，粘度由232.4Pa·s降低至56.8Pa·s，屈服剪切應(yīng)力由1163.9Pa降低至128.4Pa。原因主要是水泥漿體量增多，降低了與管壁的摩擦阻力。用水量會(huì)影響混凝土的粘聚性、保水性等性能，用水量太大，可能會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象。

通過上述不同單方用水量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度、流變參數(shù)（粘度和屈服剪切應(yīng)力）、單位長(zhǎng)度壓力損失的影響分析，用水量在145kg/m3～148kg/m3時(shí)，混凝土流動(dòng)性較好，抗壓強(qiáng)度變化不明顯，且能夠滿足強(qiáng)度要求，粘度低于200Pa·s，因此，較佳的單方用水量范圍為145kg/m3～148kg/m3。

3結(jié)語

通過不同單方用水量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度、流變參數(shù)（粘度和屈服剪切應(yīng)力）、管道中流動(dòng)特性的影響研究，發(fā)現(xiàn)單方用水量在一定范圍內(nèi)，對(duì)混凝土3d、7d、28d的抗壓強(qiáng)度影響不大；流變參數(shù)隨著單方用水量的增加而降低，是因?yàn)樗酀{體的增多降低了混凝土與管壁之間的摩擦阻力，但用水量過多會(huì)引起混凝土的離析、泌水，因此要在保證混凝土流動(dòng)性的同時(shí)降低粘度，在研究使用的原材料的基礎(chǔ)上，建議單方用水量控制在145kg/m3～148kg/m3。返回搜狐，查看更多

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