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大坍落度混凝土流动性质的表征方法——从水泥浆的流动性到混凝土的流变性能
1.引言
混凝土是一种常用的建筑材料，其本质为水泥、骨料、细集料和掺合料等经过混合后得到的复合材料。混凝土的性能包括强度、耐久性、流动性、可加工性等，其中流动性质是指混凝土的流动性、可湿性、分散性等物理性质。流动性质不仅影响混凝土的加工性能，也影响其最终强度和耐久性。因此，对混凝土的流动性能的表征和控制非常重要。
目前，混凝土流动性质的表征方法大多依赖于试验数据或模拟软件。在实际工程中，混凝土的流动性能往往需要通过一系列试验来确定，其中最为常见的试验是大坍落度试验（也称为沉降度试验）。大坍落度试验是一种简单、有效的测定混凝土流动性的试验方法，一般通过测量水泥浆或混凝土在试验条件下的坍落度来表征混凝土的流动性能。因此，本文将从大坍落度试验的角度出发，探讨混凝土流动性质的表征方法。
2.大坍落度试验
2.1基本原理
大坍落度试验是一种用于表征混凝土流动性能的试验方法，其基本原理是通过测量混凝土或水泥浆在受力时的坍落度来确定混凝土的流动性能。一般采用的试验方法为：将混凝土或水泥浆装在标准棱形金属模具中，从模具中心部位提起模具，使其自由坠落到模具中心位置，所落下的高度就称为坍落度。坍落度越大，混凝土的流动性越好，反之则越差。由于大坍落度试验方法简便、快速，因此广泛应用于混凝土流动性能的表征。
2.2试验设备和操作
大坍落度试验的主要设备包括标准棱形金属模具、抹光板、抹光棒等。具体操作步骤如下：
（1）将混凝土或水泥浆充满到棱形金属模具中，每次充塞一层，用抹光棒进行振捣。
（2）在充塞完最后一层后，将抹光板平整沿棱形金属模具表面刮平，使混凝土表面平整。
（3）将模具从混凝土表面中心缓慢抬起，使混凝土从模具中心坠落到底部，此时标注下坠落距离并记录坍落度。
2.3测量误差及改进方法
由于大坍落度试验结果受多种因素影响，如水泥浆搅拌、模具几何形状、试验温度等因素，而且在试验操作中一些因素的掌握和不熟练也会造成误差，因此课题需要知道测量误差及改进方法。
试验测量误差主要分为两类：仪器误差和操作误差。仪器误差主要来自于模具几何尺寸和测量仪器的精度等方面；操作误差主要来自于试验人员的经验和技术水平等方面。为减小误差，可以从以下方面进行改进：
（1）提高仪器精度：选用高精度模具和测量仪器，可减小仪器误差。
（2）统一操作规范：在试验前进行严格的培训和操作规范的制定，以提高试验人员的受训和操作技术水平。
（3）选用合适的掺合料：掺合料中的化学成分和性质差异会直接影响混凝土坍落度等物理性质，因此应选择适合混凝土坍落度的掺合料。
3.混凝土流变性能
混凝土是一种非均质、多相材料，其流变性能受到多种因素的影响，如水胶比、骨料种类、沙率和混凝土中掺入的掺合料等。这些因素的影响使得混凝土的流变性质呈现出复杂的非线性行为。因此，在混凝土流变性能的研究中，需要选用合适的流变性能参数来表征混凝土流变性质。
3.1流变性质参数
相对于其他流体，混凝土的流变性质具有特殊性。在样品受力下，混凝土既表现出固体的强度特征，也表现出流体的流变特征。因此，选用适当的流变参数来表征混凝土流变性能非常重要。常用的流变参数有静态参数和动态参数两种。
静态参数是描述混凝土强度和变形的参数，主要包括抗拉强度、抗压强度、压缩模量、弹性模量等。这些参数主要用于描述混凝土在静态受力下的性质。
动态参数是描述混凝土在动态受力下的变形和应力特性的参数，主要包括黏弹模量、流变指数、剪切模量等。这些参数用于描述混凝土在动态受力下的性质，比较适用于描述混凝土在工程领域中的实际应用。
3.2流变曲线
流变曲线是描述混凝土在受力过程中应力和应变关系的曲线。通过分析流变曲线可以了解混凝土的流变性质，进而选择出合适的流变参数。一般情况下，流变曲线可以分为三个部分：线性部分、塑性部分和破坏部分。
（1）线性部分：即线性区，每单位应变会导致相同的应力变化，其斜率为切应变模量，该部分可以用来计算混凝土的刚性。
（2）塑性部分：即弯曲区，在该区域中应变不再是线性增加，应力随应变增大而不断降低，塑性部分主要描述混凝土在受力过程中产生弯曲性变形的能力。
（3）破坏部分：即破坏区，当混凝土受到的应力达到一定值时，即发生破坏。该部分主要描述混凝土的破坏性质。
4.结论
本文从大坍落度试验的角度出发，探讨了混凝土流动性质的表征方法。大坍落度试验是一种用于表征混凝土流动性能的快速，有效的试验方法，通过测量混凝土或水泥浆在受力时的坍落度来确定混凝土的流动性能。混凝土的流变性质是描述其动态流动性质的参数，包括动态强度、剪切模量、流变指数等。对混凝土的流动性能进行研究和控制是非常重要的，有助于提高混凝土的加工性能和最终强度、耐久性等。