一种基于同轴圆筒流变仪的混凝土流变性能测试方法与流程

[0001]
本发明涉及混凝土流变性能测试技术领域，特别地，涉及一种基于同轴圆筒流变仪的混凝土流变性能测试方法。


背景技术：

[0002]
普遍认为混凝土是宾汉姆流体，采用流变仪测试混凝土的流变性能，通过得到的流变参数来评价混凝土的流变性能。流变仪基本原理为，通过对不同转速下的扭矩值的测量，拟合得到扭矩-转速的对应曲线，通过流变模型的数学方程将扭矩-转速的关系转化为剪切应力-剪切速率的关系，获得流变参数，即屈服应力和塑性粘度。
[0003]
混凝土材料是一种触变性材料，其触变性大小根据混凝土种类和时间等因素而不同，触变性影响了混凝土流变性能的测试，在测试其流变性能时，需要减少或消除触变性的影响。混凝土材料是一种粗骨料分散在水泥浆体中的悬浮体，在剪切作用下，由于骨料与浆体的密度差及剪切速率下的离心作用，混凝土可能会产生骨料由高剪切速率区迁移至低剪切速率区，在连续的剪切条件下造成骨料的离析。目前的混凝土流变仪默认预剪切时间为一定值以消除混凝土触变性的影响，这对于不同触变性的混凝土不适用，例如，对触变性较高的混凝土，预剪切时间不够不能有效消除触变性的影响；对触变性较低的混凝土，预剪切时间太长容易导致骨料离析。因此，业内急需一种新型的混凝土流变性能测试方法。


