混凝土泵送性能的流变学表征及预测综述

• 作 者: 元强 李白云 史才军 安晓鹏 黄海
• 机 构: 中南大学土木工程学院,湖南大学土木工程学院,中国建筑材料研究总院
• 出 处: 材料导报
• 发表日期: 2018年17期
• 关键词: 混凝土 泵送 流变
• 基金项目: 十三五国家重点研发计划项目(2017YFB0310100),国家自然科学基金(51778629)

自1933年美国首次使用泵送的方式输运混凝土以来,泵送已成为现代混凝土施工的主要方式。随着建筑高度的不断攀升,混凝土泵送技术难度越来越高。虽然我国采用混凝土泵送技术建设了大量的钢筋混凝土(超)高层建筑,但混凝土的成功泵送是基于耗时、耗财的盘管试验结果,而现行技术规范中的经验公式与现场实测值也完全不符,这表明混凝土泵送性能的理论研究严重滞后于应用技术。随着精细化工程管理及混凝土质量控制要求的提高,粗放的经验性方法及耗财的盘管试验已不能适应行业发展的新趋势,因此,为混凝土的泵送行为提供科学的理论基础是土木行业亟需解决的问题。流变学理论是研究混凝土泵送性能的有效工具,国外的研究者从泵管中混凝土的流动行为、润滑层性能与表征、泵送性能预测等方面展开了较为系统的研究工作,取得了良好的成果,但国内在流变理论与泵送技术方面的研究成果极少。研究表明,屈服应力不同的混凝土在管道中表现出不同的流动形态。基于混凝土及润滑层的流变参数建立的模型可准确预测水平直线管道中混凝土的泵送压力。虽然普遍认为润滑层是影响混凝土泵送性能的重要因素,但混凝土润滑层流变参数的表征方法较多,包括滑管仪、摩擦仪和等效砂浆法,研究者还开发出了不同的摩擦仪和测试程序来表征混凝土润滑层的流变性能。基于混凝土及润滑层的流变性能,研究者建立了混凝土在泵管中流动的数学模型,解析出了泵送压力-混凝土流变性能-泵送速率间的关系,为准确预测混凝土的泵送行为提供了科学工具。但不同混凝土及润滑层流变参数的测试结果存在一定差异,哪种方法更能真实反映混凝土在泵管中的流动行为仍是一个问题;并且对于弯管、软管及垂直管道中混凝土的泵送行为也缺乏研究。亟需开展相关理论与技术研究,推动流变学理论在泵送混凝土方面的应用。本文从混凝土在泵管中的流动行为、润滑层性能与表征、泵送性能预测等方面综述了国内外关于泵送混凝土的最新研究成果,分析了各种方法及理论的优缺点,以期为流变理论在混凝土泵送技术中的应用与研究提供参考。