如何检测和评价高性能混凝土性能?
由于高性能混凝土配比的细小变化会引起其工作性的敏感变化,加之高性能混凝土的突出特点之一是在新拌状态下具有与施工方法相适应的优良的工作性,高性能混凝土工作性的测试和现场检验就变得更为重要。从理论上讲,高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体,可以用屈服剪切应力和塑性粘度2个参数来表述其流变性特点。而在实际工程中,采用变形能力和变形速度2个指标来综合反映高性能混凝土的工作性更为合理。坍落度法和改进的L型流动仪是测试高性能混凝土工作性的较好的设备和方法。
(1)坍落度与坍落流动度
坍落度是常用测定普通混凝土工作性方法之一,对于塑性混凝土采用坍落度指标定性地评价其流动性,坍落度值范围为1~15cm,坍落度值越大混凝土拌和物的流动性越大,同时目测观察拌和物的黏聚性和保水性,三者结合起来综合地评价塑性混凝土的工作性这种试验方法既简单又实用,且便于现场操作,因此在全世界范围内获得普遍应用。目前使用最为广泛,此方法还适用于现场施工质量控制。但仅用坍落度值不能很好地反应高性能混凝土的工作性,在测高性能混凝土坍落度时,还开发了一些新方法。
法国FerrarisanddeLarrard在1998年指出了改进坍落度法测试高性能混凝土工作性,示意图如图3-3所示。该装置在传统坍落度基础上增加了一个立柱和一个滑板,测试提起坍落度筒后,滑板下降100mm所需时间T,以及坍落60s时混凝土的坍落高度。该装置适宜测试坍落度120~260mm的混凝土,可以同时反映混凝土的屈服应力和塑性粘度变化的情况。
日本Kuroiwa等在1993指出了坍落流动度试验方法,广泛应用在自密实混凝土和水下不分散混凝土工作性的测试上。该方法在刚性、不吸水的底板上放置坍落度筒,提起坍落度筒后,混凝土自由坍落,测试混凝土水平扩展值和混凝土扩展到直径50cm时的时间T50.T50一般在2~7s。该方法还定性评价混凝土的稳定性。
我国在进行高性能混凝土研究时,常常采用混凝土完全坍开后,测定坍落度和坍落流动度,即混凝土水平流动圆圈的直径。
(2)L型流动仪及测试指标试验
针对高性能混凝土拌和物的流变性特点,为了能综合反映它的变形能力和变形速度,以及在流动过程中的成分能否保持均匀性,清华大学和中国建筑材料科学研究院先后借鉴日本方法,改进了L型流动仪,并用于测评高性能混凝土工作性,在试验方法进行了大量的研究和探索。如图3-4所示,L型流动仪左侧是一个长方柱箱形,横截面积为20cm×10cm,其高度与坍落度筒的高度相同,为30cm。改进L型流动仪的右侧为一个扁平长方体箱形。中间用拉板隔开。开始在左侧的箱中装满拌和物,抽出拉板,拌和物在自重的作用下,自动下沉并向水平方向流动。
使用该L型流动仪可同时测定以下指标,以综合反映混凝土拌和物的工作性。
①下塌高度Ls(cm)(L为坍落度)左侧箱中混凝土拌和物的下塌高度,可反映混凝土拌和物的变形能力。
②水平扩展流动时间t5、t10、t30、t50(s)混凝土拌和物在水平槽内流动到某一距离(分别为5cm、10cm、30cm、50cm)的时间,反映混凝土拌和物的变形速度,同时考察混凝土拌和物通过某两点的时间差与其工作性之间的关系。
③水平扩展值Lf(cm)水平方向的最大流动距离,反映混凝土拌和物的最终变形能力。
组分均匀性:L型流动仪水平方向不同部位的拌和物中集料的含量,反映混凝土拌和物流动后的成分均匀性。
通过对不同配比高性能混凝土的工作性进行综合评价,验证了L型流动仪的有效性。可得出如下结论:
①L型流动仪适合测试坍落度超过20cm的高性能混凝土拌和物的变形能力,用水平扩展值Li(cm)或下塌高度L,(cm)表示;流动速度可用水平流动到达某两点的时间差来表示。达到10cm和30cm处的时间t10和t30能敏感地反映不同混凝土拌和物的流动速度,并且到达该两点的时间差(△t30-10)与混凝土拌和物的自密实性之间有一定的关系。
②用L型流动仪所测定的流动速度与混凝土拌和物的自密实性有一定的相关性。当流动速度指标(△t30-10)值小于12s时,说明混凝土的自密性优良;而当(△t30-10)值大于12s时,混凝土的自密实性不能满足要求,需要施加外力使之密实。
③在L型流动仪水平槽两端取一定量的混凝土拌和物,比较粗集料的含量变化,可以检验混凝土拌和物的组分均匀性。
④用L型流动仪测定各工作性指标,具有较好的重复性,但不如坍落度简方法重复性好。