技术实现要素：

[0004]
本发明目的在于提供一种基于同轴圆筒流变仪的混凝土流变性能测试方法，以解决背景技术中存在的问题。
[0005]
本发明一种基于同轴圆筒流变仪的混凝土流变性能测试方法，包括以下步骤：
[0006]
s1、在流变仪测试系统的同轴圆筒内放入待测混凝土试样；
[0007]
s2、在设定模式下进行预剪切试验，采集数据，对采集的扭矩数据进行计算分析，确定扭矩稳定，控制预剪切时间，停止预剪切试验；
[0008]
s3、转速由低到高的进行剪切试验，每个转速下的剪切时间控制方法与步骤s2中预剪切试验相同，待扭矩稳定，再进行下一个转速的剪切试验；且采用当前稳定扭矩值的平均值作为该转速下的扭矩值。
[0009]
进一步地，所述步骤s2中确定扭矩稳定的具体步骤如下：
[0010]
2.1、剔除异常扭矩值，异常扭矩值确定为：当t秒内所获得扭矩值与扭矩平均值的差大于扭矩平均值的1/2时，判为异常扭矩值；去除该扭矩值，重新计算平均值；
[0011]
2.2、确认扭矩稳定，当每个t秒内的扭矩平均值较前一个t秒扭矩平均值的变化小于5％时，视为扭矩稳定，停止预剪切试验。
[0012]
进一步地，t的取值范围为(0,10)。
[0013]
进一步地，所述步骤s2中预剪切试验采用高转速进行试验，高转速的取值范围为0.5-1rps。
[0014]
进一步地，一种基于同轴圆筒流变仪的混凝土流变性能测试方法还包括步骤s4：得到扭矩-转速关系曲线图，将采集到的扭矩和转速数据采用线性拟合的方式得到相应的扭矩-转速关系曲线图。
[0015]
进一步地，一种基于同轴圆筒流变仪的混凝土流变性能测试方法还包括步骤s5：基于以下公式1)和公式2)计算得到混凝土的流变参数混泥土屈服应力和混凝土塑性粘度；
[0016][0017][0018]
其中：τ0为混凝土屈服应力，r1为同轴圆筒流变仪的转子半径，r2为流变仪中混凝土的半径，h为转子的高度，g为扭矩-转速线性关系的截距，μ为混凝土塑性粘度，h为扭矩-转速线性关系的斜率。
[0019]
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0020]
本发明的一种基于同轴圆筒流变仪的混凝土流变性能测试方法，通过采集计算分析扭矩的变化，去除扭矩异常值，待扭矩达到稳定时，自动停止预剪切，消除混凝土触变性的影响；同时对于不同高低触变性的混凝土，能够依据试验扭矩稳定值点，自动调节预剪切时间，使得混凝土的触变性影响在最短的预剪切时间得以消除；另外在预剪切后，采用阶梯状递增的速率剪切样品，使得在消除混凝土触变性影响的前提下，避免了混凝土长时间处于高剪切速率作用下易造成离析的影响，且通过采取与预剪切相同的方法合理控制剪切时间，确保混凝土在测试过程中最大程度上保持其均匀性，有效提升了混凝土流变参数的测试精准性。
[0021]
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
[0022]
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0023]
图1为c30混凝土t-ω关系图；
[0024]
图2为c60(1)混凝土t-ω关系图；
[0025]
图3为c60(2)混凝土t-ω关系图；
具体实施方式
[0026]
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0027]
本发明一种基于同轴圆筒流变仪的混凝土流变性能测试方法，包括以下步骤：
[0028]
s1、在流变仪测试系统的同轴圆筒内放入待测混凝土试样。
[0029]
s2、在设定模式下进行预剪切试验，混凝土按0.5rps的速率进行预剪切，流变仪测得的扭矩值通过数据采集装置实时采集记录，对采集的扭矩数据进行计算分析，当0.5秒内的扭矩值与扭矩平均值之差大于扭矩平均值的1/2时，去除该扭矩值，重新计算扭矩平均值；当某个0.5秒内的扭矩平均值较前一个0.5秒的扭矩平均值变化小于5％时，视为扭矩稳定，停止预剪切试验。
[0030]
s3、转速由低到高逐级递增进行剪切试验，预剪切试验结束后，转速降到剪切试验中所需的初始转速，该初始转速为剪切试验中的最低转速；本实施例的转速设置参见表2，速率参数由0.15rps至0.5rps以0.05rps逐级递增。
[0031]
每个转速下的剪切时间控制方法与步骤s2中预剪切试验相同，采用同预剪切相同的扭矩值处理方法，去除扭矩异常值，待扭矩稳定，再进行下一个转速的剪切试验；且采用当前稳定扭矩值的平均值作为该转速下的扭矩值。
[0032]
步骤s4：得到扭矩-转速关系曲线图，将采集到的扭矩和转速数据采用线性拟合的方式得到相应的扭矩-转速关系曲线图，详见图1至图3。
[0033]
进步骤s5：基于宾汉姆模型，采用公式1)和公式2)计算得到混凝土的流变参数-混泥土屈服应力和混凝土塑性粘度；
[0034][0035][0036]
其中：τ0为混凝土屈服应力，r1为同轴圆筒流变仪的转子半径，r2为流变仪中混凝土半径，h为转子的高度，g为扭矩-转速线性关系的截距，μ为混凝土塑性粘度，h为扭矩-转速线性关系的斜率。
[0037]
本实施的混泥土配比数据和试验数据参见表1至表3；
[0038]
表1各混凝土设计配合(kg/m3)
[0039][0040]
表2各配比混凝土剪切试验的转速(rps)及剪切时间(s)
[0041]
[0042]
表3各配比混凝土的预剪切时间及流变参数
[0043]
强度等级预剪切时间(s)屈服应力(pa)塑性粘度(pa.s)c3016.5144.117.2c60(1)12.546.925.6c60(2)115328.9
[0044]
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0045]
本发明的一种基于同轴圆筒流变仪的混凝土流变性能测试方法，通过采集计算分析扭矩的变化，去除扭矩异常值，待扭矩达到稳定时，自动停止预剪切，消除混凝土触变性的影响；同时对于不同高低触变性的混凝土，能够依据试验扭矩稳定值点，自动调节预剪切时间，使得混凝土的触变性影响在最短的预剪切时间得以消除；另外在预剪切后，采用阶梯状递增的速率剪切样品，使得在消除混凝土触变性影响的前提下，避免了混凝土长时间处于高剪切速率作用下易造成离析的影响，且通过采取与预剪切相同的方法合理控制剪切时间，确保混凝土在测试过程中最大程度上保持其均匀性，有效提升了混凝土流变参数的测试精准性。
[0046]
需要说明的是，所述同轴圆筒流变仪为市场上购买的一个现有设备，圆筒和转子同轴设置。
[0047]
对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。