用水量對泵送混凝土流變特性及泵壓損失的影響

原標題：用水量對泵送混凝土流變特性及泵壓損失的影響

0引言

混凝土的可泵性對混凝土配合比參數有較強的依賴性，如用水量、級配、骨料粒形、砂率、水膠比、摻合料等，其中單位用水量由于對混凝土的坍落度影響明顯，因此對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過程中剪切應力與剪切速率變化關系的參數，對于混凝土，主要參數是塑性粘度和屈服剪切應力。泵送混凝土由于需要在管道中流動，受到管道摩擦力和泵送推力的聯合作用，會在泵送過程中發生離析、堵管等現象，其嚴重程度與混凝土的內聚力以及與管道的摩擦力有很大關系。混凝土的內聚力與流變參數中的粘度密切相關，粘度越大，則內聚力越大，越不容易離析，但同時與管道的摩擦力越大，沿程的泵壓損失會增大，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系，重點研究單位用水量變化對混凝土流變參數的影響以及對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，水泥物理理學性能見表1，所用水泥滿足GB175-2007的技術要求。

減水劑采用石家莊市長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%。

細集料采用云南省昭通市巧家縣金塘灣沙石廠生產的天然砂，細度模數為2.8，級配較好，為級配II區的中砂。粗集料采用云南省大山頭砂石料廠生產的5～25mm連續級配碎石，粗集料粒形較好，顆粒飽滿，針片狀含量少。

2用水量對混凝土流變參數的影響

采用固定水膠比0.33、砂率36%，調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用水量對混凝土流變參數的影響

不同用水量混凝土的坍落度、擴展度、含氣量和流變參數（粘度、屈服剪切應力）的測試結果見表3。

由表3可知，單方用水量在140kg/m3～153kg/m3范圍內，混凝土含氣量變化范圍為2.7%～3.9%，單方用水量的變化會對混凝土含氣量產生一定的影響，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，用水量越大，坍落度和擴展度越大，坍落度的變化范圍為170～240mm，擴展度的變化范圍為375～705mm。由圖2可以看出單方用水量為140kg/m3時，混凝土較粘稠，工作性不佳。由圖3可知，當用水量為153kg/m3時，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，粘度和屈服剪切應力隨著用水量的增加逐漸減小，與坍落度和擴展度的變化趨勢相反。粘度的變化范圍為56.8Pa·s～232.4Pa·s，屈服剪切應力的變化范圍為1163.9Pa·s～128.4Pa·s，單方用水量為153kg/m3時粘度和屈服剪切應力較140kg/m3用水量時分別降低了約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，也得到了類似的結果。

上述結果表明，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、泌水的風險越大，且單方混凝土膠材用量也越大，如用水量為153kg/m3時，水泥用量已達到了494kg/m3。綜合考慮，用水量取145kg/m3～148kg/m3較為合適，此時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，混凝土工作性較好，如圖5所示，流動性較好，且沒有離析和泌水。

2.2用水量對混凝土抗壓強度的影響

不同用水量條件下混凝土3d、7d和28d的抗壓強度測試結果見表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范圍內變化，混凝土各齡期強度變化不大，3d、7d和28d抗壓強度分別不低于64.6MPa、70.5MPa和77MPa；但當用水量為153kg/m3時，3d、7d和28d抗壓強度較基準配合比混凝土（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。

2.3用水量對混凝土管道流變特性的影響

不同單方用水量對混凝土單位長度泵送壓力損失的影響結果見表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，30m3/h和50m3/h泵送速度下混凝土單位長度壓力損失隨著用水量的增加，呈先增加后降低的趨勢，用水量為143kg/m3時，30m3/h和50m3/h泵送速度下混凝土單位長度壓力損失最大，分別為32.5kPa和35.5kPa，用水量在143kg/m3繼續增加時，泵送壓力損失一直下降，當用水量為153kg/m3時，30m3/h和50m3/h泵送速度下混凝土單位長度壓力損失分別降低至5.3kPa和6.2kPa。

隨著用水量的增加，粘度和屈服剪切應力逐漸減小，粘度由232.4Pa·s降低至56.8Pa·s，屈服剪切應力由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。用水量會影響混凝土的粘聚性、保水性等性能，用水量太大，可能會導致混凝土產生離析、泌水現象。

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

3結語

通過不同單方用水量對混凝土抗壓強度、流變參數（粘度和屈服剪切應力）、管道中流動特性的影響研究，發現單方用水量在一定范圍內，對混凝土3d、7d、28d的抗壓強度影響不大；流變參數隨著單方用水量的增加而降低，是因為水泥漿體的增多降低了混凝土與管壁之間的摩擦阻力，但用水量過多會引起混凝土的離析、泌水，因此要在保證混凝土流動性的同時降低粘度，在研究使用的原材料的基礎上，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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